瑞利信道仿真

1、瑞利分布信道 MATLAB 仿真一、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(Rayleighfadingchannel )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，

2、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r2 rP(r)= ' e 2 (r 0)相位概率密度函数为：P( )=1/2(02 )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

3、(02冗)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，9在02冗内服从均匀分布。瑞利分布的概率分布 密度如图1所示:0.9AJ1ex，Pc*_1._u>0.80.70.60.50.40.30.20.10.511.522.5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%t)N (t)rk(t)%(tk)k 1 其中，k(t)复路径衰落，服从瑞利分布；k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，具振幅服从瑞利分布，即r h(t)2

4、ns(t)2 上式中nc(t)、(t),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k ,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、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寸的接 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寸的接 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

5、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functionh=rayleigh(fd,t)% 产生瑞利衰落信道fc=900*10A6;%选取载波频率v1=30*1000/3600;%移动速度 v1=30km/hc=3*10A8;%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

6、/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 ') fun

7、ctionh=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;%贸设的入射波数目 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

8、 forn=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 %Rayleighfadingsimulator.%使用jakes 模型生成的加权正交正弦曲

9、线的总和clc;fm=111.0; %MaxDopplerfrequencyinHzfs=1000; %SampleFrequencyns=1024; %NumberofsamplesR=zeros(ns,1);Mag=zeros(ns,1);forx=1:nstm=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)

10、;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)=I+j*