基于Matlab仿真性能分析Rayleigh和Rician信道衰落模型(IJISA-V5-N9-11)
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MATLAB仿真瑞利衰落信道实验报告结果题目:瑞利衰落信道仿真实验报告题目:MAT LAB仿真瑞利衰落信道实验报告引言由于多径效应和移动台运动等影响因素,使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散,即时间色散、频率色散、角度色散等等,因此多径信道的特性对通信质量有着重要的影响,而多径信道的包络统计特性则是我们研究的焦点。
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、莱斯分布等。
在此专门针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真,进一步加深对多径信道特性的了解。
一、瑞利衰落信道简介:瑞利衰落信道(Rny 1 e i g h fading channe 1 )是一种无线电信号伎播环境的统计模型•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,即“衰落”,并且其包络服从瑞利分布.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(如视距传播路径),且存在大量反射波,到达接收天线的方向角随机的((0"2n)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,e在0“2兀內服从均匀分布。
瑞利分布的概率分布密度如图2-1所示:图2-1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其中,朕G)复路径衰落,服从瑞利分布;务是多径时延。
多径衰落信道模型框图如图2—2所示:图2—2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KO = 7w c(02 + «X02上式中4(6伙),分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号。
MATLAB仿真瑞利衰落信道实验报告结果三、仿真程序:function [h] =ray 1 e igh (f d t ) &产生瑞利袞落信道f c= 9 0 0 0 A6;却先取载波频率v 1=30^100 0/ 3 6 0 0; 舎移动速度*1=3 Okm/hc=3* 1 0A 8;%定义光速fd=vl *fc/c; %多普勒频移tS = l/100 0 0; 殳佶道抽样时间间隔t=o; ts :1;$生成时间序列hl= r a yleigh (f d , t);先产生彳言道® v2=L20^L000/360 0; 毛移动速度V2=12C I km/hI d =v2T fc/c;吕多普勒频移h2 = ra y leigh (fd< t);2产生信遺数据subplot (2, 1 , 1) ? p 1 o t (20*logl0 (ab s (hl ( 1 « 1 00 00» )) title (,v=30km/ h时的信逍曲线J xlabel (,时间• h yla b e 1 L 功率,)su*b plot (2,1,2) ,plot (2 0 * 1 og 1 0 Cwbs (h2 ( 1 :10000)))) t I t 1 e(*v= 1 20km /h时的信逍曲线少X la b el (y时间f); / label 功率,) fu n ctio n [h] =ra y I eig h ( f d r t) %该程序利用改进Kjakes 模型来产生单径的平坦型瑞利衰落信道 %输入变量说明:% fdHs道的展大多普勒频移单位H N% t :信号的拍样时间序列「拍样间隔单位s% h为输出的瑞利信道函数,是一个时间函数复序列N=4 0;%假设的入射液数目wm=2*p I 迪;M=M/4;%每滾限的入射波数目即振荡器数目T c =ze r o s (1, lengt h (t));M信道函数的实部Ts=2eros(l/len gth (t) %佶道函数的虚部P_ nor=sqrt ( J /M);治归一化功率系t h e ta=2*pi rand (1,1) -pi;g区别个条路径的均匀分布随机相泣for n=i: M%第[条入射波的入射角a If a (n)= (2*pi*n-pi+th efi_tc= 2 * pi * rand (17 1) —pi; %对毎入子载液而言在〔一pi, pi)之间均匀分布的随机相位f