通信原理仿真——多径信道仿真实验

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。

移动无线信道多径衰落的仿真摘要在移动通信迅猛发展的今天，人与人的交流越来越多的依赖于无线通信。

而无线信道的好坏直接制约着无线通信质量的提高，因此对无线信道的研究有利于提高通信传输速率。

本次课程设计用simulink对移动无线信道多径衰落特性进行了仿真，并且和理想传输环境下的情况进行比较得出了结论。

关键词：移动通信；无线信道；频率选择性衰落；多径传播移动通信是指双方或至少其中一方在运动状态中进行信息传递的通信方式，是实现通信理想目标的重要手段。

移动通信满足了人们在任何时间任何空间上通信的需求，同时，由于集成电路、计算机和软件工程的迅速发展为移动通信的发展提供了技术支持，移动通信的发展速度远远超过了人们的预料。

移动通信追求在任何时间任何地方以任何方式与任何人进行通信，也就是移动通信的理想境界——个人通信。

要实现这个理想，高效率、高质量是前提。

所以，除了研究发射机接收机可以达到目的外，对于无线信道的研究更为重要。

无线信道的好坏直接影响无线通信的质量和效率，对无线信道建立数学模型是一种科学的研究方法，通过建模可以了解影响信号传输质量的因素以及解决的方法。

无线信道中，小尺度衰落占有重要地位，所以，研究小尺度衰落的特性和建模方法对于无线信道的研究具有重大意义。

第1章移动通信概述 (1)1.1移动通信的发展史 (1)1.2移动通信的特点 (2)第2章无线信道的概念和特性 (3)2.1 无线信道的定义 (3)2.2 无线信道的类型 (4)2.3 无线移动信道的概念 (5)2.4 移动信道的特点 (5)第3章调制解调 (7)第4章系统仿真及结果分析 (8)4.1 QPSK 调制解调系统的仿真 (8)4.2 利用Matlab研究QPSK信号 (10)总结 (14)参考文献 (15)附录一： (16)附录二： (18)第1章移动通信概述1.1移动通信的发展史移动通信的发展大致经历了以下几个发展阶段：1．20世纪20～30年代：警车无线电调度电话（AM调幅），使用频率为2 MHz。

多径衰落信道仿真与分析移动通信是当前最主流的通信方式，而无线信道是移动通信中传输信号的媒介，只有深刻掌握和了解移动无线信道的特征，我们才能提出解决各种干扰的措施。

移动无线信道传输特性的仿真对移动通信的研究具有重要意义,其中多径衰落仿真又是其中的重点和难点。

移动通信的特点是传播的开放性、接收环境的复杂性和通信用户的随机移动性。

在无线通信信道中，大气的反射或折射、建筑物和其他物体的反射导致了发送和接收天线之间通常存在多于一条的信号传播路径。

由多径引起的信号衰落是影响通信性能的一个主要因素，所以在通信方案可行性研究以及系统设计、优化等过程中，经常要考虑到多径衰落及相关的解决方案。

本次设计用MATLAB对信号在多径信道中的传输进行了仿真。

移动通信的传输媒介即大气空间就是无线道，信道很复杂的特性并就是无线道，信有很复杂的特性并就是无线道，信有很复杂的特性并且其特性会不断变化，各种地形物的影响和用户终端的移动使得无线信道具有极大的随机性。

