瑞利信道仿真

1、瑞利分布信道MATLAfB3M一、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：由于信號進行多徑傳播達到接收點處的場強來自不同傳播的路徑，各條路徑延時時間是不同的，而各個方向分量波的疊加，又產(chǎn)生了駐波場強，從而形成信號快衰落稱為瑞利衰落。瑞利衰落信道(Rayleighfadingchannel)是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計模型。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

2、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)射機到接收機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)到達接收天線的信號為N個幅值和相位均隨機的且統(tǒng)計獨立的信號之和。信號振幅為r,相位為，則其包絡(luò)概率密度函數(shù)為r2r一P(r)=-re2(r0)相位概率密度函數(shù)為：P()=1/2(02)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、反射物較多的地區(qū)，發(fā)射機和接收機之間沒有直射波路徑(如視距傳播路徑)，且存在大量反射波，到達接收天線的方向角隨機的(02冗)均勻分布)，各反射波的幅度和相位都統(tǒng)

3、計獨立。幅度與相位的分布特性：包絡(luò)r服從瑞利分布，0在02冗內(nèi)服從均勻分布。瑞利分布的概率分布密度如圖1所示:090.80.70.60.50.40.30.2OrTokTrI0.100£_j»i_.0.51.5；22.53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N(t)y(t)k(t)X(tk)1k1(1)多徑衰落信道其中，k(t)復路徑衰落，服從瑞利分布；k是多徑時延模型框圖如圖2所示:(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，具振幅服從瑞利分布，即r(t)Jn/t)2L2上式中兒、ns(t),分別為窄帶高斯過程的同相

4、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)和多徑延時參數(shù)k,我們可以得到多徑信道的仿真框圖，如圖3所示;輸入信號 sl(t) 1圖3多徑信道的仿真框圖、仿真實驗結(jié)果D 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 WOOD 時間r(t)>1、當速度為30km/h時，多普勒頻移是。正弦載波頻率為1GHZ寸的接收信號瑞利衰落的仿真圖以及多普勒頻移仿真圖時的信道曲線I®利衰落 仿真器喘利衰落J 仿真器瑞利克落事 仿真器。瑞利衰落的仿真圖Frequency(Hz)多普勒頻移仿真圖2、當速度

5、為120km/h時，多普勒頻移是111Hz正弦載波頻率為1GHZ寸的接收信號瑞利衰落的仿真圖以及多普勒頻移仿真圖。v=T20kni/h時的信道曲線時間瑞利衰落的仿真圖Frequency(Hz)多普勒頻移仿真圖四、小結(jié)這學期對數(shù)字移動通信學習，學到了很多知識，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)計過程中遇到了一些問題，通過同學的幫助和自己的努力解決了問題，最后衷心感謝這一學期老師的辛勤教導。附錄：瑞利衰落與多普勒頻移仿真程序function h=rayleigh(fd,t) %fc=900*10A6;%v1=30*1000/3600;%c=3*10A8;fd=v1*fc/c;t

6、s=1/10000;t=0:ts:1;h1=rayleigh(fd,t);%v2=120*1000/3600;%fd=v2*fc/c;%h2=rayleigh(fd,t);%產(chǎn)生瑞利衰落信道選取載波頻率移動速度v1=30km/h定義光速多普勒頻移信道抽樣時間間隔生成時間序列產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)移動速度v2=120km/h多普勒頻移產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)figure;plot(20*log10(abs(h1(1:10000)title('v=30km/h時的信道曲線')xlabel('時間');ylabel('功率')figure;plot(20*log10(abs

7、(h2(1:10000)title('v=120km/h時的信道曲線')xlabel('時間');ylabel('功率')functionh=rayleigh(fd,t)%該程序利用改進的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)，是一個時間函數(shù)復序列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)的實部Ts=zeros(1,leng

8、th(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)別個條路徑的均勻分布隨機相位forn=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;%對每個子載波而言在(-pi,pi)之間均勻分布的隨機相位fi_ts=2*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);%計算沖激響應(yīng)函數(shù)end;h=P_nor*(Tc+j*

9、Ts);%乘歸一化功率系數(shù)得到傳輸函數(shù)%Rayleighfadingsimulator.%使用jakes模型生成的加權(quán)正交正弦曲線的總和clc;fm=;%MaxDopplerfrequencyinHzfs=1000;%SampleFrequencyns=1024;%NumberofsamplesR=zeros(ns,1);Mag=zeros(ns,1);forx=1:nstm=x/fs;I=;I=*cos*2*pi*fm*tm);I=I+*cos*2*pi*fm*tm);I=I+*cos*2*pi*fm*tm);I=I+*cos*2*pi*fm*tm);I=*cos*2*pi*fm*tm);I=*cos*2*pi*fm*tm);I=*cos*2*pi*fm*tm);I=*cos*2*pi*fm*tm);I=I+*cos*2*pi*fm*tm);Q=;Q=Q+*cos*2*pi*fm*tm);Q=Q+*cos*2*pi*fm*tm);Q=Q+*cos*2*pi*fm*tm);Q=Q+*cos*2*pi*fm*tm);Q=Q+*cos*2*pi*fm*tm);Q=Q+*cos*2*pi*fm*tm);Q=Q+*cos*2*pi*fm*tm);Q=Q+*cos*2*pi*fm*tm);Q=Q+*cos*2*pi*fm*tm);R(x)=I+j*Q;Mag(x