MATLAB仿真瑞利衰落信道实验报告结果

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题目：瑞利衰落信道仿真实验报告

题目：MATLAB仿真瑞利衰落信道实验报告

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。

一、瑞利衰落信道简介：

瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。

二、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服从均匀分布。瑞利分布

的概率分布密度如图2-1所示：

图2-1 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 y t r t x t τ==-∑

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2-2所示：

图2-2 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

22()()()c s r t n t n t =+

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。

function [h]=rayleigh(fd,t) %产生瑞利衰落信道

fc=900*10^6; %选取载波频率

v1=30*1000/3600; %移动速度v1=30km/h

c=3*10^8; %定义光速

fd=v1*fc/c; %多普勒频移

ts=1/10000; %信道抽样时间间隔

t=0:ts:1; %生成时间序列

h1=rayleigh(fd,t); %产生信道数据

v2=120*1000/3600; %移动速度v2=120km/h

fd=v2*fc/c; %多普勒频移

h2=rayleigh(fd,t); %产生信道数据

subplot(2,1,1),plot(20*log10(abs(h1(1:10000))))

title('v=30km/h时的信道曲线')

xlabel('时间');ylabel('功率')

subplot(2,1,2),plot(20*log10(abs(h2(1:10000))))

title('v=120km/h时的信道曲线')

xlabel('时间');ylabel('功率')

function [h]=rayleigh(fd,t)

%该程序利用改进的jakes模型来产生单径的平坦型瑞利衰落信道

%输入变量说明：

% fd：信道的最大多普勒频移单位Hz

% t :信号的抽样时间序列，抽样间隔单位s

% h为输出的瑞利信道函数，是一个时间函数复序列

N=40; %假设的入射波数目

wm=2*pi*fd;

M=N/4; %每象限的入射波数目即振荡器数目

Tc=zeros(1,length(t)); %信道函数的实部

Ts=zeros(1,length(t)); %信道函数的虚部

P_nor=sqrt(1/M); %归一化功率系

theta=2*pi*rand(1,1)-pi; %区别个条路径的均匀分布随机相位

for n=1:M

%第i条入射波的入射角

alfa(n)=(2*pi*n-pi+theta)/N;

fi_tc=2*pi*rand(1,1)-pi; %对每个子载波而言在(-pi,pi)之间均匀分布的随机相位

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); %计算冲激响应函数end;

h= P_nor*(Tc+j*Ts); %乘归一化功率系数得到传输函数

图4-1结果图片

图4-2输入程序

图4-3保存程序并命名

图4-4 运行效果展示：

五、实验结论:

速度越大对信道瑞利衰落影响越大