多径衰落信道仿真与分析
LDPC码在各种衰落信道中性能分析
LDPC码在各种衰落信道中性能分析LDPC码（Low-Density Parity-Check code）是一种近年来被广泛应用于通信领域的一种纠错码。
LDPC码具有低复杂度的译码算法和较高的纠错性能，在各种信道中都有很好的性能表现。
本文将对LDPC码在各种衰落信道中的性能进行分析。
一、AWGN信道AWGN信道是一种理想的信道模型，信道噪声为高斯白噪声，且传输带宽完全满足香农采样定理。
在AWGN信道中，LDPC码能够接近香农极限，即在信噪比接近信道容量时，LDPC码的误码率可以无限接近于零。
LDPC码在AWGN信道中的性能主要由码长、码率、译码算法、迭代次数等参数决定。
通常情况下，通过增大码长和增加迭代次数可以提高LDPC码在AWGN信道中的性能。
LDPC码在AWGN信道中的表现可以通过误比特率曲线或信噪比-误比特率曲线来评估，通常情况下LDPC码在AWGN信道中的性能表现非常优秀。
二、Rayleigh信道Rayleigh信道是一种模拟无线传输的信道模型，包含多径传输和多普勒效应，信道衰落是随机的。
在Rayleigh信道中，LDPC码的性能受到信道的多普勒频偏和多径衰落的影响。
LDPC码通常可以通过增加码长和迭代次数来提高在Rayleigh信道中的性能。
对于多径传输，LDPC码的性能表现通常受到码长的限制，较长的LDPC码可以更好地克服多径效应，并减少误码率。
对于多普勒频偏，LDPC码的性能可以通过设计适应性的译码算法来提高。
在Rayleigh信道中，LDPC码的性能通常会低于在AWGN信道中的表现。
三、Rician信道Rician信道是包含了直射路径和多径效应的信道模型，在Rician信道中，直射路径和多径路径的影响较为明显。
LDPC码在Rician信道中的性能取决于直射路径和多径路径的强度以及信号和干扰比。
LDPC码通常可以通过增加码长和迭代次数来提高在Rician信道中的性能。
同时，设计适应性的译码算法也可以改善LDPC码在Rician信道中的性能。
ofdm中多径衰落信道和高斯信道的区别
ofdm中多径衰落信道和高斯信道的区别
OFDM（正交频分复用）中多径衰落信道和高斯信道在以下几个方面有区别：
1. 多径衰落信道的特点：在无线通信中，信号在传播过程中会经历多个路径，每条路径上的信
号到达接收端的时间和相位可能不同，导致信号叠加和干扰。
多径衰落信道的特点是存在多个传播路径，且这些路径之间可能存在相位差，时间延迟以及振幅衰减等。
2. 高斯信道的特点：高斯信道是一种理想化的信道模型，假设信道噪声为白高斯噪声，无频率
选择性、时钟跟踪误差、多路径等问题。
在高斯信道中，信号传输受到噪声的影响，但不存在多径效应。
3. 多径衰落信道对OFDM的影响：由于OFDM采用了正交多载波技术，每个子载波之间正交
独立，能够有效对抗多径延时扩展产生的码间干扰。
但多径衰落仍然会引入子载波之间的频率选择性衰落，导致码字错误率增加。
4. 高斯信道对OFDM的影响：在高斯信道中，由于不存在多径衰落，只有噪声的影响。
因此，OFDM在高斯信道中可以达到理论极限性能，即每个子载波上的传输速率接近信道带宽的极限。
综上所述，多径衰落信道和高斯信道在信道特性和对OFDM性能的影响上存在明显的区别。
多径衰落介绍
平均多普勒平移
∫ B= ∫
多普勒扩展
BD =
∞
∞ ∞ ∞
fS ( f )df S ( f )df
∞
∫
∞
( f B ) 2 S ( f )df
∫
∞
∞
S ( f )df
它是移动无线信道的时间变化率一种度量.
移动多径信道参数 时间色散参数 频率色散参数(时间选择性)2/2 频率色散参数(时间选择性)2/2 角度色散参数
小尺度衰落信道基础 基本概念 衰落和多径的物理模型 衰落的数学模型 (1/2) 1/2)
多径信道的接收信号由许多被减弱,有时延,有 相移的传输信号组成,其基带冲击响应模型可表 示为:
a 其中,i (t , τ),τ i (t ) 分别为在t时刻第i个多径分量的实 际幅度和附加时延.πf c τi (t) + i (t, τ)表示第i个多径分 2 量在自由空间传播造成的相移,再加上在信道中 的附加相移.N是多径分量可能取值的总数; () δ 是单位冲击函数,它决定在时刻t与附加时延τ i 有 分量存在的多径段数.
