通信原理课程设计----多径信道对信号影响的仿真和分析

课程设计

课程设计名称：通信原理课程设计

专业班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

课程设计时间：

1 需求分析

给定单频信号，使其经过多径信道，观察信号的变化，分析多经信道对传播信号的影响。

本次课程设计要求分析多径信道对信号的影响，信号选用单频信号，选中20条衰减相同，时延的大小随时间变化的路径。

任务要求如下：

1．用MATLAB产生一个幅度为1、频率为10Hz的单频信号，使其经过20条路径传输，设这20条路径的衰减相同，但时延的大小随时间变化，每径时延的变化规律为正弦型，变化的频率从0-2Hz随机均匀抽取。仿真其输出波形及频谱。

2．分析多径信道对传输信号的影响。

2 概要设计

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此次课程设计是关于信号经过多径传输后变化的分析，所用的仿真软件是matlab，多径传播对信号的影响称为多径效应，会对信号传输质量造成很大的影响。本次课程设计是考察多径信号对单频正弦信号产生频域弥散的验证。

所使用的主要函数如下：

1.si=a0*cos(2*pi*f0*t)。此函数是用来产生单频信号。

2.r=rand(1,20)*2。此函数用来产生随机的时延。

3.sf=fft(s)。此函数用来把时域变换到频域。

4.for end。此函数用来产生循环，计算多次时延。

5.abs（n）。此函数用来得出绝对值。

3 运行环境

硬件环境：win7/windows xp/

软件系统：Matlab软件

4 开发工具和编程语言

开发工具：MATLAB 7.1

软件语言：Matlab编程语言

5 详细设计

多径效应指电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应。在实际的包含所有频率的无线电波传播信道中，常有许多时延不同的传输路径。各条传播路径会随时间变化，参与干涉的各分量场之间的相互关系也就随时间而变化。由此引起合成波场的随机变化。从而形成总的接收场的衰落。因此多径效应是衰落的重要原因。在此对多径效应对单频信号的影响进行仿真分析。

设计的思想原理比较简单，首先需要产生一个单频信号，然后经由多径信道时延传输，得出传输后结果，最后对结果进行分析。

发送的单频信号为si=a0*cos(2*pi*f0*t)

振幅衰减为0.8，时延v=abs(sin(2*pi*r(i)*t))

信道m20

s0=a1*cos(2*pi*f0*(t-v))

接收信号s=sum（s）

函数1.

r=rand(1,20)

此函数用来产生随机的时延

函数2.

si=a0*cos(2*pi*f0*t)

此函数用来产生单频信号

函数3.

sf=fft(s)

此函数用来使用傅立叶变换将信号变换到频域

函数4.

for i=1:m

v=abs(sin(2*pi*r(i)*t));

s0=a1*cos(2*pi*f0*(t-v));

s=s+s0

end

此函数用来计算20次延时后的信号。

其中for 函数用来产生20次循环。

v=abs(sin(2*pi*r(i)*t))，v为时延的绝对值，abs函数用来取绝对值。s0=a1*cos(2*pi*f0*(t-v))，s0为经历一次时延后的信号。

s=s+s0，s为多次时延后的信号。

给出所需各个初值

f0=10;

a0=1;

m=20;

a1=0.8;%初值

t=0:0.001:2;

抽取随机的时延

r=rand(1,20)*2;

给出生成单频信号

si=a0*cos(2*pi*f0*t);

计算经由多径时延后的信号

s=0;

for i=1:m

v=abs(sin(2*pi*r(i)*t));

s0=a1*cos(2*pi*f0*(t-v));

s=s+s0

end

s=sum(s);

变换到频域分析

s0f=fft(si);

sf=fft(s);%傅里叶变换

给出运行结果图

figure(1)

subplot(2,1,1)

plot(t,si);xlabel('t');ylabel('si');title('单频信号');%单频输入信号时域波形

subplot(2,1,2)

plot(t,s);xlabel('t');ylabel('s');title('多径信道接收信号');%接收信号时域波形

figure(2)

subplot(2,1,1)

plot(abs(s0f));xlabel('f');ylabel('s0f');title('单频信号频谱');%单频信号频谱

subplot(2,1,2)

plot(abs(sf));xlabel('f');ylabel('sf');title('多径信道后信号频谱');%多径传输后接受频谱

6 调试分析

对于本次模拟仿真分析，最开始没有进行傅立叶变换，所以仅仅有时域上上的结果，对频域上反而没有进行分析，而这恰恰是不合理的，经同学帮助后添加sf=fft(s)这一函数并给出其结果运行图，然后很容易就分析出了信号变化和多径影响。代码的编写也出现了一些小小的问题，例如分号的错误使用，经常有一些位置是多了分号而提示错误，这也说明了我对matlab的基本功掌握不够，以