通信原理课程设计----多径信道对信号影响的仿真和分析

多径信道仿真实验报告一、AM 、DSB 调制及解调要求：用matlab 产生一个频率为1Hz ，功率为1的余弦信源()m t ，设载波频率10c Hz ω=，02m =,试画出：AM 及DSB 调制信号的时域波形；12345678910tAM 时域波形图12345678910tDSB 时域波形图01002003004005006007008009001000NAM 频谱图1002003004005006007008009001000NDSB 频谱图● 采用相干解调后的AM 及DSB 信号波形；1002003004005006007008009001000AM 波1002003004005006007008009001000-1.5-1-0.50.511.5DSB 波● AM 及DSB 已调信号的功率谱；10020030040050060070080090010005105AM 波功率谱0100200300400500600700800900100051015x 104DSB 波功率谱调整载波频率及m0，观察分的AM 的过调与DSB 反相点现象。

在接收端带通后加上窄带高斯噪声，单边功率谱密度00.1n ，重新解调。

%% 加噪解调noise=wgn(1,length(sAM),0.2); %高斯噪声h2=fir1(100,[2*8.9/100,2*11.1/100]); %带通滤波器设计znoise=conv(noise,h2); %窄带高斯噪声sAM2=sAM+znoise(101:end);sDSB2=sDSB+znoise(101:end);spAM2=sAM2.*ct;spDSB2=sDSB2.*ct;b=fir1(100,0.12*2);sdAM2=filter(b,1,spAM2);sdAM_2=2.*sdAM2-m0;sdAM__2=sdAM_2(50:end); %去暂态figure(6);plot(sdAM__2,'r');hold on;plot(mt);legend('加噪解调后','原信号');title('AM波');% 同理画DSB1002003004005006007008009001000-2-1.5-1-0.500.511.52AM 波1002003004005006007008009001000-2-1.5-1-0.500.511.52DSB 波二、SSB 调制及解调要求：用matlab 产生一个频率为1Hz ，功率为1的余弦信源，设载波频率10c Hz ω=，,试画出：● SSB 调制信号的时域波形；12345678910-1-0.500.51tSSB 下边带时域波形1002003004005006007008009001000010*******400NSSB 下边带频谱图● 采用相干解调后的SSB 信号波形；1002003004005006007008009001000-1.5-1-0.50.511.5SSB 波● SSB 已调信号的功率谱；0100200300400500600700800900100024681012144SSB 波功率谱在接收端带通后加上窄带高斯噪声，单边功率谱密度00.1n =，重新解调。

鲁东大学信息与电气工程学院通信原理课程设计报告设计题目连续信道的仿真班级电信1201姓名张丽英学号20122212899指导教师谢艳辉摘要本次课程设计介绍了移动通信信道的基本理论，对移动通信中的衰减信道，如线性非时变信道、多径时变信道和多径非时变信道进行了分析和建模，并讨论了随参信道和恒参信道的传输特性以及对传输信号的影响。

在此基础上通过MATLAB 仿真软件使信号经幅频失真信道、相频失真信道和多径信道后得到输出的波形和频谱。

通过MATLAB 搭建仿真平台，对线性非时变信道、多径时变信道和多径非时变信道的基本方法进行了研究，就幅频响应和相频响应的变化为出发点，对比输入与输出信号波形以分析总结。

就幅频响应而言，是否是常数，输入信号经过信道后，频率分量衰减如何变化，输出信号是否有幅度失真。

就信道的相频响应而言，相频响应是否是 ()f φ≠2f πτ，信号经过信道后的时延性如何变化，输出信号是否产生相位失真。

一、课程设计的目的与意义（1）理解连续信道建模仿真的原理及实验流程（2）掌握matlab 连续信道建模仿真编程并理解语句含义 （3）输出仿真图像并分析其幅频响应的变化二、课程设计的内容 （一）、线性非时变信道 1、线性非时变信道的定义发送信号经过一个线性非时变系统()h t图1 线性非时变信道模型()()()()y t h x t d n t τττ∞-∞=-+⎰ （1）信道的频率响应函数为()()|()|j f H f H f e φ-= （2）其中()H f 是信道的幅频响应，()f φ是相频响应。

当幅频响应不是常数时，输入信号经过信道后，不同的频率分量衰减 不同，输出信号有幅度失真。

当信道的相频响应()f φ≠2f πτ时，信号经过信道后的时延不同，信道输出信号产生相位失真，称()()f f fφτ=为信道的时延性。

2、线性非时变信道的建模仿真 输入信号：()()n sn x t a g t nT =-∑，其中1, 0t<T ()0, elsesg t ≤⎧=⎨⎩，1s T =。

