VANET网络中小尺度衰落信道仿真

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无线信道测量及仿真实现

题目：宽带无线通信系统的信道测量研究及仿真实现内容：1.了解无线信道大小尺度衰落特点以及基本测量方法；2.掌握滑动相关法测量小尺度衰落原理及仿真实现；3.掌握矢量信号分析技术在小尺度衰落中的应用；4.SISO和MIMO系统的信道测量及误差修正；5.实测数据处理及结果分析。

无线信道基础无线通信系统的性能主要受到无线信道的制约。

发射机与接收机之间的传播路径非常复杂，电波传播的机制是多种多样的，但总体上可以归结为反射，绕射和散射。

无线信道的特性•大尺度特性大尺度传播描述了长距离内接收信号强度的缓慢变化。

这些变化是由发射天线和接收天线之间传播路上的山坡或湖泊以及建筑物等造成的。

一般来说，大尺度衰落与发射天线和接受天线之间的距离成反比，而且在不同地区有不同的衰减因子。

大尺度可以由天线分集和功率控制得到补偿。

•小尺度特性小尺度衰落的主要特性是多径传播。

传播过程中会遇到很多建筑物，树木以及起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射及绕射，这样，无线信道是充满反射波的传播环境。

大尺度测量•连续波测量方法•宽带信号测量法√小尺度测量•扩频滑动相关测量法√•直接脉冲测量法•扫频测量连续波测量方法•连续波测量就是尽可能获取某一地区各地理位置的本地均值，因此要获取本地均值就必须除去瑞利衰落的影响。

对于无线移动通信系统，在特征长度为40个波长，采样50个样点时，可使测量数据与实际本地均值之差小于1dB.•随机衰落现象：扩频滑动相关法•扩频信道检测系统基本框图如下•该系统的优点是，尽管所探测的信号可能为宽带信号，接收机仍然可以用一个宽带混频器加一个窄带接收机来检测发送信号。

•实际中，理想的高斯白噪声用确定的伪噪声来代替。

在发射端发射一串伪随机码，在接收端对接信号进行采样，计算采样样本序列和伪随机序列的相关值，得出不同时刻的冲激响应。

•小尺度测量方法在测试过程中，我们采用基于伪噪声序列的扩频滑动相关测试法。

该方案的基本思路是在发射周期性的PN序列，在接收端本地产生同样的PN序列并与接收下来的信号做互相关运算。

无线信道仿真

无线信道仿真无线信道是移动通信的传输媒体，所有的信息都在这个信道中传输。

信道性能的好坏直接决定着人们通信的质量，因此要想在有限的频谱资源上尽可能地高质量、大容量传输有用的信息就要求我们必须十分清楚地了解信道的特性。

然后根据信道地特性采取一系列的抗干扰和抗衰落措施，来保证传输质量和传输容量方面的要求。

电磁波在空间传播时，信号的强度会受到各种因素的影响而产生衰减，通常用路径损耗的概念来衡量衰减的大小。

路径损耗是移动通信系统规划设计的一个重要依据，特别是对覆盖、干扰、切换等性能影响很大。

本文主要研究了宏小区室外传播模型，并对经验模型Okumura-Hata模型、COST-231 Hata模型以及COST231-WI模型进行了具体地分析和说明，对其中的算法Matlab中写出了相应的函数并作出了Matlab仿真。

在实际仿真中经常要用到一些无线信道模型，本文主要对高斯白噪声信道、二进制信道、瑞利衰落信道以及伦琴衰落信道进行了分析和仿真，这里用到的是Matlab中自带的Simulink模块，进行了BPSK，BFSK 的误比特率性能的仿真。

最后对802.16规范中建议使用的SUI 信道模型进行了仿真。

1路径损耗1．1 自由空间模型：假设无线电波是在完全无阻挡的视距内传播，没有反射、绕射和散射，这种理想的情形叫做自由空间的传播。

假设收发天线之间的距离为d ，发射频率为f ，自由空间的损耗可由以下公式计算：fd P L log 20lg 204.32++= (dB)其中，d 的单位为km ；f 的单位为MHz 。

对应于文件中的wireless_free_space_attenuation.m 文件： functiony=wireless_free_space_attenuation(d,f) y=32.4+20*log(d)/log(10)+20*log(f)/log(10); 当f=900MHz 时的仿真图如下： f=900;d=0.1:0.1:100;y=wireless_free_space_attenuation(d,f);plot(d,y);0102030405060708090100708090100110120130140距离(km)损耗（d B )自由空间损耗自由空间的传播是电波传播最基本也是最简单的一种理想情况。

小尺度衰落产生的原因

小尺度衰落产生原因可伸缩的移动模型透视和无线Ad-Hoc网络中的路由协议性能（Mobility Model Perspectives for Scalability and Routing Protocol Performances in Wireless Ad-Hoc Network）关键字： Ad-hoc网络可伸缩性移动路由协议1、介绍网络的发展刺激了经济的规模。

