基于Matlab的无线信道仿真
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基于MATLAB的无线衰落信道仿真算法研究(1)
Research on Simulation Algorithm of Radio Fading Channel Using MATLAB
ZHOU Fu xiang, ZHENG Xiao jing
( Co mmunication Educat ion Inst itute of PL A General Staff, XuanHua 075100, Hebei, China)
- 1000#
( 7)
式中 S xx ( f ) 是滤波器的功率谱密度. 滤波器的功率谱密度 S xx ( f ) 可通过已知的自相关函数的付立 ( 根据实际信道情况来确定 ) , 则功率谱密度 S xx ( f ) 为: ( 8) 2000 1000 2 + ( 2 f ) 2 2000 1000+ j 2 f
S xx ( f ) = 根据式( 7) 可得到 H (f ) =
( 9)
采用脉冲响应不变法可得到相应数字滤波器的冲击响应: 2000 ( 10) - 1000 - 1 1- e T z 式中 T 表示采样间隔. 在慢衰落的情况下 , 每个符号必须产生一个瑞利衰落包络的采样值 . 设符号 H ( s) = H (z)= 的采样率为 8KH z, 那么数字滤波器的冲击响应可进一步表示为 : H (z)= 其时域差分方程为: y( n) = 0 8825y ( n- 1 ) + 44 72 x ( n) 3 2 瑞利衰落信号包络仿真
1
引 言
在卫星移动通信系统、陆地移动通信系统中其电波传播方式主要以视距传播为主. 由于多径和接收端
运动等因素的影响, 使得无线信道对接收信号在时间、频率和角度上造成了色散, 这种色散表现在接收信 号幅度上就是所谓的信号衰落 . 因此, 多径效应对通信质量有着至关重要的影响, 根据不同的无线环境, 接收信号包络一般服从几种典型分布, 如瑞利分布、莱斯分布等. 在本文中, 专门针对接收信号包络服从 瑞利分布的信道进行建模仿真 , 为实际的通信系统设计提供理论参考和支持.
基于MATLAB的通信系统传输信道性能仿真研究毕业设计说明书
1 绪论通信就是把信息从一地有效地传递到另一地，及消息传递的全过程。
通信是由通信系统来实现的，通信系统是只完成信息传递的传输介质和全部设备的总称。
现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现，前者称为无线通信系统，后者称为有线通信系统。
1.1 课题的研究背景及意义1.1.1 通信系统研究背景实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对这个系统作出的任何改变(如改变某个参数的设置、改变系统的结构等)都可能影响到整个系统的性能和稳定。
因此，在对原有的通信系统作出改进或建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真，通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中，这个过程就是通信系统仿真[1]。
在通信技术快速发展的今天，人们对通信系统的性能以及造价都提出了比较高的要求，于是通信仿真便应运而生。
仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来推断原系统的性能，从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。
现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的可视化的仿真软件。
这些功能强大的仿真软件，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展[2]。
通过仿真．可以降低新系统失败的可能性，消除系统中潜在的弊端，防止对系统中某些功能部件造成过量的负载，优化系统的整体性能，因此，仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法。
计算机辅助分析和设计技术发展十分迅速，出现了大量实用仿真软件与工具，并应用于通信系统建模、分析和设计，使得通信系统仿真发展很快。
计算机辅助技术基本上有两大类，一是基于公式的方法，用计算机计算复杂的公式；二是用计算机仿真系统的信号波形，即波形级仿真。
现代计算机软硬件技术的快速发展，新一代的可视化的仿真软件的使用使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，推动了通信系统仿真的快速发展。
基于Matlab的IR-UWB无线通信信道模型仿真
摘 要 ...............................................................I Abstract .............................................................I Chapter One Introduction .............................................1
The paper first briefly introduced the basic knowledge of ultra-wideband wireless communications, which focuses on the TH-UWB signal propagation characteristics and compared the different of ultra-wideband channel model with narrow-band radio channel, based on this analysis of path loss model and the multipath fading model PPM-TH-UWB Ultra-Wideband Signal Transmission. With using MATLAB simulated analysis the use of PPM-TH-UWB and PAM-TH-UWB signal the time-domain expression and the power spectral density (PSD), at the same time on the modified S-V channel model for indoor modeling. On the basis of simulated analysis of the pulse signal of UWB channel model in transmission characteristics, on the impact of signal transmission under the analysis of model parameters.