多径信道仿真课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解多径信道的概念，掌握其产生原因及影响；2. 学习多径信道仿真的原理和常用仿真方法；3. 掌握利用相关软件进行多径信道仿真的操作步骤。

技能目标：1. 能够运用所学知识，分析实际通信过程中多径信道的影响；2. 培养学生运用仿真软件进行多径信道仿真的能力；3. 提高学生解决实际通信问题，优化通信系统性能的技能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信工程领域的兴趣，激发学习积极性；2. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力；3. 增强学生面对实际问题时的自信心，培养勇于挑战、不断探索的精神。

本课程针对高中年级学生，结合学科特点，注重理论联系实际，以实际通信问题为载体，提高学生对多径信道的认识。

课程设计考虑学生的认知水平和学习兴趣，通过讲解、演示、实践等多种教学手段，使学生掌握多径信道仿真的相关知识。

在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，培养其独立思考和解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够达到以上所述的知识、技能和情感态度价值观目标，为后续学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 多径信道基本概念：介绍多径信道的定义、产生原因及分类；- 教材章节：第二章第二节“无线信道特性”2. 多径信道仿真原理：讲解多径信道仿真的基本原理和方法；- 教材章节：第三章第三节“信道仿真技术”3. 多径信道仿真软件操作：指导学生掌握常用多径信道仿真软件的使用方法；- 教材章节：第四章第二节“信道仿真软件及其应用”4. 实际案例分析：分析实际通信系统中多径信道的影响，提出解决方案；- 教材章节：第五章“实际通信系统中的信道问题”5. 课堂实践：组织学生进行多径信道仿真实验，巩固所学知识；- 教材章节：第六章“信道仿真实验”教学内容安排与进度：第一课时：多径信道基本概念第二课时：多径信道仿真原理第三课时：多径信道仿真软件操作第四课时：实际案例分析及课堂实践教学内容旨在保证科学性和系统性，结合教材章节内容，注重理论与实践相结合，使学生能够全面掌握多径信道仿真的相关知识。

多径时变信道模型仿真及性能分析
多径时变信道模型是一种模拟无线信道传输中存在的多径传播效应以
及随时间变化的信道时变性质的模型。

在无线通信中，信号在传播过程中
会经历多个路径，因此到达接收端的信号由多个路径传播并叠加在一起。

而时变性质则是指信道传输参数随时间变化的特性。

为了对多径时变信道进行模拟仿真并进行性能分析，首先需要选择合
适的信号模型。

常用的信号模型包括瑞利信道模型和高斯信道模型。

其中，瑞利信道适用于室外环境，主要考虑到多径传播效应；高斯信道适用于室
内环境，主要考虑到噪声的影响。

在仿真中可以根据具体需求选择合适的
信号模型。

接下来，需要确定仿真的参数。

多径时变信道模型的参数包括多径时延、多径衰落、多径幅度等。

这些参数可以根据实际场景进行设置，或者
通过测量获取。

在仿真过程中，可以通过设置不同的参数来模拟不同的信
道特性和环境。

进行性能分析时，常用的指标包括误码率、信噪比、信道容量等。

可
以通过对仿真结果进行统计分析得到不同信道条件下的性能指标，并与理
论值进行对比。

总结起来，多径时变信道模型的仿真和性能分析是针对无线通信中存
在的多径传播效应和信道时变性质进行的。

这可以通过选择合适的信号模型、参数设置和仿真工具来实现。

在仿真过程中，可以对不同的信道条件
进行模拟，并通过性能分析来评估系统的性能。

多径信道仿真实验报告一、AM 、DSB 调制及解调要求:用matlab 产生一个频率为1Hz,功率为1的余弦信源()m t ,设载波频率10c Hz ω=,02m =,试画出:AM 及DSB 调制信号的时域波形;12345678910tAM 时域波形图12345678910tDSB 时域波形图01002003004005006007008009001000NAM 频谱图1002003004005006007008009001000NDSB 频谱图● 采用相干解调后的AM 及DSB 信号波形;1002003004005006007008009001000AM 波1002003004005006007008009001000-1.5-1-0.50.511.5DSB 波● AM 及DSB 已调信号的功率谱;10020030040050060070080090010005105AM 波功率谱0100200300400500600700800900100051015x 104DSB 波功率谱调整载波频率及m0,观察分的AM 的过调与DSB 反相点现象。