多径衰落信道的统计模型举例[3] 多径衰落信道的统计模型举例[3] 1/4
Broadband Channel Characterization
h(t , τ) = H (t , f ) = 1
∑e P
p =0
P 1
j p
e
j 2 πf D p t
δ( τ τ p ) e
1
∑e P
p =0 H
P 1
j p
e
j 2 πf D p t j 2 πfτ p
2
p( H ) =
1 2πσ 2 H H σ2 H e
多径时变信道模型仿真及性能分析
多径时变信道模型仿真及性能分析
多径时变信道模型是一种模拟无线信道传输中存在的多径传播效应以
及随时间变化的信道时变性质的模型。
在无线通信中，信号在传播过程中
会经历多个路径，因此到达接收端的信号由多个路径传播并叠加在一起。
而时变性质则是指信道传输参数随时间变化的特性。
为了对多径时变信道进行模拟仿真并进行性能分析，首先需要选择合
适的信号模型。
常用的信号模型包括瑞利信道模型和高斯信道模型。
其中，瑞利信道适用于室外环境，主要考虑到多径传播效应；高斯信道适用于室
内环境，主要考虑到噪声的影响。
在仿真中可以根据具体需求选择合适的
信号模型。
接下来，需要确定仿真的参数。
多径时变信道模型的参数包括多径时延、多径衰落、多径幅度等。
这些参数可以根据实际场景进行设置，或者
通过测量获取。
在仿真过程中，可以通过设置不同的参数来模拟不同的信
道特性和环境。
进行性能分析时，常用的指标包括误码率、信噪比、信道容量等。
可
以通过对仿真结果进行统计分析得到不同信道条件下的性能指标，并与理
论值进行对比。
总结起来，多径时变信道模型的仿真和性能分析是针对无线通信中存
在的多径传播效应和信道时变性质进行的。
这可以通过选择合适的信号模型、参数设置和仿真工具来实现。
在仿真过程中，可以对不同的信道条件
进行模拟，并通过性能分析来评估系统的性能。
多径衰落信道的典型特征分析及仿真研究
无 线 通信 中 ， 射端 发 射 的 电波经 过无 线 时 发
间 色散 信 道 的多径 传 播 ， 达接 收端 接 收 天线 的 到 不 同路径 的电 波具有 不同 的时延 。如果无 线信 道 的时 间色 散对 接 收信 号 的形 状 没有 明显 的影 响 ， 亦 即不 同路 径时延 差相 对远小 于调制 信息 的符 号
道， 窄带 信道 称 为非 频 率选 择 性衰 落 信道 或 平坦 衰 落信道 。本 文通过 理论 分析 和仿真来 阐述 多径
收 稿 日期 ：０９年 ９ ３ ２０ 月 ０日
总第 １０期 ３
胡凯 ： 多径 衰落信 道 的典 型特 征分析 及仿 真研 究
４ ３
相关 时 间 内信 道 的 冲击 响应 变 化不 是 很 大 ， 么 那 信号 经历 几乎 同样 的 衰落 ， 果 信 号 的持 续 时 间 如 大于 信道 的相 关 时 间 ， 么 信 道 的相 关 特 性 已经 那 超过 了相关 时 间值 ， 道 的冲击 响应发生 了改变 ， 信 自然影 响 了信 号 的传 输 ， 致 了信 号 经 历 不 同 的 导 衰落 。也就是 说 ， 如果 基 带 信号 带 宽 的倒 数 大 于 信道 的相关 时 间 ， 么信 号 受 到 的衰 落 就会 发 生 那
衰落信 道 的基 本 特性 以及 对信 号 所 产生 的影 响 ， 为信 道仿真 提供 了参考 。
１ 多径 衰 落 信 道 基 本 特 性
１ １ 时 间选择性 与频 率选择 性 ．
持续 时 间 ， 时无 线通 信系统 称为 窄带 系统 ， 线 此 无 信道 可 以使 用 窄带 信 道模 型 来描 述 ， 之无 线 通 反
一
引起 的信 道 频率 色 散 ， 成 了传 播 信道 的时 间选 造
无线通信原理与应用-5.5 多径衰落信道的统计模型
-fm
0
fm
-fm
fm
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无线通信原理与应用
Clarke衰落模型的仿真(4)
计算机实现步骤： 指定S(f)频域样点数N和fm 计算相邻谱线的频率间隔 ： ⊿f=2fm/(N-1) 用高斯随机过程产生噪声源的N/2个正频率分量 将正频率分量取共轭得到噪声源的负频率分量 将同相、正交的噪声源与S(f)相乘 进行IFFT变换
f ( )
fc
v
cos
fc
fm cos
df sin fm d
cos f fc sin 1 ( f fc )2
fm
fm
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无线通信原理与应用
平坦衰落的Clarke模型(4)
设接收信号的频率密度函数为S( f )
多径衰落信道的统计模型
第一个多径衰落信道模型——Ossana模型
主要考虑因素： 建筑物表明随机分布的反射波的相互影响。
局限性： 由于假设存在LOS，无法反映市区的信道特性。
为了更好地表示移动信道的统计特性，目前已经建立了许多 多径模型，其中应用最广泛的是Clarke模型。
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平坦衰落的Clarke模型(3)
Clarke模型中由多普勒扩展产生的频谱形状：
2
接收功率：Pr AG( ) p( )d
接收天线的平 均接收功率
0
cdma20001x多径衰落信道建模
cdma20001x 多径衰落信道建模惠超峰北京邮电大学信息与通信工程学院，北京 (100876)E-mail: ebill84@摘 要：本文是在对cdma20001x 系统进行链路级仿真时，对仿真信道建模的研究。
由于移动通信信道是一种多径衰落信道，发射的信号要经过直射、反射、散射等多条传播途径才能达到接收端，而且随着移动台的移动，各条传播路径上的信号幅度、时延及相位随时随地发生变化，所以接收到的信号的电平是起伏、不稳定的，这些多径信号相互叠加就会形成衰落。
叠加后的信号幅度变化符合瑞利分布，又称瑞利衰落。
瑞利衰落随时间急剧变化时，称为“快衰落”。
快衰落严重衰落深度达到20~30dB 。
瑞利衰落的中值场强只产生比较平缓的变化，称为“慢衰落”，且服从对数正态分布。
依据相关文献所提出仿真衰落信道要求，采用Jakes 模型实现了cmda20001x 协议所要求的仿真信道模型，并依据协议要求对信道模型参数进行了仿真验证。
文中参考了若干改进Jakes 模型，并提出了一些改进，在仿真性能的保证下完成了对信道的建模关键词：衰落信道；Jakes 模型；clark 模型；cdma2000；瑞利衰落1．引言无线通信系统的性能在很大程度上取决于无线信道。
无线信道不像有线信道那样固定并可预测, 而是具有极大的随机性, 分析难度较大。
由于无线信道中电磁波受到反射、绕射、散射、多径传播、移动台的运动速度、环境物体的移动速度以及信号的传输带宽等因素的影响, 无线信道的建模历来是无线通信系统中的难点。
在众多的信道仿真模型中, 对Rayleigh 衰落信道的仿真显得尤为重要, 几乎所有的信道仿真模型都建立在Rayleigh 衰落信道的基础上。
最早的Rayleigh 衰落信道仿真模型是Jakes 在其经典文献中[2], 提出的著名的J akes 模型。
但实际上一般采用的仿真信道模型的都是改进的Jakes 模型，本文所采用的便是一种改进的Jakes 模型。
无线衰落信道、多径与OFDM、均衡技术