The paper first briefly introduced the basic knowledge of ultra-wideband wireless communications, which focuses on the TH-UWB signal propagation characteristics and compared the different of ultra-wideband channel model with narrow-band radio channel, based on this analysis of path loss model and the multipath fading model PPM-TH-UWB Ultra-Wideband Signal Transmission. With using MATLAB simulated analysis the use of PPM-TH-UWB and PAM-TH-UWB signal the time-domain expression and the power spectral density (PSD), at the same time on the modified S-V channel model for indoor modeling. On the basis of simulated analysis of the pulse signal of UWB channel model in transmission characteristics, on the impact of signal transmission under the analysis of model parameters.
基于MATLAB的MIMO-OFDM通信系统的仿真
基于MATLAB的MIMO-OFDM通信系统的仿真0 引言5G技术的逐步普及，使得我们对海量数据的存储交换，以及数据传输速率、质量提出了更高的要求。
信号的准确传播显得越发重要，随之而来的是对信道模型稳定性、抗噪声性能以及低误码率的要求。
本次研究通过构建结合空间分集和空间复用技术的MIMO信道，引入OFDM 技术搭建MIMO-OFDM 系统，在添加保护间隔的基础上探究其在降低误码率以及稳定性等方面的优异性能。
1 概述正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术通过将信道分成数个互相正交的子信道，再将高速传输的数据信号转换成并行的低速子数据流进行传输。
该技术充分利用信道的宽度从而大幅度提升频谱效率达到节省频谱资源的目的。
作为多载波调制技术之一的OFDM 技术目前已经在4G 中得到了广泛的应用，5G 技术作为新一代的无线通信技术，对其提出了更高的信道分布和抗干扰要求。
多输入多输出（Multi Input Multi Output,MIMO）技术通过在发射端口的发射机和接收端口的接收机处设计不同数量的天线在不增加频谱资源的基础上通过并行传输提升信道容量和传输空间。
常见的单天线发射和接收信号传输系统容量小、效率低且若出现任意码间干扰，整条链路都会被舍弃。
为了改善和提高系统性能，有学者提出了天线分集以及大规模集成天线的想法。
IEEE 806 16 系列是以MIMO-OFDM 为核心，其目前在欧洲的数字音频广播，北美洲的高速无线局域网系统等快速通信中得到了广泛应用。
多媒体和数据是现代通信的主要业务，所以快速化、智能化、准确化是市场向我们提出的高要求。
随着第五代移动通信5G 技术的快速发展，MIM-OFDM 技术已经开始得到更广泛的应用。
本次研究的MIMO-OFDM 系统模型是5G的关键技术，所以对其深入分析和学习，对于当下无线接入技术的发展有着重要的意义。
基于matlab的调制解调与信道编译码仿真
基于MATLAB 的调制解调与信道编译码仿真摘要:随着信息时代的步伐，通信技术得到了全面的发展，信息技术已成为了21世纪最强大的国际化动力。
在通信技术中，信息的调制、解调和误码纠错都占有重要的地位。
MATLAB 作为一款功能强大的数学工具软件，在通信领域中得到了很广泛的应用。
本文基于MATLAB 对信号进行模拟仿真设计，实现对二进制相移键控、循环码的纠错仿真、BPSK 的调制解调等进行仿真设计。
关键字：MATLAB 、调制解调、2PSK 、BPSK 、重复码。
一 、二进制和四进制相移键控调制仿真设计1.1 二进制相移键控（2PSK ）原理相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息的，而振幅和频率保持不变。
在2PSK 中常用0和π分别表示二进制“0”和“1”，2PSK 的信号时域表达式为:2t )e c pskn w t ϕ+（）=Acos( n ϕ表示为第n 个符号的绝对相位，因此上式可改写为:2Acosw t -Acosw t 1-P Pe {psk c c t （）=概为概率为率 由于表示信号的两种码形完全相同，极性相反，故2PSK 信号一般表示一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘。
