瑞利信道仿真

1、瑞利分布信道MATLAB仿真1、 瑞利衰落原理 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。定義:由于信號進(jìn)行多徑傳播達(dá)到接收點(diǎn)處的場強(qiáng)來自不同傳播的路徑，各條路徑延時(shí)時(shí)間是不同的，而各個(gè)方向分量波的疊加，又產(chǎn)生了駐波場強(qiáng)，從而形成信號快衰落稱為瑞利衰落。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。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

2、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P(r)= (r0)相位概率密度函數(shù)為：P()=1/2 （）二、仿真原理（1）瑞利分布分析環(huán)境條件：通常在離基站較遠(yuǎn)、反射物較多的地區(qū)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間沒有直射波路徑（如視距傳播路徑），且存在大量反射波，到達(dá)接收天線的方向角隨機(jī)的（02）均勻分布），各反射波的幅度和相位都統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。幅度

3、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1所示：圖1 瑞利分布的概率分布密度（2）多徑衰落信道基本模型離散多徑衰落信道模型為 (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2所示：圖2 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，即 （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。3、仿真框架根據(jù)多徑衰落信道模型（見圖2），利用瑞利分布的路徑衰落r(t)和多徑延時(shí)參數(shù)，我們可以得到多徑信道的仿真框圖，如圖3所示；圖3 多徑信道的仿真框圖三、仿

4、真實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、當(dāng)速度為30km/h時(shí)，多普勒頻移是27.8HZ。正弦載波頻率為1GHZ時(shí)的接收信號瑞利衰落的仿真圖以及多普勒頻移仿真圖。瑞利衰落的仿真圖多普勒頻移仿真圖2、當(dāng)速度為120km/h時(shí)，多普勒頻移是111HZ。正弦載波頻率為1GHZ時(shí)的接收信號瑞利衰落的仿真圖以及多普勒頻移仿真圖。瑞利衰落的仿真圖多普勒頻移仿真圖四、小結(jié) 這學(xué)期對數(shù)字移動通信學(xué)習(xí)，學(xué)到了很多知識，這次通過對瑞利衰落的仿真，更加深刻理解了瑞利衰落。在設(shè)計(jì)過程中遇到了一些問題，通過同學(xué)的幫助和自己的努力解決了問題，最后衷心感謝這一學(xué)期老師的辛勤教導(dǎo)。附錄：瑞利衰落與多普勒頻移仿真程序function h=rayleig

5、h(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/h c=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(fd,t); %產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)figure;plot(20*log10(abs(h1(1:10000) title('v=30km/h時(shí)

6、的信道曲線')xlabel('時(shí)間');ylabel('功率')figure;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為輸出的瑞利信道函數(shù)，是一個(gè)時(shí)間函數(shù)復(fù)序列 N=40;

7、%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*pi*rand(1,1

8、)-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)% Rayleigh fading simulator.% 使用jakes模型生成的加權(quán)正交正弦曲線的總和clc;fm=111.0; %Max Doppler frequency in Hzfs=1000;%Sample Frequencyns=1024; %Number of samplesR=zeros(ns,1);Mag=zeros

9、(ns,1);for x=1:ns tm=x/fs; I=0.0; I=1.848*cos(0.983*2*pi*fm*tm); I=I+1.414*cos(0.932*2*pi*fm*tm); I=I+0.765*cos(0.850*2*pi*fm*tm); I=I+0.0*cos(0.739*2*pi*fm*tm); I=I-0.765*cos(0.603*2*pi*fm*tm); I=I-1.414*cos(0.446*2*pi*fm*tm); I=I-1.848*cos(0.247*2*pi*fm*tm); I=I-2.000*cos(0.092*2*pi*fm*tm); I=I+1.

10、000*cos(1.000*2*pi*fm*tm); Q=0.0; Q=Q+0.765*cos(0.983*2*pi*fm*tm); Q=Q+1.414*cos(0.932*2*pi*fm*tm); Q=Q+1.848*cos(0.850*2*pi*fm*tm); Q=Q+2.000*cos(0.739*2*pi*fm*tm); Q=Q+1.848*cos(0.603*2*pi*fm*tm); Q=Q+1.414*cos(0.446*2*pi*fm*tm); Q=Q+0.765*cos(0.247*2*pi*fm*tm); Q=Q+0.000*cos(0.092*2*pi*fm*tm); Q=Q+1.000*cos(1.000*2*pi*fm*tm); R(x) = I+j*Q; Mag(x)=ab