无线通信技术实验报告-RICE信道模型仿真

1、PAGE PAGE 8 无线通信技术 实验报告开课实验室：理学实验楼403 2016年11月15日学院物理与电子工程学院年级、专业、班电子131姓名学号课程名称无线通信技术实验实验项目名称RICE信道模型仿真成绩指导教师签名一、实验目的1、学习移动通信系统信道的概念；2、了解移动通信系统信道多径效应与瑞利分布、莱斯（RICE）分布；3、编写Rayleigh 程序模型参数，观察多径效应对移动通信性能的影响4、编写RICE 信道模型程序，观察多径效应对移动通信性能的影响。二、实验原理1、多径效应多径效应移动体(如汽车)往来于建筑群与障碍物之间，其接收信号的强度，将由各直射波和反射波叠加合成。多径效

2、应会引起信号衰落。各条路径的电长度会随时间而变化，故到达接收点的各分量场之间的相位关系也是随时间而变化的。这些分量场的随机干涉，形成总的接收场的衰落。各分量之间的相位关系对不同的频率是不同的。因此，它们的干涉效果也因频率而异，这种特性称为频率选择性。在宽带信号传输中，频率选择性可能表现明显，形成交调。与此相应，由于不同路径有不同时延，同一时刻发出的信号因分别沿着不同路径而在接收点前后散开，而窄脉冲信号则前后重叠。多径效应某些情况下满足瑞利分布。2、瑞利分布一个均值为0，方差为2 的平稳窄带高斯过程，其包络的一维分布是瑞利分布。其表达式及概率密度函数如下。瑞利分布是最常见的用于描述平坦衰落信号接

3、收包络或独立多径分量接受包络统计时变特性的一种分布类型。两个正交高斯噪声信号之和的包络服从瑞利分布。3、RICE 衰落信道当多径扩展远远小于信号的符号周期时，衰落信道模型经常用于仿真通信系统在多径信道上的性能。通常我们假设衰落过程相对于信号的符号速率要慢得多，因此我们可以精确地估计信号的相位。所以我们只需考虑幅度衰落带来的影响，而不必关心相位的影响。同时还假设符号间的衰落是相互独立的。RICE 衰落信道模型经常用于仿真一个因直射路径和多个散射路径共同产生的幅度衰落信道模型。通常假设这些路径的延迟远远小于信号带宽的倒数，即延迟远小于符号宽度。一个信号x(t)经过RICE 信道后的输出y(t)可以

4、表示为：这里z(t)是RICE 信道的幅度衰落因式，它表示为：这里x1(t)和x2(t)是高斯随机变量N(0,)，衰落信道的功率由以下条件归一化表示：A和的值由RICE衰落因子K决定。当K0 时为纯粹的散射（瑞利衰落）信道，K时是简单的频带信道（无衰落）。K=1; %K is the fade factor, you can alter it by 0KA=sqrt(K/(K+1);delta=1/sqrt(2*(1+K);t=0:0.01:10;N=length(N);x1(t)=randn(delta,N); %produce the normal distribution with me

5、an value is zero and variance isdeltax2(t)= randn(delta,N);z(t)=sqrt(x1(t)2+(A+x2(t)2);plot(t,z(t),-r);xlabel(Time);ylabel(Amplitude);title(The Fade of RICE Channel);三、使用仪器、材料安装有Matlab 软件的计算机。四、实验步骤5.1 研究瑞利（Rayleigh）衰减信道的传输特性第1步，新建m文件。打开Matlab，选择“File”菜单，再选择“Script”选项，保存名字为“fadechan”的m文件。第2步，编写衰减信道模

6、型的子程序。将以下程序输入到新建的文件中，并保存。mu=0;K=0; %K is the fade factor,for Rayleigh channel you can select it K=0sigma=1/sqrt(2*(1+K);t=0:0.01:10;N=length(t);n=1:N;x1(n)=normrnd(mu,sigma,1,N); %produce the normal distribution with mean value is zero andvariance is deltax2(n)=normrnd(mu,sigma,1,N); %z(n)=sqrt(x1(n

7、).2+(A+x2(n).2);subplot(3,1,1);plot(t,z(n),-);legend(Rayleigh Fade Channel(K=0);xlabel(Time);ylabel(Amplitude);title(The Fade of Rayleigh Channel in Time Domain);K=1; %K is the fade factor, for Rice channel, you can alter it by 0Ksigma=1/sqrt(2*(1+K);t=0:0.01:10;N=length(t);n=1:N;x1(n)=normrnd(mu,si

8、gma,1,N); %produce the normal distribution with mean value is zero and variance is deltax2(n)=normrnd(mu,sigma,1,N); %z(n)=sqrt(x1(n).2+(A+x2(n).2);subplot(3,1,3);plot(t,z(n),-m);legend(Band Channel(K=100);xlabel(Time);ylabel(Amplitude);title(The Fade of Band Channel in Time Domain);第4 步，选择fadechan_

9、main 文件中的“Debug”菜单，再鼠标左键点击“Run fadechan_main.m”，运行主程序仿真，画出了瑞利衰减、莱斯衰减以及频道信道衰减三种信道时域图。第5 步，保存图片。五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）六、实验结果分析6.3 解释每句程序的作用。mu=0; %mu赋值为0K=0; % K是衰落因子，当K0 时为纯粹的散射（瑞利衰落）信道，K时是简单的频带信道（无衰落）A=sqrt(K/(K+1); % sigma=1/sqrt(2*(1+K); % t=0:0.01:10; %t的值从0s到10s变化，步进是0.01sN=length(t); %N是t的总个数n=1

10、:N; %定义序列的长度是Nx1(n)=normrnd(mu,sigma,1,N); %生成1N形式的正态分布的随机数矩阵x2(n)=normrnd(mu,sigma,1,N); %生成1N形式的正态分布的随机数矩阵z(n)=sqrt(x1(n).2+(A+x2(n).2); %求信道的幅度衰落因式z(t)subplot(3,1,1);%所有的图排成3行1列，该图所在的位置是从左到右从上到下的第一个位置。plot(t,z(n),-);%以t为横坐标, z(n)为纵坐标绘制连线图。legend(Rayleigh Fade Channel(K=0);%图例标注xlabel(Time);%x轴名称y

11、label(Amplitude); %y轴名称title(The Fade of Rayleigh Channel in Time Domain);%标题K=1; %K =1时为Rice信道sigma=1/sqrt(2*(1+K);t=0:0.01:10;N=length(t);n=1:N;x1(n)=normrnd(mu,sigma,1,N); %produce the normal distribution with mean value is zero andvariance is deltax2(n)=normrnd(mu,sigma,1,N); %z(n)=sqrt(x1(n).2+

12、(A+x2(n).2);subplot(3,1,2);plot(t,z(n),-r);legend(Rice Fade Channel(K=1);xlabel(Time);ylabel(Amplitude);title(The Fade of RICE Channel in Time Domain);K=100; %K=100时是频带信道sigma=1/sqrt(2*(1+K);t=0:0.01:10;N=length(t);n=1:N;x1(n)=normrnd(mu,sigma,1,N); %produce the normal distribution with mean value is zero andvariance is deltax2(n)