瑞利信道仿真

第 5 卷第 2 期解放军理工大学学报(自然科学版)V o l.5 N o. 22004 年4 月J o u rn a l o f PL A U n ive r s i ty o f Sc i en c e an d T ech n o lo g y A p r. 2004 文章编号: 100923443 (2004) 022*******Ra y l e igh 衰落信道的仿真模型李子, 蔡跃明(解放军理工大学通信工程学院, 江苏南京210007)摘要: R ay le igh 衰落信道的仿真模型是许多信道仿真模型的基础。

用一个统一的表达式归纳和总结了各种R ay le igh 衰落信道仿真模型, 根据表达式中参数的假设条件不同, 将现有的仿真模型分为 4 类, 分别讨论它们的均值、相关统计特性、平稳特性和各态历经特性。

通过对这些仿真模型的比较分析, 可以看出, 各态历经特性与相关特性的匹配是一对矛盾, 不能同时满足。

在此基础上提出了一个高效的仿真模型应当满足的条件, 这将有助于设计新的仿真模型。

关键词: 信道模型; 瑞利衰落; 广义平稳; 各态历经中图分类号: TN 911. 5 文献标识码: AS i m u la t i o n M o d e ls fo r R a y le ig h F a d ing C ha nne lsL I Z i, CA I Y u e2m i n g( In st i tu te o f Comm un ica t i o n s E n g i nee r i ng, PL A U n iv. o f Sc i.& T ech. , N an jing 210007, C h ina)A b s t ra c t: R ay le igh fad ing ch anne ls a re th e fo unda t i o n o f a ll ch anne l m o de ls. In th is p ap e r, seve ra l k ind s o f th e si m u la t i o n m o de ls o f R ay le igh fad ing ch anne ls by a un ifo rm exp re ssi o n a re summ a r ived. A cco rd ing to th e d iffe rence s am o ng th e a ssum ed co nd it i o n o f th e p a ram e te r s in th e exp re ssi o n , th e si m u la t i o n m o de ls fa ll in to 4 c la sse s. D iscu ssi o n is a lso m ade o f th e ir m ean , co r re la t i o n , sta t i o na ry and e rgo d ic ity. W ith th e h e lp o f th e se d iscu ssi o n s, it can be seen th a t th e e rgo d ic ity and th e f it t ing o f th e sta t i o na ry can’ t ex ist si m u ltaneo u sly.B a sed o n th is, som e co nd it i o n s o n an effec t ive ch anne l m o de l a re p re sen ted. A nd th e se co n d it i o n s a re u sefu l to de s ign th e new effec t i ve ch a nne l m o d e l s.Ke y w o rd s:ch a nne l m o d e l; R ay l e i gh fad ing; w ide2sen se sta t i o n a ry; e r go d ic i ty无线通信系统的性能在很大程度上取决于无线信道。

瑞利信道衰减系数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述瑞利信道是一种常见的无线传输信道模型，其信号经过传输会受到一定程度的衰减影响。