在接收端带通后加上窄带高斯噪声,单边功率谱密度00.1n ,重新解调。

%% 加噪解调noise=wgn(1,length(sAM),0、2); %高斯噪声h2=fir1(100,[2*8、9/100,2*11、1/100]); %带通滤波器设计znoise=conv(noise,h2); %窄带高斯噪声sAM2=sAM+znoise(101:end);sDSB2=sDSB+znoise(101:end);spAM2=sAM2、*ct;spDSB2=sDSB2、*ct;b=fir1(100,0、12*2);sdAM2=filter(b,1,spAM2);sdAM_2=2、*sdAM2-m0;sdAM__2=sdAM_2(50:end); %去暂态figure(6);plot(sdAM__2,'r');hold on;plot(mt);legend('加噪解调后','原信号');title('AM波');% 同理画DSB1002003004005006007008009001000-2-1.5-1-0.500.511.52AM 波1002003004005006007008009001000-2-1.5-1-0.500.511.52DSB 波二、SSB 调制及解调要求:用matlab 产生一个频率为1Hz,功率为1的余弦信源,设载波频率10c Hz ω=,,试画出:● SSB 调制信号的时域波形;12345678910-1-0.500.51tSSB 下边带时域波形1002003004005006007008009001000010*******400NSSB 下边带频谱图● 采用相干解调后的SSB 信号波形;1002003004005006007008009001000-1.5-1-0.50.511.5SSB 波● SSB 已调信号的功率谱;0100200300400500600700800900100024681012144SSB 波功率谱在接收端带通后加上窄带高斯噪声,单边功率谱密度00.1n =,重新解调。

无线多径信道建模与仿真分析摘要：对于无线通信，衰落是影响系统性能的重要因素，而不同形式的衰落对于信号产生的影响也不相同。

本文在阐述移动多径信道特性的基础上，建立了不同信道模型下多径时延效应的计算机仿真模型，不仅针对不同信道衰落条件下多径衰落引起的多径效应进行仿真，而且进一步阐述了多径效应的影响。

本文运用MATLAB语言对有5条固定路径的多径信道中的QPSK系统进行BER性能仿真。

关键词：多径衰落信道；瑞利/莱斯分布；码间干扰；QPSK；MATLAB仿真；BER移动通信技术越来越得到广泛的应用，在所有移动通信基本理论和工程技术的研究中，移动无线信道的特性是研究各种编码、调制、系统性能和容量分析的基础。

因此，如何合理并且有效地对移动无线信道进行建模和仿真是一个非常重要的问题。

1移动无线信道无线信道是最为复杂的一种信道。

无线传播环境是影响无线通信系统的基本因素。

信号在传播的过程中，受各种环境的影响会产生反射、衍射和散射，这样就使得到达接收机的信号是许多路径信号的叠加，因而这些多径信号的叠加在没有视距传播情况下的包络服从瑞利分布。

当多径信号中包含一条视距传播路径时，多径信号就服从莱斯分布。

在存在多径传输的信道中，由于各路径传输时间延迟不一致，以及传输特性不理想，加上信道噪声的影响，使得接受信号在时间上被展宽，从而延伸到临近码元上去，使得符号重叠，这样的信道会造成码间干扰。

2 多径衰落信道建模为刻画多径衰落信道人们提出了各種各样的模型，几乎都使用了随机过程来描述衰落。

描述多径的模型有两类，离散多径模型（有限数量的多径分量）和散射多径模型（多径分量的连续体）。

在移动无线信道中，第一类模型通常用于移动无线信道的波形级的仿真，而第二类模型通常用在窄带调制的对流层信道。

在两种情况下，信道都被建模为具有复低通等效响应的线性时变系统。

如果有N 个离散的多径分量存在，则信道的输出是5个被延迟和衰落的输入信号之和。

因此（7）冲激响应为：（8）其中，为多径分量的数量，而和是在时刻第K条路径的复衰落和延迟。

多径信道仿真课程设计一、教学目标本课程的教学目标分为知识目标、技能目标和情感态度价值观目标三个维度。

知识目标：通过本课程的学习，学生将掌握多径信道的基本概念、原理和仿真方法，了解多径信道在通信系统中的应用。

技能目标：学生将能够运用多径信道仿真方法，分析和解决实际通信问题，提高通信系统的性能。

情感态度价值观目标：培养学生对通信技术的兴趣和热情，增强其对科学研究的信心和责任感，使其认识到通信技术在现代社会中的重要地位。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括多径信道的基本概念、多径信道的仿真方法、多径信道在通信系统中的应用等。