j _ t s= 2 * pi*ra n d <1. J ) -p i ;Tc=T c+2*cos ( w m * L *co5 (al T a (n) ) + C i_t c );Ts=Ts+2*cos(w大(n)) + f i_ t s),滋计算;中激响应函数end;h= P_n or * < T c+j才TS) j %乘归一化功率系数得到传输函数四、仿真结果:图4-1结果图片Quntitled .figMATLAB 仿真瑞利衰落信道实验报告结果3 4—2输入程庁 Me S &0>W< □ □ hZ 刁◎ HHQ D >*o*utk f ; KCOTivAM fl WWtNrv K»U4> W — 4X 2・ M acrota Vw tnitg t> «**•<>•"・ k«y*a«v4 如广e«jtc, r?r«? pten«5 <M M 1: S *V X ?<5 <«• tU 'Ac 和x tdu» - u»<«c»r 1 Wi IM fift 3 Mo fiMkm *0 JHrip・・JC-J M«e er it«A□•83 LO ♦ •- LI >* 谓舟 Q1「 fwvcnim (h ;r«or”:|h 皿4>2 八 1 M » 1<T«?1 •罗A&IBy "Q I S« ・花人"g•1hl?rtyl»i<hif<ti 5*i4S»|l I 012S MQ' X40; »9tf)«Rv.-./<»xhl>liu ■必P ・"XL ;>.P1C<i20<UfiftabitddsKGKtni111uti<< i » H ylaUl TF1$ 二 1, 2>tnict 3X<ffl«tbs OC<111<OK< nHp vd4iro :才} >t11fweiiae lhl«rayl«ithif£f'»>■眄•1 ut ・fTVIM <««-:•> 1H421Ki-« oflill 习勺入休* '3Afl V-3 :S=»2O3 l.XfT<^U»_3» 11/» wC~ QG*糸:any^i 》tn M Cd 41\'0A图4—3保存程序并命名 * Editor - Untitled*fie Edit Jext Qo £ell D^bug Qeckrop Window Help丄回 2□ ddi出■•町e / •此•♦匚》•■电)电• ■ ■ • SUck; B 际A:rS它谒| - l.o 1 ** 1.1 •必处 Qfund• Save fCB>0(Vl = 30lC«3»lfdsvi» ts=i/lt»O;tshl«ray v2=120i 10tl fd=v2*1 h2・ ray subpl ot 13 xlabelsubpl ot titleC 18 2021222324药xlabel Ifunct K W 该肖字 入貝 ・fd:文件名on 僚存02?(D■J ©呻 ES-殳HF 素長V 四叨SLMATLAB仿真瑞利衰落信道实验报告结果t・ «MS^MIkC»b«;WM4e>wt<<wl •. ■・r«M4f« ti«vi«u4Waul!3 4-4运行效果展不:五、实验结论:速度越大对信道瑞利衰落影响越大IAIIAI (RlttOf BlCCtCtt*. VtKh ItCn MI HW% M»y • <•«•••・b 4»4H—.。
《通信系统仿真》课程设计报告书课题名称 Rayleigh 无线衰落信道的MATLAB仿真姓 名 伍伟学 号 1312402-02 学 院 通信与电子工程学院专 业 通信工程 指导教师肖湘2015年 12月19日※※※※※※※※※ ※※ ※※※※ ※※※※※※※※※2013级学生 通信系统仿真课程设计Rayleigh 无线衰落信道的MATLAB 仿真1 设计目的(1) 对瑞利信道的数学分析,得出瑞利信道的数学模型。
(2) 利用MATLAB 对瑞利无线衰落信道进行编程。
(3) 针对服从瑞利分布的多径信道进行仿真,加深对多径信道特性的了解。
(4) 对仿真后的结果进行分析,得出瑞利无线衰落信道的特性。
2 设计要求(1) 设计一个瑞利无线衰落信道;(2) 进一步地了解瑞利无线衰落信道对信号的影响; (3) 在设计无线多径信道时,对路径的多少一定要选择合理。
3 设计思路(1) 分析出无线信道符合瑞利概率密度分布函数,写出数学表达式。
(2) 建立多径衰落信道的基本模型。
(3) 对符合瑞利信道的路径衰落进行分析,并利用MATLAB 进行仿真。
4 设计内容4.1 理论分析及数学推导无线信道大体可以分为4种:慢变瑞利衰落信道、快变瑞利衰落信道、慢变频率选择性信道、快变频率选择性信道。
在N 条路径的情况下,信道的输出为1()()[()]Nnnn y t a t x t t =τ=-∑ (4.1.1)式中,()n a t 和()n t τ表示与第N 条多径分量相关的衰落和传播延迟,延迟和衰减都表示为时间的函数。