一般用路径损失、阴影衰落和多三种效应描述路径损失、阴影衰落和多三种效应描述大、中小大、中小大、中小 3种不同尺度范围内信道对传输号的作用。

多径衰落也称快种不同尺度范围内信道对传输号的作用。

多径衰落也称快，是由于同一信号沿两个或多路径传播，以微小的时间差到达接收机相互干涉引起。

而这些波称为多径。

在接收天线处合成一个幅度和相位都急剧变化的信这些波称为多径。

在接收天线处合成一个幅度和相位都急剧变化的信这些波称为多径。

在接收天线处合成一个幅度和相位都急剧变化的信这些波称为多径。

在接收天线处合成一个幅度和相位都急剧变化的信这些波称为多径。

在接收天线处合成一个幅度和相位都急剧变化的信号，其变化程度取决于多径波的强、传播时间差以及信号带宽其变化程度取决于多径波的强、传播时间差以及信号带宽。

主要表现在 3个方面:1)经过短距离或时间传播后信号强度产生急剧变化；2) 在不同路径上，存在着时变多普勒频移引起的随机率调制；3) 多径传播时延引起的扩展。

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。

BFSK及其多径效应实验仿真一．实验目的：(1) 熟悉MATLAB Simulink的使用方法；(2) 熟悉加性高斯白噪声信道的特点和多路径瑞利衰落信道的特点；(3) 熟悉BFSK(2进制频移键控) 调制的原理；(4)用Simulink仿真BFSK在加性高斯白噪声信道的传输性能；(5)用Simulink仿真BFSK在多径瑞利衰落信道中的传输性能；(6) 观测并记录仿真结果，对结果进行比较和分析；(7) 按照要求完成设计报告。

二．实验要求：利用SIMULINK和M函数相结合的方式仿真BFSK 调制在多路径瑞丽衰落信道中的传输性能。

其中 source产生速率为10Kbit/s、帧长度为1秒的二进制数据源data,并且通过BFSK产生调制信号。

BFSK调制的频率间隔为24KHz, BPSK 调制符号的样点数为2，调制信号通过多径瑞利衰落信道，移动终端相对运动速率为40公里/小时，接收端对信号进行解调，并把解调后的信号和原始数据信号相比较计算误比特率。

最后Sink模块根据SNR与误比特率的关系绘制曲线。

三．实验原理：1.加性高斯白噪声信道是最简单的一种噪声信道，表现为信号围绕平均值的一种随机波动过程。

AWGN的均值为零，方差为噪声功率的大小。

一般情况下，噪声功率越大信号的波动幅度越大，接收端接收到的信号误比特率越高。

衰落的成因：多径因素：多径具有不同的时延和不同的接收强度，它们之间形成了衰落。

Doppler：Doppler shift（由于无线信道移动台和基站的相对运动）和Doppler spread（多个多径分量经由不同的的方向到达接收机）。

衰落信道的统计特性：Gaussian分布Rayleigh(瑞利)分布Rice(莱斯)分布对数正态分布2.多径瑞利衰落信道:多径衰落是移动通信系统中的一种相当重要的衰落信道类型，它在很大程度上影响着移动通信系统的质量。

在移动通信系统中，发送端和接收端都可能处在不停的运动状态之中，发送端和接收端之间的这种相对运动将产生多普勒频移(Doppler shift)。

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。

ABSTRACT： A method to distribute multi － path transmission channel of communication signal in real time based on game theory was proposed． According to the node interference and the influence of transmission speed of channel，the objective function of real － time allocation of multi － path transmission channel of communication signal was determined． Meanwhile，the general algorithm for solving Nash equilibrium in game theory was used to solve the objective function． Moreover，the success rate of multi － path transmission of communication signal was used as utility function of communication signal transmission． Finally，the real － time allocation model of multi － path transmission channel for communication signal was built． Thus，the channel allocation was achieved． Simulation results show that the communication channel allocated by proposed method achieves the faster signal transmission． Meanwhile，the packet loss rate is low during the signal transmission and the load balance of the channel is good． KEYWORDS： Communication signal； Multi － path transmission； Channel； Real － time allocation

1 通信原理仿真作业要求：环境：统一使用matlab2012。

代码：注释详细，用图表输出并说明结果。

文档：与代码一起附一份结果分析文档，说明参数对结果的影响并分析原因。

第四章 信道与噪声1. 恒参信道对信号传输的影响信道响应函数为()()|()|j f H f H f e φ-=，输入信号为()()n s nx t a g t nT =-∑，其中1,01,()0,s s t T T g t else ≤<⎧==⎨⎩，用matlab 画出如下情况时的信道输出信号，()H f 可自定义。

● 无失真信道，如()j f H f e π-=● 幅度失真信道，如sin ()j f f H f e fπππ-= ● 相位失真信道，如(1)(1),0(),0j f j f e f H f e f ππ---+⎧≥=⎨<⎩2. 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。

3. 多径信道对数字信号的影响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,s n 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。

多径传播的通信系统建模与仿真摘要：本文主要研究了多径传播的通信系统建模与仿真。

首先，介绍了多径传播现象的原理和特点；然后，讨论了通信系统中多径传播带来的问题；接着，介绍了通信系统建模的基本原理和方法；最后，详细说明了通信系统仿真的步骤和技术要点，并给出了仿真实例。