具体安排如下：第1-2节：多径信道的的基本概念和原理；第3-4节：多径信道的仿真方法及其实现；第5-6节：多径信道在通信系统中的应用案例分析。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握多径信道的基本概念、原理和仿真方法；讨论法：引导学生就多径信道仿真方法的应用进行讨论，培养学生的思维能力和团队协作能力；案例分析法：分析多径信道在通信系统中的应用案例，使学生更好地理解通信系统的实际工作原理；实验法：安排实验课，让学生动手实践，巩固所学知识，提高实际操作能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：教材：《多径信道仿真技术》；参考书：相关领域的学术论文和专著；多媒体资料：教学PPT、视频教程等；实验设备：计算机、仿真软件、实验器材等。

以上教学资源将有助于丰富学生的学习体验，提高教学质量。

五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性；作业：布置适量的作业，评估学生的理解和应用能力；考试：安排期末考试，以检验学生对课程知识的掌握程度。

评估结果将以百分制进行评分，其中平时表现占30%，作业占30%，考试占40%。

基于systemview的多进制数字调制系统的仿真目录绪论错误!未定义书签。

第一章Systemview软件简介错误!未定义书签。

1.1S YSTEMVIEW软件特点错误!未定义书签。

1.2使用S YSTEMVIEW进行系统仿真的步骤错误!未定义书签。

1.3S YSTEM V IEW的工具栏错误!未定义书签。

1.4S YSTEM V IEW的图标库5第二章多进制振幅键控（MASK）系统的设计错误!未定义书签。

2.1多进制振幅键控（4ASK）的调制与解调错误!未定义书签。

2.1.1多进制振幅键控（4ASK）的调制解调原理错误!未定义书签。

2.24ASK的调制解调仿真设计错误!未定义书签。

2.34ASK的仿真结果和分析错误!未定义书签。

第三章 MFSK仿真系统的设计错误!未定义书签。

2.1多进制移频键控（MFSK）的调制与解调错误!未定义书签。

2.1.1MFSK的调制解调原理错误!未定义书签。

2.2MFSK的调制解调仿真设计错误!未定义书签。

2.3仿真结果分析错误!未定义书签。

第四章MPSK仿真系统的设计163.1多进制相移键控（MPSK）的调制与解调163.2MFSK的调制解调仿真设计错误!未定义书签。

3.3仿真结果分析结束语错误!未定义书签。

参考文献错误!未定义书签。

辞错误!未定义书签。

绪论数字通信系统,按调制方式可以分为基带传输和带通传输。

数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率（如0～6M）低频段，因而在很多实际的通信（如无线信道）中就不能直接进行传输，需要借助载波调制进行频谱搬移，将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号进行传输，这种传输方式，称为数字信号的频带传输或调制传输、载波传输。

所谓调制，是用基带信号对载波波形的某参量进行控制，使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。

对数字信号进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。

和模拟调制不同的是，由于数字基带信号具有离散取值的特点，所以调制后的载波参量只有有限的几个数值，因而数字调制在实现的过程中常采用键控的方法，就像用数字信息去控制开关一样，从几个不同参量的独立振荡源中选参量，由此产生的三种基本调制方式分别称为振幅键控（ASK,Amplitude-Shift keying）、移频键控（FSK,Frequency-Shift keying）和移相键(PSK,Phase-Shift keying )或差分移相键（DPSK,DifferentPhase-Shift keying）。

光学通信中的光波多径信道建模与仿真Introduction光通信作为一种新兴的通信技术，在现代通信领域中得到了广泛的应用。

由于其高速、大带宽、低能耗等优点，光通信正逐渐成为了当前移动通信、数据通信以及宽带接入等领域的主流技术。

然而，在实际光通信应用中，光波在光纤中传输时，受到了多种不同的干扰和衰减，其中光波多径信道造成的影响最为突出。

Optical Wave Multipath Channel光波多径信道是指在光波在传输过程中，由于在传输途中发生多次反射、折射和散射，产生了多条路径，从而造成光波信号传输的干扰和衰减。

与传统的无线通信中的多径信道相比，光波多径信道所涉及到的路径较多，且这些路径之间的干涉效应更为复杂。

同时，由于光信号的波长十分短，所以光波多径信道所涉及的路径长度差也较小，更容易产生相位差错，造成光波传输的失真和抖动，从而严重影响了光信号的传输质量和稳定性。

Model and Simulation of Optical Wave Multipath Channel为了准确地研究光波多径信道的特性，需要对其进行建模和仿真。

