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文檔簡介
1、“*實踐教學(xué)“*蘭州理工大學(xué)計算機與通信學(xué)院2013年春季學(xué)期通信系統(tǒng)仿訓(xùn)練真課程設(shè)計題目:基于MATLAB的FIR濾波器語音信號去噪專業(yè)班級:姓 名:學(xué)號:指導(dǎo)教師:成績:摘要本次課程設(shè)計做的是多徑時變信道模型的仿真與性能分析,首先需要建立 信道模型,通過對輸入信號和移動臺的有些參數(shù)進行調(diào)整,使用MATLAB進行 仿真,得到時域和頻域圖,對比分析掌握多徑信道的特點;其次,對瑞利衰落的 多徑信道仿真,分析信道模型的特點;最后,觀察單頻和數(shù)字信號經(jīng)過多徑信道 后接收信號的情況。經(jīng)過多次修改調(diào)試,最終完成了設(shè)計任務(wù)。關(guān)鍵詞:多徑時變信道;瑞利衰落;仿真;信道模型 TOC o 1-5 h z HYP
2、ERLINK l bookmark7 o Current Document 一多徑信道的基本原理1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.1移動通信1 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1.2多徑時變信道11.2.1信道模型的分類11.2.2時變信道的特點1 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 1.3瑞利信道衰落2 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 二實現(xiàn)框圖3 HYPERLINK l bookma
3、rk25 o Current Document 2.1多徑時變信道性能仿真實現(xiàn)框圖3 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2.2多徑時變信道仿真實現(xiàn)4 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 三詳細(xì)設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 3.1瑞利信道的特性5 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 3.2多徑時變信道的特性8 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document
4、 3.3單頻信號經(jīng)過時變信道11 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 3.4數(shù)字信號經(jīng)過多徑時變信道13 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 總結(jié)15 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 參考文獻16 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 附錄17 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 致謝29前言在無線移動環(huán)境下進行高速可靠通信是具有挑戰(zhàn)性的,電波通過物理媒體
