多徑衰落信道

1、第 PAGE9 頁(yè) 共 NUMPAGES9 頁(yè)多徑衰落信道多 徑 衰 落 信 道 20_ 年 _ 月 _ 日 不同參數(shù)時(shí)的多徑衰落信道仿真 姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：通信班 程序模擬多徑信道的場(chǎng)景，如下圖所示：假設(shè)在一條筆直的高速公路上一端安裝了一個(gè)固定的基站，在另一端有一面完全反射電磁波的墻面，基站距反射墻的距離為d。移動(dòng)臺(tái)距基站的初始距離為r0。基站發(fā)射一個(gè)頻率為f的正弦信號(hào)cos(2ft)。由于墻面的反射，移動(dòng)臺(tái)可以接受到2徑信號(hào)，其中之一是從基站直接發(fā)射的信號(hào)，另一徑是從反射墻反射過(guò)來(lái)的信號(hào)。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)靜止時(shí)，從基站發(fā)出的直射信號(hào)到達(dá)移動(dòng)臺(tái)所需時(shí)間為r0/c（c為光速），從反射墻反射過(guò)來(lái)的信號(hào)到

2、達(dá)移動(dòng)臺(tái)所需時(shí)間為（2_d-r0）/c。換句話(huà)說(shuō)，在時(shí)刻t,移動(dòng)臺(tái)分別接收到了從時(shí)刻t-r0/c基站發(fā)出的直射信號(hào)和從時(shí)刻t-(2_d-r0)/c基站發(fā)出的反射信號(hào)。信號(hào)在傳播的過(guò)程中要衰減，自由空間中，電磁波功率隨距離r按平方規(guī)律衰減，相應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度按1/r規(guī)律衰減，并且反射信號(hào)同直射信號(hào)的相位相反。所以，時(shí)刻t移動(dòng)臺(tái)接收到的合成信號(hào)為：E(t)=cos2_f(t-r0/c)/r0- cos2_f(t-(2_d-r0)/c)/(2_d-r0) 式中，減號(hào)體現(xiàn)了反射信號(hào)與直射信號(hào)的相位相反。同時(shí)，由于反射徑的存在，使得接收到的合成信號(hào)最大值要小于直射徑的信號(hào)。一、仿真不同頻率的信號(hào)的多徑效應(yīng)

3、當(dāng)f分別為1,3e8,9e8時(shí)，程序如下：clear all f=1;%發(fā)射信號(hào)頻率 v=0; %移動(dòng)臺(tái)速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=9000; %移動(dòng)臺(tái)距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.0001:10; %時(shí)間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號(hào) E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號(hào) subplot(2,3,1) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r

4、) %畫(huà)出直射徑、反射徑和總的信號(hào) legend(直射徑信號(hào),反射徑信號(hào),移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,4) plot(t1,E1-E2) f=3e8; %發(fā)射信號(hào)頻率 v=0; %移動(dòng)臺(tái)速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=9000; %移動(dòng)臺(tái)距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %時(shí)間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號(hào) E2=cos(2_pi_f_(1+v/

5、c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號(hào) subplot(2,3,2) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫(huà)出直射徑、反射徑和總的信號(hào) legend(直射徑信號(hào),反射徑信號(hào),移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,5) plot(t1,E1-E2) f=1; %發(fā)射信號(hào)頻率 v=0; %移動(dòng)臺(tái)速度，靜止情況為0 c=9e8; %電磁波速度，光速 r0=9000; %移動(dòng)臺(tái)距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.0001:10; %時(shí)間 E

6、1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號(hào) E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號(hào) subplot(2,3,3) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫(huà)出直射徑、反射徑和總的信號(hào) legend(直射徑信號(hào),反射徑信號(hào),移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,6) plot(t1,E1-E2) 其圖形為：從圖分析p 出，當(dāng)頻率f從1增至3e8再增至9e8時(shí)，直射徑信號(hào)、反射徑信號(hào)

7、和移動(dòng)臺(tái)接收到的合成信號(hào)幅度均不變，只是它們的頻率呈現(xiàn)選擇性變化。在同一位置，由于反射徑信號(hào)的存在，發(fā)射不同頻率的信號(hào)時(shí)，在接收機(jī)處接受到的信號(hào)有的頻率是被增強(qiáng)了，有的頻率是被削弱了，頻率選擇性衰落由此產(chǎn)生。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于波峰位置時(shí)，接收到的信號(hào)得到增強(qiáng)；而在在波谷位置時(shí)，信號(hào)的到衰減。當(dāng)兩條路徑變化長(zhǎng)度之差變化1/4波長(zhǎng)時(shí)，這兩條路徑的響應(yīng)信號(hào)的相位差改變/4,從而導(dǎo)致總的接收幅度出現(xiàn)非常嚴(yán)重的變化。二、仿真移動(dòng)臺(tái)在不同位置時(shí)的多徑效應(yīng) 當(dāng)r0依次等于1000,20_0,5000時(shí)，其程序?yàn)椋篶lear all f=9e8; %發(fā)射信號(hào)頻率 v=0; %移動(dòng)臺(tái)速度，靜止情況為0 c=3e8;