2p ()sk e t =s(t)cosw c t其中：s(t)=∑n a g(t-nTs);这里，g(t)为脉宽Ts 的单个矩形脉冲；n a 的统计特征为 n a =概率为 概率为即发送二进制“0”时（a 1n =+），2p ()sk t e 取0相位；发送二进制符号“1”时（a 1n =+），2p()sk t e 取π相位。
这种以载波的不同相位直接法去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。
2PSK信号时间波形2PSK信号的调制原理如下图所示，与2ASK的产生方法相比，只是对s(t)的要求不同，在2ASK中s(t)是单极性的，而在2PSK中s(t)是双极性的基带信号。
（a）模拟调制方法（b）键控法2PSK信号的解调通常采用相干解调法，解调原理如下原理框图所示，在相干解调中，如何得到与接受的2PSK信号同频同相的相干载是关键问题，后续进一步介绍。
基于MATLAB的通信系统传输信道性能仿真研究毕业设计说明书
1 绪论通信就是把信息从一地有效地传递到另一地，及消息传递的全过程。
通信是由通信系统来实现的，通信系统是只完成信息传递的传输介质和全部设备的总称。
现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现，前者称为无线通信系统，后者称为有线通信系统。
1.1 课题的研究背景及意义1.1.1 通信系统研究背景实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对这个系统作出的任何改变(如改变某个参数的设置、改变系统的结构等)都可能影响到整个系统的性能和稳定。
因此，在对原有的通信系统作出改进或建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真，通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中，这个过程就是通信系统仿真[1]。
在通信技术快速发展的今天，人们对通信系统的性能以及造价都提出了比较高的要求，于是通信仿真便应运而生。
仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来推断原系统的性能，从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。
现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的可视化的仿真软件。
这些功能强大的仿真软件，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展[2]。
通过仿真．可以降低新系统失败的可能性，消除系统中潜在的弊端，防止对系统中某些功能部件造成过量的负载，优化系统的整体性能，因此，仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法。
计算机辅助分析和设计技术发展十分迅速，出现了大量实用仿真软件与工具，并应用于通信系统建模、分析和设计，使得通信系统仿真发展很快。
计算机辅助技术基本上有两大类，一是基于公式的方法，用计算机计算复杂的公式；二是用计算机仿真系统的信号波形，即波形级仿真。
现代计算机软硬件技术的快速发展，新一代的可视化的仿真软件的使用使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，推动了通信系统仿真的快速发展。
Matlab技术无线通信系统设计与模拟
Matlab技术无线通信系统设计与模拟无线通信技术是现代社会不可或缺的一部分，通过无线通信，人们可以随时随地进行沟通和信息交流。
而在无线通信系统设计的过程中，Matlab技术的应用几乎无可替代。
本文将介绍Matlab在无线通信系统设计与模拟中的重要性和应用。
一、Matlab在无线通信系统设计中的作用1. 信号处理：无线通信系统的关键是信号的处理和传输。
而Matlab提供了丰富的信号处理工具箱，包括数字信号处理、语音与音频处理、波形生成和分析等。
这些工具箱可以帮助工程师对信号进行处理、调整和优化，以达到更好的通信效果。
2. 通信信道建模：无线通信中，信道的特性对通信质量起着至关重要的作用。
Matlab提供了各种通信信道的模型，如瑞利衰落信道、多径信道、高斯信道等。
通过这些模型，我们可以更加准确地评估无线通信系统在实际环境中的性能表现。
3. 码型设计与修正：无线通信中的编码和译码是保证通信可靠性的重要环节。
Matlab提供了一系列的编码译码工具箱，如卷积码、海明码、LDPC码等。
通过这些工具箱，我们可以进行码型的设计、性能评估和修正，以提高通信系统的可靠性。
4. 调制与解调：在无线通信系统中，调制和解调是将数字信号转换为模拟信号并进行传输的关键环节。
Matlab提供了各种调制解调技术的工具箱，如PSK调制、FSK调制、QAM调制等。
这些工具箱帮助我们进行调制解调技术的模拟和仿真，以及性能分析和优化。
5. 天线设计与优化：天线是无线通信系统中的重要组成部分，而天线的性能直接影响通信系统的覆盖范围和传输质量。