5、 傳播并與環(huán)境中的物體相互作用,因此,無線電波的傳播是個復(fù)雜過程。在高頻 (HF)頻段范圍內(nèi),電磁波經(jīng)由天波傳播時經(jīng)常發(fā)生的問題是信號多徑。電磁波的 多徑傳播主要是因為電磁波經(jīng)電離層的多次折、反射,電離層的高度不同,電離 層不均勻性引起漫射現(xiàn)象等引起的。當(dāng)信號的多徑發(fā)生在發(fā)送信號經(jīng)由傳播路徑 以不同的延遲到達接收機的時候,一般會引起數(shù)字通訊系統(tǒng)中的符號間干擾。而 且,由不同傳播路徑到達的各信號分量會相互削弱,導(dǎo)致信號能量衰減,造成信 噪比降低。移動無線信道是一個充滿復(fù)雜干擾的信道。由環(huán)境中的各種障礙物所引起的 信號多徑傳播是其主要特點之一。另一個特點是多普勒效應(yīng)。由于多徑效應(yīng)和移動臺運動等影響
6、因素,使得移動信道對傳輸信號在時間、 頻率和角度上造成了色散,即時間色散、頻率色散、角度色散等等,因此多徑信 道的特性對通信質(zhì)量有著重要的影響,而多徑信道的包絡(luò)統(tǒng)計特性則是我們研究 的焦點。根據(jù)不同無線環(huán)境,接收信號包絡(luò)一般服從幾種典型分布,如瑞利分布、萊 斯分布等。在此專門針對服從瑞利分布的多徑信道進行模擬仿真,進一步加深對 多徑信道特性的了解。多徑信道的基本原理1.1移動通信移動無線信道是一個充滿復(fù)雜干擾的信道。由環(huán)境中的各種障礙物所引起的 信號多徑傳播是其主要特點之一。同一發(fā)射機發(fā)射的電磁波向各個方向輻射,不 同的波遇到不同的障礙物發(fā)生反射折射以及散射衍射等作用會使得波束到達接 收機的時
7、間、幅度和相位均發(fā)生延遲與畸變,例如若發(fā)射一個窄脈沖經(jīng)過無線信 道后將在接收端收到一連串幅度和相位均不同的脈沖串,如果在這個期間內(nèi)連續(xù) 發(fā)射多個脈沖,將在接收端產(chǎn)生混疊發(fā)生誤碼的幾率大大提高。另一個特點是多 普勒效應(yīng)。移動通信中的終端基本處于移動的狀態(tài),這就導(dǎo)致了電磁波的多普勒 效應(yīng)。由于到達接收機的雜散波的方向相位均不同所引起的多普勒效應(yīng)也不盡相 同,更加惡化了接收信號。1.2多徑時變信道1.2.1信道模型的分類按照調(diào)制信道模型,信道可以分為恒參信道和隨參信道兩類。部分無線信道 和各種有線信道,包括衛(wèi)星鏈路(link)和某些視距傳輸鏈路,可以當(dāng)做恒參信 道看待,因為它們的特性變化很小、很慢,
8、可以視作其參量恒定。恒參信道實際 上就是一個非時變線性網(wǎng)絡(luò)。1.2.2時變信道的特點隨參信道對信號傳輸?shù)挠绊?,依靠天波傳播和地波傳播的無線電信道、某些 視距傳輸信道和各種散射信道就是隨參信道。隨參信道的特性是“時變”的。例 如,在用天波傳播時,電離層的高度和離子濃度隨時間、季節(jié)、年份而在不斷變 化,使信道特性隨之變化。在移動通信中,由于移動臺在運動,收發(fā)兩點之間的 傳輸路徑自然也在變化,從而使得信道參量也不斷變化。一般來說,各種隨參信道具有的共同特性是:(1)信號的傳輸衰減隨時間而變;(2)信號的傳輸時延隨時間而變;信號經(jīng)過幾條路徑到達接收端,而且每條路徑的長度(時延)和衰減 都隨時間而變,即
9、存在多徑傳播(multipath propagation)現(xiàn)象。多徑傳播對信號的影響稱為多徑效應(yīng)。他對信號傳輸質(zhì)量的影響很大。1.3瑞利信道衰落在陸地移動通信中,移動臺往往受到各種障礙物和其他移動體的影響,以致 到達移動臺的信號是來自不同傳播路徑的信號之和。而描述這樣一種信道的常用 信道模型便是瑞利衰落信道。和振幅恒定、單一頻率的發(fā)射信號相比,接收信號波形的包絡(luò)有了起伏,頻 率也不再是單一頻率,而有了擴展,成為窄帶信號,信號包絡(luò)因傳播有了起伏的 現(xiàn)象稱為衰落(fading)。多徑傳播使信號包絡(luò)產(chǎn)生的起伏雖然比信號的周期緩慢, 但是仍然可能是在秒或秒以下的數(shù)量級,衰落的周期常能和數(shù)字信號的一個碼