光波多径信道建模是指根据传输环境的特点和实际传输场景，将多径效应分析和模拟出来，从而得到一组光调制信号与多径效应之间的关系模型。

光波多径信道仿真则是指采用一定的计算软件和工具，根据建模结果，通过数值计算和模拟实验来研究和分析光波信号在多路径通道下的传输特性和性能。

目前，光波多径信道建模和仿真常使用的方法主要有以下几种。

1.几何光学模型：针对平面波入射情况下的简单的模型，通过光线追踪方法来模拟反射、折射和散射现象，从而得到多径效应和光波传输的模拟结果。

2.统计光学模型：该模型一般适用于复杂的场景和介质异质性的情况下，通过将多径效应看作随机过程，使用概率分布函数来描述多径效应的变化和演化规律，从而得到光波传输的模拟结果。

3.时域传输模型：该模型主要针对实际光纤通信系统中光波多径信道的传输问题，采用时域传输方程来模拟传输过程，考虑时间和空间任意点的信号变化，从而得到精确的多径效应描述和光波传输特性模拟结果。

多径信道的仿真无线信道的建模向来是移动无线通信系统理论中具有挑战性的难点，通常采用统计的方法进行信道建模，根据所研究信号在特定环境下的特性来选择不同的信道模型。

目前，在OFDM 系统的仿真中，涉及无线信道的仿真方法主要有以下几种：1) 设定延时和衰落幅度值，然后与信号相乘并求和，这是最简单的多径信道仿真；2) 设定各延迟路径的时延和功率，根据路径功率用高斯过程分别得到复抽头系数的实部和虚部，然后用复抽头系数与信号相乘并求和，这也是一种简化的仿真方式；3) 产生Rayleigh 衰落因子，如MA TLAB 中的函数raylrnd 产生rayleigh 幅度衰落，再用衰落因子与信号相乘；4),用FIR 滤波器模拟信道；5) 利用各系统级仿真工具中的现成多径模块，如MATLAB 的Simulink, Agilent 的ADS 等等。

当OFDM 系统中的宽带无线信道近似为慢衰落信道[8]时：假设信道的衰落足够慢，在一个OFDM 符号周期内可认为是恒定值。

在这种假设下可以采用上述前三种方法。

如果基站、移动台和散射体都是固定的，信道可以看做是一个非时变的滤波器，因此可以采用上述第四种方式。

上述前四种方法是粗略的模型，它们没有考虑实际中宽带无线通信信道的时变特性。

上述第五种方法采用国外软件中的现成模块，模型比较精细，但是做仿真的时候因为不清楚模块是如何产生的，如果对模块中各种参数的定义理解不够准确，往往不能合理的设置系统参数，达到需要仿真的效果。

文献[5]指出，根据信道的频率选择性（时间色散），信道分为平坦衰落信道和频率选择性衰落信道；根据信道的时间选择性（频率色散），信道分为快衰信道和慢衰信道。

这样的信道分类不是完全隔离的，而是相互交叠。

因而以下为了论述的方便，从时间色散的角度对信道建模。

(x t h ,0(图3 抽头延时线模型 从时间色散的角度看，宽带无线信道是频率选择性衰落信道，信道由多个可分辨径组合而成，其中每一个可分辨径是一个平坦衰落信道，即它是由多个具有不同时延的平坦衰落信道组合而成。

*****************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2013年春季学期通信系统仿训练真课程设计题目：基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：摘要本次课程设计做的是多径时变信道模型的仿真与性能分析，首先需要建立信道模型，通过对输入信号和移动台的有些参数进行调整，使用MATLAB进行仿真，得到时域和频域图，对比分析掌握多径信道的特点；其次，对瑞利衰落的多径信道仿真，分析信道模型的特点；最后，观察单频和数字信号经过多径信道后接收信号的情况。

经过多次修改调试，最终完成了设计任务。

关键词：多径时变信道；瑞利衰落；仿真；信道模型目录一多径信道的基本原理 (1)1.1 移动通信 (1)1.2 多径时变信道 (1)1.2.1信道模型的分类 (1)1.2.2时变信道的特点 (1)1.3瑞利信道衰落 (2)二实现框图 (3)2.1多径时变信道性能仿真实现框图 (3)2.2多径时变信道仿真实现 (4)三详细设计 (5)3.1 瑞利信道的特性 (5)3.2多径时变信道的特性 (8)3.3单频信号经过时变信道 (11)3.4数字信号经过多径时变信道 (13)总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)致谢 (29)前言在无线移动环境下进行高速可靠通信是具有挑战性的,电波通过物理媒体传播并与环境中的物体相互作用,因此,无线电波的传播是个复杂过程。

