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matlab瑞利衰落仿真.doc

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引言 由于多径和移动台运动等影响因素,使得移动信道对传输信号在时间、频率 和角度上造成了色散,如时间色散、频率色散、角度色散等等,因此多径信道的 特性对通信质量有着至关重要的影响,而多径信道的包络统计特性成为我们研究 的焦点。根据不同无线环境,接收信号包络一般服从几种典型分布,如瑞利分布、 莱斯分布和 Nakagami-m 分布。在本文中,专门针对服从瑞利分布的多径信道进 行模拟仿真,进一步加深对多径信道特性的了解。 仿真原理 1、瑞利分布简介 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,存在大量反射波;到达接收天线的方向角随机且在(0~2π)均匀分布;各 反射波的幅度和相位都统计独立。 幅度、相位的分布特性: 包络 r 服从瑞利分布,θ在 0~2π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 根据 ITU-RM.1125 标准,离散多径衰落信道模型为 ( ) y t   ( ) N t  k 1  r t x t  k k ( ) (   ) (1) 其中, ( ) kr 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,其振幅服从瑞利分布,即 ( ) r t  2 ( ) n t c  2 ( ) n t s (2) 上式中, ( )cn t 、 ( ) sn t 分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号。 首先产生独立的复高斯噪声的样本,并经过 FFT 后形成频域的样本,然后与 S(f)开方后的值相乘,以获得满足多普勒频谱特性要求的信号,经 IFFT 后变 换成时域波形,再经过平方,将两路的信号相加并进行开方运算后,形成瑞利衰 落的信号 r(t)。如下图 3 所示: 图 3 瑞利衰落的产生示意图 其中, ( S f )  1.5 f 1 (   f m f  f m 2 )c (3)
4、 产生多径延时 k 多径/延时参数如表 1 所示: 表 1 多径延时参数 Tap Relative delay (ns) Average power (dB) 1 2 3 4 5 6 0 310 710 1 090 1 730 2 510 0 -1.0 -9.0 -10.0 -15.0 -20.0 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)(见图 3) 和多径延时参数 k (见表 1),我们可以得到多径信道的仿真框图,如图 4 所示;
图 4 多径信道的仿真框图 1、多普勒滤波器的频响 仿真结果 图 5 多普勒滤波器的频响
2、多普勒滤波器的统计特性 图 6 多普勒滤波器的统计特性 3、信道的时域输入/输出波形
图 7 信道的时域输入/输出波形 小组分工 程序编写:吴溢升 报告撰写:谭世恒 仿真代码
%main.m clc; LengthOfSignal=10240; %信号长度(最好大于两倍fc) fm=512; %最大多普勒频移 fc=5120; %载波频率 t=1:LengthOfSignal; % SignalInput=sin(t/100); SignalInput=sin(t/100)+cos(t/65); %信号输入 delay=[0 31 71 109 173 251]; power=[0 -1 -9 -10 -15 -20]; %dB y_in=[zeros(1,delay(6)) SignalInput]; %为时移补零 y_out=zeros(1,LengthOfSignal); %用于信号输出 for i=1:6 Rayl; y_out=y_out+r.*y_in(delay(6)+1-delay(i):delay(6)+LengthOfSignal-delay(i))*10^(power (i)/20); end; figure(1); subplot(2,1,1); plot(SignalInput(delay(6)+1:LengthOfSignal)); %去除时延造成的空白信号 title('Signal Input'); subplot(2,1,2); plot(y_out(delay(6)+1:LengthOfSignal)); %去除时延造成的空白信号 title('Signal Output'); figure(2); subplot(2,1,1); hist(r,256); title('Amplitude Distribution Of Rayleigh Signal') subplot(2,1,2); hist(angle(r0)); title('Angle Distribution Of Rayleigh Signal'); figure(3); plot(Sf1); title('The Frequency Response of Doppler Filter');
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