多徑時(shí)變信道模型仿真及性能分析

1、精品好資料學(xué)習(xí)推薦*實(shí)踐教學(xué)*蘭州理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2013年春季學(xué)期通信系統(tǒng)仿訓(xùn)練真課程設(shè)計(jì) 題 目：基于MATLAB的FIR濾波器語音信號去噪 專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成 績：摘 要 本次課程設(shè)計(jì)做的是多徑時(shí)變信道模型的仿真與性能分析，首先需要建立信道模型，通過對輸入信號和移動臺的有些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使用MATLAB進(jìn)行仿真，得到時(shí)域和頻域圖，對比分析掌握多徑信道的特點(diǎn)；其次，對瑞利衰落的多徑信道仿真，分析信道模型的特點(diǎn)；最后，觀察單頻和數(shù)字信號經(jīng)過多徑信道后接收信號的情況。經(jīng)過多次修改調(diào)試，最終完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。關(guān)鍵詞：多徑時(shí)變信道；瑞利衰落；仿真；信道模型目 錄一

2、 多徑信道的基本原理11.1 移動通信11.2 多徑時(shí)變信道11.2.1信道模型的分類11.2.2時(shí)變信道的特點(diǎn)11.3瑞利信道衰落2二 實(shí)現(xiàn)框圖32.1多徑時(shí)變信道性能仿真實(shí)現(xiàn)框圖32.2多徑時(shí)變信道仿真實(shí)現(xiàn)4三 詳細(xì)設(shè)計(jì)53.1 瑞利信道的特性53.2多徑時(shí)變信道的特性83.3單頻信號經(jīng)過時(shí)變信道113.4數(shù)字信號經(jīng)過多徑時(shí)變信道13總結(jié)15參考文獻(xiàn)16附錄17致謝29前 言在無線移動環(huán)境下進(jìn)行高速可靠通信是具有挑戰(zhàn)性的 ,電波通過物理媒體傳播并與環(huán)境中的物體相互作用 ,因此 ,無線電波的傳播是個(gè)復(fù)雜過程。在高頻 (HF)頻段范圍內(nèi) ,電磁波經(jīng)由天波傳播時(shí)經(jīng)常發(fā)生的問題是信號多徑。電磁波的

3、多徑傳播主要是因?yàn)殡姶挪ń?jīng)電離層的多次折、 反射 ,電離層的高度不同 ,電離層不均勻性引起漫射現(xiàn)象等引起的。當(dāng)信號的多徑發(fā)生在發(fā)送信號經(jīng)由傳播路徑以不同的延遲到達(dá)接收機(jī)的時(shí)候 ,一般會引起數(shù)字通訊系統(tǒng)中的符號間干擾。而且 ,由不同傳播路徑到達(dá)的各信號分量會相互削弱 ,導(dǎo)致信號能量衰減 ,造成信噪比降低。 移動無線信道是一個(gè)充滿復(fù)雜干擾的信道。由環(huán)境中的各種障礙物所引起的信號多徑傳播是其主要特點(diǎn)之一。另一個(gè)特點(diǎn)是多普勒效應(yīng)。由于多徑效應(yīng)和移動臺運(yùn)動等影響因素，使得移動信道對傳輸信號在時(shí)間、頻率和角度上造成了色散，即時(shí)間色散、頻率色散、角度色散等等，因此多徑信道的特性對通信質(zhì)量有著重要的影響，而多

4、徑信道的包絡(luò)統(tǒng)計(jì)特性則是我們研究的焦點(diǎn)。根據(jù)不同無線環(huán)境，接收信號包絡(luò)一般服從幾種典型分布，如瑞利分布、萊斯分布等。在此專門針對服從瑞利分布的多徑信道進(jìn)行模擬仿真，進(jìn)一步加深對多徑信道特性的了解。30 / 35一 多徑信道的基本原理1.1 移動通信移動無線信道是一個(gè)充滿復(fù)雜干擾的信道。由環(huán)境中的各種障礙物所引起的信號多徑傳播是其主要特點(diǎn)之一。同一發(fā)射機(jī)發(fā)射的電磁波向各個(gè)方向輻射，不同的波遇到不同的障礙物發(fā)生反射折射以及散射衍射等作用會使得波束到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間、幅度和相位均發(fā)生延遲與畸變，例如若發(fā)射一個(gè)窄脈沖經(jīng)過無線信道后將在接收端收到一連串幅度和相位均不同的脈沖串，如果在這個(gè)期間內(nèi)連續(xù)發(fā)射多個(gè)