那是因为根据互联网用户或主机的数目，网络用户的花费随着网络规模的增大而减小。

Ad hoc 无线网络的可伸缩性引起了许多改变，如移动ad hoc网络（MANET）包括许多能够自由任意并且涉及到动态的编队拓扑中的移动节点。

从而MANET构成了一个自主移动系统。

并且MANET的一些其他特征如动态拓扑、宽带约束、资源约束和受限的物理安全。

从而以上所需的特性可以实现其独特的可伸缩性。

另一个设计可伸缩的ad hoc 网络的主要问题在于那些流动的可移动节点。

事实上那些节点的迅速复位和移动也是其中的一个难点所在。

不同的流动模型如随机的航路点等问题已经被提出来。

再说流动性模型在路由器发送方案的选择上起着主要的影响，从而影响其性能表现。

同时在一些如在场部署和应急响应操作的应用中，ad hoc网络同样能扩充到成百上千的节点。

从而拥要有广泛的流动性同时还缺乏有力的指导，纯ad hoc网络连入大型的伸缩节点是其设计中所面临的一个紧急挑战。

移动自组网在是实际中是多跳的。

因此自组网络的可伸缩性底层的路由协议直接相关。

比如说一个移动自组网络可以通过减少路由协议的开销来实现更好的伸缩性。

所以在这篇论文里面我们调查一下移动自组网的可伸缩性。

自从MANET的路由协议在移动自组网的设计中起着关键作用，我们看到了那些在可伸缩条件下的协议表现的问题。

也是因为流动性模型对可伸缩性有着巨大影响，我们扩展了MANET在不同的流动模型中的路由协议的表现分析。

全文的组织如下：在第二部分，我们分析了各种不同的MANET路由协议和他们的对应的性能指标。

小尺度衰落信道中的瑞利衰落和莱斯衰落建模

图6.仿真的莱斯分布的概率密度函数(σ=1)
莱斯衰落信道仿真
• 脚本代码如下
莱斯衰落信道仿真
• 当然，也可以使用MATLAB自带的raylrnd或者random函数产生服从瑞利分布或莱斯分布的随机变量。
• raylrnd(σ,m,n) • random('rayl',σ,m,n) • random('rician',A,σ,m,n)
参考文献
• [1]赵勇洙等．MIMO-OFDM无线通信技术及MATLAB实现．电子工业出版社.2012.4
• [2]杨大成等．移动传播环境．机械工业出版社．2003,8 • [3]郭文斌等．通信原理--基于MATLAB的计算机仿真.北京邮电大学
出版社．2006.6 • [4]Proakis等．现代通信系统（MATLAB版）.电子工业出版
向量f，输出
瑞利衰落信道仿真
•通过该函数绘制的瑞利信道概率密度分布图（L=20000、σ2=1）
图5.仿真的瑞利分布的概率密度函数(σ=1)
莱斯衰落信道仿真
•存在强路径的LOS环境中，强路径不会有任何损耗，因此接收信号的幅度可以表示为：
X=A+W1+jW2 在NLOS环境下,A=0(K=0),莱斯分布退化为瑞利分布。
Clarke/Gans模型框图
• 图7.Clarke/Gans模型的框图
Clarke/Gans模型
• 图8.Clarke/Gans模型产生的时变信道
其他多径模型
• FWGN模型还包括改进频域FWGN模型以及时域FWGN模型。
• 其他多径模型还有：Jakes模型、基于射线信道模型、频率选择性衰落信道模型和SUI(斯坦福大学过渡)信道模型。

无线信道多径衰落的仿真

移动无线信道多径衰落的仿真摘要在移动通信迅猛发展的今天，人与人的交流越来越多的依赖于无线通信。

而无线信道的好坏直接制约着无线通信质量的提高，因此对无线信道的研究有利于提高通信传输速率。

本次课程设计用simulink对移动无线信道多径衰落特性进行了仿真，并且和理想传输环境下的情况进行比较得出了结论。

关键词：移动通信；无线信道；频率选择性衰落；多径传播移动通信是指双方或至少其中一方在运动状态中进行信息传递的通信方式，是实现通信理想目标的重要手段。

移动通信满足了人们在任何时间任何空间上通信的需求，同时，由于集成电路、计算机和软件工程的迅速发展为移动通信的发展提供了技术支持，移动通信的发展速度远远超过了人们的预料。

移动通信追求在任何时间任何地方以任何方式与任何人进行通信，也就是移动通信的理想境界——个人通信。

要实现这个理想，高效率、高质量是前提。

所以，除了研究发射机接收机可以达到目的外，对于无线信道的研究更为重要。

无线信道的好坏直接影响无线通信的质量和效率，对无线信道建立数学模型是一种科学的研究方法，通过建模可以了解影响信号传输质量的因素以及解决的方法。

无线信道中，小尺度衰落占有重要地位，所以，研究小尺度衰落的特性和建模方法对于无线信道的研究具有重大意义。

第1章移动通信概述 (1)1.1移动通信的发展史 (1)1.2移动通信的特点 (2)第2章无线信道的概念和特性 (3)2.1 无线信道的定义 (3)2.2 无线信道的类型 (4)2.3 无线移动信道的概念 (5)2.4 移动信道的特点 (5)第3章调制解调 (7)第4章系统仿真及结果分析 (8)4.1 QPSK 调制解调系统的仿真 (8)4.2 利用Matlab研究QPSK信号 (10)总结 (14)参考文献 (15)附录一： (16)附录二： (18)第1章移动通信概述1.1移动通信的发展史移动通信的发展大致经历了以下几个发展阶段：1．20世纪20～30年代：警车无线电调度电话（AM调幅），使用频率为2 MHz。