通过本文的研究，可以更好地了解多径传播的通信系统建模与仿真方法，为实际系统设计提供参考依据。

1. 引言多径传播是无线通信中常见的现象之一。

当无线信号在传播过程中遇到建筑物、地形、天气等障碍物时，会发生反射、绕射、散射等多种传播现象，导致信号在空间上存在多个传播路径。

这些传播路径的信号在接收端会以不同的路径长度和相位到达，相互干扰，产生多径传播的效应。

2. 多径传播的问题多径传播会给通信系统带来一系列的问题，如信号衰减、时延扩展、频率选择性衰落等。

衰减会导致信号强度下降，降低系统的传输质量；时延扩展会引起信号传输的延迟，影响实时性应用的性能；频率选择性衰落会导致信号的频谱扩展，增加系统的复杂度。

3. 通信系统建模通信系统建模是研究多径传播的有效手段之一。

建模可以将多径传播作为一个系统来描述，通过建立合适的数学模型和参数来描述信号在空间中的传播特性和传输过程。

通信系统建模需要考虑信号的时变性、频变性和空间变异性等因素。

4. 通信系统仿真通信系统仿真是验证通信系统建模的有效方法，可以通过仿真实验来验证系统设计的正确性和性能指标。

通信系统仿真需要进行信号传播模型的搭建、信号传输特性的分析和系统性能指标的评估。

在信号传播模型中，可以采用射线追踪、几何光学方法等来描述信号的传播路径；在信号传输特性分析中，可以通过功率谱密度、自相关函数等参数来分析信号的频域特性和时域特性；在系统性能评估中，可以通过误码率、信噪比等指标来衡量系统的性能。

5. 仿真实例以无线通信系统为例，根据建立的多径传播模型，进行了系统仿真实验。

首先，构建了信号传播的几何模型，包括发射天线、接收天线和环境障碍物等；然后，使用射线追踪方法，确定了信号的传播路径，并计算了路径损耗和相位差；接着，分析了接收信号的频域特性和时域特性，包括功率谱密度、自相关函数等；最后，评估了系统的性能指标，如误码率、信噪比等。

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%。

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—j2ft |,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 产生数字基带信号 发送滤波 信道 接收滤波 抽样判决 作图最佳基带系统Pe~Eb\No 曲线设计流程图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。

