matlab瑞利衰落信道仿真与实验报告.docx
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1、MATLAB通信仿真设计指导书一.设计导读1、设计目的由于多径和移动台运动等影响因素,使得移动信道对传输信号在时间、频率 和角度上造成了色散,如时间色散、频率色散、角度色散等等,因此多径信道的 特性对通信质量有着至关重要的影响,而多径信道的包络统计特性成为我们研究 的焦点。根据不同无线环境,接收信号包络一般服从几种典型分布,如瑞利分布、 莱斯分布和Nakagami-m分布。在设计中,专门针对服从瑞利分布的多径信道进 行模拟仿真,进一步加深对多径信道特性的了解。2、仿真原理(1)瑞利分布简介环境条件:通常在离基站较远、反射物较多的地区,发射机和接收机之间没有直射波路 径,存在大量反射波;到达接收
2、天线的方向角随机且在(02U)均匀分布;各 反射波的幅度和相位都统计独立。幅度、相位的分布特性:包络r服从瑞利分布,9在02五内服从均匀分布。瑞利分布的概率分 布密度如图1所示:号在时间、频率和角度上造成了色散,即时间色散、频率色散、角度 色散等等,因此多径信道的特性对通信质量有着重要的影响,而多径 信道的包络统计特性那么是我们研究的焦点。根据不同无线环境,接收 信号包络一般服从几种典型分布,如瑞利分布、莱斯分布等。在此专 门针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真,进一步加深对多径信 道特性的了解。一、瑞利衰落信道简介:瑞利衰落信道(Rayleigh fading channel)是一种无线电
3、信号 传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后,其信号 幅度是随机的,即“衰落”,并且其包络服从瑞利分布。二、仿真原理(1)瑞利分布分析环境条件:通常在离基站较远、反射物较多的地区,发射机和接收机之间 没有直射波路径(如视距传播路径),且存在大量反射波,到达接收 天线的方向角随机的(02h)均匀分布),各反射波的幅度和相位 都统计独立。幅度与相位的分布特性:包络r服从瑞利分布,。在02兀内服从均匀分布。瑞利分布的概率分布密度如图2-1所示:图2-1瑞利分布的概率分布密度(2)多径衰落信道基本模型离散多径衰落信道模型为N(t)9以a)k=l其中,复路径衰落,服从瑞利分布;心是多径时延
4、。多径衰落 信道模型框图如图2-2所示:图2-2多径衰落信道模型框图(3)产生服从瑞利分布的路径衰落r(t)利用窄带高斯过程的特性,其振幅服从瑞利分布,即:2 +42上式中小、%,分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信 号。三、仿真程序:function h =rayleigh (fd, t) %产生瑞利衰落信道fc=900*10A6;vl=30*1000/3600;c=3*10A8;fd=vl*fc/c;ts=l/10000;t=0:ts:1;hl=rayleigh(fd,t); v2=120*1000/3600;fd=v2*fc/c;h2=rayleigh(fd,t);%选取载波频率%
5、移动速度vl=30 km/h%定义光速%多普勒频移%信道抽样时间间隔%生成时间序列%产生信道数据%移动速度v2 = 12 0km/h%多普勒频移%产生信道数据subplot(2,1,1),plot(20*log10(abs (hl (1:10000)titlev=30km/h时的信道曲线1 )xlabel时间 1 ) ; ylabel ( 1 功率 f )subplot(2,1,2),plot(20*logl0(abs (h2 (1:10000)title。v=120km/h时的信道曲线!)xlabel时间 1 ; ylabel功率 1 ) function h=rayleigh(fd,t)%
6、该程序利用改进的jakes模型来产生单径的平坦型瑞利衰落信道 %输入变量说明:1:信道的最大多普勒频移 单位Hz t :信号的抽样时间序列,抽样间隔单位s h为输出的瑞利信道函数,是一个时间函数复序列N=40;%假设的入射波数目wm=2*pi*fd;M=N/ 4 ;%每象限的入射波数目即振荡器数目Tc=zeros (1, length (t);告信道函数的实部Ts=zeros (1, length (t) ) ; %信道函数的虚部P_nor=sqrt (1/M) ;%归一化功率系theta=2*pi*rand (1,1) -pi; %区别个条路径的均匀分布随机相位 for n=l:M%第:1条
7、入射波的入射角alfa (n) = (2*pi*n-pi+theta)/N;f i_tc=2*pi*rand (1,1) -pi;%对每个子载波而言在(-pi, pi)之间均匀分布的随机相位fi_ts=2*pi*rand(1,1)-pi;%计算冲激响应函Tc=Tc+2*cos(wm*t*cos(alfa(n)+fi_tc);Ts=Ts+2*cos(wm*t*sin(alfa(n)+fi ts);数end;h= P nor* (Tc+j*Ts) ;%乘归一化功率系数得到传输函数I、仿真结果:图4-1结果图片untitled.figQ Figure 1、.匕 | 回图4-2输入程序File Edi
8、t Debug ParallelDesktop WinA “ D G* HD QI MATLAB 7.9.0 (R2009b)Shortcuts H How to Add 1 Whats New,Editor - Untitled*& Start ReadyFile Edit Text Go Cell Tools Debug Desktop Window Helpg ci - i.o + i.i 森建 Q13 function h=rayleigh(fd,t) %产生瑞利哀碧信道2fc=90010,6;%选取货波频率3vl=30*1000/3600;%移动变度vl=30kn/h4c=3108.
9、%定义光速5fd=vl*fc/c;%多普勒频移6ts=l/10000:%信省油洋时间间隔7t=0:ts:l:%生成时间序列8hl=rayleigh(f d, t);%产生信道数据9v2=120*I000/3600;%移动深度v2=l20kii/h10fd=v2*fc/c:多普方频修11h2=rayleigh(fd, t):%产生信道救据12subplot (2,1, 1),plot (20*logl0(abs(hl (1:10000)13title(v=30kK/h时的信迫曲殛)14xlabel (时可):ylabelC 功率)15subplot (2, 1,2), plot(20log 10
10、(abs(h2(l: 10000)16titleCv=120kn/h时的信语曲线)17xlabel (时间):ylabelC 功率)18function h=xylcixb(fd,t)19J%谀程序利用改进的Jakes模型来产生单径的平坦型瑞利衰落信道20%输入费要说明:21% fd:信道的最大多苦勤级移单位取22% t :信号的油样时间序列,抽样词幅单位$23* h为输出的瑞利信道困数,是一个时间由数良序列2411=40: %假设的入射波数目25vm=2*px*f d;26M=N/4; %每象限的入射技数目印振荡罟数目27Tc=zeros(l, length(t) :%信道函数的实部28Ts
11、=zero$(l, length(t): %信消函款的虚部29P_nor=sqrt (1/M):、归一化功军系Click here if you do not want to seeMATLAB desktop keyboard shortcuts, su In addition, many keyboard shortcuts across the desktop.Io customize keyboard shortcuts, use restore previous default settings by f ion the *Act ive settings* dr op-downIn
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