瑞利信道仿真.doc

瑞利分布信道MATLAB仿真1、 瑞利衰落原理 在陆地移动通信中，移动台往往受到各种障碍物和其他移动体的影响，以致到达移动台的信号是来自不同传播路径的信号之和。而描述这样一种信道的常用信道模型便是瑞利衰落信道。定义:由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径，各条路径延时时间是不同的，而各个方向分量波的叠加，又产生了驻波场强，从而形成信号快衰落称为瑞利衰落。瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电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，表现为“衰落”特性，并且多径衰落的信号包络服从瑞利分布。由此，这种多径衰落也称为瑞利衰落。这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。假设经反射（或散射）到达接收天线的信号为N个幅值和相位均随机的且统计独立的信号之和。信号振幅为r,相位为,则其包络概率密度函数为P(r)= (r0)相位概率密度函数为：P()=1/2 （）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（02）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内服从均匀分布。瑞利分布的概率分布密度如图1所示：图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 (1)其中,复路径衰落，服从瑞利分布; 是多径时延。 多径衰落信道模型框图如图2所示：图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）上式中，分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号。3、仿真框架根据多径衰落信道模型（见图2），利用瑞利分布的路径衰落r(t)和多径延时参数，我们可以得到多径信道的仿真框图，如图3所示；图3 多径信道的仿真框图三、仿真实验结果1、当速度为30km/h时，多普勒频移是27.8HZ。正弦载波频率为1GHZ时的接收信号瑞利衰落的仿真图以及多普勒频移仿真图。瑞利衰落的仿真图多普勒频移仿真图2、当速度为120km/h时，多普勒频移是111HZ。正弦载波频率为1GHZ时的接收信号瑞利衰落的仿真图以及多普勒频移仿真图。瑞利衰落的仿真图多普勒频移仿真图四、小结 这学期对数字移动通信学习，学到了很多知识，这次通过对瑞利衰落的仿真，更加深刻理解了瑞利衰落。在设计过程中遇到了一些问题，通过同学的帮助和自己的努力解决了问题，最后衷心感谢这一学期老师的辛勤教导。附录：瑞利衰落与多普勒频移仿真程序function h=rayleigh(fd,t) %产生瑞利衰落信道 fc=900*106; %选取载波频率 v1=30*1000/3600; %移动速度v1=30km/h c=3*108; %定义光速fd=v1*fc/c; %多普勒频移ts=1/10000; %信道抽样时间间隔t=0:ts:1; %生成时间序列h1=rayleigh(fd,t); %产生信道数据v2=120*1000/3600; %移动速度v2=120km/hfd=v2*fc/c; %多普勒频移h2=rayleigh(fd,t); %产生信道数据figure;plot(20*log10(abs(h1(1:10000) title(v=30km/h时的信道曲线)xlabel(时间);ylabel(功率)figure;plot(20*log10(abs(h2(1:10000)title(v=120km/h时的信道曲线)xlabel(时间);ylabel(功率)function h=rayleigh(fd,t)%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：% fd：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); %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=1:M %第i条入射波的入射角 alfa(n)=(2*pi*n-pi+theta)/N; fi_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; Tc=Tc+2*cos(wm*t*cos(alfa(n)+fi_tc); Ts=Ts+2*cos(wm*t*sin(alfa(n)+fi_ts); %计算冲激响应函数 end; h= P_nor*(Tc+j*Ts); %乘归一化功率系数得到传输函数% Rayleigh fading simulator.% 使用jakes模型生成的加权正交正弦曲线的总和clc;fm=111.0; %Max Doppler frequency in Hzfs=1000;%Sample Frequencyns=1024; %Number of samplesR=zeros(ns,1);Mag=zeros(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+1.000*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) =