在高频(HF)频段范围内,电磁波经由天波传播时经常发生的问题是信号多径。

电磁波的多径传播主要是因为电磁波经电离层的多次折、反射,电离层的高度不同,电离层不均匀性引起漫射现象等引起的。

当信号的多径发生在发送信号经由传播路径以不同的延迟到达接收机的时候,一般会引起数字通讯系统中的符号间干扰。

而且,由不同传播路径到达的各信号分量会相互削弱,导致信号能量衰减,造成信噪比降低。

移动无线信道是一个充满复杂干扰的信道。

无线通信中多途径信道建模与分析在现代通信系统中，无线通信技术已经成为不可或缺的一部分。

随着通信网络的不断扩展和发展，无线信号在传输过程中会受到多种干扰，如多径效应、噪声和衰落等。

在这些干扰中，多径效应是最为常见和严重的一种，其对无线信号的传输和接收产生很大影响。

本文主要探讨无线通信系统中多途径信道建模与分析。

一、多路径信道的概念多路径信道是指由于信号波传输时经过空间上的多条路径，形成多种传播路径的信号传输方式。

在这种情况下，一部分信号在直线传输的同时，另一部分信号会通过发生反射、散射或折射的方式，形成多条传播路径，这些路径又称作多条径路或多径。

例如，在城市中经常出现建筑物的反射和散射，会导致信号在到达接收器之前经过多条路径，从而引起信号失真、淡化和延迟等现象。

二、多路径信道建模方法针对无线通信中的多路径信道问题，建立合适的模型是非常重要的。

常用的多路径信道建模方法主要有物理模型、几何模型和统计模型等。

（一）物理模型物理模型是通过对信道环境的物理特性进行建模，来描述信道行为的模型。

主要包括波动方程模型、典型高斯模型、分形模型等多种模型。

其中，波动方程模型是一种经典的物理模型，它主要适用于大气中的信道分析。

（二）几何模型几何模型是通过对信道的几何形状和具体路径特性进行建模，来描述信道行为的模型。

主要包括分组半波片模型、基于图形图像的几何模型等多种模型。

例如，Shrader分组半波片模型是常用的一种几何模型，它将信道构建成多条反射和散射信号的集合，以描述多路径信道中路径数目的增加和幅度变化的规律。

（三）统计模型统计模型是通过对多路径信号的幅度、相位、延迟等属性进行统计建模，来描述多路径信道行为的模型。

主要包括多障碍物模型、环境对称模型等多种模型。

例如，多障碍物模型中，建立了接收器和发射器之间的随机过程，并将障碍物、反射和散射等考虑在内，来分析信道衰落和时延的统计特性。

三、多路径信道分析方法多路径信道的分析是指对信道中多径效应产生的影响进行评估和分析的过程。

课程设计课程设计名称：通信原理课程设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计时间：1 需求分析给定单频信号，使其经过多径信道，观察信号的变化，分析多经信道对传播信号的影响。

本次课程设计要求分析多径信道对信号的影响，信号选用单频信号，选中20条衰减相同，时延的大小随时间变化的路径。

任务要求如下：1．用MATLAB产生一个幅度为1、频率为10Hz的单频信号，使其经过20条路径传输，设这20条路径的衰减相同，但时延的大小随时间变化，每径时延的变化规律为正弦型，变化的频率从0-2Hz随机均匀抽取。

仿真其输出波形及频谱。

2．分析多径信道对传输信号的影响。

2 概要设计↓↓↓此次课程设计是关于信号经过多径传输后变化的分析，所用的仿真软件是matlab，多径传播对信号的影响称为多径效应，会对信号传输质量造成很大的影响。

本次课程设计是考察多径信号对单频正弦信号产生频域弥散的验证。

所使用的主要函数如下：1.si=a0*cos(2*pi*f0*t)。

此函数是用来产生单频信号。

2.r=rand(1,20)*2。

此函数用来产生随机的时延。

3.sf=fft(s)。

此函数用来把时域变换到频域。

4.for end。

此函数用来产生循环，计算多次时延。

5.abs（n）。

此函数用来得出绝对值。

3 运行环境硬件环境：win7/windows xp/软件系统：Matlab软件4 开发工具和编程语言开发工具：MATLAB 7.1软件语言：Matlab编程语言5 详细设计多径效应指电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应。