10、元 周期相比較,故通常將由多徑效應(yīng)引起的衰落稱為快衰落。瑞利衰落信道(Rayleigh fading channel)是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計 模型。這種模型假設(shè)信號通過無線信道之后,其信號幅度是隨機的,表現(xiàn)為“衰 落”特性,并且多徑衰落的信號包絡(luò)服從瑞利分布。由此,這種多徑衰落也稱為 瑞利衰落。這一信道模型能夠描述由電離層和對流層反射的短波信道,以及建 筑物密集的城市環(huán)境。瑞利衰落只適用于從發(fā)射機到接收機不存在直射信號的情 況,否則應(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型。假設(shè)經(jīng)反射(或散射)到達接收天線的信號為N個幅值和相位均隨機的且統(tǒng) 計獨立的信號之和。信號振幅為r,相位為,則其包絡(luò)概率密度
11、函數(shù)為1-1所示:r _ r2e 2c 2P(r)= c 2(r z 0)(1-1)相位概率密度函數(shù)為1-2所示:P( )=1/2 兀(0 展 V 2兀)(1-2)二實現(xiàn)框圖2.1多徑時變信道性能仿真實現(xiàn)框圖信號經(jīng)過多徑信道后,會產(chǎn)生碼間干擾和衰落,其中衰落快慢取決于信道隨 時間變化的快慢,而碼間干擾的嚴(yán)重程度取決于碼元間隔和多徑間的時延差的相 對關(guān)系。多徑效應(yīng)總的來說有三點,即對單一正弦波產(chǎn)生頻域彌散,對寬帶信號 頻率選擇性衰落以及對數(shù)字信號產(chǎn)生時域彌散。時變信道仿真實現(xiàn)框圖如2-1-1所示:圖2-1多徑時變信道仿真實現(xiàn)框圖2.2多徑時變信道仿真實現(xiàn)時變信道是指信道的參數(shù)隨時間變化的信道,特
12、點是信號的傳輸衰減隨時 間變化;信號的傳輸時延也是隨時間而變的。時變信道對信號傳輸?shù)挠绊懯鞘馆?入信號的頻率彌散。多徑信道是輸入信號傳輸?shù)膫鬏斅窂讲恢褂幸粭l,接收端同時收到來自多 條傳輸路徑的信號,這些信號可能是同相相加或反向相消。多徑傳播對信號的影 響稱為多徑效應(yīng),會對信號傳輸質(zhì)量造成很大的影響。當(dāng)輸入為單頻(振幅恒定,頻率單一)信號時,經(jīng)過多徑時變信道的傳輸 后,接收信號的波形包絡(luò)隨時間隨機起伏,輸出不再是單頻信號,而是一個窄帶 信號,帶寬大小隨時變因素的快慢決定。經(jīng)過多徑時變信道傳輸以后,多徑信道 的時延以及衰減均不相同,導(dǎo)致接收信號的幅度不同,頻率也增多了。當(dāng)輸入為數(shù)字信號時,經(jīng)過多徑
13、時變信道,針對數(shù)字信號體現(xiàn)在碼間干擾上。 由于各徑時延不同,通過個路徑的衰減也是不同的,信號經(jīng)過多條路徑后到達接 收端形成碼間干擾。三詳細(xì)設(shè)計本次課程設(shè)計中多徑信道的信道模型建立,性能分析,瑞利衰落的多徑信 道模型等仿真分析都使用了 MATLAB平臺。MATLAB的數(shù)據(jù)分析和處理功能 十分強大,運用它來進行語音信號的分析、處理和可視化相當(dāng)便捷。而且編程易 學(xué)、直觀,代碼非常符合人們的思維習(xí)慣。MATLAB幾乎可以在各種機型和操 作系統(tǒng)上運行,所以在可移植性和可擴充性上MATLAB遠(yuǎn)優(yōu)越于其他的高級編 程語言。3.1瑞利信道的特性瑞利分布分析幅度與相位的分布特性:包絡(luò)r服從瑞利分布,。在02n內(nèi)
14、服從均勻分布。瑞利分布的概率分布密 度如圖3-1-2所示:多徑衰落信道基本模型離散多徑衰落信道模型為3-1所示:N (t)J(t) = r (t)%(t -t )k=i * k(3-1)r (t)t其中,k 復(fù)路徑衰落,服從瑞利分布;k是多徑時延。多徑衰落信道模型框圖如圖3-1-1所示:圖3-1-1多徑衰落信道模型框圖產(chǎn)生服從瑞利分布的路徑衰落r(t)利用窄帶高斯過程的特性,其振幅服從瑞利分布,其振幅可以使用3-2所示的公式求出:(t)=w (t)2+n (t)2(3-2)上式中氣、ns,分別為窄帶高斯過程的同相和正交支路的基帶信號。模型的適用瑞利衰落模型適用于描述建筑物密集的城鎮(zhèn)中心地帶的無