瑞利信道衰减系数是用来描述信号在瑞利信道中衰减的程度的重要参数之一。

在无线通信系统中，了解和准确计算瑞利信道衰减系数对于系统设计和性能评估至关重要。

本文将围绕瑞利信道衰减系数展开详细讨论，包括其定义、计算方法以及影响因素等内容。

通过深入探讨瑞利信道衰减系数的相关知识，可以帮助读者更好地理解在实际通信系统中应用和优化瑞利信道的重要性。

1.2文章结构1.2 文章结构本文将首先介绍瑞利信道衰减系数的概念和定义，然后探讨影响瑞利信道衰减系数的因素，包括信号频率、传输距离、环境条件等。

接着将详细说明如何计算瑞利信道衰减系数，包括理论推导和实际计算方法。

最后，我们将总结瑞利信道衰减系数的重要性，并举例应用瑞利信道衰减系数的实际场景，展望未来的研究方向。

通过本文的阐述，读者将能够全面了解瑞利信道衰减系数在无线通信系统中的重要性和应用价值。

1.3 目的:本文旨在深入探讨瑞利信道衰减系数这一重要概念，阐明其在通信系统中的关键作用和影响因素。

通过详细介绍瑞利信道衰减系数的定义、计算方法以及实际应用场景，希望读者能够更加全面地了解该概念的重要性和实用性。

同时，本文也旨在对未来关于瑞利信道衰减系数的研究方向进行展望，为相关领域的进一步研究提供思路和启示。

通过本文的阐述，希望读者能够对瑞利信道衰减系数有一个全面深入的理解，为通信系统的设计和优化提供参考和指导。

2.正文2.1 什么是瑞利信道衰减系数瑞利信道衰减系数是描述在瑞利信道中信号传输衰减的重要参数。

瑞利信道是无线通信中常见的一种多路径衰落信道模型，其特点是接收端收到的信号是由多条不同路径的信号叠加而成的，这些信号经过不同的路径传播到达接收端，因此会受到多径效应的影响。

信号在传输过程中会出现衰减，其中瑞利信道衰减系数就是用来描述这种衰减情况的参数。

通信原理课程设计基于matlab的通信信道及眼图的仿真作者:摘要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。

因此我们对瑞利信道、莱斯信道进行了仿真并针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真。

由于眼图是实验室中常用的一种评价基带传输系统的一种定性而方便的方法，“眼睛”的张开程度可以作为基带传输系统性能的一种度量，它不但反映串扰的大小，而且也可以反映信道噪声的影响。

为此，我们在matlab上进行了仿真,加深对眼图的理解。

关键词：瑞利信道莱斯信道多径效应眼图一、瑞利信道在移动通信系统中，发射端和接收端都可能处于不停的运动状态之中，这种相对运动将产生多普勒频移。

在多径信道中，发射端发出的信号通过多条路径到达接收端，这些路径具有不同的延迟和接收强度，它们之间的相互作用就形成了衰落。

MATLAB中的多径瑞利衰落信道模块可以用于上述条件下的信道仿真。

多径瑞利衰落信道模块用于多径瑞利衰落信道的基带仿真，该模块的输入信号为复信号，可以为离散信号或基于帧结构的列向量信号。

无线系统中接收机与发射机之间的相对运动将引起信号频率的多普勒频移，多普勒频移值由下式决定：其中v是发射端与接收端的相对速度，θ是相对速度与二者连线的夹角，λ是信号的波长。

Fd的值可以在该模块的多普勒平移项中设置。

由于多径信道反映了信号在多条路径中的传输，传输的信号经过不同的路径到达接收端，因此产生了不同的时间延迟。

当信号沿着不同路径传输并相互干扰时，就会产生多径衰落现象。

在模块的参数设置表中，Delay vector（延迟向量）项中，可以为每条传输路径设置不同的延迟。

如果激活模块中的Normalize gain vector to 0 dB overall gain,则表示将所有路径接收信号之和定为0分贝。

第七章标量信道建模及其仿真 (187)7.1平坦衰落信道建模 (188)7.1.1平坦衰落信道理论模型 (188)7.1.1.1 Clarke信道模型 (188)7.1.1.2 Suzuki 信道模型 (189)7.1.2 多普勒功率谱 (191)7.1.2.1 经典功率谱 (192)7.1.2.2 高斯功率谱 (194)7.1.2.3 平均多普勒频移和多普勒扩展 (195)7.2平坦衰落信道仿真[13] (196)7.2.1 正弦波叠加法 (197)7.2.1.1 等距离法（MED）[8] (203)7.2.1.2 等面积法（MEA）[8] (205)7.2.1.3 Monte Carlo法（MCM）[8] (209)7.2.1.4 最小均方误差法（MSEM）[8] (212)7.2.1.5 精确多普勒扩展法（MEDS）[14] (214)7.2.1.6 多普勒相位的计算方法 (217)7.2.1.7 Jakes仿真器(JM)[1] (218)7.2.1.8 仿真方法的性能分析 (233)7.2.2 成形滤波器法 (236)7.3频率选择性衰落信道建模[13] (238)7.4频率选择性衰落信道仿真 (242)参考文献 (244)第七章标量信道建模及其仿真前面的章节从总体上介绍了信道的基本知识和基本特性，包括大尺度传播、小尺度衰落等等。