由于大量散射分量导致接收机输入信号的复包络是一个复高斯过程。
在该过程均值为0的情况下,幅度满足瑞利分布。
如果存在直射路径,幅度则变为莱斯分布。
现在来确定介绍信号的复包络。
假定信道的输入是一个经过调制的信号,其形式为()()cos[2]()c x t A t f t x t π=+φ()t(4.1.2)通常采用低通等效信号来完成波形仿真,所以,下面确定()x t 和()y t 的低通复包络。
瑞利衰落信道和高斯信道是无线通信中常见的两种信道模型。
瑞利衰落信道适用于描述城市中的移动通信环境,而高斯信道则适用于描述开阔地带或者室内的通信环境。
本文将使用Matlab来分别模拟这两种信道,并对模拟结果进行分析和比较。
一、瑞利衰落信道模拟1. 利用Matlab中的rayleighchan函数可以模拟瑞利衰落信道。
该函数可以指定信道延迟配置、多径增益和相位等参数。
2. 我们需要生成随机的信号序列作为发送端的信号。
这里可以使用Matlab中的randn函数生成高斯白噪声信号作为发送端信号的模拟。
3. 接下来,我们需要创建一个瑞利衰落信道对象,并指定相应的参数。
这里可以设定信道延迟配置、多径增益和相位等参数,以便更好地模拟实际的信道环境。
4. 将发送端的信号通过瑞利衰落信道进行传输,即将信号与瑞利衰落信道对象进行卷积操作。
5. 我们可以通过Matlab中的plot函数绘制发送端和接收端信号的波形图以及信号经过瑞利衰落信道后的波形图,以便直观地观察信号经过信道传输后的变化。
二、高斯信道模拟1. 与瑞利衰落信道模拟类似,高斯信道的模拟同样可以使用Matlab 中的函数进行实现。
在高斯信道的模拟中,我们同样需要生成随机的信号序列作为发送端的信号。
2. 我们可以通过Matlab中的awgn函数为发送端信号添加高斯白噪声,模拟信号在传输过程中受到的噪声干扰。
3. 我们同样可以使用plot函数绘制发送端和接收端信号的波形图以及信号经过高斯信道后的波形图,以便观察信号传输过程中的噪声干扰对信号的影响。
三、模拟结果分析和比较对于瑞利衰落信道模拟结果和高斯信道模拟结果,我们可以进行一些分析和比较:1. 信号衰落特性:瑞利衰落信道模拟中,我们可以观察到信号在传输过程中呈现出快速衰落的特性,而高斯信道模拟中,信号的衰落速度相对较慢。
2. 噪声干扰:高斯信道模拟中,我们可以观察到添加了高斯白噪声对信号的影响,而在瑞利衰落信道模拟中,虽然也存在噪声干扰,但其影响相对较小。
通信原理课程设计汇报书课题名称Rayleigh 无线衰落信道的MATLAB 仿真姓 名学 号 学 院 专 业 通信工程指导教师年 月 日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※通信工程专业 通信原理课程设计Rayleigh无线衰落信道的MATLAB仿真1 设计目的〔1〕对瑞利信道的数学分析,得出瑞利信道的数学模型。
〔2〕利用MATLAB对瑞利无线衰落信道进行编程。
〔3〕针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真,加深对多径信道特性的了解。
〔4〕对仿真后的结果进行分析,得出瑞利无线衰落信道的特性。
2 设计思路无线衰落信道的MATLAB仿真:〔1〕分析出无线信道符合瑞利概率密度分布函数,写出数学表达式。
〔2〕建立多径衰落信道的根本模型。
〔3〕对符合瑞利信道的路径衰落进行分析,并利用MATLAB进行仿真。
3 设计过程3.1 方案论证3.1.1.瑞利信道环境与数学模型瑞利衰落信道〔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,即“衰落〞,并且其包含服从瑞利分布。
瑞利衰落属于小尺寸的衰落效应,它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。
信道衰落的快慢与开展端和接收端的相对运动速度的大小有关,相对运动对导致接受信号的多普勒频移,一固定信号通过单径的瑞利衰落信道后,在1秒内的能量波动,这一瑞利衰落信道的多普勒频移最大分别为10Hz和100Hz,在GSM1800MHz的载波频率上,其相应的移动速度分别为约6千米每小时和60千米每小时。
特别需要注意的事信号“深衰落〞现象,此时信号能量的衰减到达数千倍,即30到40分贝。
瑞利衰落模型适用于描述建筑物密集的城镇中心地带的无线信道。
密集的建筑和其他物体使得无线设备的发射机和接收机之间没有直射路径,而且使得无线信号被衰减、反射、折射、衍射。
在曼哈顿的实验证明,当地的无线信道环境实在接近于瑞利衰落。