5、脈沖，將在接收端產(chǎn)生混疊發(fā)生誤碼的幾率大大提高。另一個(gè)特點(diǎn)是多普勒效應(yīng)。移動通信中的終端基本處于移動的狀態(tài)，這就導(dǎo)致了電磁波的多普勒效應(yīng)。由于到達(dá)接收機(jī)的雜散波的方向相位均不同所引起的多普勒效應(yīng)也不盡相同，更加惡化了接收信號?！?】1.2 多徑時(shí)變信道1.2.1信道模型的分類按照調(diào)制信道模型，信道可以分為恒參信道和隨參信道兩類。部分無線信道和各種有線信道，包括衛(wèi)星鏈路（link）和某些視距傳輸鏈路，可以當(dāng)做恒參信道看待，因?yàn)樗鼈兊奶匦宰兓苄?、很慢，可以視作其參量恒定。恒參信道?shí)際上就是一個(gè)非時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)?！?】1.2.2時(shí)變信道的特點(diǎn)隨參信道對信號傳輸?shù)挠绊?，依靠天波傳播和地波傳播的無線電信

6、道、某些視距傳輸信道和各種散射信道就是隨參信道。隨參信道的特性是“時(shí)變”的。例如，在用天波傳播時(shí)，電離層的高度和離子濃度隨時(shí)間、季節(jié)、年份而在不斷變化，使信道特性隨之變化。在移動通信中，由于移動臺在運(yùn)動，收發(fā)兩點(diǎn)之間的傳輸路徑自然也在變化，從而使得信道參量也不斷變化。一般來說，各種隨參信道具有的共同特性是：（1）信號的傳輸衰減隨時(shí)間而變；（2）信號的傳輸時(shí)延隨時(shí)間而變；（3）信號經(jīng)過幾條路徑到達(dá)接收端，而且每條路徑的長度（時(shí)延）和衰減都隨時(shí)間而變，即存在多徑傳播（multipath propagation）現(xiàn)象。多徑傳播對信號的影響稱為多徑效應(yīng)。他對信號傳輸質(zhì)量的影響很大。【2】1.3瑞利信道

7、衰落在陸地移動通信中，移動臺往往受到各種障礙物和其他移動體的影響，以致到達(dá)移動臺的信號是來自不同傳播路徑的信號之和。而描述這樣一種信道的常用信道模型便是瑞利衰落信道。和振幅恒定、單一頻率的發(fā)射信號相比，接收信號波形的包絡(luò)有了起伏，頻率也不再是單一頻率，而有了擴(kuò)展，成為窄帶信號，信號包絡(luò)因傳播有了起伏的現(xiàn)象稱為衰落（fading）。多徑傳播使信號包絡(luò)產(chǎn)生的起伏雖然比信號的周期緩慢，但是仍然可能是在秒或秒以下的數(shù)量級，衰落的周期常能和數(shù)字信號的一個(gè)碼元周期相比較，故通常將由多徑效應(yīng)引起的衰落稱為快衰落。瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型

8、。這種模型假設(shè)信號通過無線信道之后，其信號幅度是隨機(jī)的，表現(xiàn)為“衰落”特性，并且多徑衰落的信號包絡(luò)服從瑞利分布。由此，這種多徑衰落也稱為瑞利衰落。 這一信道模型能夠描述由電離層和對流層反射的短波信道，以及建筑物密集的城市環(huán)境。瑞利衰落只適用于從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)不存在直射信號的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型?！?】假設(shè)經(jīng)反射（或散射）到達(dá)接收天線的信號為N個(gè)幅值和相位均隨機(jī)的且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的信號之和。信號振幅為r,相位為,則其包絡(luò)概率密度函數(shù)為1-1所示： P(r)= (r0) (1-1)相位概率密度函數(shù)為1-2所示： P()=1/2（） (1-2)二 實(shí)現(xiàn)框圖2.1多徑時(shí)變信道性能仿真實(shí)現(xiàn)

