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，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0 ,则其包络概率密度函数为rr2P(r) =e一26 (r 0)b 2相位概率密度函数为：P（

2、0 ）=1/2兀（00 2兀）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（02n ）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02n内服从均匀分布。瑞利分布的概率分布 密度如图1所示：0.9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()r (t)胞 t - t )kkk=1(1)其中，rk(t)复路径衰落，服从瑞利分布具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，其振幅服从瑞利分布，即r(t) = (t)2 + n (t)2(2)上式中n (t)、n (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Tk，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、

3、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functionh=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/hc=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*

4、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)functionh=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forn=1:M%第i条

5、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(

6、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)=I+j*Q;Mag(x)=abs(R(x);end;Pxx,f=psd(R,fs);%psd(R,fs);plot(f-fs/2,fftshift(Pxx);title(SpectralEstimateofsimulatedsignal);xlabel(Frequency(Hz);pause;

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