基于MATLAB下的频率选择性信道仿真简介本文档旨在介绍使用MATLAB进行频率选择性信道仿真的基本方法和步骤。
背景频率选择性信道是无线通信中常见的信道类型之一,其特点是在不同的频率上具有不同的衰减和相位响应。
为了更好地理解和分析这种信道的性能,我们需要进行仿真模拟。
仿真步骤以下是在MATLAB中进行频率选择性信道仿真的基本步骤:1. 信道建模:首先,我们需要使用合适的数学模型来描述频率选择性信道。
常用的模型包括扁平衰落模型、Jakes模型、Rician衰落模型等。
根据具体的应用场景和需求,选择合适的模型进行建模。
信道建模:首先,我们需要使用合适的数学模型来描述频率选择性信道。
常用的模型包括扁平衰落模型、Jakes模型、Rician衰落模型等。
根据具体的应用场景和需求,选择合适的模型进行建模。
2. 频谱分析:通过频谱分析可以获得信号在不同频率上的衰减和相位响应。
MATLAB提供了丰富的信号处理工具箱,可以方便地对信号进行频谱分析。
频谱分析:通过频谱分析可以获得信号在不同频率上的衰减和相位响应。
MATLAB提供了丰富的信号处理工具箱,可以方便地对信号进行频谱分析。
3. 信道仿真:在信道建模和频谱分析的基础上,我们可以开始进行信道仿真。
根据所选用的信道模型和信号特性,使用MATLAB编写仿真代码,生成仿真结果。
可以考虑包括信号衰落、传输误码率等性能指标。
信道仿真:在信道建模和频谱分析的基础上,我们可以开始进行信道仿真。
根据所选用的信道模型和信号特性,使用MATLAB编写仿真代码,生成仿真结果。
可以考虑包括信号衰落、传输误码率等性能指标。
4. 结果分析:对于信道仿真的结果,我们需要进行详细的分析和评估。
根据仿真结果,可以评估系统在频率选择性信道下的性能表现,并针对性地进行优化。
结果分析:对于信道仿真的结果,我们需要进行详细的分析和评估。
根据仿真结果,可以评估系统在频率选择性信道下的性能表现,并针对性地进行优化。
基于MATLAB的移动衰落信道仿真摘要:本文基于MATLAB对移动衰落信道进行仿真。
重点利用JAKES法对瑞利信道进行了确定性模型仿真,对其功率谱密度和自相关函数进行了讨论。
通过比较仿真模型与参考模型,说明了仿真模型的正确性。
同时,仿真结果表明,仿真结果的特性主要取决于最大多普勒频移与谐波个数这两个参数。
关键词:瑞利信道;功率谱密度;自相关函数;JAKES法;最大多普勒频移Mobile Fading Channel Simulation Based on MATLABAbstract:In this thesis, mobile fading channel is simulated based on MATLAB. It mainly focuses on the deterministic model simulation of Rayleigh channel using JAKES method, and its power spectral density and autocorrelation function are discussed. By comparing the simulation model with the reference model, it demonstrates the correctness of simulation models. At the same time, the simulation results indicate that the results are mainly depending on following two parameters: the maximum Doppler frequency shifts and the number of harmonic waves.Keywords: Rayleigh channel;power spectral density;autocorrelation function;Jakes method;maximum Doppler shift目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1 研究背景及意义 (2)1.2 研究内容 (2)第二章无线信道的概念与特性 (3)2.1 移动无线信道的概念 (3)2.2 移动无线信道基本理论 (3)2.3 移动无线信道的类型 (4)2.3.1 传播路径损耗模型 (4)2.3.2 大尺度传播模型 (4)2.3.3 小尺度传播模型 (4)2.4 移动无线信道的衰落 (5)2.5 瑞利衰落信道模型的实现 (5)第三章确定性信道过程的理论导论 (8)3.1 确定性信道建模的原理 (8)3.1.1成形波器法 (8)3.2.2正弦波叠加法 (9)3.2 确定性过程的基本性质 (11)第四章确定性过程模型参数的计算方法 (12)4.1 离散多普勒频率和多普勒系数的计算方法 (12)4.2 多普勒相位的计算方法 (15)4.3 确定性瑞利过程的衰落时间间隔 (16)第五章JAKES功率谱密度与自相关函数的性能分析 (18)第六章结束语 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)前言现代移动通信的发展涉及通信信号与信道、分集接收机与最佳接收机、信源编码与信道编码、数字调制与解调等多方面技术,而无线信道及信道建模构成了移动通信传输技术的理论基础。