无线衰落信道、多径与OFDM、均衡技术(2012-08-30 14:14:43)转载▼标签：杂谈参见张贤达通信信号处理。
OFDM移动通信技术原理与应用，移动通信原理吴伟陵目录无线信道的传播特征无线信道的大尺度衰落阴影衰落无线信道的多径衰落多径时延与与叠加后的衰落频率选择性衰落和非频率选择性衰落符号间干扰ISI的避免多径信号的时延扩展引起频率选择性衰落，相干带宽=最大时延扩展的倒数无线信道的时变性以及多普勒频移多普勒效应时变性、时间选择性衰落与多普勒频移相干时间与多径OFDM对于多径的解决方案多径信号在时域、频域的分析思考1，多径信号是空间上的多个不同信号。
各参数应分别从时域、频率进行考察。
2，符号间干扰ISI是时域的概念，时延、多径均影响了ISI3，信道间干扰ICI是频域的概念，时延、多径均影响了ICI4，时延、多普勒频移分别对应于：频率选择性衰落、时间选择性衰落，它们具有对偶性质多径对信号频谱的影响，OFDM如何抗多径GSM中的自适应均衡技术无线信道的传播特征与其他通信信道相比，移动信道是最为复杂的一种。
电波传播的主要方式是空间波，即直射波、折射波、散射波以及它们的合成波。
再加之移动台本身的运动，使得移动台与基站之间的无线信道多变并且难以控制。
信号通过无线信道时，会遭受各种衰落的影响，一般来说接收信号的功率可以表达为：其中d表示移动台与基站的距离向量，|d|表示移动台与基站的距离。
根据上式，无线信道对信号的影响可以分为三种：（1）电波中自由空间内的传播损耗|d|-n ，也被称作大尺度衰落，其中n一般为3～4；（2）阴影衰落S(d)表示由于传播环境的地形起伏，建筑物和其他障碍物对地波的阻塞或遮蔽而引起的衰落，被称作中等尺度衰落；（3）多径衰落R(d)表示由于无线电波中空间传播会存在反射、绕射、衍射等，因此造成信号可以经过多条路径到达接收端，而每个信号分量的时延、衰落和相位都不相同，因此在接收端对多个信号的分量叠加时会造成同相增加，异相减小的现象，这也被称作小尺度衰落。
多径衰落信道仿真软件设计
多径衰落信道仿真软件设计糜凌飞【摘要】高频通信通常应用在较远距离的通信中，因为它的架设成本低，变化灵活，抗干扰的能力也很强。
其信道为多径衰落信道，因此对该信道的特性仿真近几十年来都十分活跃。
文中研制的软件仿真器利用计算机的声卡实现对基带信号的信道仿真，是一个低成本的设计，能够全面地反映多径衰落信道的多径时延、多普勒频移、多普勒扩展等特性。
%High-frequency communication plays a vital role in long haul communications, on account of its unique merits such as low cost, convenience to be generated and strong resistance to damage. The high-frequency communication channel is a multipath and fading channel which has been studied for quite a time. Software simulator presented in this paper achieves the simulation of baseband with the sound card of computer, which costs a little and well represent various features of multipath and fading channels such as Multi-path delay, Doppler shift, Doppler spread, etc.【期刊名称】《江苏科技信息》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P36-38)【关键词】多径衰落信道;信道软件仿真;Watterson模型【作者】糜凌飞【作者单位】江苏联合职业技术学院无锡机电分院电子信息系，江苏无锡 214028【正文语种】中文多径衰落信道仿真软件设计糜凌飞（江苏联合职业技术学院无锡机电分院电子信息系，江苏无锡214028）摘要：高频通信通常应用在较远距离的通信中，因为它的架设成本低，变化灵活，抗干扰的能力也很强。
多径衰落信道下BOC信号捕获性能分析
Ｓ ＴＵＤＹ ＯＮ ０ＰＴＩ ＣＡＬ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ （ ＡＴＩ ＯＮＳ
２ Ｏ １ ３ ． １ ０
总第 １ ７ ９期
（ Ｓ ｕ ｍ． Ｎｏ ． １ ７ ９ ）
无 线 通 信 技 术
多径衰落信道下 Ｂ ＯＣ信号捕获性能分析
潘 毅。 张 天骐 。 李军 伟 ， 杨 超 三
４ ０ ０ ０ ６ ５ ） （ 重 庆 邮 电大 学 信 号 与 信 息 处理 重 庆 市重 点 实验 室 ， 重庆
摘要 ： 针 对多径衰落信道下 Ｂ Ｏ Ｃ （ ￣ － 进制偏移栽波） 信 号 的捕 获 问题 ， 通 过 对 多径 衰 落 信 道 建 模 ， 运 用 目前 较 优 越 的 捕 获 算 法 对 各 信 道 下 的 捕 获 性 能进 行 比较 。 结合 莱斯 因子 Ｋ、 多径 径 数 Ｌ 以及 多径 延 迟 ， 分 析 了 多径 衰 落 信 道 对 Ｂ０ Ｃ信 号捕 获 产 生 的 影 响 。理 论 分 析 和 仿 真 结 果表 明 ， Ｋ值越 大， 捕 获 函数 峰 值 越 大 ， 捕获性能越好 ； Ｌ值 越 小 ， 出现 副峰 越 少 ， 捕获性能越好 。 关键词 ： Ｂ ０Ｃ信 号 ； 捕 获； 多径 衰 落信 道 ； 莱 斯 因子 ； 多径 径 数 中 图分 类 号 ： ＴＮ９ １ ４ ． ４ ２ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ － ８ ７ ８ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ － ０ ０ ６ ７ — ０ ４
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：Ｂ０Ｃ ｓ ｉ ｇｎ ａ ｌ ；ａ ｃ ｑｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｍ ｕｌ ｔ ｉ ｐ ａ ｔ ｈ ｆ ａ ｄｉ ｎｇ ｃ ｈａ ｎ ｎｅ ｌ ； Ｒｉ ｃ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ；ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｐａ ｔ ｈ ｒ ｏｕ ｔ ｉ ｎ ｇ ｎｕ ｍｂ ｅ ｒ
LTE系统的MIMO信道建模与仿真
indispensable key technology．The research of MIMO technology is based on the
mainly from two aspects of correlation matrix and correlation coefficient of the
correlation analysis of MIMO system channel.
