北邮移动通信课设

精心整理

移动通信课程设计

题目：产生Rayleigh 衰落信号 班级：

姓名：李亚东 学号

（1）d f （1（2（3 （4（1）分布。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。 接收机合成波幅度、相位的分布特性：

包络r 服从Rayleigh 分布，θ在0～2π内服从均匀分布。概率密度函数分为

P(r)=

2

2

22

r

σσ

r e

-

(r ≥0)

P(θ)=1/2π（πθ20≤≤）

Rayleigh 分布的概率分布密度如图1所示：

图1Rayleigh 分布概率密度 （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 h t 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：

选择在到达x d α:内()cos ()c m f f f f f ααα==+=-（1）

用()S f 表示功率谱，则

()()()()()S f df b P G P G d ααααα=+--⋅（2）

已知()sin m d f f d ααα=-，又由式（1）知

arccos c m f f f α⎛⎫

-=

⎪⎝⎭

（3）

可推出

sin α=4）

()c m S f f f f =

-≤（5）

对b 归一化，并设()1,()1/2,G P ααππαπ==-≤≤，则可得到典型的多普勒功率谱，即

（1。相应（（为N N （衰落信号的N 点时间序列()r t 。相应Matlab 代码为：

Nc=ifft(fft(a3).*sqrt(Sf));%同相分量 Ns=ifft(fft(b3).*sqrt(Sf));%正交分量 r0=(real(Nc)+i*real(Ns));%Rayleigh 信号 r=abs(r0);%Rayleigh 信号幅值

Rayleigh 衰落产生的示意图如图5所示： 图5Rayleigh 衰落产生的示意图 （5）产生多径时延i τ 多径/延时参数如表1所示：

表1多径/延时参数

图6

rms

（6

k（图6）

…

a0

a1

.

.

.aN

∑

图7

的

叠加产生输出信号

五、仿真结果及分析

（1）doppler滤波器的频响

图8doppler滤波器的频响

由图可以看出，doppler 滤波器频响呈U 型，当多普勒频移较大时，对信号带宽的扩展更明显。 （2） Rayleigh 信号的幅值分布

图9Rayleigh 信号的幅值分布 可以看出与图1理论值相符

（3） Rayleigh 衰落信号包络

图

1020d f hz =时Rayleigh 信号包络 图11100d f hz =时Rayleigh 信号包络

由以上两图可以看出，doppler 频移产生频繁浅衰落，随着最大doppler 频移fd 值的增大，包络衰落得更加频繁，传送信号失真较大，这与理论情况下fd 较大时电平通过率较大是相符合的。 （2）输入输出信号时域波形和频谱 A ．100d f hz =

图12输入输出信号时域波形 图13输入输出信号频谱

从时域波形来看，信号经过瑞利衰落信道确实发生了瑞利衰落，是一种小尺度衰落，产生了一定失真，从频域来看，产生了一些幅值很小的其他频率分量，但频谱并未发生大的改变，符合实际情况，结果是正确的。 B ．20d f hz =

图14输入输出信号 图15输入输出信号频谱

可见最大doppler 频移较小时，输出信号波动较小，输出信号失真较小。

六、课设总结及心得体会

本次课程设计是用软件仿真多径衰落信道，产生符合要求的Rayleigh 衰落信号的时间序列，我选用了强大的Matlab 软件。刚开始看到课设题目的时候有些不知所措，不知道从哪里

下手，面对好多的书，好多的代码，对完成课设没有信心，但是想到只有这样才能提升自己的实践能力，只得硬着头皮一步一步来。

我先找来了概率论课本，复习了瑞利分布的相关知识，然后对移动通信课程中的多径传播和多普勒频移等知识进行了复习，再参照《wirelesscommunication》这本书第四章的内容，里面详细介绍了一种仿真方法：利用同相和正交调制的概念来产生仿真信号，其频谱和短时特性与被测数据非常相似。但是，此时又遇到了另一个难题，由于对Matlab不熟悉所以又花了很多时间去了解和熟练Matlab的各种函数和命令，然后开始了真正的编程，结合网上的相关资料和同学的帮助，虽然过程很痛苦，但最终还是完成了课设的要求。

我认为本次课设比较重要的部分是Raleigh衰落仿真器的完成，由于课本给予了步骤提示，所以自己在这部分没有进行太多思考，课设完成后想想如果没有书上的步骤提示，独立完成这部分还是非常有难度的，分析原因是自己的相关理论知识学习的不够扎实和深入，由

七．

N=8192;%

fd=20;%

fc=3000;%

t=1:N;

for i=1:5

a2=randn(1,N);

a3=a1+a2*i;%同相高斯噪声源

Nc=ifft(fft(a3).*sqrt(Sf));%同相分量

b1=randn(1,N);

b2=randn(1,N);

b3=b1+b2*i;%正交高斯噪声源

Ns=ifft(fft(b3).*sqrt(Sf));%正交分量

r0=(real(Nc)+j*real(Ns));

r=abs(r0);%瑞利信号幅值

ramp_db=20*log10(r);

y_out=y_out+r.*y_in(delay(5)+1-delay(i):delay(5)+N-delay(i))*10^(power(i)/20);%叠加产生输出信号