开题报告通信工程瑞利衰落信道的matlab仿真一、课题研究意义及现状随着科学技术的不断提高,无线通信系统不断更新还代,无线通信走入各家各户,它带来的便利深入人心。
无线移动通信自诞生以来,其发展速度令人惊叹。
经历第二代和第三代移动通信的快速发展,下一代即后三代(Beyond 3G)或第四代移动通信系统(4G)的研究工作已经开始展开。
移动信道的研究与应用为移动通信开辟更为广阔的前景,认识移动信道本身的特性是解决移动通信中关键技术的前提.瑞利衰落信道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,即“衰落”,并且其包络服从瑞利分布。
在无线通信中,信号通过无线信道后,由于基站周围反光物体或者其它障碍物的阻塞,经过多种路径的反射、折射,导致信号幅度随机化,使信号的干扰增大,给接受信号带来很大不便。
而第四代移动通信技术要普及,就要研发出瑞利衰落信道的解决方法,所以研究瑞利衰落信道具有很大的意义。
在MIMO中,传统的多天线被用来增加分集度从而克服信道衰落。
具有相同信息的信号通过不同的路径被发送出去,在接收机端可以获得数据符号多个独立衰落的复制品,从而获得更高的接收可靠性。
要克服瑞利衰落信道带来的不便,就要先研究它的特性。
当在实际电子通信系统中进行试验研究比较困难或更本无法实现时,仿真技术就成为必然选择。
我的研究课题就是利用Matlab仿真对瑞利衰落信道进行模拟仿真,对产生的各种符合瑞利分布的信道系数画出曲线图,并进行分析研究。
二、课题研究的主要内容和预期目标课题研究的主要内容1.先掌握matlab程序设计;2.通过资料了解瑞利衰落信道的原理;3.通过m语言编程建立瑞利衰落信道模型;4.在完善的信道模型基础上进行Matlab仿真;课题的预期目标:1.要求根据瑞利衰落信道模型,能产生符合瑞利分布的信道系数;2.再根据这些信道系数画出相应的曲线图;3.课题的验收成果包括瑞利衰落信道仿真的matlab源程序以及相应的说明书。
瑞利分布信道MATLAB仿真1、引言由于多径效应和移动台运动等影响因素,使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散,即时间色散、频率色散、角度色散等等,因此多径信道的特性对通信质量有着重要的影响,而多径信道的包络统计特性则是我们研究的焦点。
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、莱斯分布等。
在此专门针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真,进一步加深对多径信道特性的了解。
2、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(如视距传播路径),且存在大量反射波,到达接收天线的方向角随机的((0~2π)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,θ在0~2π内服从均匀分布。
瑞利分布的概率分布密度如图1所示: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()1()()()N t k k k yt r t x t τ==-∑ (1)其中,()k r t 复路径衰落,服从瑞利分布;k τ是多径时延。
多径衰落信道模型框图如图2所示:图2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()r t =(2)上式中()()c s 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。