8、%電磁波速度，光速 r0=1000; %移動(dòng)臺(tái)距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %時(shí)間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號(hào) E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號(hào) subplot(2,3,1) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫(huà)出直射徑、反射徑和總的接收信號(hào) legend(直射徑信號(hào),反射徑信號(hào),移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)) %a_

9、is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,4) plot(t1,E1-E2) f=9e8; %發(fā)射信號(hào)頻率 v=0; %移動(dòng)臺(tái)速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=20_0; %移動(dòng)臺(tái)距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %時(shí)間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號(hào) E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號(hào) subplot(2,3

10、,2) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫(huà)出直射徑、反射徑和總的接收信號(hào) legend(直射徑信號(hào),反射徑信號(hào),移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,5) plot(t1,E1-E2) f=9e8; %發(fā)射信號(hào)頻率 v=0; %移動(dòng)臺(tái)速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=5000; %移動(dòng)臺(tái)距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %時(shí)間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(

11、r0+v._t1); %直射徑信號(hào) E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號(hào) subplot(2,3,3) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫(huà)出直射徑、反射徑和總的接收信號(hào) legend(直射徑信號(hào),反射徑信號(hào),移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,6) plot(t1,E1-E2) 其圖形為：從圖分析p 出，當(dāng)r0從1000增至20_0再增至5000時(shí)，即更靠近反射墻，直射徑信號(hào)、反射徑信號(hào)和移動(dòng)臺(tái)接收到的合成信號(hào)頻率均不變，直

12、射信號(hào)變?nèi)?，反射?jīng)信號(hào)主逐漸變強(qiáng)，從移動(dòng)臺(tái)接收到的合成信號(hào)變?nèi)酰粌H要小于直射徑的信號(hào)更小于反射徑的信號(hào)。三、仿真移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)時(shí)的多徑信號(hào) 當(dāng)v依次等于1,5,10時(shí)，其程序?yàn)椋篶lear all f=9; %發(fā)射信號(hào)頻率 v=1 %移動(dòng)臺(tái)速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=3; %移動(dòng)臺(tái)距離基站初始距離 d=10; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.0001:1; %時(shí)間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號(hào) E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-

13、v_t1); %反射徑信號(hào) subplot(2,3,1) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫(huà)出直射徑、反射徑和總的接收信號(hào) legend(直射徑信號(hào),反射徑信號(hào),移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,4) plot(t1,E1-E2) f=9; %發(fā)射信號(hào)頻率 v=5 %移動(dòng)臺(tái)速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=3; %移動(dòng)臺(tái)距離基站初始距離 d=10; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.0001:1; %時(shí)間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(

14、r0+v._t1); %直射徑信號(hào) E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號(hào) subplot(2,3,2) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫(huà)出直射徑、反射徑和總的接收信號(hào) legend(直射徑信號(hào),反射徑信號(hào),移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,5) plot(t1,E1-E2) f=9; %發(fā)射信號(hào)頻率 v=10 %移動(dòng)臺(tái)速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=3; %移動(dòng)臺(tái)距離基站初始距離 d=20;

15、%基站距離反射墻的距離 t1=0:0.0001:1; %時(shí)間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號(hào) E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號(hào) subplot(2,3,3) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫(huà)出直射徑、反射徑和總的接收信號(hào) legend(直射徑信號(hào),反射徑信號(hào),移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,6) plot(t1,E1-E2) 其圖形為：從圖分析p 出，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度從1增至5再增至10時(shí)，直射徑信號(hào)、反射徑信號(hào)和移動(dòng)臺(tái)接收到的合成信號(hào)頻率均不變，直射徑信號(hào)和移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)的衰減速度更快，反射徑信號(hào)呈變大趨勢(shì)。即使在同一頻率，在不同的時(shí)間點(diǎn)，合成信號(hào)的強(qiáng)度也是不一樣的。當(dāng)接收信號(hào)的強(qiáng)度相對(duì)位于波谷位置，接收的合成信號(hào)幾乎為0，當(dāng)接收信號(hào)的強(qiáng)度相對(duì)位于波峰位置，接收的直射信號(hào)和反射信號(hào)要比合成信號(hào)大得多，這種由于移動(dòng)