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(dòng)通信中，移動(dòng)臺(tái)往往受到各種障礙物和其他移動(dòng)體的影響，以致到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)是來自不同傳播路徑的信號(hào)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(hào)進(jìn)行多徑傳播達(dá)到接收點(diǎn)處的場強(qiáng)來自不同傳播的路徑，各條路徑延時(shí)時(shí)間是不同的，而各個(gè)方向分量波的疊加，又產(chǎn)生了駐波場強(qiáng)，從而形成信號(hào)快衰落稱為瑞利衰落。瑞利衰落信道(Rayleighfadingchannel)是一種無線電信號(hào)傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型。這種模型假設(shè)信號(hào)通過無線信道之后，其信號(hào)幅度是隨機(jī)的，表現(xiàn)為“衰落”特性，并且多徑衰落的信號(hào)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(duì)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(jī)到接收機(jī)不存在直射信號(hào)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(dá)接收天線的信號(hào)為N個(gè)幅值和相位均隨機(jī)的且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的信號(hào)之和。信號(hào)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(yuǎn)、反射物較多的地區(qū)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)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(dá)接收天線的方向角隨機(jī)的(02冗)均勻分布)，各反射波的幅度和相位都統(tǒng)

3、計(jì)獨(dú)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(fù)路徑衰落，服從瑞利分布；k是多徑時(shí)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(hào)。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(shí)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(hào) sl(t) 1圖3多徑信道的仿真框圖、仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果D 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 WOOD 時(shí)間r(t)>1、當(dāng)速度為30km/h時(shí)，多普勒頻移是。正弦載波頻率為1GHZ寸的接收信號(hào)瑞利衰落的仿真圖以及多普勒頻移仿真圖時(shí)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(dāng)速度

5、為120km/h時(shí)，多普勒頻移是111Hz正弦載波頻率為1GHZ寸的接收信號(hào)瑞利衰落的仿真圖以及多普勒頻移仿真圖。v=T20kni/h時(shí)的信道曲線時(shí)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(xué)期對(duì)數(shù)字移動(dòng)通信學(xué)習(xí)，學(xué)到了很多知識(shí)，這次通過對(duì)瑞利衰落的仿真，更加深刻理解了瑞利衰落。在設(shè)計(jì)過程中遇到了一些問題，通過同學(xué)的幫助和自己的努力解決了問題，最后衷心感謝這一學(xué)期老師的辛勤教導(dǎo)。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(dòng)速度v1=30km/h定義光速多普勒頻移信道抽樣時(shí)間間隔生成時(shí)間序列產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)移動(dòng)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(shí)的信道曲線')xlabel('時(shí)間');ylabel('功率')figure;plot(20*log10(abs

7、(h2(1:10000)title('v=120km/h時(shí)的信道曲線')xlabel('時(shí)間');ylabel('功率')functionh=rayleigh(fd,t)%該程序利用改進(jìn)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(hào)的抽樣時(shí)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(gè)時(shí)間函數(shù)復(fù)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(shí)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(gè)條路徑的均勻分布隨機(jī)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(duì)每個(gè)子載波而言在(-pi,pi)之間均勻分布的隨機(jī)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(jì)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