在实际的包含所有频率的无线电波传播信道中，常有许多时延不同的传输路径。

各条传播路径会随时间变化，参与干涉的各分量场之间的相互关系也就随时间而变化。

由此引起合成波场的随机变化。

从而形成总的接收场的衰落。

因此多径效应是衰落的重要原因。

在此对多径效应对单频信号的影响进行仿真分析。

设计的思想原理比较简单，首先需要产生一个单频信号，然后经由多径信道时延传输，得出传输后结果，最后对结果进行分析。

******************实践教学******************兰州理工大学计算机与通信学院2013年春季学期通信系统仿真训练课程设计题目：多径时变信道模型的仿真与性能分析专业班级：通信工程（1）班姓名：学号：指导教师：成绩：摘要本课程设计从信道的随机过程特征出发，分析了多径衰落信道的时间选择性和频率选择性，讨论信道的衰落特征，并重点针对服从瑞利分布的多径衰落信道模型在matlab环境下进行模拟仿真，然后观察单频信号、数字信号经过多径时变信道后的时域波形和频谱，通过仿真分析了多径效应和多普勒效应对信道以及信号的影响,有助于对信道的进一步理解和掌握以及工程实践提供一定的借鉴。

关键词：多径效应；时变信道；瑞利衰落；matlaba目录前言 (1)一、多径时变信道概述 (2)1.1 多径衰落信道的分类 (2)1.1. 1 平坦衰落和频率选择性衰落 (2)1.1. 2 快衰落和慢衰落 (3)1.1.3 时不变多径衰落信道 (3)1.1.4时变多径衰落信道 (3)1.2多径衰落信道基本特性 (4)1.2.1 时间选择性与频率选择性 (4)1..2.2多径效应与频率选择性 (4)1.3瑞利衰落信道 (5)1.3.1瑞利衰落信道简介 (5)1.3.2瑞利衰落信道基本模型 (6)1.3.3产生服从瑞利分布的路径衰落r(t) (6)1.3.4产生多径延时 (7)1.3.5仿真框架 (8)二、时变多径信道仿真程序设计 (9)2.1时变多径信道仿真模块 (9)2.2瑞利信道仿真模块 (9)2.3单频信号经过多径信道仿真模块 (10)2.4数字信号经过多径信道仿真模块 (10)三、设计结果与测试 (11)3.1时变多径信道仿真 (11)3.1.1仿真移动台在不同位置的多径信号 (11)3.1.2仿真不同频率的信号的多径信号改变 (12)3.1.3仿真移动台不同速度的信号的多径信号改变 (13)3.2瑞利信道仿真 (13)3.3多径信道对单音频信号的影响仿真 (14)3.4 多径信道对数字信号影响 (15)总结 (17)参考文献 (18)附录 (19)致谢 (25)前言由于信道中电磁波受到反射、绕射、散射、多径传播等因素的影响，接收端所接收到的信号是各个方向到达电磁波的叠加，使信号在小范围内引起剧烈的波动，称之为多径衰落，亦称为小尺度衰落。

多径信道对信号影响的Matlab仿真多径信道对信号影响的仿真作出Pe～Eb/No曲线。

升余弦滚降系数a＝0.5，取样时间无偏差，但信道是多径信道，C(f)=|1-0.5-j2 ft|,t=T s/21仿真原理及思路仿真原理同最“佳基带系统的Pe~Eb\No曲线”仿真原理，只是信道不同。

2程序流程图最佳基带系统Pe~Eb\No曲线设计流程图3仿真程序及运行结果仿真程序：%多径信道传输的Pe～Eb/No曲线。

升余弦滚降系数a＝0.5，取样时间无偏差。

close allclear allglobal dt t f df N TN=2^14; %采样点数L=32; %每码元的采样点数M=N/L; %码元数Rb=2; %码速率是2Mb/sTs=1/Rb; %码元间隔dt=Ts/L; %时域采样间隔df=1/(N*dt) ; %频域采样间隔T=N*dt ; %截短时间Bs=N*df/2; %系统带宽alpha=0.5; %滚降系数t=linspace(-T/2,T/2,N);%时域横坐标f=linspace(-Bs,Bs,N)+eps; %频域横坐标figure(1)set(1,'Position',[10,50,400,300])%设定窗口位置及大小%升余弦hr1=sin(pi*t/Ts)./(pi*t/Ts);hr2=cos(alpha*pi*t/Ts)./(1-(2*alpha*t/Ts).^2);hr=hr1.*hr2;HR=abs(t2f(hr)); %取模是为了忽略时延GT=sqrt(abs(HR));GR=GT; %发送和接收滤波器模型tao=Ts/2;C=1-0.5*exp(-j*(2*pi*f*tao));%多径信道模型G=C.*HR; %总体特性for loop1=1:20Eb_N0(loop1)=(loop1-1) ;%Eb/N0 in dBeb_n0(loop1)=10^(Eb_N0(loop1)/10);Eb=1;n0=Eb/eb_n0(loop1); %信道的噪声谱密度sita=n0*Bs; %信道中噪声功率n_err=0; %误码计数for loop2=1:5a=sign(randn(1,M));imp=zeros(1,N); %产生冲激序列imp(L/2:L:N)=a/dt;IMP=t2f(imp);n_ch=sqrt(sita)*randn(size(t)); %信道噪声nr=real(f2t(t2f(n_ch).*GR.*C)); %输出噪声sr=real(f2t(IMP.*G))+nr; %接收信号y=sr(L/2:L:N); %取样，取样时刻无偏差aa=sign(y); %判决n_err=n_err+length(find(aa~=a)); %误码个数endPe(loop1)=n_err/(M*loop2); %实际误码率figure(1)semilogy(Eb_N0,Pe,'g'); %实际误码率曲线eb_n0=10.^(Eb_N0/10);hold onsemilogy(Eb_N0,0.5*erfc(sqrt(eb_n0))); % 理论误码率曲线axis([0,9,1e-4,1])xlabel('Eb/N0 in db')ylabel('Pe')end4实验结果：误码率曲线：绿色线(上)为实际曲线，蓝色(下)为理论误码率曲线5实验结果分析从结果可以看出，多径信道对信号影响很大，系统的误码率比经过加性高斯白噪信道高很多。