VANET网络中无线衰落信道建模及链路性能评估的开题报告

VANET网络中无线衰落信道建模及链路性能评估的开题报告1.研究背景和意义车辆自组织网络（VANET）是一种新型的无线传感器网络，它是由一组相互交流的车辆和路边设施组成，旨在提高驾驶安全性和道路交通效率。

在VANET中，车辆之间通过无线通信建立网络，传输信息，如路况状况、导航信息、车辆位置等。

因此，了解无线衰落信道建模以及链路性能评估对于提高VANET的通信可靠性和性能至关重要。

2.研究内容本文主要研究VANET网络中无线衰落信道建模以及链路性能评估的相关技术。

具体研究内容包括以下几个方面：（1）研究VANET网络中节点之间信道的通信模型，包括路径损耗模型和多径模型。

（2）选择合适的链路性能指标，如误码率（BER）、吞吐量、延迟等，对VANET网络中节点之间的通信链路性能进行评估。

（3）在研究基础上，优化链路协议，提高VANET网络中的通信可靠性和性能。

3.研究方法本文的研究方法主要采用仿真实验的方法，使用MATLAB等软件工具，基于VANET网络中节点之间通信模型和链路性能评估指标，开展实验，以评估链路性能和比较不同协议在VANET中的性能。

同时，我们将采集实测数据，验证仿真实验结果的准确性和可靠性。

4.预期结果本文预期的研究结果包括：（1）VANET网络中节点之间的通信模型，包括路径损耗模型和多径模型。

（2）针对VANET网络中的通信链路性能指标，如误码率（BER）、吞吐量、延迟等，进行评估，分析不同参数对链路性能的影响。

（3）针对VANET网络中的通信协议，对协议进行优化，提高通信可靠性和性能。

（4）验证仿真实验结果的准确性和可靠性。

5.总体安排本文的总体研究安排如下：（1）第1-2周：阅读相关文献，了解VANET网络和链路性能评估的基本概念和研究现状。

（2）第3-4周：研究VANET网络中节点之间信道的通信模型，包括路径损耗模型和多径模型。

（3）第5-6周：选择合适的链路性能指标，对VANET网络中节点之间的通信链路性能进行评估。

无线网络的信道建模与仿真

无线网络的信道建模与仿真随着无线网络技术的不断发展，越来越多的人们开始依赖无线网络来进行各种活动，比如上网、在线游戏、移动支付等等。

然而，在无线网络中，信道建模是一个非常重要的问题，因为它会直接影响到无线网络的性能。

因此，在无线通信中，进行信道建模和仿真是非常必要的。

接下来，本文将对无线网络的信道建模和仿真进行简要介绍。

一、信道建模信道建模是通过建立数学模型来描述无线信道的传输特性。

由于无线信道存在很多不同的影响因素，如多径效应、衰减、噪声、多普勒效应等，因此建立一个完整的信道模型是非常复杂的任务。

在一般情况下，我们可以将无线信道分为两大类：确定性和随机性信道。

1、确定性信道模型确定性信道是指那些可以用简单的数学公式或几何模型来描述其传输特性的信道。

在这种情况下，我们可以通过一些传输参数来确定整个信道系统，因此确定性信道模型是非常理想的。

例如，在室内环境中，我们通常使用射线跟踪技术来建立信道模型。

这种技术会将射线从信号源发出，并依次经过墙壁、障碍物等，最后到达接收端。

通过计算射线的路径和传输时延，我们可以获得信号的传输特性，从而建立信道模型。

2、随机性信道模型随机性信道是指那些在传输过程中存在波动和变化的信道，这种信道很难用确定性模型来描述。

在这种情况下，我们需要使用随机过程来进行建模。

通过将无线信道视为随机事件的产生过程，并使用随机变量和随机分布来表征其状态，我们可以建立出一个具有随机性的信道模型。

在现实应用中，例如移动通信系统中，随机性信道模型通常用于模拟移动终端在不同地点、不同速度下的传输特性。

二、信道仿真信道仿真是指利用计算机模拟无线信号传输的过程。

通过在计算机中实现信道模型，并对系统进行仿真分析，我们可以评估无线通信系统的性能和可靠性。

对于无线网络的研究工作者来说，信道仿真是非常必要的工作，因为它可以帮助我们设计和优化无线通信系统的参数，并为我们提供实验数据以验证理论分析的有效性。

在信道仿真的过程中，我们需要选取适当的仿真工具和软件。

5G网络的无线信道建模与仿真技巧