Matlab提供了天线设计和优化的工具箱，通过对天线进行仿真和优化，可以得到更好的天线性能，提高通信系统的性能和可靠性。
二、Matlab在无线通信系统模拟中的应用1. 系统性能评估：在无线通信系统设计的过程中，Matlab可以用来模拟和评估系统的性能指标，如误码率、比特误差率、传输速率等。
通过系统性能的模拟和分析，我们可以对系统各个环节进行优化，提高系统的性能和可靠性。
基于Matlab的IR-UWB无线通信信道模型仿真ppt
超带信道模型
• 无线信道的基本特性是衰落特性。其 衰落特性有以下三种表现：一种是信 号随着传播距离而导致的传播损耗和 弥散，称为大尺度衰落；一种是由于 传播环境中的地形起伏、建筑物及其 他障碍物的存在所引起的衰落，称为 中尺度衰落，又称为阴影衰落；另外 一种是到达接收机的多径信号叠加时 产生的衰落，称为小尺度衰落，也称
UWB通信技术背景和发展现状
• UWB的历史渊源，可以追溯到一百 多年前的无线电报时代。早在18941896年，马可尼（Marconi）就率先实 现了利用电火花隙（spark gap）发射 机向2英里外传输莫尔斯电码，而早在 1900年，费森登（Fessenden）就利用 了火花隙发射机将声音传到了1英里之 外。但是直到最近几年，都只是局限 在雷达领域。Barrett曾在2000年指出，
IR-UWB 无线通信信道仿真
• PPM-TH-UWB信号通过不同信道环境进 行一一仿真：（1）无PPM无TH的UWB信 号及其PSD 。（2） 无PPM有TH的UWB 信号及其PSD。（3） 有PPM无TH的UWB 信号及其PSD。（4） 有PAM有TH的UWB 信号及其PSD。 • PPM-TH-UWB信号通过不同信道环境的 仿真分析：1 举例高斯噪声环境的信 号传输。2 举例IEEE802.15.3a信道下
Out Door LOS Out Door NLOS Industrial LOS
无直射径的办公室环 境 有直射径的户外环境 无直射径的户外环境 有直射径的工业环境
信号的脉冲成形、调制和发送 超宽带信号的基本流程
• 在超宽带通信系统中，信息载体是脉 冲，我们既可以用单个脉冲传递不同 的信息，也可以用多个脉冲传递相同 的信息。 • 超宽带系统的发送信号的形式流程：1 基本信号；2 调制信号；3 发送信号； • 由于信道模型中必须体现信道的时变 特性，而且失真的存在，所以多径的 存在会严重影响接收机性能。通过剖
电信专业毕业论文_基于MATLAB的PSK系统仿真
摘要Simulink 是MATLAB提供的实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它让用户把精力从编程转向模型的构造，为用户省去了许多重复的代码编写工作；Simulink 的每个模块对用户而言都是透明的，用户只须知道模块的输入、输出以及模块的功能，而不必管模块内部是怎么实现的，于是留给用户的事情就是如何利用这些模块来建立模型以完成自己的仿真任务；至于Simulink 的各个模块在运行时是如何执行，时间是如何采样，事件是如何驱动等细节性问题，用户可以不去关心，正是由于Simulink 具有这些特点，所以它被广泛的应用在通信仿真中，利用Simulink 强大的工具箱和其建模的优势建立了常用的DPCM数字电话通信系统仿真模型，对该通信系统进行了模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示以及综合性能分析，而且该分析方法同样可推广到其它的通信系统，具有普遍意义。
关键词：Simulink；PSK通信系统；8PSK；系统仿真ABSTRACTSimulink implementation provided is the MATLAB system modeling and simulation of dynamic a package, it allows users to energy from programming to model for users tectonic, saves the many repeated code work; Each module to users simulink.this concerned are transparent, users just know module inputs, output and modules of the system, and don't tube module of how to implement internal is, then left to the user thing is how to use these modules to establish model in order to complete their simulation task; As for Simulink modules in the runtime is how to enforce, time is how to sampling, event is how to drive details such as sexual problems, users can not to care, because with these features, so