15、線信道。密集的建 筑和其他物體使得無線設(shè)備的發(fā)射機和接收機之間沒有直射路徑,而且使得無線 信號被衰減、反射、折射、衍射。通過電離層和對流層反射的無線電信道可用瑞 利衰落來描述,因為大氣中存在的各種粒子能夠?qū)o線信號大量散射。瑞利衰落 屬于小尺度的衰落效應(yīng),它總是疊加于如陰影、衰減等大尺度衰落效應(yīng)上。信道衰落的快慢與發(fā)射端和接收端的相對運動速度的大小有關(guān)。相對運對導(dǎo) 致接收信號的多普勒頻移。瑞利分布的概率密度曲線及瑞利信道的包絡(luò)如圖3-1-2所示:BO Figure 1File Edit View Tnseirt T o o IsDesktop WindcuA/ HelpD CJ d 懷七孩巧0
16、 X威j槌n目丁回圖3-1-2瑞利分布的概率密度曲線及瑞利信道的包絡(luò)移動臺速度變化時對信道的瑞利衰落會產(chǎn)生一定的影響,圖3-1-3所示為V=30千米/小時以及V=120千米/小時時的信道曲線圖:圖3-1-3不同速度下的瑞利信道曲線從圖3-1-3中可以看出,速度越大對信道瑞利衰落影響就會越大。3.2多徑時變信道的特性移動無線信道是一個充滿復(fù)雜干擾的信道。由環(huán)境中的各種障礙物所引起 的信號多徑傳播是其主要特點之一。多徑導(dǎo)致頻率選擇性,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,在接收機處接收到信號有的頻率是被增強了,有的頻率是被削弱了。 頻率選擇性由此產(chǎn)生。把那些受到的影響基本一致的
17、頻率范圍叫做相干帶寬。時變信道是指信道的參數(shù)隨時間變化的信道,特點是信號的傳輸衰減隨時 間變化;信號的傳輸時延也是隨時間而變的;信號經(jīng)過多條路徑到達接收端,而 且每條路將的長度(時延)和衰減都是隨時間而變化的。時變信道對信號傳輸?shù)?影響是使輸入信號的頻率彌散。多徑信道是輸入信號傳輸?shù)膫鬏斅窂讲恢褂幸粭l,接收端同時收到來自多 條傳輸路徑的信號,這些信號可能是同相相加或反向相消。多徑傳播對信號的影 響稱為多徑效應(yīng),其會對信號傳輸質(zhì)量造成很大的影響。多普勒頻移反映了信道的時變性,多普勒頻移越大,信道的相干時間就越 短,合成信號包絡(luò)變化越快。相干時間只是說信道在這段時間內(nèi)特性基本不變。 至于這段時間內(nèi)
18、是增強信號還是消弱信號則沒有體現(xiàn)。(1)在其它參數(shù)不變的情況下畫出移動臺距離基站初始距離r0=3000時的接收信號情況,如圖3-2-1所示:圖3-2-1移動臺距離基站初始距離為r0=3000的接收信號藍(lán)色線:直射徑的信號;綠色線:反射徑的信號;紅色線:移動臺接收到的 第1徑和第2徑的合成信號,從圖3-2-1可以看出,即使移動臺是靜止的(V=0), 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。(2)移動臺在不同位置的多徑信號移動臺距離基站初始距離分別設(shè)置為r0=1000,r0=9000,r0=14000其它條 件保持不變時,接收到的信號的情況如圖3-2-2所示:1移動蹦 距離
19、基站初始B距離為r0=10001甘1 111.511 1110.50.50 .0-0.5-0.5,1 1 | r-11移動削基站初O距離為r0=9000-1-1.5|-100.20.40.60.8100.20.40.60.81-100.20.40.60.81圖 3-2-2r0取不同值時接收信號的情況從圖3-2-2中可得出結(jié)論:使移動臺靜止,由于反射徑的存在,使接收信號 要比沒有反射徑時的信號弱,衰落由此產(chǎn)生。(3)不同頻率的信號經(jīng)過多徑信道f=3e8, f=9e8, f=27e8,接收信號的情況如圖3-2-3所示:420-2-2發(fā)射信號頻率亍=98 .-400.20.40.60.81-400.