5G网络的无线信道建模与仿真技巧随着信息技术的飞速发展，无线通信成为了现代社会中不可或缺的一部分。

而为了满足快速增长的数据需求和提供更可靠的网络连接，5G网络应运而生。

5G网络作为第五代移动通信技术，具备更高的通信速度、更低的延迟和更广的覆盖范围。

然而，要实现高速、稳定的5G网络通信，需要进行有效的无线信道建模与仿真。

无线信道建模是指将实际的无线信道环境转化为数学模型，以便进行仿真和性能评估。

5G网络的无线信道建模涉及到多个参数和技巧，下面将介绍其中几个重要的方面。

首先，需要对无线信道中的多径传播进行建模。

多径传播是指信号在到达接收端之前经历多个路径的传播，这些路径有不同的路径长度和传播延迟，导致信号在时间和空间上出现了折射、散射和干扰。

为了更准确地模拟多径传播，可以使用射线跟踪技术，即将发射信号的路径追踪到接收器处，以获得多路径传播的影响。

其次，需要考虑信道衰落模型。

信道衰落是指信号在传输过程中发生的衰减或干扰，主要由路径损耗、多径传播和阴影效应等因素引起。

为了准确模拟衰落效应，可以使用统计模型来描述信道衰落，并根据实际测量数据进行参数估计。

常用的信道衰落模型包括瑞利衰落模型和莱斯衰落模型。

另外，无线信道的干扰也是需要考虑的因素之一。

由于无线通信中共享同一频段的用户较多，导致信号之间相互干扰，降低了通信质量。

为了模拟干扰效应，可以使用干扰模型来描述其他用户的信号对当前用户信号的影响，并在仿真中进行干扰分析。

此外，天线设计也是无线信道建模与仿真中的重要一环。

天线的设计和布局直接影响到信号传输的质量和覆盖范围。

要进行准确的天线建模与仿真，需要考虑天线的增益、方向性、频率响应等参数，并根据实际场景进行天线的优化设计。

最后，对于5G网络的无线信道建模与仿真，还需要考虑到移动性、容量需求和用户体验等因素。

5G网络要能够适应高速移动环境下的通信需求，需要模拟移动性对信道的影响，并对信道进行动态调整。

同时，5G网络需要具备更高的容量，能够支持大规模数据传输和连接。

无线信道仿真

无线信道仿真无线信道是移动通信的传输媒体，所有的信息都在这个信道中传输。

然后根据信道地特性采取一系列的抗干扰和抗衰落措施，来保证传输质量和传输容量方面的要求。

电磁波在空间传播时，信号的强度会受到各种因素的影响而产生衰减，通常用路径损耗的概念来衡量衰减的大小。

路径损耗是移动通信系统规划设计的一个重要依据，特别是对覆盖、干扰、切换等性能影响很大。

本文主要研究了宏小区室外传播模型，并对经验模型Okumura-Hata 模型、COST-231 Hata 模型以及COST231-WI 模型进行了具体地分析和说明，对其中的算法Matlab 中写出了相应的函数并作出了Matlab 仿真。

在实际仿真中经常要用到一些无线信道模型，本文主要对高斯白噪声信道、二进制信道、瑞利衰落信道以及伦琴衰落信道进行了分析和仿真，这里用到的是Matlab 中自带的Simulink 模块，进行了BPSK ，BFSK 的误比特率性能的仿真。

最后对802.16规范中建议使用的SUI 信道模型进行了仿真。

1路径损耗1．1 自由空间模型：假设无线电波是在完全无阻挡的视距内传播，没有反射、绕射和散射，这种理想的情形叫做自由空间的传播。

假设收发天线之间的距离为d ，发射频率为f ，自由空间的损耗可由以下公式计算：f d P L log 20lg 204.32++= (dB)其中，d 的单位为km ；f 的单位为MHz 。

对应于文件中的wireless_free_space_attenuation.m 文件：function y=wireless_free_space_attenuation(d,f) y=32.4+20*log(d)/log(10)+20*log(f)/log(10);当f=900MHz 时的仿真图如下：f=900;d=0.1:0.1:100;y=wireless_free_space_attenuation(d,f); plot(d,y);0102030405060708090100708090100110120130140距离(km)损耗（d B )自由空间损耗自由空间的传播是电波传播最基本也是最简单的一种理想情况。