9、框圖信號經(jīng)過多徑信道后，會產(chǎn)生碼間干擾和衰落，其中衰落快慢取決于信道隨時(shí)間變化的快慢，而碼間干擾的嚴(yán)重程度取決于碼元間隔和多徑間的時(shí)延差的相對關(guān)系。多徑效應(yīng)總的來說有三點(diǎn)，即對單一正弦波產(chǎn)生頻域彌散，對寬帶信號頻率選擇性衰落以及對數(shù)字信號產(chǎn)生時(shí)域彌散。時(shí)變信道仿真實(shí)現(xiàn)框圖如2-1-1所示： 多徑時(shí)變信道的模型瑞利信道的信道的特點(diǎn)收發(fā)兩端或頻率發(fā)生變化時(shí)接受端收到 信號的情況單頻信號經(jīng)過多徑變信道后的情況數(shù)字信號經(jīng)多徑時(shí)變信道后的情況 仿真及結(jié)果分析 圖2-1 多徑時(shí)變信道仿真實(shí)現(xiàn)框圖2.2多徑時(shí)變信道仿真實(shí)現(xiàn)時(shí)變信道是指信道的參數(shù)隨時(shí)間變化的信道，特點(diǎn)是信號的傳輸衰減隨時(shí)間變化；信號的傳輸時(shí)延

10、也是隨時(shí)間而變的。時(shí)變信道對信號傳輸?shù)挠绊懯鞘馆斎胄盘柕念l率彌散。多徑信道是輸入信號傳輸?shù)膫鬏斅窂讲恢褂幸粭l，接收端同時(shí)收到來自多條傳輸路徑的信號，這些信號可能是同相相加或反向相消。多徑傳播對信號的影響稱為多徑效應(yīng)，會對信號傳輸質(zhì)量造成很大的影響。當(dāng)輸入為單頻（振幅恒定，頻率單一）信號時(shí)，經(jīng)過多徑時(shí)變信道的傳輸后，接收信號的波形包絡(luò)隨時(shí)間隨機(jī)起伏，輸出不再是單頻信號，而是一個(gè)窄帶信號，帶寬大小隨時(shí)變因素的快慢決定。經(jīng)過多徑時(shí)變信道傳輸以后，多徑信道的時(shí)延以及衰減均不相同，導(dǎo)致接收信號的幅度不同，頻率也增多了。當(dāng)輸入為數(shù)字信號時(shí)，經(jīng)過多徑時(shí)變信道，針對數(shù)字信號體現(xiàn)在碼間干擾上。由于各徑時(shí)延不同，

11、通過個(gè)路徑的衰減也是不同的，信號經(jīng)過多條路徑后到達(dá)接收端形成碼間干擾。【4】三 詳細(xì)設(shè)計(jì)本次課程設(shè)計(jì)中多徑信道的信道模型建立，性能分析，瑞利衰落的多徑信道模型等仿真分析都使用了MATLAB平臺。MATLAB的數(shù)據(jù)分析和處理功能十分強(qiáng)大，運(yùn)用它來進(jìn)行語音信號的分析、處理和可視化相當(dāng)便捷。而且編程易學(xué)、直觀，代碼非常符合人們的思維習(xí)慣。MATLAB幾乎可以在各種機(jī)型和操作系統(tǒng)上運(yùn)行，所以在可移植性和可擴(kuò)充性上MATLAB遠(yuǎn)優(yōu)越于其他的高級編程語言。3.1 瑞利信道的特性（1）瑞利分布分析幅度與相位的分布特性：包絡(luò) r 服從瑞利分布，在02內(nèi)服從均勻分布。瑞利分布的概率分布密度如圖3-1-2所示：（