3、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 τ,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4、仿真结果(1)(1)多普勒滤波器的频响图4多普勒滤波器的频响(2)多普勒滤波器的统计特性图5多普勒滤波器的统计特性(3)信道的时域输入/输出波形图6信道的时域输入/输出波形5、仿真结果(2)(1)当终端移动速度为30km/h时,瑞利分布的包络如下图所示(2)当终端移动速度为100km/h时,瑞利分布的包络如下图所示三、仿真代码%main.mclc;LengthOfSignal=10240;%信号长度(最好大于两倍fc)fm=512;%最大多普勒频移fc=5120;%载波频率t=1:LengthOfSignal;%SignalInput=sin(t/100);SignalInput=sin(t/100)+cos(t/65);%信号输入delay=[03171109173251];power=[0-1-9-10-15-20];%dBy_in=[zeros(1,delay(6))SignalInput];%为时移补零y_out=zeros(1,LengthOfSignal);%用于信号输出for i=1:6Rayl;y_out=y_out+r.*y_in(delay(6)+1-delay(i):delay(6)+LengthOfSignal-delay (i))*10^(power(i)/20);end;figure(1);subplot(2,1,1);plot(SignalInput(delay(6)+1:LengthOfSignal));%去除时延造成的空白信号title('Signal Input');subplot(2,1,2);plot(y_out(delay(6)+1:LengthOfSignal));%去除时延造成的空白信号title('Signal Output');figure(2);subplot(2,1,1);hist(r,256);title('Amplitude Distribution Of Rayleigh Signal')subplot(2,1,2);hist(angle(r0));title('Angle Distribution Of Rayleigh Signal');figure(3);plot(Sf1);title('The Frequency Response of Doppler Filter');%Rayl.mf=1:2*fm-1;%通频带长度y=0.5./((1-((f-fm)/fm).^2).^(1/2))/pi;%多普勒功率谱(基带)Sf=zeros(1,LengthOfSignal);Sf1=y;%多普勒滤波器的频响Sf(fc-fm+1:fc+fm-1)=y;%(把基带映射到载波频率)x1=randn(1,LengthOfSignal);x2=randn(1,LengthOfSignal);nc=ifft(fft(x1+i*x2).*sqrt(Sf));%同相分量x3=randn(1,LengthOfSignal);x4=randn(1,LengthOfSignal);ns=ifft(fft(x3+i*x4).*sqrt(Sf));%正交分量r0=(real(nc)+j*real(ns));%瑞利信号r=abs(r0);%瑞利信号幅值。
一、实验目的本次实验旨在通过仿真和理论分析,了解不同信道模型的基本原理和特性,掌握信道模型在实际通信系统中的应用,并对不同信道模型进行性能比较。
二、实验内容1. 研究背景及意义信道模型是通信系统中的基础理论,它描述了信号在传输过程中受到的干扰和衰减。
信道模型分析对于优化通信系统性能、提高通信质量具有重要意义。
2. 实验方法(1)MATLAB仿真:使用MATLAB软件对以下信道模型进行仿真:AWGN信道、瑞利信道、莱斯信道、对数正态信道等。
(2)理论分析:对信道模型的基本原理、特性进行理论分析,包括信道容量、误码率等性能指标。
3. 实验步骤(1)熟悉MATLAB软件,掌握基本运算操作和图形绘制指令。
(2)学习加性白高斯噪声(AWGN)信道模型,通过MATLAB生成正态随机数,绘制信号波形和序列柱状图。
(3)分析信号频谱,对信号进行傅里叶变换,绘制信号时域波形图和频谱图。
(4)模拟AM调制解调,分析经过AWGN信道前的已调信号的时域波形图和频谱图,以及经过AWGN信道后的已调信号的时域波形图和频谱图。
(5)仿真瑞利信道、莱斯信道、对数正态信道,对比分析不同信道模型下的信道容量和误码率。
三、实验结果与分析1. AWGN信道在AWGN信道中,信号经过噪声干扰后,信噪比(SNR)下降。
通过仿真和理论分析,得出以下结论:(1)信噪比与误码率呈反比关系。
(2)随着信噪比的提高,误码率逐渐降低。
2. 瑞利信道瑞利信道是典型的衰落信道,其信道容量和误码率如下:(1)信道容量与信噪比成正比。
(2)误码率与信噪比呈非线性关系。