20、20.40.60.81x 108圖 3-2-3f取不同值時接收信號的情況若f逐步變大,有些頻率被削弱,f充分大時,看出合成信號被削弱了,那 些受到影響基本保持一致的頻率范圍稱為相干帶寬,在同一位置,由于反射鏡信 號的存在,發(fā)射不同信號的頻率,在接收機收到的信號有的被加強,有的信號被 減弱,這就是所謂的頻率選擇性衰落。(4)仿真移動臺不同速度的信號的多徑信號改變移動臺速度不同的信號經(jīng)過多徑信道v=0,v=300其它條件不變時接收信 號的情況如圖3-2-4所示:圖3-2-4 V值不同時接收信號的情況移動臺有速度時,發(fā)現(xiàn)即使同一頻率,同一位置,在不同的時間點,合成信 號的強度也是不一樣的,有的地方信
21、號衰減,有的地方信號增強。當(dāng)速度由0 增加到300時,直射徑信號減弱,反射徑信號增強,合成信號減弱。3.3單頻信號經(jīng)過時變信道多徑傳播對信號的影響稱為多徑效應(yīng),其會對信號傳輸質(zhì)量造成很大的影 響。當(dāng)輸入為單頻信號時,經(jīng)過多徑時變信道的傳輸后,接收信號的波形包絡(luò)隨 時間隨機起伏,輸出不再是單頻信號,而是一個窄帶信號,帶寬大小隨上事變因 素的快慢決定。經(jīng)過多徑時變信道傳輸以后,多徑信道的時延以及衰減均不相同, 導(dǎo)致接收信號的幅度不同,頻率也增多了。一個幅度為1,頻率為10Hz的單頻信號經(jīng)過20條路徑傳輸?shù)玫降牟ㄐ?及頻譜,并且這20條路徑的衰減相同,但時延的大小隨時間變化,每徑的時延 變化規(guī)律為正
22、弦型,變化的頻率是從02Hz隨機均勻抽取的。輸入的單頻正弦信號時域及頻域圖如3-3-1所示:圖3-3-1單頻信號的時域及頻域圖從圖3-3-1中可看出,原信號為單一正弦信號,時域標(biāo)準(zhǔn)正弦,頻域單一沖 激。信號的幅值為1,頻率為10Hz。信號經(jīng)多徑傳播后在接收端所得信號時域及頻域圖圖3-3-2經(jīng)過20徑后信號的時域及頻域圖由圖3-3-2可知,過多徑傳播后,不同路徑時延不同,不同時延的信號疊加, 導(dǎo)致時域圖形不再是單一正弦,出現(xiàn)了其它的頻率。(由于采樣頻率的關(guān)系,看 起來還是光滑曲線)頻域出現(xiàn)了毛刺,即頻域擴散。3.4數(shù)字信號經(jīng)過多徑時變信道多徑時變信道對數(shù)字信號產(chǎn)生時域彌散。數(shù)字信號經(jīng)過多徑時變信
23、道,發(fā)生 碼間干擾上。由于各徑時延不同,通過個路徑的衰減也是不同,信號經(jīng)過多條路 徑到達接收端形成碼間干擾。一條三徑傳輸?shù)男诺纒 (t) = Z3 u b (t 一 t ,),其參數(shù)如下:i = 1u = 0.5, u = 0.707, u = 05;t = 0,t = 1,t = 2123123畫出信道的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)如3-4-1所示:圖3-4-1三徑信道的幅頻、相頻響應(yīng)圖畫出Ts=1時輸出信號波形及輸出信號的幅度譜如圖3-4-2所示:圖3-4-2數(shù)字信號進入三徑信道輸出信號的波形及幅度譜畫出Ts=4時輸出信號波形及輸出信號的幅度譜如圖3-4-3所示:圖3-4-3改變Ts后畫出信號波形及
24、輸出信號幅度譜由圖3-4-2及3-4-3可以看出,隨著Ts的增大,輸出信號的波形與輸入信 號的波形越接近。因為信道幅度特性不是很理想,會造成輸入信號失真,針對模 擬信號體現(xiàn)在波形失真上;針對數(shù)字信號體現(xiàn)在碼間干擾上。由于各徑時延不同, 通過個路徑的衰減也是不同的,信號經(jīng)過多條路徑后到達接收端形成碼間干擾??偨Y(jié)本次課程設(shè)計中多徑信道的信道模型建立,性能分析,瑞利衰落的多徑信道 模型等仿真分析都使用了 MATLAB平臺。從仿真圖形可以形象的反應(yīng)出多徑時 變信道的特點及性能。根據(jù)不同無線環(huán)境,接收信號包絡(luò)一般服從幾種典型分布, 如瑞利分布、萊斯分布等。在這次課程設(shè)計中專門針對服從瑞利分布的多徑信道
25、進行模型仿真,進一步加深對多徑信道特性的了解。信號經(jīng)過多徑信道后,會產(chǎn)生碼間干擾和衰落,其中衰落快慢取決于信道 隨時間變化的快慢,而碼間干擾的嚴(yán)重程度取決于碼元間隔和多徑間的時延差的 相對關(guān)系。時變信道是指信道參數(shù)隨時間變化的信道,特點是信號的傳輸衰減隨時間 變化;信號的傳輸時延也是隨時間而變的。時變信道對信號傳輸?shù)挠绊懯鞘馆斎?信號的頻率彌散。多普勒頻移反映了信道的時變性,多普勒頻移越大,信道的相 干時間就越短,合成信號包絡(luò)變化越快。多徑效應(yīng)總的來說有三點,即對單一正弦波產(chǎn)生頻域彌散,對寬帶信號頻率 選擇性衰落以及對數(shù)字信號產(chǎn)生時域彌散。單一頻率的信號經(jīng)多徑時變信道傳輸 后,由于不同路徑時延