12、2）多徑衰落信道基本模型離散多徑衰落信道模型為3-1所示： （3-1）其中,復(fù)路徑衰落，服從瑞利分布;是多徑時(shí)延。 多徑衰落信道模型框圖如圖3-1-1所示：圖3-1-1 多徑衰落信道模型框圖（3）產(chǎn)生服從瑞利分布的路徑衰落r(t)利用窄帶高斯過程的特性，其振幅服從瑞利分布，其振幅可以使用3-2所示的公式求出： （3-2）上式中，分別為窄帶高斯過程的同相和正交支路的基帶信號。【5】（4）模型的適用瑞利衰落模型適用于描述建筑物密集的城鎮(zhèn)中心地帶的無線信道。密集的建筑和其他物體使得無線設(shè)備的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間沒有直射路徑，而且使得無線信號被衰減、反射、折射、衍射。通過電離層和對流層反射的無線電信道可

13、用瑞利衰落來描述，因?yàn)榇髿庵写嬖诘母鞣N粒子能夠?qū)o線信號大量散射。瑞利衰落屬于小尺度的衰落效應(yīng)，它總是疊加于如陰影、衰減等大尺度衰落效應(yīng)上。信道衰落的快慢與發(fā)射端和接收端的相對運(yùn)動速度的大小有關(guān)。相對運(yùn)對導(dǎo)致接收信號的多普勒頻移。 瑞利分布的概率密度曲線及瑞利信道的包絡(luò)如圖3-1-2所示：圖3-1-2 瑞利分布的概率密度曲線及瑞利信道的包絡(luò)移動臺速度變化時(shí)對信道的瑞利衰落會產(chǎn)生一定的影響，圖3-1-3所示為V=30千米/小時(shí)以及V=120千米/小時(shí)時(shí)的信道曲線圖：圖3-1-3 不同速度下的瑞利信道曲線從圖3-1-3中可以看出，速度越大對信道瑞利衰落影響就會越大。3.2多徑時(shí)變信道的特性移動無線

14、信道是一個(gè)充滿復(fù)雜干擾的信道。由環(huán)境中的各種障礙物所引起的信號多徑傳播是其主要特點(diǎn)之一。多徑導(dǎo)致頻率選擇性，在同一位置，由于反射徑信號的存在，發(fā)射不同頻率的信號時(shí)，在接收機(jī)處接收到信號有的頻率是被增強(qiáng)了，有的頻率是被削弱了。頻率選擇性由此產(chǎn)生。把那些受到的影響基本一致的頻率范圍叫做相干帶寬。時(shí)變信道是指信道的參數(shù)隨時(shí)間變化的信道，特點(diǎn)是信號的傳輸衰減隨時(shí)間變化；信號的傳輸時(shí)延也是隨時(shí)間而變的；信號經(jīng)過多條路徑到達(dá)接收端，而且每條路將的長度（時(shí)延）和衰減都是隨時(shí)間而變化的。時(shí)變信道對信號傳輸?shù)挠绊懯鞘馆斎胄盘柕念l率彌散。多徑信道是輸入信號傳輸?shù)膫鬏斅窂讲恢褂幸粭l，接收端同時(shí)收到來自多條傳輸路徑的

15、信號，這些信號可能是同相相加或反向相消。多徑傳播對信號的影響稱為多徑效應(yīng)，其會對信號傳輸質(zhì)量造成很大的影響。多普勒頻移反映了信道的時(shí)變性，多普勒頻移越大，信道的相干時(shí)間就越短，合成信號包絡(luò)變化越快。相干時(shí)間只是說信道在這段時(shí)間內(nèi)特性基本不變。至于這段時(shí)間內(nèi)是增強(qiáng)信號還是消弱信號則沒有體現(xiàn)。（1）在其它參數(shù)不變的情況下畫出移動臺距離基站初始距離r0=3000時(shí)的接收信號情況，如圖3-2-1所示：圖3-2-1 移動臺距離基站初始距離為r0=3000的接收信號藍(lán)色線：直射徑的信號；綠色線：反射徑的信號；紅色線：移動臺接收到的第1徑和第2徑的合成信號，從圖3-2-1可以看出，即使移動臺是靜止的（V=0