3. 莱斯信道莱斯信道是另一种典型的衰落信道,其信道容量和误码率如下:(1)信道容量与信噪比成正比。
(2)误码率与信噪比呈非线性关系。
4. 对数正态信道对数正态信道是一种非衰落信道,其信道容量和误码率如下:(1)信道容量与信噪比成正比。
(2)误码率与信噪比呈非线性关系。
5. 不同信道模型性能比较通过对AWGN信道、瑞利信道、莱斯信道、对数正态信道的仿真和理论分析,得出以下结论:(1)在相同信噪比下,瑞利信道和莱斯信道的误码率较高。
基于MATLAB的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。
本文在Matlab环境下的,通过编写程序让二进制数据经过QPSK调制,然后再让信号分别通过高斯信道、瑞利信道、莱斯信道和码间干扰信道,并在接收端进行QPSK解调后计算这三种信道条件下的误码性能,并得到了相应的分析结果。
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[1]。
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瑞利分布和莱斯分布在实际情况中对数字通信系统来说,调制符号的周期比由多径传播引起的时延扩展要大,因此在一个符号周期的所有频率分量都会经历相同的衰减和相移。
信道对于所有频率分量来说是平坦的,因而定义这类信道为平坦衰落信道。
创新实践报告报告题目:基于matlab地通信系统仿真学院名称:信息工程学院姓名:余盛泽班级学号: 11042232指导老师:温靖二O一四年十月十五日目录一、引言 (2)二、仿真分析与测试 (3)2.1 随机信号地生成 (3)2.2信道编译码 (4)2.2.1 卷积码地原理 (4)2.2.2 译码原理 (4)2.3 调制与解调 (5)2.3.1 BPSK地调制原理 (5)2.3.2 BPSK解调原理 (5)2.3.3 QPSK调制与解调 (6)2.4信道 (7)2.4.1 加性高斯白噪声信道 (7)2.4.2 瑞利信道 (7)2.5多径合并 (8)2.5.1 MRC方式 (8)2.5.2 EGC方式 (8)2.6采样判决 (8)2.7理论值与仿真结果地对比 (9)三、系统仿真分析 (9)3.1有信道编码和无信道编码地地性能比较 (9)3.1.1信道编码地仿真 (9)3.1.2有信道编码和无信道编码地比较 (10)3.2 BPSK与QPSK调制方式对通信系统性能地比较 (11)3.2.1调制过程地仿真 (11)3.2.2不同调制方式地误码率分析 (12)3.3高斯信道和瑞利衰落信道下地比较 (13)3.3.1信道加噪仿真 (13)3.3.2不同信道下地误码分析 (14)3.4不同合并方式下地对比 (14)3.4.1 MRC不同信噪比下地误码分析 (15)3.4.2 EGC不同信噪比下地误码分析 (15)3.4.3 MRC、EGC分别在2根、4根天线下地对比 (16)3.5理论数据与仿真数据地区别 (16)四、设计小结 (17)参考文献 (18)一、引言现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期,降低成本,提高水平.这样尖锐对立地两个方面地要求,只有通过使用强大地计算机辅助分析设计技术和工具才能实现. 在这种迫切地需求之下,MATLAB应运而生.它使得通信系统仿真地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地发展. 通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计地全过程,对通信系统地发展起着举足轻重地作用.通信系统仿真具有广泛地适应性和极好地灵活性,有助于我们更好地研究通信系统性能. 通信系统仿真地基本步骤如下图所示:二、仿真分析与测试2.1 随机信号地生成利用Matlab中自带地函数randsrc来产生0、1等概分布地随机信号.源代码如下所示:global NN=300。
利用MATLAB仿真多径衰落信道利用MATLAB仿真多种多径衰落信道摘要:移动信道的多径传播引起的瑞利衰落,时延扩展以及伴随接收过程的多普勒频移使接受信号受到严重的衰落,阴影效应会是接受的的信号过弱而造成通信的中断:在信道中存在噪声和干扰,也会是接收信号失真而造成误码,所以通过仿真找到衰落的原因并采取一些信号处理技术来改善信号接收质量显得很重要,这里利用MATLAB对多径衰落信道的波形做一比较。
一,多径衰落信道的特点关于多径衰落信道,通过下面一个简单的模拟图来说明多径衰落信道的两个特点:频率选择性衰落和时间衰落。
dr0基站假设在一条笔直的高速公路上一段安装了一个固定的基站,另一端有一面完全反射的电磁波墙面。