通信原理仿真实验报告一、引言通信原理是现代社会中不可或缺的一部分，它涉及到信息的传输和交流。

为了更好地理解通信原理的工作原理和效果，我们进行了一次仿真实验。

本报告将详细介绍实验的目的、方法、结果和分析。

二、实验目的本次实验的目的是通过仿真实验，深入了解通信原理的基本原理和信号传输过程，掌握通信系统中常见的调制解调技术，并通过实验验证理论知识的正确性。

三、实验方法1. 实验平台：我们使用MATLAB软件进行仿真实验，该软件具有强大的信号处理和仿真功能，可以模拟真实的通信环境。

2. 实验步骤：a. 设计信号源：根据实验要求，我们设计了一种特定的信号源，包括信号的频率、幅度和相位等参数。

b. 调制过程：通过调制技术将信号源与载波信号进行合成，得到调制后的信号。

c. 信道传输：模拟信号在信道中的传输过程，包括信号的衰减、噪声的干扰等。

d. 解调过程：通过解调技术将接收到的信号还原为原始信号。

e. 信号分析：对解调后的信号进行频谱分析、时域分析等，以验证实验结果的准确性。

四、实验结果我们进行了多组实验，得到了一系列的实验结果。

以下是其中两组实验结果的示例：1. 实验一：调幅调制a. 信号源：频率为1kHz的正弦信号。

b. 载波信号：频率为10kHz的正弦信号。

c. 调制后的信号：将信号源与载波信号相乘，得到调制后的信号。

d. 信号分析：对调制后的信号进行频谱分析，得到频谱图。

e. 解调过程：通过解调技术，将接收到的信号还原为原始信号。

f. 结果分析：通过对比解调后的信号与原始信号，验证了调幅调制的正确性。

2. 实验二：频移键控调制a. 信号源：频率为1kHz的正弦信号。

b. 载波信号：频率为10kHz的正弦信号。

c. 调制后的信号：将信号源与载波信号相加，得到调制后的信号。

d. 信号分析：对调制后的信号进行频谱分析，得到频谱图。

e. 解调过程：通过解调技术，将接收到的信号还原为原始信号。

f. 结果分析：通过对比解调后的信号与原始信号，验证了频移键控调制的正确性。

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。

基于多径传输和多普勒频移的瑞利（Rayleigh）信道的仿真一、多径信道的数学模型发射信号的复包络可以表示为其中：发射信号通过N条传播路径构成的信道到达接收端，接收信号f（t）由N个信号分量叠加而成：当移动台以速度v运动时，每条路径的长度随时间发生变化：接收信号为：接收信号经过解调和低通滤波后，基带信号可以表示为：其中：考虑多普勒频移，接收信号为：其中：二、多径信道的实现：时间不变（无多普勒频移） （1）、s （t ）是sin 函数，具有单一频率在无线通信中，信号从发送端到接收端可以通过许多的路径，包括直射，反射，折射等等。

（1）、让s(t)为传输信号，接收信号为多径到达信号之和，即∑=-⋅=Li i it s at y 1)()(τ 这里，L 是多径到达的数目，i τ和i a 是第i 路的幅度和到达时间。

假设传输信号)ex p()(t j t s ω=，则到达信号为jwt Ln n t j n e H e a t y )()(1)(ωτω==∑=-其中∑=-=Ln n jw n e a w H 1)(τ 而H （w ）为多径传输的传输函数。

仿真程序：u1.m 仿真结果：10203040506070809010000.511.522.533.544.55a m p l i t u d e o f t r a n s f e r f u n c t i o nangular freuencyfrequency dependent multipath fading考虑，有两路信号到达，一路为直达，另一路为反射。

假设发送端天线的高度为t h ，接收端的天线高度为r h ，而发送端和接收端的水平距离为d 。

那么，直达距离为22)(r t LOS h h d r -+=，反射距离为22)(r t ref h h d r ++= 传输函数为：c jwr c jwr LOSLOS e rrefbref Re r b d H //)(+=仿真程序为：u2.m 仿真结果为：考虑发送端和接收端的水平距离不同时的仿真。

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。

实验一 多径传播一、实验目的通过实验掌握多径传播、信道的频率选择性、相干带宽等概念，理解多径信道对信号传输的影响。

二、实验原理多径信道指信号传输的路径不止一条，接收端同时收到来自多条传输路径的信号，这些信号可能同向相加或反向相消。

由于各径时延差不同，每径信号的衰减不同，因此数字信号经过多径信号后有码间干扰。

通常情况下，如果信号的码元间隔远大于多径间的最大时延差，此时信号经过多径后不会产生严重的码间干扰；相反，如果信号码元间隔与多径间的时延差可比，则信号经过多径传输后会产生严重的码间干扰，此时接收端需要考虑采用均衡和其他消除码间干扰的方法才能正确接收信号。

由于多径，信道幅频特性不为常数，对某些频率产生较大的衰减，对某些频率的衰减小，即信道具有频率选择性。

当输入信号的带宽远小于信道带宽时（第一个零点带宽），则信道对输入信号的所有频率分量的衰减几乎相同，这种情况下，信号经历平坦性衰减，当输入信号的带宽与信道带宽可比时，此时信号各频率分量经过信道的衰减不同，即信号经过了频率选择性的衰减。

通常可用信道的时延扩展m τ来表示信道的多径扩展情况，多径时延扩展的倒数称为信道的相干带宽m B τ1=，设输入信号的码元间隔为s T ，当s BT >>1时，信号的衰减是平坦的；反之，信号的衰减是频率选择性的。

数字信号经过多径非时变信道后，输出信号为)()(1i Li i t b t s τμ-=∑=从频域观点看)()())(()(21f H f B e f B f S i f j Li i ==-=∑τπμ三、实验内容设三径信道5.01=μ，707.02=μ，5.03=μ，01=τ，s 12=τ，s 23=τ。

1.用Matlab 画出信道的幅频响应特性和相频响应特性；2.设信道输入信号为)()(s n n nT t g a t b -=∑，其中 ，1=s T ，n a 随机取0或1，画出输出信号波形；3.同（2）相同形式的输入信号，但8=s T ，画出输出信号波形。