无疑，了解这些信道特性对我们要在频谱资源有限的信道上，尽可能高质量、大容量传输有用信息起着指导性的作用：讨论大尺度传播不仅对分析信道的可用性、选择载波频率以及切换有重要意义，而且对于移动无线网络的规划也很重要；而讨论小尺度衰落则对传输技术的选择和数字接收机的设计至关重要。

因此，信道建模和仿真是研究移动无线通信各种技术和网络规划的基础和关键。

建模的评估标准是在不同的环境下所建立的模型与真实无线信道的吻合程度；而仿真的评估标准则在于运算量的复杂度。

因此，研究人员需要根据实际情况的不同来进行建模和仿真。

*****************实践教学*****************兰州理工大学计算机与通信学院2013年秋季学期《通信系统综合训练》题目：基于QAM调制的无线衰落信道的性能分析与仿真专业班级：通信工程（1）班姓名：赵晓瑾学号：10250131指导教师：王惠琴成绩：摘要本次课程设计利用MATLAB软件对16QAM调制解调系统进行仿真,其中，信道采用瑞利衰落信道和高斯信道，调制方式为正交振幅调制方式，解调方式为相干解调方式。

并以此分析16QAM系统的信号经过的各个处理过程，由程序得到瑞利衰落信道下的系统误码率图，并与高斯信道下的误码率图进行对比。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

关键词：16QAM;调制解调;瑞利信道;目录一、前言..................................................................................................................... 0聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

二、16QAM调制解调系统基本原理............................................................................ 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

2.1 调制及解调的相关概念............................................................................... 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

2.2 16QAM调制系统.......................................................................................... 1彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

2.2.1 16QAM系统的原理.......................................................................... 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

瑞利、莱斯分布推导过程1、引言移动无线信道的主要特征是多径传播。

多径传播是由于无线传播环境的影响，在电波的传播路径上电波产生了反射、绕射和散射，这样当电波传输到移动台的天线时，信号不是单一路径来的，而是许多路径来的多个信号的叠加。

因为电波通过各个路径的距离不同，所以各个路径电波到达接收机的时间不同，相位也就不同。

不同相位的多个信号在接收端叠加，有时是同相叠加而加强，有时是反相叠加而减弱。

这样接收信号的幅度将急剧变化，即产生了所谓的多径衰落[1]。

多径衰落直接体现了无线信道的复杂性和随机性，是决定移动通信系统性能的基本问题。

所以研究移动无线信道多径衰落特性，对建立无线信道传播模型的研究与开发高质量移动通信系统有重要意义。

本文针对上述情况，对多径信道的包络统计特性进行了数学推导，并用matlab 编程对瑞利分布和莱斯分布的概率密度函数进行了仿真，得到了直观的概率密度曲线。

2、瑞利分布2.1 数学推导假设：发射机和接收机之间没有直射波路径；有大量的反射波存在，且到达接收机天线的方向角是随机的（0～2π均匀分布）； 各个反射波的幅度和相位都是统计独立的。

通常在离基站较远、反射物较多的地区是符合上述假设的。

设发射信号是垂直极化，并且只考虑垂直波时，场强为()01cos Nz n c n n E E C t ωθ==+∑（实部） （1）式中，c ω为载波频率；0E ·n C 为第n 个入射波（实部）幅度；n n n t θωϕ=+，n ω为多普勒频率漂移，n ϕ为随机相位（0～2π均匀分布）。

z E 可以表示为()()cos sin z c c s c E T t t T t t ωω=- （2） 式中01()cos()Nc n n n n T t E C t ωϕ==+∑01()sin()Ns n n n n T t E C t ωϕ==+∑()c T t 和()s T t 分别为z E 的两个角频率相同的相互正交的分量。