KEY WORDS：LTE
MIMO
correlation simulation
radio channel modeling method, has carried on the simulation analysis to the
performance, and its effectiveness was verified.
Through the above analysis of the theory, the MIMO technique can improve the
3.3 信道衰落 ....................................................................................................... 14
3.3.1 小尺度衰落特性 ............................................................................... 14
can be improved the average channel capacity and interrupt channel capacity of the
多径衰落信道中扩频信号处理增益的上限
多径衰落信道中扩频信号处理增益的上限马万治;王俊;唐友喜【摘要】考虑充分散射多径衰落信道中的时频二维扩频BPSK调制信号,针对联合相干非相干检测算法,寻找扩频信号处理增益的上限。
首先给出了扩频信号处理增益的闭合表达式;然后分析当信号带宽无限增大或符号长度无限增大时,扩频信号处理增益不会无限增大;最后得出处理增益的上限由信道参数和信噪比决定的结论。
分析与仿真结果表明,BPSK调制、20dB信噪比、100Hz最大多普勒频移、5×10 6负指数衰落因子的充分散射多径信道,扩频信号的处理增益不超过30dB。
【期刊名称】《通信学报》【年(卷),期】2012(033)003【总页数】10页(P137-145,154)【关键词】扩频信号;处理增益;信号带宽;符号长度【作者】马万治;王俊;唐友喜【作者单位】电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室,四川成都611731【正文语种】中文【中图分类】TN914.421 引言随着无线通信技术的发展，扩频信号在无线通信领域得到了广泛的应用。
一方面，扩频信号是无线通信常见时间同步及频率同步的基本信号形态；另一方面，扩频信号是无线通信系统常用抗干扰、低截获特性的承载体。
参考文献[1]中，扩频增益定义为信号扩展频谱后的带宽与原信号带宽之比；处理增益定义为接收机输出信噪比与输入信噪比之比。
与扩频增益相比，处理增益更能直观地反映扩频机制对通信性能的影响。
因此，讨论多径衰落信道中扩频信号的处理增益是有意义的。
加性白高斯噪声信道(AWGN)中，扩频信号的处理增益等效于扩频增益[1,2]，当扩频码片数无限增加时，扩频增益无限增大，扩频信号实际获得的处理增益也会无限增大。
考虑信号带宽是原始符号扩频后的信号总带宽，符号长度是原始符号扩频后的总持续时间，若给定符号长度，扩频码片数无限增加等价于信号带宽无限增大；若给定信号带宽，扩频码片数无限增加等价于符号长度无限增大。
由此，当信号带宽无限增大或符号长度无限增大时，扩频信号的处理增益会无限增大，即处理增益不存在上限。
多径衰落信道的统计特性与仿真研究
ｌ 引言
无 线信 道是 通信信 道 中较 为恶劣 的通 信介质 。根 据 电 波传送 规律。由于障碍物 的阻挡 ， 通常不能从 发射端直接到
达接收天线。由于 电波的反 射、 射及散 射现象 ， 收端所 绕 接
仿真分析 。通过并对仿真结果进行 比较分析 ， 出了对实 际 得
工程有理论支持的结论 。
Ｔ ＡＮ —ｘ ｎ． Ｌｉ ｉ ＨＥ ｎ—ｌ Ｙａ ｉ
（ ｈｎ ｚｏ ｎ ｅｃｙ Ｚ ｅｇｈ ｕＨｅａ ５０ ４ ｈｎ ） Ｚ ｏｇｈｕＵ ｉ ｒｉ ， ｈｎｚｏ ｎ ｎ ０ ４ ，Ｃ ｉａ ｖ ｔ ４
ＡＢＳ ＲＡＣＴ ： ｅ ｅ ｒ ｈ ｔｅ ｍｕ ｔ —ｐ ｔ ａ ｉ ｇ ｃ ａ ｎ ｌｓ ｔ ｔ ａ ｒ ｐ ｒ ｅ ｎ ｙ ｔｍ ｉ ｌｔ ｎ ｐ ｏ ｌｍｓ Ｔ Ｒ ｓ ａｃ ｈ ｌ ｉ ａｈ ｆ ｄ ｎ ｈ ｎ ｅ ｔ ｉ ｉ ｌ ｏ ｅ ｔ ｓ ａ ｄ ｓ ｓ ａ ｓｃ ｐ ｉ ｅ ｓｍｕａ ｉ ｒｂ ｅ ．Ａｉ ａ ｏ ｍ ｔ ｔ ｅ ｕ ｃ ｒ ｉ ｔ ｎ ｅ ｌ ｅ ｏ ｕ ｒ ｎ ｒ ｌｓ ｈ ｎ ｅ ｓｕ ｓｗｈ ｃ ａ ｅ ｇ ｅ ｔ ｉ ｔ ｄ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｍｏ ｉ ｈ ｎ ｅ ｔ ｎｙ ａ ｄ ｄ ｃ ｉ ｆｃ ｒｅ ｔｗｉ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｌｉｓ ｅ ｉｈ ｈ ｖ ｒ ａｌ ｌ ｅ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｂ ｌ ａ ｎ ｅ ｙ ｍｉ ｅ
