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1、精选优质文档-倾情为你奉上瑞利分布信道 MATLAB仿真一、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。瑞利衰落信道（ Rayleigh fading channel ）是一种无线电信号传播环境的统计模型。 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
2、多径衰落的信号包络服从瑞利分布。 由此， 这种多径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P(r)=r22r2e 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
3、路径） ，且存在大量反射波，到达接收天线的方向角随机的（02）均匀分布），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， 在 02 内服从均匀分布。瑞利分布的概率分布密度如图 1 所示：专心-专注-专业0.90.80.70.60.50.40.30.20.100 0.5 1 1.5 2 2.5 3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 )y ( t ) r ( t ) x ( t )k kk 1 (1)其中, rk (t ) 复路径衰落，服从瑞利分布 ; k 是多径时延。 多径衰落信道模型框图如图 2 所示：图 2
4、 多径衰落信道模型框图（3）产生服从瑞利分布的路径衰落 r(t)利用窄带高斯过程的特性，其振幅服从瑞利分布，即2 2r (t ) n (t ) n ( t) （2）c s上式中 n (t)、 n ( t) ，分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号。c s3、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；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 27.8HZ。正弦载波频率为 1GHZ时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
5、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时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：瑞利衰落与多普勒频移仿真程序function h=rayleigh(fd,t) % 产生瑞利衰落信道fc=900*106; % 选取载波频率v1=30*1000/3600; % 移动速度 v1=30km
6、/hc=3*108; % 定义光速fd=v1*fc/c; % 多普勒频移ts=1/10000; % 信道抽样时间间隔t=0:ts:1; % 生成时间序列h1=rayleigh(fd,t); % 产生信道数据v2=120*1000/3600; % 移动速度 v2=120km/hfd=v2*fc/c; % 多普勒频移h2=rayleigh(fd,t); % 产生信道数据figure;plot(20*log10(abs(h1(1:10000)title(v=30km/h 时的信道曲线 )xlabel( 时间);ylabel( 功率)figure;plot(20*log10(abs(h2(1:1000
7、0)title(v=120km/h 时的信道曲线 )xlabel( 时间);ylabel( 功率)function h=rayleigh(fd,t)%该程序利用改进的 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=zeros(1,length(t); % 信道函数的实部Ts=zeros(1,length(t); % 信道函数的虚部P
8、_nor=sqrt(1/M); % 归一化功率系theta=2*pi*rand(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-pi+theta)/N;fi_tc=2*pi*rand(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*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); % 计算冲激响应函数end;h= P_nor*(Tc+j*T
9、s); % 乘归一化功率系数得到传输函数% Rayleigh fading 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 Doppler frequency in Hzfs=1000; %Sample Frequencyns=1024; %Number of samplesR=zeros(ns,1);Mag=zeros(ns,1);for x=1:nstm=x/fs;I=0.0;I=1.848*cos(0.983*2*pi*fm*tm);I=I+1.414*cos(0.932*2*pi*fm*tm);I=I+0.765*cos(
10、0.850*2*pi*fm*tm);I=I+0.0*cos(0.739*2*pi*fm*tm);I=I-0.765*cos(0.603*2*pi*fm*tm);I=I-1.414*cos(0.446*2*pi*fm*tm);I=I-1.848*cos(0.247*2*pi*fm*tm);I=I-2.000*cos(0.092*2*pi*fm*tm);I=I+1.000*cos(1.000*2*pi*fm*tm);Q=0.0;Q=Q+0.765*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*
11、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;Mag(x)=abs(R(x);end;Pxx,f=psd(R,fs);% psd(R,fs);plot(f-fs/2,fftshift(Pxx);title(Spectral Estimate of simulated signal);xlabel(Frequency (Hz) );pause;
