多径衰落信道

1、第 PAGE9 页 共 NUMPAGES9 页多径衰落信道多 径 衰 落 信 道 20_ 年 _ 月 _ 日 不同参数时的多径衰落信道仿真 姓名：学号：班级：通信班 程序模拟多径信道的场景，如下图所示：假设在一条笔直的高速公路上一端安装了一个固定的基站，在另一端有一面完全反射电磁波的墙面，基站距反射墙的距离为d。移动台距基站的初始距离为r0。基站发射一个频率为f的正弦信号cos(2ft)。由于墙面的反射，移动台可以接受到2径信号，其中之一是从基站直接发射的信号，另一径是从反射墙反射过来的信号。当移动台静止时，从基站发出的直射信号到达移动台所需时间为r0/c（c为光速），从反射墙反射过来的信号到

2、达移动台所需时间为（2_d-r0）/c。换句话说，在时刻t,移动台分别接收到了从时刻t-r0/c基站发出的直射信号和从时刻t-(2_d-r0)/c基站发出的反射信号。信号在传播的过程中要衰减，自由空间中，电磁波功率随距离r按平方规律衰减，相应的电场强度按1/r规律衰减，并且反射信号同直射信号的相位相反。所以，时刻t移动台接收到的合成信号为：E(t)=cos2_f(t-r0/c)/r0- cos2_f(t-(2_d-r0)/c)/(2_d-r0) 式中，减号体现了反射信号与直射信号的相位相反。同时，由于反射径的存在，使得接收到的合成信号最大值要小于直射径的信号。一、仿真不同频率的信号的多径效应

3、当f分别为1,3e8,9e8时，程序如下：clear all f=1;%发射信号频率 v=0; %移动台速度，静止情况为0 c=3e8; %电磁波速度，光速 r0=9000; %移动台距离基站初始距离 d=15000; %基站距离反射墙的距离 t1=0:0.0001:10; %时间 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射径信号 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射径信号 subplot(2,3,1) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r

4、) %画出直射径、反射径和总的信号 legend(直射径信号,反射径信号,移动台接收的合成信号) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,4) plot(t1,E1-E2) f=3e8; %发射信号频率 v=0; %移动台速度，静止情况为0 c=3e8; %电磁波速度，光速 r0=9000; %移动台距离基站初始距离 d=15000; %基站距离反射墙的距离 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %时间 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射径信号 E2=cos(2_pi_f_(1+v/

5、c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射径信号 subplot(2,3,2) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %画出直射径、反射径和总的信号 legend(直射径信号,反射径信号,移动台接收的合成信号) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,5) plot(t1,E1-E2) f=1; %发射信号频率 v=0; %移动台速度，静止情况为0 c=9e8; %电磁波速度，光速 r0=9000; %移动台距离基站初始距离 d=15000; %基站距离反射墙的距离 t1=0:0.0001:10; %时间 E

6、1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射径信号 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射径信号 subplot(2,3,3) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %画出直射径、反射径和总的信号 legend(直射径信号,反射径信号,移动台接收的合成信号) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,6) plot(t1,E1-E2) 其图形为：从图分析p 出，当频率f从1增至3e8再增至9e8时，直射径信号、反射径信号

7、和移动台接收到的合成信号幅度均不变，只是它们的频率呈现选择性变化。在同一位置，由于反射径信号的存在，发射不同频率的信号时，在接收机处接受到的信号有的频率是被增强了，有的频率是被削弱了，频率选择性衰落由此产生。当移动台处于波峰位置时，接收到的信号得到增强；而在在波谷位置时，信号的到衰减。当两条路径变化长度之差变化1/4波长时，这两条路径的响应信号的相位差改变/4,从而导致总的接收幅度出现非常严重的变化。二、仿真移动台在不同位置时的多径效应 当r0依次等于1000,20_0,5000时，其程序为：clear all f=9e8; %发射信号频率 v=0; %移动台速度，静止情况为0 c=3e8;

8、%电磁波速度，光速 r0=1000; %移动台距离基站初始距离 d=15000; %基站距离反射墙的距离 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %时间 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射径信号 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射径信号 subplot(2,3,1) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %画出直射径、反射径和总的接收信号 legend(直射径信号,反射径信号,移动台接收的合成信号) %a_

9、is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,4) plot(t1,E1-E2) f=9e8; %发射信号频率 v=0; %移动台速度，静止情况为0 c=3e8; %电磁波速度，光速 r0=20_0; %移动台距离基站初始距离 d=15000; %基站距离反射墙的距离 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %时间 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射径信号 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射径信号 subplot(2,3

10、,2) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %画出直射径、反射径和总的接收信号 legend(直射径信号,反射径信号,移动台接收的合成信号) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,5) plot(t1,E1-E2) f=9e8; %发射信号频率 v=0; %移动台速度，静止情况为0 c=3e8; %电磁波速度，光速 r0=5000; %移动台距离基站初始距离 d=15000; %基站距离反射墙的距离 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %时间 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(

11、r0+v._t1); %直射径信号 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射径信号 subplot(2,3,3) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %画出直射径、反射径和总的接收信号 legend(直射径信号,反射径信号,移动台接收的合成信号) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,6) plot(t1,E1-E2) 其图形为：从图分析p 出，当r0从1000增至20_0再增至5000时，即更靠近反射墙，直射径信号、反射径信号和移动台接收到的合成信号频率均不变，直

12、射信号变弱，反射经信号主逐渐变强，从移动台接收到的合成信号变弱，不仅要小于直射径的信号更小于反射径的信号。三、仿真移动台移动时的多径信号 当v依次等于1,5,10时，其程序为：clear all f=9; %发射信号频率 v=1 %移动台速度，静止情况为0 c=3e8; %电磁波速度，光速 r0=3; %移动台距离基站初始距离 d=10; %基站距离反射墙的距离 t1=0:0.0001:1; %时间 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射径信号 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-

13、v_t1); %反射径信号 subplot(2,3,1) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %画出直射径、反射径和总的接收信号 legend(直射径信号,反射径信号,移动台接收的合成信号) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,4) plot(t1,E1-E2) f=9; %发射信号频率 v=5 %移动台速度，静止情况为0 c=3e8; %电磁波速度，光速 r0=3; %移动台距离基站初始距离 d=10; %基站距离反射墙的距离 t1=0:0.0001:1; %时间 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(

14、r0+v._t1); %直射径信号 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射径信号 subplot(2,3,2) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %画出直射径、反射径和总的接收信号 legend(直射径信号,反射径信号,移动台接收的合成信号) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,5) plot(t1,E1-E2) f=9; %发射信号频率 v=10 %移动台速度，静止情况为0 c=3e8; %电磁波速度，光速 r0=3; %移动台距离基站初始距离 d=20;

15、%基站距离反射墙的距离 t1=0:0.0001:1; %时间 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射径信号 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射径信号 subplot(2,3,3) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %画出直射径、反射径和总的接收信号 legend(直射径信号,反射径信号,移动台接收的合成信号) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,6) plot(t1,E1-E2) 其图形为：从图分析p 出，当移动台移动速度从1增至5再增至10时，直射径信号、反射径信号和移动台接收到的合成信号频率均不变，直射径信号和移动台接收的合成信号的衰减速度更快，反射径信号呈变大趋势。即使在同一频率，在不同的时间点，合成信号的强度也是不一样的。当接收信号的强度相对位于波谷位置，接收的合成信号几乎为0，当接收信号的强度相对位于波峰位置，接收的直射信号和反射信号要比合成信号大得多，这种由于移动