多徑衰落信道

1、第 PAGE9 頁 共 NUMPAGES9 頁多徑衰落信道多 徑 衰 落 信 道 20_ 年 _ 月 _ 日 不同參數(shù)時的多徑衰落信道仿真 姓名：學號：班級：通信班 程序模擬多徑信道的場景，如下圖所示：假設在一條筆直的高速公路上一端安裝了一個固定的基站，在另一端有一面完全反射電磁波的墻面，基站距反射墻的距離為d。移動臺距基站的初始距離為r0?；景l(fā)射一個頻率為f的正弦信號cos(2ft)。由于墻面的反射，移動臺可以接受到2徑信號，其中之一是從基站直接發(fā)射的信號，另一徑是從反射墻反射過來的信號。當移動臺靜止時，從基站發(fā)出的直射信號到達移動臺所需時間為r0/c（c為光速），從反射墻反射過來的信號到

2、達移動臺所需時間為（2_d-r0）/c。換句話說，在時刻t,移動臺分別接收到了從時刻t-r0/c基站發(fā)出的直射信號和從時刻t-(2_d-r0)/c基站發(fā)出的反射信號。信號在傳播的過程中要衰減，自由空間中，電磁波功率隨距離r按平方規(guī)律衰減，相應的電場強度按1/r規(guī)律衰減，并且反射信號同直射信號的相位相反。所以，時刻t移動臺接收到的合成信號為：E(t)=cos2_f(t-r0/c)/r0- cos2_f(t-(2_d-r0)/c)/(2_d-r0) 式中，減號體現(xiàn)了反射信號與直射信號的相位相反。同時，由于反射徑的存在，使得接收到的合成信號最大值要小于直射徑的信號。一、仿真不同頻率的信號的多徑效應

3、當f分別為1,3e8,9e8時，程序如下：clear all f=1;%發(fā)射信號頻率 v=0; %移動臺速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=9000; %移動臺距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.0001:10; %時間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號 subplot(2,3,1) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r

4、) %畫出直射徑、反射徑和總的信號 legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,4) plot(t1,E1-E2) f=3e8; %發(fā)射信號頻率 v=0; %移動臺速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=9000; %移動臺距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %時間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號 E2=cos(2_pi_f_(1+v/

5、c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號 subplot(2,3,2) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的信號 legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,5) plot(t1,E1-E2) f=1; %發(fā)射信號頻率 v=0; %移動臺速度，靜止情況為0 c=9e8; %電磁波速度，光速 r0=9000; %移動臺距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.0001:10; %時間 E

6、1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號 subplot(2,3,3) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的信號 legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,6) plot(t1,E1-E2) 其圖形為：從圖分析p 出，當頻率f從1增至3e8再增至9e8時，直射徑信號、反射徑信號

7、和移動臺接收到的合成信號幅度均不變，只是它們的頻率呈現(xiàn)選擇性變化。在同一位置，由于反射徑信號的存在，發(fā)射不同頻率的信號時，在接收機處接受到的信號有的頻率是被增強了，有的頻率是被削弱了，頻率選擇性衰落由此產(chǎn)生。當移動臺處于波峰位置時，接收到的信號得到增強；而在在波谷位置時，信號的到衰減。當兩條路徑變化長度之差變化1/4波長時，這兩條路徑的響應信號的相位差改變/4,從而導致總的接收幅度出現(xiàn)非常嚴重的變化。二、仿真移動臺在不同位置時的多徑效應 當r0依次等于1000,20_0,5000時，其程序為：clear all f=9e8; %發(fā)射信號頻率 v=0; %移動臺速度，靜止情況為0 c=3e8;

8、%電磁波速度，光速 r0=1000; %移動臺距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %時間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號 subplot(2,3,1) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號 legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號) %a_

9、is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,4) plot(t1,E1-E2) f=9e8; %發(fā)射信號頻率 v=0; %移動臺速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=20_0; %移動臺距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %時間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號 subplot(2,3

10、,2) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號 legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,5) plot(t1,E1-E2) f=9e8; %發(fā)射信號頻率 v=0; %移動臺速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=5000; %移動臺距離基站初始距離 d=15000; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.00000000001:0.00000001; %時間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(

11、r0+v._t1); %直射徑信號 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號 subplot(2,3,3) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號 legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,6) plot(t1,E1-E2) 其圖形為：從圖分析p 出，當r0從1000增至20_0再增至5000時，即更靠近反射墻，直射徑信號、反射徑信號和移動臺接收到的合成信號頻率均不變，直

12、射信號變?nèi)?，反射?jīng)信號主逐漸變強，從移動臺接收到的合成信號變?nèi)?，不僅要小于直射徑的信號更小于反射徑的信號。三、仿真移動臺移動時的多徑信號 當v依次等于1,5,10時，其程序為：clear all f=9; %發(fā)射信號頻率 v=1 %移動臺速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=3; %移動臺距離基站初始距離 d=10; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.0001:1; %時間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-

13、v_t1); %反射徑信號 subplot(2,3,1) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號 legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,4) plot(t1,E1-E2) f=9; %發(fā)射信號頻率 v=5 %移動臺速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=3; %移動臺距離基站初始距離 d=10; %基站距離反射墻的距離 t1=0:0.0001:1; %時間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(

14、r0+v._t1); %直射徑信號 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號 subplot(2,3,2) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號 legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,5) plot(t1,E1-E2) f=9; %發(fā)射信號頻率 v=10 %移動臺速度，靜止情況為0 c=3e8; %電磁波速度，光速 r0=3; %移動臺距離基站初始距離 d=20;

15、%基站距離反射墻的距離 t1=0:0.0001:1; %時間 E1=cos(2_pi_f_(1-v/c)._t1-r0/c)./(r0+v._t1); %直射徑信號 E2=cos(2_pi_f_(1+v/c)_t1+(r0-2_d)/c)./(2_d-r0-v_t1); %反射徑信號 subplot(2,3,3) plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r) %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號 legend(直射徑信號,反射徑信號,移動臺接收的合成信號) %a_is(0 12 -0.5 0.5) subplot(2,3,6) plot(t1,E1-E2) 其圖形為：從圖分析p 出，當移動臺移動速度從1增至5再增至10時，直射徑信號、反射徑信號和移動臺接收到的合成信號頻率均不變，直射徑信號和移動臺接收的合成信號的衰減速度更快，反射徑信號呈變大趨勢。即使在同一頻率，在不同的時間點，合成信號的強度也是不一樣的。當接收信號的強度相對位于波谷位置，接收的合成信號幾乎為0，當接收信號的強度相對位于波峰位置，接收的直射信號和反射信號要比合成信號大得多，這種由于移動