simulink.this it by widespread application in communication simulation, using Simulink powerful tool kit and the advantage of the model established common DPCM digital telephone communication system of the simulation model, the model building communication system, system design, the simulation demonstrates, the results indicate, and comprehensive performance analysis, and the analysis method is also can be generalized to other communications system of general significance.Key words: Simulink; PSK communication systems; 8PSK; System simulation目录第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2通信系统仿真软件的应用 (3)1.3 本课题主要研究内容 (4)第二章 MATLAB仿真综述 (6)2.1通信与电子系统仿真 (6)2.2 MATLAB仿真软件应用领域 (9)2.3 Simulink仿真原理 (11)第三章数字调制技术 (23)3.1调制技术发展概况 (23)3.2数字调制技术 (25)3.3 数字调制技术在现代通信中的应用 (29)第四章 PSK通信系统原理 (31)4.1 数字相位调制（PSK）基本原理 (31)4.2 4PSK调制解调基本原理 (31)4.3 8PSK调制解调基本原理 (33)4.4 MPSK的调制原理 (34)第五章基于MATLAB/Simulink的8PSK通信系统仿真35 5.1 8PSK仿真基本原理介绍 (35)5.2 用Simulink搭建8PSK仿真图 (36)5.3 8PSK的Simulink仿真结果及分析 (37)附录 (41)总结 (42)参考文献 (43)致谢 (45)第一章绪论1.1课题背景人类社会一直从自然界获取、处理、分析、传递和利用信息。
无线通信原理-基于matlab的ofdm系统设计与仿真
无线通信原理-基于matlab的ofdm系统设计与仿真基于matlab的ofdm系统设计与仿真摘要OFDM即正交频分复用技术，实际上是多载波调制中的一种。
其主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到相互正交且重叠的多个子载波上同时传输。
该技术的应用大幅度提高无线通信系统的信道容量和传输速率，并能有效地抵抗多径衰落、抑制干扰和窄带噪声，如此良好的性能从而引起了通信界的广泛关注。
本文设计了一个基于IFFT/FFT算法与802.11a标准的OFDM系统，并在计算机上进行了仿真和结果分析。
重点在OFDM系统设计与仿真，在这部分详细介绍了系统各个环节所使用的技术对系统性能的影响。
在仿真过程中对OFDM信号使用QPSK 调制，并在AWGN信道下传输，最后解调后得出误码率。
整个过程都是在MATLAB环境下仿真实现，对ODFM系统的仿真结果及性能进行分析，通过仿真得到信噪比与误码率之间的关系，为该系统的具体实现提供了大量有用数据。
- 1 -第一章 ODMF系统基本原理1.1多载波传输系统多载波传输通过把数据流分解为若干个子比特流，这样每个子数据流将具有较低的比特速率。
用这样的低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。
在单载波系统中，一次衰落或者干扰就会导致整个链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道会受到衰落或者干扰的影响。
图1,1中给出了多载波系统的基本结构示意图。
图1-1多载波系统的基本结构多载波传输技术有许多种提法，比如正交频分复用(OFDM)、离散多音调制(DMT)和多载波调制(MCM)，这3种方法在一般情况下可视为一样，但是在OFDM中，各子载波必须保持相互正交，而在MCM则不一定。
1.2正交频分复用OFDM就是在FDM的原理的基础上，子载波集采用两两正交的正弦或余弦函sinm,tcosn,t数集。
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基于 Matlab 的无线信道仿真 近几年，随着无线通信业务和新兴宽带移动互联网接入业务的快速增长， 对 无线通信系统的优化显得尤为重要。
与有线信道静态和可预测的典型特点相反， 在实际中， 由于无线信道动态变化且不可预测， 无线通信系统的性能在很大程度 上取决于无线信道环境， 所以对无线信道的准确理解和仿真对设计一个高性能和 高频谱效率的无线传输技术显得尤其重要。
无线信道的一个典型特征是“衰落” ，衰落现象大致可分为两种类型：大尺 度衰落和小尺度衰落。