16、），由于反射徑的存在，使得接收到的合成信號最大值要小于直射徑的信號。（2）移動臺在不同位置的多徑信號移動臺距離基站初始距離分別設(shè)置為r0=1000，r0=9000，r0=14000其它條件保持不變時(shí)，接收到的信號的情況如圖3-2-2所示：圖3-2-2 r0取不同值時(shí)接收信號的情況從圖3-2-2中可得出結(jié)論：使移動臺靜止，由于反射徑的存在，使接收信號要比沒有反射徑時(shí)的信號弱，衰落由此產(chǎn)生。（3）不同頻率的信號經(jīng)過多徑信道f=3e8，f=9e8，f=27e8，接收信號的情況如圖3-2-3所示：圖3-2-3 f取不同值時(shí)接收信號的情況若f逐步變大，有些頻率被削弱，f充分大時(shí)，看出合成信號被削弱了，那

17、些受到影響基本保持一致的頻率范圍稱為相干帶寬，在同一位置，由于反射鏡信號的存在，發(fā)射不同信號的頻率，在接收機(jī)收到的信號有的被加強(qiáng)，有的信號被減弱，這就是所謂的頻率選擇性衰落?！?】（4）仿真移動臺不同速度的信號的多徑信號改變移動臺速度不同的信號經(jīng)過多徑信道v=0， v=300其它條件不變時(shí)接收信號的情況如圖3-2-4所示：圖3-2-4 V值不同時(shí)接收信號的情況移動臺有速度時(shí)，發(fā)現(xiàn)即使同一頻率，同一位置，在不同的時(shí)間點(diǎn)，合成信號的強(qiáng)度也是不一樣的，有的地方信號衰減，有的地方信號增強(qiáng)。當(dāng)速度由0增加到300時(shí)，直射徑信號減弱，反射徑信號增強(qiáng)，合成信號減弱。3.3單頻信號經(jīng)過時(shí)變信道多徑傳播對信號的

18、影響稱為多徑效應(yīng)，其會對信號傳輸質(zhì)量造成很大的影響。當(dāng)輸入為單頻信號時(shí)，經(jīng)過多徑時(shí)變信道的傳輸后，接收信號的波形包絡(luò)隨時(shí)間隨機(jī)起伏，輸出不再是單頻信號，而是一個(gè)窄帶信號，帶寬大小隨上事變因素的快慢決定。經(jīng)過多徑時(shí)變信道傳輸以后，多徑信道的時(shí)延以及衰減均不相同，導(dǎo)致接收信號的幅度不同，頻率也增多了。一個(gè)幅度為 1， 頻率為10Hz 的單頻信號經(jīng)過 20 條路徑傳輸?shù)玫降牟ㄐ渭邦l譜，并且這 20 條路徑的衰減相同，但時(shí)延的大小隨時(shí)間變化，每徑的時(shí)延變化規(guī)律為正弦型，變化的頻率是從02Hz 隨機(jī)均勻抽取的。（1）輸入的單頻正弦信號時(shí)域及頻域圖如3-3-1所示：圖3-3-1 單頻信號的時(shí)域及頻域圖從圖

19、3-3-1中可看出，原信號為單一正弦信號，時(shí)域標(biāo)準(zhǔn)正弦，頻域單一沖激。信號的幅值為1，頻率為10Hz。（2）信號經(jīng)多徑傳播后在接收端所得信號時(shí)域及頻域圖 圖3-3-2 經(jīng)過20徑后信號的時(shí)域及頻域圖由圖3-3-2可知，過多徑傳播后，不同路徑時(shí)延不同，不同時(shí)延的信號疊加，導(dǎo)致時(shí)域圖形不再是單一正弦，出現(xiàn)了其它的頻率。（由于采樣頻率的關(guān)系，看起來還是光滑曲線）頻域出現(xiàn)了毛刺，即頻域擴(kuò)散。3.4數(shù)字信號經(jīng)過多徑時(shí)變信道多徑時(shí)變信道對數(shù)字信號產(chǎn)生時(shí)域彌散。數(shù)字信號經(jīng)過多徑時(shí)變信道，發(fā)生碼間干擾上。由于各徑時(shí)延不同，通過個(gè)路徑的衰減也是不同，信號經(jīng)過多條路徑到達(dá)接收端形成碼間干擾。一條三徑傳輸?shù)男诺溃?/p>