ｗｉｅ ｅ ｓｃ ｍ ｍｕ ｃ ｔｏ ｙ ｔｍｓ，ｔ ｍ ｐ ｏ ｅ ｔ ｎｅ ｒｌ ｓ ｏ ｎｉａｉｎｓｓ ｓｅ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈｅｉ ｔｒ—ｓ ｍ ｂ ｌｉ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ａｉｉ ｇｆｏ ｔｅ ｍｕｌｉ ｐ ｔ ｅａ ｎ ｔ ｉ ｙ ｏ ｎｔｒｅ ｅ ｃ ｒｓｎ ｒ ｍ ｈ ｔ — ａ ｈ ｄ ｌｙ Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ，ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｈ ｒｃ ｅ ｉｔｃ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｕｔ ｐ ｔ ｈ ｎｎ ｌｔａ ｍ ｉｓｏ ，Ｉ ａ ｓ ｄ ｂ ｈ ｓ ｎ ｉ・ ａｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓａ ａ ｙ ｉ ｆａｍ ｌｉ— ａｈ ｃ ａ ｅ ｒ ｎｓ ｓｉ ｎ ＳＩｃ ｕ ｅ ｙ ｔｅ ｂａ ｅｂａ ｄ ｓｇ ｎ ｌｒｃ ｐ ｉｎ ｉ ｉ ｕａ ｅ ｎ ｎ ｌｓ ｄ，ａ ｈ ｅ ｅ ａ ｐ ｒ ａ ｈ ｏ ｉ ａ ｉｇ ｗｉｅ ｅ ｓ ｍｏ ｉｅ ｃ ａ ｅ ｔ ａ ｅ ｅ ｔｏ ｓ ｓｍ ｌｔ ｄ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｎｄ ｔ ｅ ｇ ｎ ｒ ｌａ ｐ ｏ ｃ ｆｓｍｕｌｔｎ ｒ ｌｓ ｂｌ ｈ ｎｎ ｌｗｉｈ ＭＡＴ—
matlab瑞利衰落信道仿真
瑞利分布信道MATLAB仿真1、引言由于多径效应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，即时间色散、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重要的影响，而多径信道的包络统计特性则是我们研究的焦点。
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、莱斯分布等。
在此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。
2、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（（0~2π）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，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离散多径衰落信道模型为()1()()()N t k k k yt r t x t τ==-∑ (1)其中,()k r t 复路径衰落，服从瑞利分布;k τ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）上式中()()c s 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k τ，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4、仿真结果（1）（1）多普勒滤波器的频响图4多普勒滤波器的频响（2）多普勒滤波器的统计特性图5多普勒滤波器的统计特性（3）信道的时域输入/输出波形图6信道的时域输入/输出波形5、仿真结果（2）（1）当终端移动速度为30km/h时，瑞利分布的包络如下图所示（2）当终端移动速度为100km/h时，瑞利分布的包络如下图所示三、仿真代码%main.mclc;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=[03171109173251];power=[0-1-9-10-15-20];%dBy_in=[zeros(1,delay(6))SignalInput];%为时移补零y_out=zeros(1,LengthOfSignal);%用于信号输出for i=1:6Rayl;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');%Rayl.mf=1:2*fm-1;%通频带长度y=0.5./((1-((f-fm)/fm).^2).^(1/2))/pi;%多普勒功率谱(基带)Sf=zeros(1,LengthOfSignal);Sf1=y;%多普勒滤波器的频响Sf(fc-fm+1:fc+fm-1)=y;%(把基带映射到载波频率)x1=randn(1,LengthOfSignal);x2=randn(1,LengthOfSignal);nc=ifft(fft(x1+i*x2).*sqrt(Sf));%同相分量x3=randn(1,LengthOfSignal);x4=randn(1,LengthOfSignal);ns=ifft(fft(x3+i*x4).*sqrt(Sf));%正交分量r0=(real(nc)+j*real(ns));%瑞利信号r=abs(r0);%瑞利信号幅值。
无线通信衰落信道的实现的开题报告
无线通信衰落信道的实现的开题报告
一、研究背景
随着科技的发展和移动通信技术的普及，人们对通信系统的性能要求越来越高，对信道的抗干扰、抗衰落能力提出了更高的要求。
衰落信道是无线通信中的一个重要问题，它会导致通信中的误码率和丢包率增加，影响通信的质量和可靠性。
因此，如何有效地解决衰落信道对无线通信系统性能的影响，是无线通信领域中的重要问题之一。
二、研究内容
本研究将围绕衰落信道的建模、仿真和性能评估展开研究，具体包括：
1.衰落信道的建模与理论分析
根据无线通信中的多径传输模型，建立衰落信道的数学模型，并在此基础上进行理论分析，探究衰落信道的特点和规律，为后续的仿真和性能评估奠定基础。
2.衰落信道的仿真与实现
使用MATLAB等工具，基于建立的数学模型，进行衰落信道的仿真实现，并对仿真结果进行分析和验证。
3.衰落信道的性能评估
通过对仿真结果进行性能分析，评估衰落信道对无线通信系统性能的影响，探究抗衰落技术、误码纠正等方面的解决方案。