其中，大尺度衰落主要在移动设备通过一段较长的距离时 体现，它是由信号的损耗（长距离传播）和大的障碍物（如建筑物、中间地形和 植物）形成的阴影所引起的，一般分为路径损耗和阴影衰落，另一方面，小尺度 衰落是指当移动台在较短距离内移动时， 由多条路径的相消或相长干涉所引起信 号电平的快速波动， 主要表现为多径衰落。
它们之间的关系如图 1 所示。
报告中 分别对这几种衰落的常见模型进行了总结和仿真。
一、大尺度衰落大尺度衰落是在一个较大的范围上考察功率的渐变过程， 距离变化缓慢。
大尺度信道模型主要研究电波传播在时间、 均特性。
功率的局部中值随 空间、频率范围内平图1 各种衰落之间的1.1 路径损耗路径损耗由发射功率的辐射扩散及信道的传播特性造成，反映在宏观长距离上。
理论上认为，对于相同收发距离，路径损耗相同。
其定义为有效发射功率和平均接收功率之间的比值。
几种常用的描述大尺度衰落的模型有自由空间模型、对数距离路径损耗模型、Hata-Okumura 模型。
1.1.1自由空间模型所谓自由空间是指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。
电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强也可以忽略不计。
自由空间模型中路径损耗计算公式：1G t G r其中，P t 为发射功率，P r 为接收功率， d 为发射端与接收端距离，f 为载波频率， c为光速取3 108，Gt为发射端天线增益，G r为接收端天线增益。
转换成分贝表示：L（s dB）10lg Pt32.45 20lgd 20lg f 10lg G t G rP r发射端与接收端均是全向天线，G t G r 1 ，得图2：1.1.2对数距离路径损耗模型与前面提到的自由空间路径损耗一样，在其他所有实际环境中，平均接收信号功率随距 d 呈对数方式减小。
通过引入随着环境而改变的路径损耗指数n 可以修正自由空间模型，从而构造出一个更为普遍的路径损耗衰落模型。
L sPP t r4πcdf图 2 路径损耗随距离、频率变化曲线L s_lo（g dB）L s（d0） 10nlg（d）d0其中，d0 是一个参考距离，在参考距离或者接近参考距离的位置，路径损耗具有自由空间路径损耗的特点。
如表1 所示，路径函数主要由传播环境决定，对于不同的传播系统必须确定合适的参考距离d0，例如，在大覆盖范围的蜂窝系统（半径大于10km 的蜂窝系统）中，通常会设置d0为1km，对于小区半径为1km 的宏蜂窝系统或者具有极小半径的微蜂窝系统，可以分别设置参考距离为100m 或1m。
表 1 路径损耗指数对数路径损耗随距离、路径损耗指数变化曲线：图 3 路径损耗随距离、路径损耗指数变化曲线1.1.3Hata-Okumura模型（1） Okumura 模型Okumura模型的特点是：以大城市地区准平坦地形的场强中值路径损耗作为基准，对于不同的传播环境和地形条件等因素用校正因子加以修正。
模型中大城市地区准平坦地形的中值路径损耗( dB )由下式给出 L M L bs A m (f,d) H b (h b ,d) H m (h m ,f)其中，d 为发射端与接收端距离， f 为载波频率， H b 为基站天线高度增益， H m 为移动台天线高度增益。
它们与路径损耗的关系如下：图 5 路径损耗与移动台天线高度增益的关系(2)Hata 模型Hata 模型仍然保留了 Okumura 模型的风格，以市区传播损耗为标准，其他地区在此基础上进行修正。
中值路径损耗的经验公式为：Okumura图4 路径损耗与基站天线高度增益的关系L M 69.55 26.16lg( f ) -13.82lg( H b) (44.9 - 6.55lg(H b )) lg(d)-a(h m)其中，a(h m) 为修正因子，由所在环境决定。
Hata模型适用条件：载波频率(MHz)f=150-1000MHz ；基站高度(m)Hb=30-100m；移动台高度(m)Hm=1-10m ；收发天线距离(小区半径)(km)d=1-20km。
中小城市修正因子：a(h m) (1.11lg( f ) 0.7) H m 1.56lg( f) 0.8 大城市且载波频率f 200MHz 时，修正因子：2a(h m) 8.29(lg(1.54 H m))21.1大城市且载波频率f 400MHz 时，修正因子：2a(h m) 3.2(lg(11.75 H m))24.97郊区修正因子：2a(h m) 2(lg( f / 28)) 25.4农村修正因子：2a(h m) 40.98 4.78(lg( f ))218.33lg( f)仿真结果如下：图 6 Hata 模型中路径损耗随距离变化曲线( Hb=60 ， Hm=1 ，f=200MHz )1.1.4 布灵顿模型描述大尺度衰落的一种模型。
假设发射天线和移动台之间的地面是理想平面 大地，并且两者之间的距离远大于发射天线的高度 h t 或移动台的高度 h r ，此时的 路径损耗公式为：L P 120 40log 10 d 20log 10 h t 20log 10 h r系统设计时一般把接收机高度按典型值 h r 1.5m 处理，此时路径损耗公式为： L p 116.5 40 log 10 d 20 log 10 h t1.1.5 EgLi 模型Egli 认为不平坦地区的场强等于平面大地反射公式算出的场强加上一个修 正值，该修正值为：式中 f 为工作频率，单位为 MHz 。