20、參數(shù)如下：畫出信道的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)如3-4-1所示：圖3-4-1 三徑信道的幅頻、相頻響應(yīng)圖畫出Ts=1時(shí)輸出信號波形及輸出信號的幅度譜如圖3-4-2所示：圖3-4-2 數(shù)字信號進(jìn)入三徑信道輸出信號的波形及幅度譜畫出Ts=4時(shí)輸出信號波形及輸出信號的幅度譜如圖3-4-3所示：圖3-4-3 改變Ts后畫出信號波形及輸出信號幅度譜由圖3-4-2及3-4-3可以看出，隨著Ts的增大，輸出信號的波形與輸入信號的波形越接近。因?yàn)樾诺婪忍匦圆皇呛芾硐耄瑫斐奢斎胄盘柺д?，針對模擬信號體現(xiàn)在波形失真上；針對數(shù)字信號體現(xiàn)在碼間干擾上。由于各徑時(shí)延不同，通過個(gè)路徑的衰減也是不同的，信號經(jīng)過多條路徑后到達(dá)接

21、收端形成碼間干擾。總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)中多徑信道的信道模型建立，性能分析，瑞利衰落的多徑信道模型等仿真分析都使用了MATLAB平臺。從仿真圖形可以形象的反應(yīng)出多徑時(shí)變信道的特點(diǎn)及性能。根據(jù)不同無線環(huán)境，接收信號包絡(luò)一般服從幾種典型分布，如瑞利分布、萊斯分布等。在這次課程設(shè)計(jì)中專門針對服從瑞利分布的多徑信道進(jìn)行模型仿真，進(jìn)一步加深對多徑信道特性的了解。信號經(jīng)過多徑信道后，會產(chǎn)生碼間干擾和衰落，其中衰落快慢取決于信道隨時(shí)間變化的快慢，而碼間干擾的嚴(yán)重程度取決于碼元間隔和多徑間的時(shí)延差的相對關(guān)系。時(shí)變信道是指信道參數(shù)隨時(shí)間變化的信道，特點(diǎn)是信號的傳輸衰減隨時(shí)間變化；信號的傳輸時(shí)延也是隨時(shí)間而變的。時(shí)變信

22、道對信號傳輸?shù)挠绊懯鞘馆斎胄盘柕念l率彌散。多普勒頻移反映了信道的時(shí)變性，多普勒頻移越大，信道的相干時(shí)間就越短，合成信號包絡(luò)變化越快。多徑效應(yīng)總的來說有三點(diǎn)，即對單一正弦波產(chǎn)生頻域彌散，對寬帶信號頻率選擇性衰落以及對數(shù)字信號產(chǎn)生時(shí)域彌散。單一頻率的信號經(jīng)多徑時(shí)變信道傳輸后，由于不同路徑時(shí)延不同，不同時(shí)延的信號疊加，導(dǎo)致時(shí)域圖形不再是單一正弦，從頻譜圖中可以看出，它的頻帶展寬出現(xiàn)了其它頻率，即就是頻域彌散。寬帶信號經(jīng)過多徑時(shí)變信道，在同一位置，由于反射徑信號的存在，發(fā)射不同頻率的信號時(shí)，接收機(jī)處收到信號有的頻率被增強(qiáng)了，有的頻率被削弱了。頻率選擇性由此產(chǎn)生。數(shù)字信號經(jīng)過多徑時(shí)變信道，發(fā)生碼間干擾上

