瑞利信道仿真

1、瑞利分布信道MATLAB仿真、瑞利衰落原理在陆地移动通信中，移动台往往受到各种障碍物和其他移动体的影响，以致 到达移动台的信号是来自不同传播路径的信号之和。 而描述这样一种信道的常用 信道模型便是瑞利衰落信道。定义：由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径，各条路径延时时间是不同的，而各个方向分量波的叠加，又产生了驻波场强，从而 形成信号快衰落称为瑞利衰落。是一种无线电信号传播环境的瑞禾I衰落信道（Rayleigh fading channel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，表现为“衰落”特性，并且多径衰落的信号包络服从瑞利分布。 由此，这种多径

2、衰落也称为瑞利衰落。这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及 建筑物密集的城市环境。瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号的 情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。假设经反射（或散射）到达接收天线的信号为N个幅值和相位均随机的且统 计独立的信号之和。信号振幅为r,相位为，则其包络概率密度函数为r2r2P(r)= -ye 2 (r 0)相位概率密度函数为:P( )=1/2(0 2 )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（02n）均

3、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，0在02 n内服从均匀分布。瑞利分布的概率分布密度如图1所示:0.9/-1 ;1A1 '11tIIJ1i111-'F-0.80.70.60.50.40.30.20.10.511.522.53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N%t)rk(t)%t k)k 1(1)其中，rk(t)复路径衰落，服从瑞利分布；k是多径时延。多径衰落信道(3)产生服从瑞利分布的路径衰落r(t)禾用窄带高斯过程的特性，其振幅服从瑞利分布，即r(t)血2 ns(t)2上式中nc(t)

4、、ns(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，我们可以得到多径信道的仿真框图，如图 3所示;瑞利衰落 仿真器瑞利衰落 仿真器输入信号Psl(tp2瑞利宸落4仿真器42J37图3多径信道的仿真框图三、仿真实验结果1、当速度为30km/h时，多普勒频移是27.8H乙正弦载波频率为1GHZ寸的接收信号瑞利衰落的仿真图以及多普勒频移仿真图。瑞利衰落的仿真图350Spectral Estimate of simulated signal300250200150WD50-SOOJ00-300-200-

5、1000100200300400500Frequency (Hi)多普勒频移仿真图2、当速度为120km/h时，多普勒频移是111HZ正弦载波频率为1GHZ寸的接收信号瑞利衰落的仿真图以及多普勒频移仿真图。v=12Qkni4i0的信道曲线时间瑞利衰落的仿真图多普勒频移仿真图四、小结这学期对数字移动通信学习，学到了很多知识，这次通过对瑞利衰落的仿真,更加深刻理解了瑞利衰落。在设计过程中遇到了一些问题，通过同学的帮助和自己的努力解决了问题，最后衷心感谢这一学期老师的辛勤教导。附录:产生瑞利衰落信道瑞利衰落与多普勒频移仿真程序fun cti on h=rayleigh(fd,t) %忆=900*10

6、八6;选取载波频率v1=30*1000/3600;移动速度v1=30km/h定义光速多普勒频移c=3*108;fd=v1*fc/c;ts=1/10000;信道抽样时间间隔生成时间序列t=0:ts:1;h1=rayleigh(fd,t);产生信道数据v2=120*1000/3600;移动速度v2=120km/h多普勒频移fd=v2*fc/c;h2=rayleigh(fd,t); %产生信道数据figure;p Iot(20*log10(abs(h1(1:10000)title('v=30km/h时的信道曲线')xIabelC 时间');ylabel(' 功率

7、9;)figure;plot(20*log10(abs(h2(1:10000)title('v=120km/h时的信道曲线')xIabelC 时间');ylabel(' 功率')fun cti on h=rayleigh(fd,t)%亥程序利用改进的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=ze

8、ros(1,le ngth(t); %信道函数的实部Ts=zeros(1,le ngth(t); %信道函数的虚部P _nor=sqrt(1/M); %归一化功率系theta=2* pi*ra nd(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-p i+theta)/N;fi_tc=2* pi*ran d(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*ra nd(1,1)-pi;Tc=Tc+2*cos(wm*t*cos (al fa( n)+fi_tc);Ts

9、=Ts+2*cos(wm*t*si n(alfa( n)+fi_ts);%计算冲激响应函end;h= P_nor*(Tc+j*Ts); %乘归一化功率系数得到传输函数% Rayleigh fadi ng simulator.%使用jakes模型生成的加权正交正弦曲线的总和clc;fm=111.0;%Max Dopp ler freque ncy in Hzfs=1000;%Sa mple Freque ncyns=1024;%Number of samplesR=zeros( ns,1);Mag=zeros( ns,1);for x=1: nstm=x/fs;1=0.0;l=1.848*cos

10、(0.983*2* pi *fm*tm);l=l+1.414*cos(0.932*2* pi*fm*tm);l=l+0.765*cos(0.850*2* pi*fm*tm);I=I+0.0*cos(0.739*2* pi *fm*tm);l=l-0.765*cos(0.603*2* pi*fm*tm);l=l-1.414*cos(0.446*2* pi*fm*tm);l=l-1.848*cos(0.247*2* pi*fm*tm);l=l-2.000*cos(0.092*2* pi*fm*tm);l=l+1.000*cos(1.000*2* pi*fm*tm);Q=0.0;Q=Q+0.765*

11、cos(0.983*2* pi*fm*tm);Q=Q+1.414*cos(0.932*2* pi*fm*tm);Q=Q+1.848*cos(0.850*2* pi*fm*tm);Q=Q+2.000*cos(0.739*2* pi*fm*tm);Q=Q+1.848*cos(0.603*2* pi*fm*tm);Q=Q+1.414*cos(0.446*2* pi*fm*tm);Q=Q+0.765*cos(0.247*2* pi*fm*tm);Q=Q+0.000*cos(0.092*2* pi*fm*tm);Q=Q+1.000*cos(1.000*2* pi*fm*tm);R(x) = I+j*Q;Ma