无线衰落信道建模与仿真研究_陈纯锴

其中I0[·]是修正的0阶第一类贝塞尔函数。现
在,如果没有直射波路径,即K=0并且I0[·]=1
此时为Rayleigh PDF
fRayleigh(r)=rσ20exp[-r2/2σ20] r≥0(4)
Rician累积分布函数(CDF)为
CRice(r)=1-exp(-γ)∑
∞
m=0
β
总第191期
2010年第5期
舰船电子工程
Ship Electronic Engineering
Vol.30 No.5
132
无线衰落信道建模与仿真研究＊
陈纯锴1),2) 谢红1)
(哈尔滨工程大学1) 哈尔滨 150001)(黑龙江科技学院2) 哈尔滨 150027)
摘要介绍一种基于MATLAB方法的无线衰落信道的建模。对于不相关Rician信道和具有多普勒频移Rayleigh
收信号频谱的展宽,发送信号还在传输的过程中
时,传输信道的特性已经发生了变化,它与相对运
动速度成正比[3]。假定接收台接收远场信源的信
号,多普勒频移定义为:
fm=vfc/c(6)
其中v为移动台的速度,c为光速c=3×108m/s。
多普勒频移fm经常称为信道的衰落带宽,fm与信
道相关时间Tm之间的关系由下式给出
代法得到莱斯分布的累积分布函数(CDF)。在每
一步迭代中,我们用MATLAB中的函数find和
length来求得符合要求的衰落序列的数量,这些衰
落序列的衰落值要低于特定的门限值。得到K=7
时莱斯分布累积分布函数(CDF)的近似估计如图
2所示。
3.2 相关瑞利信道及BPS信号通过平坦莱斯信

VANET路由协议设计时的网络容量仿真分析

VANET路由协议设计时的网络容量仿真分析谭方勇;方立刚;金志峰【摘要】针对车载自组网中节点移动速度快、拓扑变化频繁以及无线信道质量不稳定的特点,提出了此类网络的路由协议必须综合考虑业务需求、网络能力以及自组网本身的特点等因素的设计思想.分析了承载业务分为低速率的导频信道和高速率的业务信道对传输速率的不同要求,研究了在选择路由协议时的网络容量上、下限问题.仿真实验结果表明,节点的可行吞吐量的上下限将随着无线电波衰减系数和节点带宽的增大而增大.在车载自组网路由协议设计时需要考虑这种关系,从而提高节点的可行吞吐量.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2015(048)003【总页数】5页(P325-329)【关键词】车载自组网;无线自组网;网络容量;路由协议;可行吞吐量;高速率【作者】谭方勇;方立刚;金志峰【作者单位】苏州市职业大学计算机工程学院,江苏苏州215104;苏州市职业大学计算机工程学院,江苏苏州215104;吴江区公安局科信大队,江苏苏州215200【正文语种】中文【中图分类】TP391.9随着社会的不断进步与发展，道路上车辆的保有量在不断地上升，很多地方和城市都出现了较为严重交通堵塞以及道路安全问题，而且也成为人们越来越重视的问题之一，因为它不仅影响到人们的出行，还关系到每个人的人身安全问题。

而结合了无线Ad Hoc自组网以及无线自组网技术的车载自组网(VANET, Vehicular Ad Hoc Networks)能够实现车辆在行驶过程中，获取其周边车辆节点以及周边道路基础设施的信息，这些信息可以为本车辆的行驶方式做出相应的决策判断，这既可以有效地预防交通事故的发生，也可以为行车线路的选择提供参考依据。

因此，车载自组网技术已经慢慢成为智能交通系统中的一个重要技术，正被越来越多研究人员研究和开发，而与其路由协议相关的问题也成为了近些年研究人员研究的主题和方向。

如文献[1-3]分别提出了一种多接口多信道VANET动态信道分配算法、基于地理位置的车载自组网快速可靠广播算法以及基于高可靠束路径的车载自组网路由规划算法，文献[4-6]分别提出了基于多优先级的自适应动态路由协议、基于实时车流密度信息的VANET路由协议以及基于位置的车载自组织网络路由协议，文献[7]提出了基于反馈方式的车辆间合作下载方法。

无线通信原理与应用-5.4 小尺度衰落类型及瑞利和莱斯分布

r
2
2
exp(
r2
2 2
)

p(r)

2 0
p(r, 2 2
)

p(
)

0
p(r,
)dr

1
2
可见： r服从瑞利分布； θ服从均匀分布
(0 r )
(0 2 )
电气工程学院 UNIVERSITY OF SOUTH CHINA
3.
r
2ln 2
1.177
1.177时,
rp(r)dr

1
0
2
即：r 1.177 和r 1.177的概率各占50％
电气工程学院 UNIVERSITY OF SOUTH CHINA
无线通信原理与应用
瑞利分布的特性（2）
4.包络的均值：

r E[r] rp(r)dr
无线通信原理与应用
瑞利分布的特性（1）
1. 包络不超过R的概率：
R
R2
P(R) 0 p(r)dr 1 exp( 2 2 )
p(r) 1 e1/ 2
2. r=σ时，p(r)取最大值：：
o
1 1.177
r/
P( ) R p(r)dr 1 exp( 1)
0

2
电气工程学院 UNIVERSITY OF SOUTH CHINA
无线通信原理与应用
瑞利衰落分布（3）
通常， x＝ y＝

p(x,
y)

p(x) p(y)