三、研究意义
衰落信道问题是无线通信中一个重要的研究方向，研究衰落信道对无线通信系统性能的影响，寻找有效的解决方案，对于提高通信质量、提高通信系统的可靠性和稳定性等方面有着重要的意义。
本研究的结果对于无线通信领域的学术研究和应用开发都具有一定的参考价值。
移动通信实验与实训(第二版)课件：同步、抗衰落及误码分析仿真实验
同步、抗衰落及误码分析仿真 图9-1 多径传播示意图
同步、抗衰落及误码分析仿真
多径传播将引起接收信号中脉冲宽度扩展，称为时延扩 展。时延扩展的时间可以用第一个码元信号至最后一个多径 信号之间的时间来测量。时延扩展会引起码间串扰，严重影 响数字信号的传输质量。
分集技术是克服多径衰落的一个有效方法，其包括频率 分集、时间分集、空间分集和极化分集。它的基本原理是接 收端对多个携带有相同信息但衰落特性相互独立的多径信号 合并处理之后进行判决，从而将“干扰”变为有用信息，提 高系统的抗干扰能力。
同步、抗衰落及误码分析仿真
1) 直接法(自同步法) 有些信号虽然本身不包含载波分量，但对该信号进行某 些非线性变换以后，就可以直接从中提取出载波分量，这就 是直接法提取同步载波的基本原理。下面介绍几种实现直接 提取载波的方法。 (1) 平方变换法和平方环法。设调制信号为m(t)，m(t)中 无直流分量，则抑制载波的双边带信号为
同步、抗衰落及误码分析仿真 图8-6 锁相环的原理框图
同步、抗衰落及误码分析仿真
锁相环可用来实现输出和输入两个信号间的相位差同
步。当没有基准(参考)输入信号时，环路滤波器的输出为零 (或为某一固定值)，这时，压控振荡器按其固有频率fv进行 自由振荡。当有频率为fR的参考信号输入时，uR和uv同时加 到鉴相器进行鉴相。如果fR和fv相差不大，鉴相器对uR和uv进 行鉴相的结果，输出一个与uR和uv的相位差成正比的误差电 压ud，再经过环路滤波器滤去ud中的高频成分，输出一个控 制电压uc，uc将使压控振荡器的频率fv (和相位)发生变化， 朝着参考输入信号的频率靠拢，最后使fv = fR，环路锁定。 环路一旦进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的
五、思考题 使用科斯塔斯环直接对2PSK信号进行相干解调时，为
多径衰落信道课程设计
多径衰落信道课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解多径衰落信道的概念，掌握其产生原因及影响；2. 掌握多径衰落信道模型，了解不同模型的特点及适用场景；3. 学习多径衰落信道下的信号接收与处理方法，了解其优缺点。
技能目标：1. 能够运用所学知识分析实际通信系统中多径衰落信道的影响，提出解决方案；2. 能够使用相关软件工具对多径衰落信道进行建模与仿真，验证理论分析；3. 能够针对特定场景，选择合适的信号接收与处理方法，提高通信性能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信工程的兴趣，激发其探索精神；2. 增强学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 培养学生面对实际问题时，积极寻求解决方案，具备一定的创新意识。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，设计了一系列具体、可衡量的课程目标。
通过本课程的学习，学生将深入理解多径衰落信道相关知识，掌握通信领域的基本技能，同时培养良好的情感态度价值观，为未来进一步学习通信工程打下坚实基础。
二、教学内容1. 多径衰落信道的基本概念与产生原因- 介绍信道的概念，分析多径衰落信道的特点；- 探讨多径衰落信道产生的原因及其对通信系统的影响。
2. 多径衰落信道模型- 学习常用多径衰落信道模型，如瑞利衰落、莱斯衰落等；- 分析各模型的特点、适用场景及其优缺点。
3. 多径衰落信道下的信号接收与处理方法- 介绍Rake接收机、均衡器等信号接收与处理方法；- 分析各种方法在多径衰落信道下的性能表现及其适用条件。
4. 实践环节：多径衰落信道建模与仿真- 结合教材，运用相关软件工具对多径衰落信道进行建模与仿真；- 分析仿真结果，验证理论分析的正确性。
5. 案例分析：实际通信系统中的多径衰落问题- 分析实际通信系统中多径衰落信道的影响；- 探讨解决方案，提高通信性能。
教学内容依据课程目标制定，具有科学性和系统性。
教学大纲明确，按照教材章节安排，涵盖多径衰落信道的基本理论、模型、信号接收与处理方法以及实践环节，旨在帮助学生全面掌握相关知识，为解决实际问题奠定基础。
实验2多径衰落信道
量。另外对于 n ，处于简化考虑假设其为 0~1 的均匀分布。 各条传输路径的 n 、
n 和 n 是独立的，与其他传输路径不相关。
3. 实验方案设计
本实验的仿真模型文件名是 multipath_fading.mdl ，打开该文件可以看到
如图 1 所示的仿真模型结构。 整个仿真系统可以分为三个主要的部分： 第一部分
在图 1 的左部，主要完成最大多普勒频移的计算、 时间 t 的计算和产生输入信号；
第二部分是传输路径的计算， 仿真了总共 40 条独立传输路径； 第三部分将 40 条
传输路径的信号进行累加，并统计总的信号幅值和作图。 图 1 仿真模型结构图
五 . 实验步骤
5.1 打开 matlab 应用软件，如图 2 所示。
t0 / c v / c cos nt 0
式中， wm = 2 fcv / c ，为最大多普勒频移； n = 2 f c n t 0
(4) v / c cos nt0 ，对
应 t0 时刻的初始相位。
综合上述简化，可以得到
Zt