当移动台静止时,显然从基站发出的直射信号到达移动台需要时间为r0/c,(c 为光速),从反射墙反射过来的信号到达移动台需要的时间为(2d-r0)/c。
也就是说,在t时刻,移动台接收分别接受了从时刻t-r0/c基站发出的直射信号和从时刻t-(2d-r0)/c基站发出的反射信号,而且信号在传播过程中要衰减,在自由空间中,直射信号和反射信号相位相反。
1,下面通过MATLAB画出在r0处接收信号会有什么特点:程序代码如下: clear allf=1; %发射信号频率v=1; %移动台速度,静止情况为0c=3e8; %电磁波速度,光速r0=3; %移动台距离基站初始距离d=10; %基站距离反射墙的距离t1=0.1:0.0001:10; %时间E1=cos(2*pi*f*((1-v/c).*t1-r0/c))./(r0+v.*t1); %直射径信号E2=cos(2*pi*f*((1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c))./(2*d-r0-v*t1); %反射径信号figureplot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r') %画出直射径、反射径和总的接收信号legend('直射径信号','反射径信号','移动台接收的合成信号')axis([0 10 -0.8 0.8])输出波形如下所示:由上图可以看出,即是移动台是静止的,由于反射径的存在,使得接收到的合成信号最大值要小于直射径信号:2,修改r0=9时,运行程序结果如下:通过上图我们可以看出,当r0=9时,由于靠墙比较近,直射信号要比r0=3处弱一些,反射信号要比r0=3强一些,但是移动台接收到的合成信号更弱了,不仅要小于直射径的信号,而且小于反射径的信号。
基于MATLAB的移动通信信道建模与仿真1、引言MATLAB 仿真软件能很好的对数字通信系统进行模拟仿真,用户可以根据自己研究的需要,通过使用不同的算法编写程序来构建能够满足一定仿真要求无线通信信道。
本文首先主要介绍了移动无线信道的特点及其分类,在此基础上给出了小尺度衰落信道的Clarke 模型中的主要信道类型和重要概念。
在文章的仿真部分提出了非相关Rican 信道的MATLAB 仿真,和一个基于移动无线衰落信道的MATLAB 仿真,它描述了在构建移动通信信道时Rayleigh 衰落信道的仿真模型。
2、移动无线衰落信道分类当移动台在一个较小的范围(小于20个工作波长)运动时,引起接收信号的幅度、相位和到达角等的快速变化,这种变化称为小尺度衰落。
典型的小尺度衰落有Rayleigh、Rician衰落,因为当信号在传播过程中经过许多反射路径后,接收到的信号幅度可以用Rayleigh或Rician 概率密度函数来描述。
在接受信号有直达信号LOS(Line of sight)的情况下,幅度的衰落呈现Rician分布,而当在接收端没有直达信号的情况下,幅度的衰落呈现Rayleigh分布。
采用小尺度衰落模型的信道,衰落幅度是服从Rician或Rayleigh分布的随机变量,这些变量将会影响到接收信号的幅度和功率。
3、移动通信信道模型在通信理论中,描述移动通信信道衰落的模型主要有Clarke信道模型和Suzuki信道模型,前者用于描述小尺度衰落,后者综合考虑大尺度衰落和小尺度衰落的影响。
本文主要介绍小尺度衰落模型的仿真,所采用的是Clarke信道模型。
在Clarke信道模型下,可以根据Rayleigh t 或Rician分布来构造幅度衰落的模型。
假设在第i 个单位时间上的衰落幅度i r 可以表示为:β是直达信号分量的幅度,i x 、i y 是满足方差为,均值为的不相关高斯随机过程序列。
直达信号分量与高斯随机分量的能量比值被称为Rician 因子: 在Rician 衰落中,分别当K = ∞和K= 0时,这时的信道分别是Gaussian 信道和Rayleigh 信道。
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。
图1 各种衰落之间的关系一、大尺度衰落大尺度衰落是在一个较大的围上考察功率的渐变过程,功率的局部中值随距离变化缓慢。
大尺度信道模型主要研究电波传播在时间、空间、频率围平均特性。
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:rt r t s G G c df πP P L 142⎪⎭⎫ ⎝⎛== 其中,t P 为发射功率,r P 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8103⨯,t G 为发射端天线增益,r G 为接收端天线增益。