1
2
2
exp(
x2
2

小尺度衰落信道中的瑞利衰落和莱斯衰落建模

小尺度衰落信道中的瑞利衰落和莱斯衰落建模
张羽翔
目录
• 小尺度衰落信道简介 • 瑞利分布及莱斯分布简介 • 瑞利衰落信道仿真 • 莱斯衰落信道仿真 • 多径信道模型的例子：Clarke/Gans模型 • 总结
小尺度衰落信道简介
• 所谓小尺度(Small-Scale)是描述短距离(几个波长)或短时间 (秒级)内接收信号强度快速变化的；而移动无线信道的主要特征是多径，由于这些多径使得这些接收信号的幅度急剧变化，产生了衰落。
总结
总的来说，无论室内或室外信道，任何无线信道的传播环境都服从LOS(窄带高斯过程叠加正弦信号)或NLOS(窄带高斯过程)，从前文可知，这些环境的接收信号幅度(包络)服从于瑞利分布或莱斯分布。通过仿真可以发现，当莱斯K因子小于-40dB时，可以认为是瑞利信道环境，当K大于10dB时，可以认为是高斯信道环境。最后，介绍了作为多径信道模型特例的Clarke/Gans模型，该模型中，信道幅度符合瑞利分布，相位符合均匀分布。
参考文献
• [1]赵勇洙等．MIMO-OFDM无线通信技术及MATLAB实现．电子工业出版社.2019.4
• [2]杨大成等．移动传播环境．机械工业出版社．2003,8 • [3]郭文斌等．通信原理--基于MATLAB的计算机仿真.北京邮电大学
出版社．2006.6 • [4]Proakis等．现代通信系统（MATLAB版）.电子工业出版社
瑞利衰落信道仿真
•通过MATLAB内建函数randn产生均值为0，方差为1的两个高斯随机变量W1、W2，瑞利随机变量X为
X=σ*sqrt(W12+W22)
瑞利衰落信道仿真
输入
信道实现数N，散射径功率σ2
产生

无线移动通信中的信道建模与仿真

无线移动通信中的信道建模与仿真一、引言随着移动通信技术的不断发展，人们对信道建模和仿真的需求也越来越高。

信道建模和仿真是无线通信系统设计中必不可少的一环，是保证通信系统性能的重要因素。

这篇文章将介绍信道建模和仿真在无线移动通信中的应用，以及信道建模和仿真的一些基本概念和方法。

二、信道建模1. 信道模型的概念信道模型是指对无线通信信道进行描述和建模的数学模型。

在实际通信中，无线信号在传输过程中会受到多种因素的影响，如多径、衰落、干扰等，这些因素对无线信号的传输造成了很大的影响，因此，对无线信道进行建模是保证通信系统性能的关键。

2. 信道参数的描述信道参数通常包括信道增益、时延、多普勒频移、相位等。

其中，信道增益是指信号在传输过程中所受到的衰落程度，时延是指信号从发射端到接收端所需要的时间，多普勒频移是由于接收端和发射端之间的运动速度而引起的信号频率偏移，相位是指信号的相位差。

3. 信道建模方法信道建模方法主要包括理论分析、数值模拟和实测建模三种方法。

其中，理论分析主要是通过数学模型对无线信道的特性进行推导和描述。

数值模拟方法是通过计算机程序对无线信道进行模拟和仿真。

实测建模方法则是通过实际测量得到无线信道的特性参数。

三、信道仿真1. 仿真概念信道仿真是通过计算机程序对无线信道进行模拟和实验，以调查和预测无线通信系统的性能。

仿真是一个相对较为简单的方法，可以帮助设计人员快速验证设计方案的可行性和正确性。

2. 仿真方法信道仿真方法主要包括离散事件仿真和连续仿真两种方法。

其中，离散事件仿真是指通过模拟在时间上出现的离散事件进行仿真。

连续仿真则是通过模拟在时间上连续变化的信号进行仿真。

3. 仿真参数信道仿真参数通常包括信噪比、误码率、比特误差率等。

其中，信噪比是指信号功率和噪声功率之间的比值，误码率是指在传输过程中产生的误码比率，比特误差率是指在传输过程中每个比特产生误码的比率。

四、移动通信中的信道模型和仿真1. 多径衰落信道模型多径衰落信道是指无线信号在传输过程中由于多种因素的影响而经历多条路径从发射端到达接收端，导致信号发生衰落的过程。

无线信道多径衰落的仿真

移动无线信道多径衰落的仿真摘要在移动通信迅猛发展的今天，人与人的交流越来越多的依赖于无线通信。

而无线信道的好坏直接制约着无线通信质量的提高，因此对无线信道的研究有利于提高通信传输速率。

本次课程设计用simulink对移动无线信道多径衰落特性进行了仿真，并且和理想传输环境下的情况进行比较得出了结论。

移动通信追求在任何时间任何地方以任何方式与任何人进行通信，也就是移动通信的理想境界——个人通信。

要实现这个理想，高效率、高质量是前提。

所以，除了研究发射机接收机可以达到目的外，对于无线信道的研究更为重要。

无线信道中，小尺度衰落占有重要地位，所以，研究小尺度衰落的特性和建模方法对于无线信道的研究具有重大意义。

第1章移动通信概述 01.1移动通信的发展史 01.2移动通信的特点 (1)第2章无线信道的概念和特性 (2)2.1 无线信道的定义 (2)2.2 无线信道的类型 (3)2.3 无线移动信道的概念 (4)2.4 移动信道的特点 (4)第3章调制解调 (6)第4章系统仿真及结果分析 (7)4.1 QPSK 调制解调系统的仿真 (7)4.2 利用Matlab研究QPSK信号 (9)总结 (13)参考文献 (14)附录一： (15)附录二： (17)第1章移动通信概述1.1移动通信的发展史移动通信的发展大致经历了以下几个发展阶段：1．20世纪20～30年代：警车无线电调度电话（AM调幅），使用频率为2 MHz。