23、。由于各徑時(shí)延不同，通過個(gè)路徑的衰減也是不同，信號經(jīng)過多條路徑到達(dá)接收端形成碼間干擾。通過理論與仿真的結(jié)合，我更加深入的了解了多徑時(shí)變信道的性質(zhì)和特點(diǎn)，帶給我很大的收獲。參考文獻(xiàn)1 覃團(tuán)發(fā)、姚海濤、覃遠(yuǎn)年、陳海強(qiáng). 移動通信. 重慶大學(xué)出版社 23:482 Gordon.Stuber .移動通信原理. 電子工業(yè)出版社 51:563 宋榮方.矢量多徑信道的衰落相關(guān)特性 . 南京郵電學(xué)院學(xué) 18:224 樊昌信. 通信原理 M .第 5版.北京:國防工業(yè)出版社, 2001. 44:485 Bernard Sklar.數(shù)字通信基礎(chǔ)與應(yīng)用.徐平平、宋鐵成,譯.北京:電子工業(yè)出版社, 2002. 77:

24、806 梁斌、朱洪波. 移動通信 Rician信道中的多普勒影響分析 66:69附錄fc=900*10.6; %Carrier frequency wc=2*pi*fc; v1=30*1000/3600; %接收端速度c=300*106; wm=wc*(v1/c); %Maximum shift fm=wm/(2*pi); %Doppler shiftN =128*100; % generate Doppler power spectrum deltaf = 2*fm/(N-1); T = 1/deltaf; sf0 = 1.5/(pi*fm); for n = 1:(N-2)/2 sf(n)

25、 = 1.5/(pi*fm*sqrt(1-(n*deltaf/fm)2); end classicf = fliplr(sf),sf0,sf; % generate two normally distributed random variables gaussN_re1 = randn(1,(N-2)/2); gaussN_im1 = randn(1,(N-2)/2); gaussN_pos1 = gaussN_re1 + i*gaussN_im1; gaussN_neg1 = conj(gaussN_pos1); gaussN1 = fliplr(gaussN_neg1),0,gaussN_

26、pos1; gaussN_re2 = randn(1,(N-2)/2); gaussN_im2 = randn(1,(N-2)/2); gaussN_pos2 = gaussN_re2 + i*gaussN_im2; gaussN_neg2 = conj(gaussN_pos2); gaussN2 = fliplr(gaussN_neg2),0,gaussN_pos2; % generating flat Rayleigh fading channel x = ifft(sqrt(classicf).*gaussN1); y = ifft(sqrt(classicf).*gaussN2); r

27、ayleigh_amp = sqrt(abs(x).2+abs(y).2); rayleigh_db = 20*log10(rayleigh_amp); figure(1);subplot(211)plot(rayleigh_db); title(瑞利分布的包絡(luò))r = sqrt(0.5*(gaussN_re1.2 + gaussN_re2.2);step = 0.1; range = 0:step:3;h = hist(r, range);fr_approx = h/(step*sum(h);fr = (range/0.5).*exp(-range.2);subplot(212)plot(r

28、ange, fr_approx,ko, range, fr,k);title(瑞利分布的概率密度曲線)grid;function h=rayleigh(fd,t) %產(chǎn)生瑞利衰落信道fc=900*106; %選取載波頻率v1=30*1000/3600; %移動速度v1=30km/hc=3*108; %定義光速fd=v1*fc/c; %多普勒頻移ts=1/10000; %信道抽樣時(shí)間間隔t=0:ts:1; %生成時(shí)間序列h1=rayleigh(fd,t); %產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)v2=120*1000/3600; %移動速度v2=120km/hfd=v2*fc/c; %多普勒頻移h2=rayleigh(

29、fd,t); %產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)subplot(2,1,1),plot(20*log10(abs(h1(1:10000)title(v=30km/h時(shí)的信道曲線)xlabel(時(shí)間);ylabel(功率)subplot(2,1,2),plot(20*log10(abs(h2(1:10000)title(v=120km/h時(shí)的信道曲線)xlabel(時(shí)間);ylabel(功率)function h=rayleigh(fd,t)%該程序利用改進(jìn)的jakes模型來產(chǎn)生單徑的平坦型瑞利衰落信道%輸入變量說明：% fd：信道的最大多普勒頻移 單位Hz% t :信號的抽樣時(shí)間序列，抽樣間隔單位s% h為輸出的