Egli 模型是从大量实测结果中归纳出来 的中值预测公式，属于经验模型。
E E 0 20log 10 Egli 公式可用于计算不平坦地区的传播损耗，计算公式如下：L a 88 40log 10 d 20log 10 h t 20log 10 h r 20log 10 f GL a 为传播损耗，单位 dB ；d 为距离，单位 km ； h t 为发射天线高度，单位 m h r 为接收天线高度，单位 m ； f 为工作频率，单位 MHz ； G 为地形修正因 子，单位 dB 。
图 7 Hata 模型中路径损耗随距离变化曲线（ Hb=60 ，Hm=1，d=2Km ）4 fht 2hr 20log 10cd1.2 阴影衰落阴影衰落是指移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时，构成的接收天线处场强中值的变化，从而引起的衰落。
实测数据表明阴影衰落服从对数正态分布。
对数正态阴影模型是最常用的统计仿真模型，发射和接收功率比值φ P t /P r ，服从对数正态分布：(ln φμ)2f ( φ; μ;δ) e 2φδ2π其均值μ取决于路径损耗和所在区域内建筑物属性，随距离增加，障碍物数量会增加，衰减增加，这里μ近似为路径损耗。
标准差δ范围在4dB-13dB之间，代表不同的环境，密集城区、城区、郊区等δ取8dB，农村δ取7dB，扇区和高速δ取4dB。
仿真结果如下：图 8 不同环境下的阴影衰二、小尺度衰落小尺度衰落是指短期内的衰落， 具体指当移动台移动一个较小距离时， 接收 信号在短期内的快速波动。
当多径信号以可变相位到达接收天线时会引起干涉 (即相位相同的相长干涉，相位不同的相消干涉) 。
换句话说，来自本地散射体 的大量信号的相对相位关系决定了接收信号的电平波动。
而且，每一个多径信号 都可能发生变化， 而这种变化依赖于移动台和周围物体的速度。
总之，小尺度衰 落由以下因素决定：多径传播、移动台速度、周围物体的速度和信号的传输带宽。
根据不同无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱 斯分布和 Nakagami-m 分布。
这里主要针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿 真。
2.1 瑞利信道Jakes 模型通过对复正弦波的合成， 产生服从给定多普勒谱的瑞利衰落信道。
为了使产生的信号幅度近似服从瑞利分布， 正弦波的数量必须足够大。
此外，必 须对每个正弦波发生器进行加权，以便产生想要的多普勒谱。
这就是 Jakes 模型 的主要思想。
图 9 Jakes 模型实现 图 9 介绍了如何实现 Jakes 模型。
假设以均匀方向到达的所有散射分量的射f m cos(2πN 0/N) f m 2 cos φN0 cos( w N 0t) 02cos φN0 1 cos(w N 01t)2cos φ1cos( w 1t)12sin φNcos(w d t) 2sinφh I (t) 2π2 cos φN 0cos( N 0t)线被近似为N个平面波。
定义N0 (N/2 1) / 2 ，其中限定 N / 2为一个奇数。
令θn 表示第n个平面波的到达角度，取值为θn 2πn/N,n1,2,...,N0 。
如图9所示，将N0个频率为w n的复振荡器的输出求和( w nw d cosθn , n 1,2,..., N0 ，每个振荡器的输出对应不同的多普勒频移) ，然后与频率为w d 2πf m 的复振荡器的输出相加。
在复振荡器的总和中，实部h I(t)和虚部 h Q (t)可以分别表示为：N0h1(t) 2 (cosφn cosw n t) 2 cosφN cosw d tn1N0和h Q(t) 2 (sin φn cosw n t ) 2 sin φN cosw d tn1其中，φn为经过多普勒频移的第n个正弦信号的初始相位，φN 为经过最大多普勒频移f m的正弦信号的初始相位。
初始相位的设置必须使衰落信道的相位服从均匀分布。
例如可以设置初始相位为：φN 0φn πn /( N0 1)， n 1,2,..., N 0Jakes模型的复输出可以表示为：h(t) E0{h I (t) jh Q (t )}2N 0 1 其中，E0为衰落信道的平均幅度。
经过多普勒频移的正弦信号频率{ w n} n N01为：w n w d cosθn 2πf m cos(2πn/ N),n 1,2,..., N 0 经过多普勒频移的正弦数N0 必须足够大，以便衰落信道的振幅能够近似服从瑞利分布。
N0 8就足够大了。
可以证明h I (t)和h Q (t)满足下面的性质：E E0h I (t)EE0h Q(t) E02 2N 0 1 2N0 1 2E h I (t)h Q (t) 0E h2(t) E2E h(t ) E0前两式说明Jakes模型生成的衰落信号的平均幅度为E0 ，平均能量为E02。