小尺度衰落信道

156第六章小尺度衰落信道前面已经介绍无线信道的传播模型可分为大尺度（Large-Scale）传播模型和小尺度（Small-Scale）衰落两种[2]，三、四、五章已经介绍了大尺度传播。

所谓小尺度是描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内接收信号强度快速变化的；而移动无线信道的主要特征是多径，由于这些多径使得接收信号的幅度急剧变化，产生了衰落，因此，本章将介绍小尺度衰落信道，这对我们移动通信研究中传输技术的选择和数字接收机的设计尤为重要。

本章将先介绍小尺度的衰落和多径的物理模型和数学模型，使读者从概念上清楚地认识移动无线信道的主要特点，并建立一个统一的数学模型，为以后讨论各种模型奠定基础；接着将介绍移动多径信道的三组色散参数——时间色散参数(时延扩展，相关带宽)、频率色散参数(多普勒扩展，相关时间)、角度色散参数(角度扩展，相关距离)，为之后的信道分类奠定了基础；接下来介绍衰落信道的一阶包络统计特性、二阶统计特性，大量的实测数据表明，在没有直达路径的情况下（如市区），信道的包络服从瑞利分布，在有直达路径的情况下（如郊区），信号包络服从莱斯分布，因此，一阶包络统计特性主要介绍瑞利衰落分布和莱斯衰落分布，二阶统计特性主要介绍一组对偶参数——时间电平交叉率和平均衰落持续时间，简要介绍其他两组对偶参数——频域电平交叉率和平均衰落持续带宽，空间电平交叉率和平均衰落持续距离；在已经介绍了多径信道的三组色散参数之后，将介绍小尺度衰落信道相对应的不同分类。

6.1 衰落和多径6.1.1 衰落和多径的物理模型陆地移动信道的主要特征是多径传播。

传播过程中会遇到很多建筑物，树木以及起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射及绕射等，这样，移动信道是充满了反射波的传播环境。