26、不同,不同時延的信號疊加,導(dǎo)致時域圖形不再是單一正 弦,從頻譜圖中可以看出,它的頻帶展寬出現(xiàn)了其它頻率,即就是頻域彌散。寬 帶信號經(jīng)過多徑時變信道,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,接收機處收到信號有的頻率被增強了,有的頻率被削弱了。頻率選擇 性由此產(chǎn)生。數(shù)字信號經(jīng)過多徑時變信道,發(fā)生碼間干擾上。由于各徑時延不同, 通過個路徑的衰減也是不同,信號經(jīng)過多條路徑到達接收端形成碼間干擾。通過理論與仿真的結(jié)合,我更加深入的了解了多徑時變信道的性質(zhì)和特點, 帶給我很大的收獲。參考文獻覃團發(fā)、姚海濤、覃遠(yuǎn)年、陳海強.移動通信.重慶大學(xué)出版社23:48Gordon.Stuber .移
27、動通信原理.電子工業(yè)出版社 51:56宋榮方.矢量多徑信道的衰落相關(guān)特性.南京郵電學(xué)院學(xué)18:22樊昌信.通信原理M .第5版.北京:國防工業(yè)出版社,2001. 44:48Bernard Sklar.數(shù)字通信一基礎(chǔ)與應(yīng)用.徐平平、宋鐵成,譯.北京:電子工 業(yè)出版社,2002. 77:80梁斌、朱洪波.移動通信Rician信道中的多普勒影響分析66:69附錄fc=900*10.人6;wc=2*pi*fc;v1=30*1000/3600;c=300*10人6;wm=wc*(v1/c);fm=wm/(2*pi);N =128*100;%Carrier frequency%接收端速度%Maximum
28、shift%Doppler shift% generate Doppler power spectrumdeltaf = 2*fm/(N-1);T = 1/deltaf;sf0 = 1.5/(pi*fm);for n = 1:(N-2)/2sf(n) = 1.5/(pi*fm*sqrt(1-(n*deltaf/fm)A2);end classicf = fliplr(sf),sf0,sf;% generate two normally distributed random variablesgaussN_re1 = randn(1,(N-2)/2);gaussN_im1 = randn(1,(
29、N-2)/2);gaussN_pos1 = gaussN_re1 + i*gaussN_im1;gaussN_neg1 = conj(gaussN_pos1);gaussN1 = fliplr(gaussN_neg1),0,gaussN_pos1;gaussN_re2 = randn(1,(N-2)/2);gaussN_im2 = randn(1,(N-2)/2);gaussN_pos2 = gaussN_re2 + i*gaussN_im2;gaussN_neg2 = conj(gaussN_pos2);gaussN2 = fliplr(gaussN_neg2),0,gaussN_pos2;
30、% generating flat Rayleigh fading channelx = ifft(sqrt(classicf).*gaussN1);y = ifft(sqrt(classicf).*gaussN2);rayleigh_amp = sqrt(abs(x).A2+abs(y).A2);rayleigh_db = 20*log10(rayleigh_amp);figure(1);subplot(211)plot(rayleigh_db);title(瑞利分布的包絡(luò)) r = sqrt(0.5*(gaussN_re1.A2 + gaussN_re2.A2);step = 0.1; r
31、ange = 0:step:3;h = hist(r, range);fr_approx = h/(step*sum(h);fr = (range/0.5).*exp(-range.A2);subplot(212)plot(range, fr_approx,ko, range, fr,k);title(瑞利分布的概率密度曲線)grid;function h=rayleigh(fd,t)fc=900*10A6;v1=30*1000/3600;c=3*10A8;fd=v1*fc/c;ts=1/10000;t=0:ts:1;h1=rayleigh(fd,t);v2=120*1000/3600;fd=
32、v2*fc/c;h2=rayleigh(fd,t);%產(chǎn)生瑞利衰落信道%選取載波頻率%移動速度v1=30km/h%定義光速%多普勒頻移%信道抽樣時間間隔%生成時間序列%產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)%移動速度v2=120km/h%多普勒頻移%產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)subplot(2,1,1),plot(20*log10(abs(h1(1:10000)title(v=30km/h時的信道曲線) xlabel(時間);ylabel(功率) subplot(2,1,2),plot(20*log10(abs(h2(1:10000)title(v=120km/h時的信道曲線)xlabel(時間);ylabel(功率) functi