多径信道对单频信号的影响设一个幅度为 1，频率为10Hz 的单频信号经过 20 条路径传输得到的波形及频谱，这20条路径的衰减相同，但时延的大小随时间变化，每径的时延变化规律为正弦型，变化的频率从0－2Hz 随机均匀抽取。

用matlab 进行时、频域的对比分析。

图（1）0.511.522.533.544.55-101t/ss (t )输入的单频信号1002003004005006007008009001000-10-50510t/ss (t )经过20径后的接收信号图（2）从上图可以看到，输入信号为振幅恒定，频率单一的单频信号，经过20径时变信道后，接受信号波形的包络随时间随机起伏，并且其频谱图由单一频率变成一个窄带频谱。

经过多径传输后，由于各个信道的时延及衰减均不相同，导致接收信号的幅度不同，频率分量也增多。

由于多径时延长度不同，各次仿真的图形也各不相同，幅度变化随机性很强，但是如果对信号进行短时观察，信号幅度的起伏变化较为缓慢。

但是，如果减少多径的数目，信号的幅度变化也能够呈现出一定的周期性变化（如图（3）所示）。

可见，信号经过径的数目对接收信号的幅度也有一定影响。

02468101214161820012345x 104f/Hzs (f )输入单频信号频谱图24681012141618200123454f/Hzr (f )单频信号经多径信道后输出信号频谱图图（3）图（4）附源代码：0.511.522.533.544.55-101t/ss (t )输入的单频信号1002003004005006007008009001000-4-2024t/ss (t )经过3径后的接收信号024681012141618200123454f/Hzs (f )输入单频信号频谱图2468101214161820012345x 104f/Hzr (f )单频信号经3条多径信道后输出信号频谱图。

多径对数字信号的影响一、 问题设有一条三径传输的信道31()()i i i s t u b t τ==-∑，其参数如下：1231230.5,0.707,0.5;0,1,2u u u τττ====== ● 用matlab 画出信道的幅频响应和相频响应；● 设信道输入信号为1,0()(),()10,sn s s n t T b t a g t nT g t T else ≤<⎧=-==⎨⎩∑其中，，画出输出信号波形。

● 同相的输入信号，改变s T 后画出波形并比较。

二、 仿真图像及分析1、 信道分析信道的幅频响应和相频相应如下：由图像可以看出信道在某些频率点对幅度有较大的衰减，而在某些频率点衰0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.511.52f幅度幅频响应0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-2-1012f相位相频相应减较小，即信道具有频率选择性。

信道的相频相应为线性相位。

2、 输入输出信号比较。

信号输入及输出时域波形如下：从时域波形可以看出输出信号产生了失真，造成失真的原因是信号经过多条路径传播，各条路径对信号的延时不同，最终输出信号是不同延时信号的叠加。

信号输入及输出频域波形如下：1234567891000.511.52输入时域波形1234567891000.511.52输出时域波形从图像可以看出输出信号发生了幅度失真和相位失真。

造成幅度失真的原因是信道具有频率选择性，信道对信号的某些频率分量衰减较大。

产生相位失真的原因是在不同的频率分量上信道对信号的相位延迟不同。

3、 改变Ts 并比较Ts=1和Ts=10输出时域波形如下：510200400600输入信号幅度f51050010001500f输出信号幅度0.050.1-4-2024f输入信号相位0.050.1-4-2024f输出信号相位从图像可以看出当Ts=10时输出信号的误码率更低。