到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。

由于电波通过各个路径的距离不同，因而各路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。

无线设备测试的衰落仿真

无线设备测试的衰落仿真作者:Noah Schmitz，安捷伦科技公司无线设备产品经理从WLAN到W-CDMA，所有无线设备有一点是共同的，即没有有线连接。

通过空气传送的信号会因大气损伤而失真，会因自然的和人为的障碍而中断，也会因发射机和接收机的相对移动而进一步变化。

这种过程称为衰落。

衰落在现实环境中是不可避免的，因此无线通信系统必须能够在处理这个问题的同时，保持准确的数据传输能力。

对实际信道的衰落损伤进行仿真对无线设备的测试非常关键。

为精确地进行信道仿真，必须理解不同的衰落情形及其影响，并创建这些衰落效应的数学模型。

安捷伦科技提供了一个新型解决方案，用来在无线设备测试过程中仿真衰落，缓和信道仿真中某些最困难的、成本高昂的挑战。

在考虑解决方案之前，理解衰落的不同表现非常重要，衰落的不同表现有不同的成因，它们以各种方式影响着信道。

衰落的成因发射机和接收机之间要能够成功地进行通信，在一定程度上取决于信号在其中传播的信道的衰落特性。

大范围衰落包括信号经过长距离传播的效应（几百个波长或更多波长）。

小范围衰落机制则影响着接收机附近的信号。

大范围衰落包括信号经过一段距离时信号的平均衰减（在理想的视距传播（LOS）条件下，它与距离的平方成正比），以及大型物体（如山脉或摩天大楼）导致的信号衍射。

小范围衰落是多径传播和多普勒频移两者作用的结果。

由于被发送信号在遇到信箱、树木和正在移动的车辆时导致反射、衍射和局部散射，而通过不同的路径到达接收机，所以会发生多径衰落。

因此，接收机在不同的到达时间获得信号的多个拷贝（如图1）。

这些拷贝以不同的相位和功率电平进行接收，导致信号互相干扰而发生功率波动。

图1. 当发送信号在到达接收机的路径上遇到各种物体时，会发生多径衰落，导致其在略微不同的多个时间到达接收机。

多普勒频移衰落是移动的结果。

如果接收机相对于发射机正在移动，那么进入接收机的信号频率会发生变化，具体取决于接收机相对于发射机移动的方向和速度。

无线衰落信道建模仿真软件设计

表示路径增益；fn 表示多普勒频率；θn 表示初
始相位，且
服从的均匀分布。
对于频率选择性衰落，本文采用的仿真
图 1：系统框图
模型为离散延迟抽头模型。该模型第 k 时刻冲
激响应可表示为：随着现代无线通信不断发展，5G、物联
网等等技术呼之欲出，信息与通信产业也已经成为我国经济发展的支柱型产业。而信道作为无线通信系统中的重要一环，无线信道的特性也就受到广泛关注。当前，随着无线通信应用场景的不断拓展，信道所面临环境越来越复杂，
值 E=0，方差
，莱斯因子 k=2，多普勒
随机偏移量 f=10Hz。设置常见功率谱参数：
DPSD=rounded（圆），均值 E=0，多普勒随
机偏移量 f=10Hz。可得如下仿真结果：
（2）频率选择信道部分只需要输入时延和多径数，则可在界面右侧得出相应时域、频域图形，有助于深入研究了解信道特性。
演示平台见图 3，其主要分为三个模块，即系统参数设置模块，平坦衰落信道模块和频率选择信道模块。该信道仿真软件支持用户输入各种信道参数，以产生需要的信道衰落，比如瑞利衰落、莱斯衰落、Nakagami 衰落和阴影衰落等多种衰落形式。同时该系统的各个模块相互独立，有利于二次开发。
本次研制软件的仿真实现流程如图 2 所示。在系统参数设置模块中，使用者可自行设置采样率、移动速度、波长、仿真时间等参数；在信道参数设置模块中，需要用户手动设置，分为平坦衰落仿真和频率选择模型仿真两部分。
（1）平坦衰落信道部分可先生成衰落信道，再生成常见功率谱，二者独立显示。生成时需要选择相应类型和输入重要变量值。
引入辅助函数：
（6）在对于多普勒功率谱密度的情形中，即

VANET网络中小尺度衰落信道仿真

2010年第12期，第43卷通信技术 Vol.43，No.12,2010 总第228期 Communications Technology No.228,TotallyVANET网络中小尺度衰落信道仿真熊飚，张小桥(南昌大学计算机技术研究所，江西南昌 330029)【摘要】车载网络（VANET）是智能交通系统的核心部分，能够提高道路交通的安全性与高效性。

分析电波在VANET网络中的传播特点，着重分析该网络中双移动节点间的小尺度衰落信道，包括多普勒功率谱模型和用成型滤波器法仿真VANET 网络中小尺度衰落信道特性，给出经历该信道后接收信号的包络。

仿真结果表明，随着移动车辆速度比增大，接收信号衰落更深。

该结果对于VANET网络下无线多媒体业务性能评估有着重要的作用。

【关键词】车载网络；无线电波；小尺度衰落信道【中图分类号】TN929.25 【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2010)12-0056-02Simulation on Short-term Fading Channel for RadioLink between Dual Mobile Nodes in VANETXIONG Biao， ZHANG Xiao-qiao(School of Computer Institute, Nanchang University, Nanchang Jiangxi 330029, China)【Abstract】Vehicle Ad Hoc Network(VANET) is the key part of intelligent transportation system (ITS), which can improve the safety and effectiveness of road traffic. The paper analyzes the propagation performance of radio signal in VANET, with focus on the short-term fading channel for radio link between dual mobile nodes, including the Doppler spectrum model and the received-signal envelop under the short-term fading channel for radio link based on IFFT method. The simulation results show that, with the increasing speed of moving vehicle, the wireless channel becomes worse. The results could serve as a valuable reference for performance evaluation of wireless multi-media traffic in VANET.【key words】VANET; radio wave; short-term fading channel0 引言创造性的将移动自组网及无线传感器网络技术应用于车辆，使得传统的用于交通角色的车辆变成“智能终端”，即形成车载自组网。

小尺度时变多径衰落信道的仿真研究

小尺度时变多径衰落信道的仿真研究
胡凯;崔琛
【期刊名称】《电子信息对抗技术》
【年(卷),期】2010(25)3
【摘要】从理论上分析了多径效应和多普勒效应对无线信道的影响,并分别从时域和频域给出了信号经历信道后的仿真图形,分析了典型时变多径衰落信道理论模型,并在此基础上建立了抽头延迟线(TDL)的确定性仿真模型;仿真分析表明,通过改变时延功率谱和确定性模型的参数计算方法,此模型可以进一步扩展并用于多种传播环境下的小尺度衰落仿真.
【总页数】6页(P65-69,76)
【作者】胡凯;崔琛
【作者单位】电子工程学院702实验室,合肥,2300372;电子工程学院702实验室,合肥,2300372
【正文语种】中文
【中图分类】TN971.1
【相关文献】
1.多径衰落信道下的超宽带信号同步算法仿真研究 [J], 袁晓芳;夏敏;葛利嘉
2.多径衰落信道的典型特征分析及仿真研究 [J], 胡凯
3.多径衰落信道的统计特性与仿真研究 [J], 谭立新;何艳丽
4.霍泉灌区小尺度农田土壤含水率时变性研究 [J], 刘秋丽
5.多径衰落信道下扩频通信系统的仿真研究 [J], 石艳丽;于海霞
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