33、on h=rayleigh(fd,t)%該程序利用改進的jakes模型來產(chǎn)生單徑的平坦型瑞利衰落信道%輸入變量說明:% fd:信道的最大多普勒頻移單位Hz% t :信號的抽樣時間序列,抽樣間隔單位s是一個時間函數(shù)復(fù)序列%假設(shè)的入射波數(shù)目%每象限的入射波數(shù)目即振蕩器數(shù)目%信道函數(shù)的實部%信道函數(shù)的虛部%歸一化功率系%區(qū)別個條路徑的均勻分布隨機相位% h為輸出的瑞利信道函數(shù),N=40;wm=2*pi*fd;M=N/4;Tc=zeros(1,length(t);Ts=zeros(1,length(t);P_nor=sqrt(1/M);theta=2*pi*rand(1,1)-pi;for n=1:M
34、%第i條入射波的入射角alfa(n)=(2*pi*n-pi+theta)/N;fi_tc=2*pi*rand(1,1)-pi;%對每個子載波而言在(-pi,pi)之間均勻分布的隨機相位 fi_ts=2*pi*rand(1,1)-pi;Tc=Tc+2*cos(wm*t*cos(alfa(n)+fi_tc);Ts=Ts+2*cos(wm*t*sin(alfa(n)+fi_ts); % 計算沖激響應(yīng)函數(shù)end;%乘歸一化功率系數(shù)得到傳輸函數(shù)%發(fā)射信號頻率h= P_nor*(Tc+j*Ts);clear allf=9e8;v=0;c=3e8;r0=3000;d=15000;%移動臺速度,靜止情況為0
35、%電磁波速度,光速%移動臺距離基站初始距離 %基站距離反射墻的距離t1=0:0.00000000005:0.00000002;% 時間%直射徑信號E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1);E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); % 反射徑信號figureplot(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)figureplot(t1,E1-E2) clear allf=9e8;v=
36、0;c=3e8;r0=1000;d=15000;%發(fā)射信號頻率%移動臺速度,靜止情況為0%電磁波速度,光速 %移動臺距離基站初始距離 %基站距離反射墻的距離%時間%直射徑信號t1=0:0.0000000000005:0.00000001;E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1);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,
37、反射徑信號,移動臺接收的合成信號)%axis(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0c=3e8;r0=3000;d=15000;t1=0:0.0000000000005:0.00000001;E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1);E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1);subplot(2,3,2)plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r)%axis(0 1
38、2 -0.5 0.5)subplot(2,3,5); plot(t1,E1-E2)f=9e8;v=0;c=3e8;r0=9000;d=15000;t1=0:0.0000000000005:0.00000001;%電磁波速度,光速%移動臺距離基站初始距離%基站距離反射墻的距離%時間%直射徑信號%反射徑信號%畫出直射徑、反射徑和總的接收信號%發(fā)射信號頻率%移動臺速度,靜止情況為0%電磁波速度,光速%移動臺距離基站初始距離%基站距離反射墻的距離%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+
