北郵大三通信系統(tǒng)仿真與實(shí)現(xiàn)信道編碼作業(yè)

1、多徑信道模型及其對(duì)調(diào)制信號(hào)的影響 信息與通信工程學(xué)院 2013211108 班 2013210218 號(hào) 姓名 曹明輝1. 目的a) 掌握多徑衰落信道模型b) 通過(guò)信道估計(jì)的數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證信道對(duì)系統(tǒng)的影響2. 內(nèi)容a) 3GPP中典型應(yīng)用場(chǎng)景的多徑信道模型的時(shí)延功率譜；b) 多徑信道模型的實(shí)現(xiàn)，采用MATLAB中自帶的Rayleighchan/Ricianchan函數(shù)產(chǎn)生;c) 分析信號(hào)經(jīng)過(guò)信道前后的功率譜（不同信噪比下）d) 通過(guò)數(shù)值仿真方法獲得調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)多徑衰落信道后的解調(diào)性能曲線3. 多徑衰落信道模型說(shuō)明根據(jù) ITU-R M.2135 信道模型標(biāo)準(zhǔn)，本次實(shí)驗(yàn)我采用的是 Rural

2、Macro (RMa) 信道。 從上圖表中可見，其有兩種典型信道模型的參數(shù)設(shè)置。一種為帶有直射路徑的萊斯分布信道參數(shù)，一種為不帶有主信號(hào)功率的瑞利分布信道參數(shù)的設(shè)置。下面，分別對(duì)兩者進(jìn)行介紹 。4. 調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)多徑衰落信道的實(shí)現(xiàn)說(shuō)明我們已經(jīng)知道，多徑信道具有頻率選擇性，在調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)N條路徑的情況下，信道的輸出為=，式中，表示與第N條多徑分量相關(guān)的衰減和傳播延遲，延遲和誰(shuí)見都表現(xiàn)為時(shí)間的函數(shù)。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，由于大量散射分量導(dǎo)致接收機(jī)輸入信號(hào)的復(fù)包絡(luò)是一個(gè)復(fù)高斯過(guò)程，在該過(guò)程均值為零的情況下，幅度滿足瑞利分布，如果存在直射路徑，幅度則變?yōu)槿R斯分布。在調(diào)制信號(hào)通過(guò)多徑信道時(shí)，由于存在多徑擴(kuò)展和多

3、普勒頻移，所以，會(huì)在輸出端產(chǎn)生多個(gè)輸出，正如前面公式中所提到的，從而導(dǎo)致接收端的信號(hào)之間存在干擾，在此，我們假設(shè)，京御景之間是不相關(guān)的，每一徑的多普勒形狀相同，但功率不同。利用上述參數(shù)公式，結(jié)合所查閱資料，得到如下的信道兩個(gè)仿真圖表。調(diào)制信號(hào)經(jīng)多徑衰落信道前后的功率譜說(shuō)明5. 解調(diào)性能說(shuō)明（注意是SNR-BER的曲線，仿真的數(shù)據(jù)量要滿足出現(xiàn)100個(gè)錯(cuò)誤的要求）由于每個(gè)三次多項(xiàng)式需要四個(gè)條件才能確定曲線形狀，所以對(duì)于組成 S的 n個(gè)三次多項(xiàng)式來(lái)說(shuō)，這就意味著需要 4n 個(gè)條件才能確定這些多項(xiàng)式。但是，插值特性只給出了n+1個(gè)條件，內(nèi)部數(shù)據(jù)點(diǎn)給出 n+12

4、= n-1 個(gè)條件，總計(jì)是 4n2個(gè)條件。我們還需要另外兩個(gè)條件，根據(jù)不同的因素我們可以使用不同的條件。 附圖 各種插值算法的比較6. 算法實(shí)現(xiàn)流程圖 7. Matlab源代碼%*% channel model simulation%*clear;% clc;tic;%-%System Parameters%-Frame_Len=100;%每100bit為一組Mod_order = 1;%指mMod_level = 2Mod_order;%指MSNR = 0:3:30（信噪比變化量值）NumOfFrame=800*(SNR+10);%每個(gè)snr下跑的幀數(shù)%*% Channel Ini

5、tialization%*sampleTime = 1.0e-7; % Sample time (s)maxDopplerShift = 5; % Maximum Doppler shift of diffuse components (Hz)% Rural Macro channel modeldelayVector = 1.0e-7 * -1.4 1.6 -2.6 -2.7 -5.8 -7.5; % Discrete delays of channelgainVector = 0 5 10 15 20 25 ; % Average path gains (dB)rayChanObj=ray

6、leighchan(sampleTime,maxDopplerShift,delayVector,gainVector) ;rayChanObj.NormalizePathGains=1; % the fadings are normalized such that the expected value of the path gains' total power is 1.Path_Delay = length(delayVector); % Multipath numberdelayLoc=delayVector/sampleTime+1;% Modulation & de

7、modulationphaseOff = pi/4;modObj = modem.pskmod('M', Mod_level,'PhaseOff', phaseOff, 'InputType', 'Bit');demodObj = modem.pskdemod('M', Mod_level, 'PhaseOff', phaseOff, 'OutputType', 'Bit');% Simulation Start!%NumOfSNR = length(SNR);%BE

8、R=zeros(1,NumOfSNR);BER=zeros(2,NumOfSNR);BER_Ideal=zeros(1,NumOfSNR);for loop_SNR=1:NumOfSNR%對(duì)每個(gè)snr進(jìn)行循環(huán) %- % Parameters control for AWGN Channel %- for fram_counter = 1:NumOfFrame(loop_SNR)%對(duì)應(yīng)SNR下，每幀的循環(huán) bits = Frame_Len * Mod_order; data = randi(0 1,bits,1); msg = modulate(modObj, data); Fading_Sig

9、nal = filter(rayChanObj,msg); Signal_Rx = awgn(Fading_Signal, SNR(loop_SNR); msg_est = demodulate(demodObj, Signal_Rx); errbits, errates=biterr(msg_est, data); BER(1,loop_SNR) = BER(1, loop_SNR) +errbits; Rx_Signal = awgn(msg, SNR(loop_SNR); est_msg = demodulate(demodObj, Rx_Signal); errbit, errate=

10、biterr(est_msg, data); BER(2, loop_SNR) = BER(2, loop_SNR) +errbit; end % end for frame EbNo = 10.(SNR(loop_SNR)/10)/Mod_order; BER_Ideal(loop_SNR)=qfunc(sqrt(2*EbNo);end % end for SNR% Performance statisticsBER = BER/NumOfFrame/Frame_Len/Mod_orderBER_Idealplot(SNR,BER_Ideal,'r-'),xlabel('SNR'),ylabel('BER_Ideal'),title('信噪比與誤比特率曲線圖像')time_used=toc8.仿真結(jié)果及性能分析對(duì)RMa信道模型的仿真結(jié)果：時(shí)延為delay=0 5 10 15 20 25 平均功率為pow_per_channel=-1.4 1.6 -2.6 -2.7 -5.8