30、瑞利信道函數(shù)，是一個(gè)時(shí)間函數(shù)復(fù)序列N=40; %假設(shè)的入射波數(shù)目wm=2*pi*fd;M=N/4; %每象限的入射波數(shù)目即振蕩器數(shù)目Tc=zeros(1,length(t); %信道函數(shù)的實(shí)部Ts=zeros(1,length(t); %信道函數(shù)的虛部P_nor=sqrt(1/M); %歸一化功率系theta=2*pi*rand(1,1)-pi; %區(qū)別個(gè)條路徑的均勻分布隨機(jī)相位for n=1:M%第i條入射波的入射角alfa(n)=(2*pi*n-pi+theta)/N;fi_tc=2*pi*rand(1,1)-pi;%對每個(gè)子載波而言在(-pi,pi)之間均勻分布的隨機(jī)相位fi_ts=2*

31、pi*rand(1,1)-pi;Tc=Tc+2*cos(wm*t*cos(alfa(n)+fi_tc);Ts=Ts+2*cos(wm*t*sin(alfa(n)+fi_ts); %計(jì)算沖激響應(yīng)函數(shù)end;h= P_nor*(Tc+j*Ts); %乘歸一化功率系數(shù)得到傳輸函數(shù)clear allf=9e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=3000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.00000000005:0.00000002; %時(shí)間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)

32、./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號figureplot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號)figureplot(t1,E1-E2)clear allf=9e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=1000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000

33、005:0.00000001; %時(shí)間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,1)plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號)%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,4)plot(t1,E1-E2)f=9e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情

34、況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=3000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001; %時(shí)間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,2)plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,

35、3,5); plot(t1,E1-E2)f=9e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=9000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001; %時(shí)間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,3)plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r

36、) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,6)plot(t1,E1-E2)clear allf=3e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=3000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001; %時(shí)間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*

37、t1); %反射徑信號subplot(2,3,1)plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號)%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,4)plot(t1,E1-E2)f=9e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=3000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001; %時(shí)間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).

38、*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,2)plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,5)；plot(t1,E1-E2)f=27e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=3000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.00

39、00000000005:0.00000001; %時(shí)間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,3)plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,6)plot(t1,E1-E2)clear allf=90; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %移動臺

40、距離基站初始距離d=150; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0005:0.1; %時(shí)間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,2,1)plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號)subplot(2,2,2)plot(t1,E1-E2)clear allf=90; %發(fā)射信號頻率

41、v=300; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=30; %移動臺距離基站初始距離d=150; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0005:0.1; %時(shí)間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,2,3)plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號)sub

42、plot(2,2,4)plot(t1,E1-E2)clc;close all;clear all;A=1;f=10;decay=0.8; dt=0.01; t=0:dt:10;L=20;fdelay=2*rand(1,L);wdelay0=rand(1,L)*2*pi; x=cos(2*pi*f*t);for i=1:L wdelay(i,:)=cos(2*pi*fdelay(i)*t); s(i,:)=decay*cos(2*pi*f*t+wdelay(i,:)+wdelay0(i);endy=sum(s)/sqrt(L);figure(1);subplot(211);plot(t,x);x

43、label(t/s);ylabel(x(t);title(單頻信號時(shí)域圖);axis(0 2 -1.5 1.5);subplot(212);f1=abs(fft(x,1024);plot(0:100/1024:100-100/1024,f1);xlabel(f/Hz);ylabel(H(f);title(單頻信號頻域圖);axis(0 30 0 500);figure(2);subplot(211);plot(t,y);xlabel(t/s);ylabel(y(t);title(經(jīng)過20徑后信號時(shí)域圖);subplot(212);f2=abs(fft(y,1024);plot(0:100/1024:100-100/1024,f2);xlabel(f/Hz);ylabel(H(f);title(經(jīng)過20徑后信號頻域圖);axis(0 30 0 500);clc;clear all;f=-1:0.001:1; %定義f的范圍h1=0.5*exp(-j*2*pi*f*0);h