e j wm cos n t nnnFra bibliotek(5)
在假设反射路径均匀分布的情况下， n 和 n 均为 0 ~ 2 上的均匀分布随机变
(3)
式中， v 为 t0 时刻信宿的移动速度； n 为第 n 条路径信号 t0 时刻信宿的入射
角； c 为光速； v cos n 为第 n 条路径长度随时间变化的斜率； vcos n t t 0 / c 为
路径 n 的时间延迟相对于 t0 时刻的变化，那么
wc n t 2 fc n t0 v cos n t 2 f c v / c cos nt 2 f c n t0 wm cos nt n
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多径衰落信道仿真与分析移动通信是当前最主流的通信方式，而无线信道是移动通信中传输信号的媒介，只有深刻掌握和了解移动无线信道的特征，我们才能提出解决各种干扰的措施。
移动无线信道传输特性的仿真对移动通信的研究具有重要意义,其中多径衰落仿真又是其中的重点和难点。
移动通信的特点是传播的开放性、接收环境的复杂性和通信用户的随机移动性。
在无线通信信道中，大气的反射或折射、建筑物和其他物体的反射导致了发送和接收天线之间通常存在多于一条的信号传播路径。
由多径引起的信号衰落是影响通信性能的一个主要因素，所以在通信方案可行性研究以及系统设计、优化等过程中，经常要考虑到多径衰落及相关的解决方案。
本次设计用MATLAB对信号在多径信道中的传输进行了仿真。
移动通信的传输媒介即大气空间就是无线道，信道很复杂的特性并就是无线道，信有很复杂的特性并就是无线道，信有很复杂的特性并且其特性会不断变化，各种地形物的影响和用户终端的移动使得无线信道具有极大的随机性。
一般用路径损失、阴影衰落和多三种效应描述路径损失、阴影衰落和多三种效应描述大、中小大、中小大、中小 3种不同尺度范围内信道对传输号的作用。
多径衰落也称快种不同尺度范围内信道对传输号的作用。
多径衰落也称快，是由于同一信号沿两个或多路径传播，以微小的时间差到达接收机相互干涉引起。
而这些波称为多径。
在接收天线处合成一个幅度和相位都急剧变化的信这些波称为多径。
在接收天线处合成一个幅度和相位都急剧变化的信这些波称为多径。
在接收天线处合成一个幅度和相位都急剧变化的信这些波称为多径。
在接收天线处合成一个幅度和相位都急剧变化的信这些波称为多径。
在接收天线处合成一个幅度和相位都急剧变化的信号，其变化程度取决于多径波的强、传播时间差以及信号带宽其变化程度取决于多径波的强、传播时间差以及信号带宽。
主要表现在 3个方面:1)经过短距离或时间传播后信号强度产生急剧变化；2) 在不同路径上，存在着时变多普勒频移引起的随机率调制；3) 多径传播时延引起的扩展。
常用的改善方法：针对种种情况，在移动通信中，可以采取功率控制、基站切换、分集、交织、自适应均衡等各种有效的方法保证通信的质量。
在仿真验证这些方法的效果时，常常首先对信道衰落尤其多径衰落进行仿真。
下面就从移动台距离基站的远近、基站发射信号的不同频率以及移动台的不同速度下（考虑有反射信号存在的两径信号）的几个方面来对多径信道的仿真与分析。
移动台靠近基站和移动台远离基站（靠近反射面）所接收的合成信号会不会有差别呢？到底对合成信号有什么影响呢？其与我们所学的理论知识有没有差别呢?下面我们就带着这些问题来进行仿真与分析。
一、不同距离下，即r0的不同（d=1500，f=9e8，v=0）在此我使移动台靠近基站r0=300、移动台远离基站r0=1100/1400，来观察接收到的合成信号。
clear allf=9e8;v=0; %移动台速度，静止情况为0c=3e8; %电磁波速度，光速r0=300; %移动台距离基站初始距离d=1500; %基站距离反射墙的距离t1=0:0.001/f:10/f; %时间E1=cos(2*pi*f*((1-v/c).*t1-r0/c))./(r0+v.*t1); %直射径信号E2=cos(2*pi*f*((1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c))./(2*d-r0-v*t1); %反射径信号subplot(2,1,1)plot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r') %画出直射径、反射径和总的接收信号title('r0=300 d=1500 v=1 f=9e8')legend('直射径信号','反射径信号','移动台接收的合成信号')subplot(2,1,2)plot(t1,E1-E2)title('r0=300 d=1500 v=1 f=9e8 时移动台接收的合成信号')当r0=300m时的仿真结果：00.20.40.60.81 1.2x 10-8-4-2024x 10-3r0=300 d=1500 v=0 f=9e800.20.40.60.81 1.2x 10-8-4-2024x 10-3r0=300 d=1500 v=0 f=9e8 时移动台接收的合成信号直射径信号反射径信号移动台接收的合成信号由于r0=300m ，则直射信号所走的距离为300m ，而反射信号所走的距离为2d-r0=2700m （d=1500m ）。
信号在传播的过程中要衰减，自由空间中，电磁波功率随距离r 按平方规律衰减，相应的电场强度（接收信号的电压）随1/r 规律衰减。
由此得出信号所走的距离越大，其到达接受端的幅度衰减也就越大。
由于反射信号比直射信号多走2400m ，则到达接收端直射信号幅度比反射信号的要大的多，理论分析与仿真结果相符。
时刻t 移动台接收的合成信号为02)]02(2cos[0)]0(2cos[)(r d cr d t f r c r t f t E -----=ππ式中，减号体现了反射信号与直射信号的相位相反。