无线移动通信中的信道建模与仿真一、引言随着移动通信技术的不断发展，人们对信道建模和仿真的需求也越来越高。

信道建模和仿真是无线通信系统设计中必不可少的一环，是保证通信系统性能的重要因素。

这篇文章将介绍信道建模和仿真在无线移动通信中的应用，以及信道建模和仿真的一些基本概念和方法。

二、信道建模1. 信道模型的概念信道模型是指对无线通信信道进行描述和建模的数学模型。

在实际通信中，无线信号在传输过程中会受到多种因素的影响，如多径、衰落、干扰等，这些因素对无线信号的传输造成了很大的影响，因此，对无线信道进行建模是保证通信系统性能的关键。

2. 信道参数的描述信道参数通常包括信道增益、时延、多普勒频移、相位等。

其中，信道增益是指信号在传输过程中所受到的衰落程度，时延是指信号从发射端到接收端所需要的时间，多普勒频移是由于接收端和发射端之间的运动速度而引起的信号频率偏移，相位是指信号的相位差。

3. 信道建模方法信道建模方法主要包括理论分析、数值模拟和实测建模三种方法。

其中，理论分析主要是通过数学模型对无线信道的特性进行推导和描述。

数值模拟方法是通过计算机程序对无线信道进行模拟和仿真。

实测建模方法则是通过实际测量得到无线信道的特性参数。

三、信道仿真1. 仿真概念信道仿真是通过计算机程序对无线信道进行模拟和实验，以调查和预测无线通信系统的性能。

仿真是一个相对较为简单的方法，可以帮助设计人员快速验证设计方案的可行性和正确性。

2. 仿真方法信道仿真方法主要包括离散事件仿真和连续仿真两种方法。

其中，离散事件仿真是指通过模拟在时间上出现的离散事件进行仿真。

连续仿真则是通过模拟在时间上连续变化的信号进行仿真。

3. 仿真参数信道仿真参数通常包括信噪比、误码率、比特误差率等。

其中，信噪比是指信号功率和噪声功率之间的比值，误码率是指在传输过程中产生的误码比率，比特误差率是指在传输过程中每个比特产生误码的比率。

四、移动通信中的信道模型和仿真1. 多径衰落信道模型多径衰落信道是指无线信号在传输过程中由于多种因素的影响而经历多条路径从发射端到达接收端，导致信号发生衰落的过程。

实验报告哈尔滨工程大学教务处制实验五无线多径信道特性及模型设计、实验目的实验验证多径信道时间选择性和频率选择性特性，验证多径衰落信道模型。

、实验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。

瑞利衰落信道(Rayleigh fadi ng cha nn el)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 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。

其典型信道模型为Clarke 信道模型。

Clarke 信道模型是用于描述小尺度衰落的一种平坦衰落信道模型，即瑞利衰落信道。

其移动台接收信号强度的统计特性是基于散射的，这正好与市区环境中的无直视通路的特 点相吻合，因而广泛应用于市区环境的仿真中。

在Clarke 模型中，基站和移动台之间的传播环境的主要特征是多径传播，不存在直射 路径，只存在散射路径，使到达波都经历了相似的衰落，具有几乎相等的幅度，但具有不 同的频移和入射角。

移动台的移动使得每个到达波都经历了多普勒频移，假设发射天线是垂直极化的，入 射到移动台天线的电磁场由 N 个平面波组成。

对于第 n 个以角度 n 到达的x 轴的入射波, 多普勒频移为:NE z E o C n cos(2 f c tn) ( 2)n 1第n 个到达分量的随机相位为:2 f n tn 为随机变量，其在［0, 2n ］间隔内有均匀的概率密度函数 p( n ) 12 , ( 0对C 进行归一化:(4)式中＜• ＞表示求集总平均。

上海电力学院现代通信系统仿真大作业报告实验名称： Simulink仿真信道专业：通信工程姓名：班级：学号：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。