39、(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)%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,6)plot(t1,E1-E2)clear allf=3e8;v=0;c=3e8;r0=3000;%畫出直射徑、反射徑和總的接收信號%發(fā)射信號頻率%移動臺速度,靜止情況為0%電磁波速度,光速%移動臺距離基站初始距離%基站距離反射墻的距離d=15000;t1=0:0.0000000000005:0.00000001;% 時間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1
40、-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)%axis(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0c=3e8;%電磁波速度,光速r0=3000;%移動臺距離基站初始距離d=15000;%
41、基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001;%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(2,3,2)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%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,5); plot(t1,E1-E2)f=27e8;%發(fā)射信號頻率v=0;%移動臺速度,靜止情況為0c
42、=3e8;%電磁波速度,光速r0=3000;%移動臺距離基站初始距離d=15000;%基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001;%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(2,3,3)%畫出直射徑、反射徑和總的接收信號plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r)%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,6)plot(
43、t1,E1-E2)clear allf=90;%發(fā)射信號頻率v=0;%移動臺速度,靜止情況為0c=3e8;%移動臺距離基站初始距離d=150;%基站距離反射墻的距離t1=0:0.0005:0.1;%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(2,2,1)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
44、成信號)subplot(2,2,2)plot(t1,E1-E2)clear allf=90;%發(fā)射信號頻率v=300;%移動臺速度,靜止情況為0c=3e8;%電磁波速度,光速r0=30;%移動臺距離基站初始距離d=150;%基站距離反射墻的距離t1=0:0.0005:0.1;%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(2,2,3)plot(t1,E1,t1,E2,-g,t1,E1-E2,-r)%畫出
45、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)subplot(2,2,4)plot(t1,E1-E2)clc;close all;clear all;A=1;f=10;decay=0.8;dt=0.01;t=0:dt:10;L=20;fdelay=2*rand(1,L);wdelay0=rand(1,L)*2*pi;x=cos(2*pi*f*t);for i=1:Lwdelay(i,:)=cos(2*pi*fdelay(i)*t);s(i,:)=decay*cos(2*pi*f*t+wdelay(i,:)+wdelay0(i);endy=sum(s)/
46、sqrt(L);figure(1);subplot(211);plot(t,x);xlabel(t/s);ylabel(x(t);title(單頻信號時域圖);axis(0 2 -1.5 1.5);subplot(212);f1=abs(fft(x,1024);plot(0:100/1024:100-100/1024,f1);xlabel(f/Hz);ylabel(H(f);title(單頻信號頻域圖);axis(0 30 0 500);figure(2);subplot(211);plot(t,y);xlabel(t/s);ylabel(y(t);title(經(jīng)過20徑后信號時域圖);subplot(212);f2=abs(fft(y,1024);plot(0:100/1024:100-100/1024,f2);xlabel(f/Hz);ylabel(H(f);title(經(jīng)過20徑后信號頻域圖);axi
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