通俗的说，可以认为移动台接收的合成信号=直射信号-反射信号，由上面的分析知合成信号幅度要接近于直射信号的幅度，这一点也与仿真结果相符。
当r0=1100m 时的仿真结果：00.20.40.60.81 1.2x 10-8-1-0.500.51x 10-3r0=1100 d=1500 v=0 f=9e8直射径信号反射径信号移动台接收的合成信号00.20.40.60.81 1.2x 10-8-4-2024x 10-4r0=1100 d=1500 v=0 f=9e8 时移动台接收的合成信号由于r0=1100m ，则直射信号所走的距离为1100m ，而反射信号所走的距离为2d-r0=1900m （d=1500m ）。
反射信号依旧比直射信号走的距离远，则反射信号的幅度还是比直射信号的小，但由于比上次的距离短，由此知其幅度比上次大，相应的直射信号幅度比上次要小，进而合成信号幅度也相应的减小（相对于r0=300m 时的仿真结果）。
这些都在仿真结果中得到了印证。
当r0=1400m 时的仿真结果：00.20.40.60.81 1.2x 10-8-1-0.500.51x 10-3r0=1400 d=1500 v=0 f=9e800.20.40.60.81 1.2x 10-8-1-0.500.51x 10-4r0=1400 d=1500 v=0 f=9e8 时移动台接收的合成信号直射径信号反射径信号移动台接收的合成信号由于r0=1400m ，则直射信号所走的距离为1400m ，而反射信号所走的距离为2d-r0=1600m （d=1500m ）。
反射信号依旧比直射信号走的距离远，则反射信号的幅度还是比直射信号的小，但由于其所走的距离与直射信号所走的距离已经比较接近，由此得知其幅度与直射信号相接近，但反射信号的幅度还是比直射信号的小，但由于比上两次的距离短，由此知其幅度比上两次都大，相应的直射信号幅度比上两次都要小，进而合成信号幅度也相应的减小（相对于前两次时的仿真结果）。
仿真结果也说明这些。
总结：由上面知在r0取三种不同值的情况下，移动台离基站的距离不同，其接收的合成信号的强度是不同的，离基站距离近，合成信号强度大，离基站距离远，合成信号强度小，这点在我们现实生活也能很好的说明，一般离基站近手机信号好，而远离基站信号差（特别是在山区的时候).二、不同频率f 下（r0=300，d=1500，v=0）我国常用GSM 手机占用的900/1800/1900MHZ 频段；3G 手机占用的900/1800/1900/2100MHz 频段。
鉴于此那么仿真频率f 选择为900/1800/2100MHZ ，另外在选取0.2MHZ 作为参考频率，看看不同频率下的多径衰落信道的特点。
clear all f=9e8;v=1; %移动台速度，静止情况为0 c=2e5; %电磁波速度，光速r0=300; %移动台距离基站初始距离d=1500; %基站距离反射墙的距离 t1=0:0.001/f:10/f; %时间E1=cos(2*pi*f*((1-v/c).*t1-r0/c))./(r0+v.*t1); %直射径信号 E2=cos(2*pi*f*((1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c))./(2*d-r0-v*t1); %反射径信号 subplot(2,1,1)plot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r') %画出直射径、反射径和总的接收信号title('r0=300 d=1500 v=1 f=9e8')legend('直射径信号','反射径信号','移动台接收的合成信号') subplot(2,1,2) plot(t1,E1-E2)title('r0=300 d=1500 v=1 f=9e8 时移动台接收的合成信号')当f=2e5（即为0.2MHZ)时的仿真结果：123456x 10-5-4-2024x 10-3r0=300 d=1500 v=1 f=2e5直射径信号反射径信号移动台接收的合成信号0123456x 10-5-4-2024x 10-3r0=300 d=1500 v=1 f=2e5 时移动台接收的合成信号当f=9e8（即为900MHZ)时的仿真结果：00.20.40.60.81 1.2x 10-8-4-2024x 10-3r0=300 d=1500 v=1 f=9e800.20.40.60.81 1.2x 10-8-4-2024x 10-3r0=300 d=1500 v=1 f=9e8 时移动台接收的合成信号直射径信号反射径信号移动台接收的合成信号当f=1.8e9（即为1800MHZ)时的仿真结果：0123456x 10-9-4-2024x 10-3r0=300 d=1500 v=1 f=1.8e90123456x 10-9-4-2024x 10-3r0=300 d=1500 v=1 f=1.8e9 时移动台接收的合成信号直射径信号反射径信号移动台接收的合成信号当f=2.1e8（即为2100MHZ)时的仿真结果：00.51 1.52 2.53 3.54 4.55x 10-9-4-2024x 10-3r0=300 d=1500 v=1 f=2.1e900.51 1.52 2.53 3.54 4.55x 10-9-4-2024x 10-3r0=300 d=1500 v=1 f=2.1e9 时移动台接收的合成信号直射径信号反射径信号移动台接收的合成信号总结：结合上面在四种不同的频率下的仿真结果，可知频率在900/1800/2100MHZ 情况下信号的幅度变化不明显的，为什么会出现这种情况呢？下面就这一点着重分析一下。