1、*實踐教學(xué)*蘭州理工大學(xué)計算機與通信學(xué)院2013年春季學(xué)期通信系統(tǒng)仿真訓(xùn)練課程設(shè)計題 目：多徑時變信道模型的仿真與性能分析專業(yè)班級： 通信工程（1）班 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成 績： 摘 要本課程設(shè)計從信道的隨機過程特征出發(fā)，分析了多徑衰落信道的時間選擇性和頻率選擇性，討論信道的衰落特征，并重點針對服從瑞利分布的多徑衰落信道模型在matlab環(huán)境下進行模擬仿真，然后觀察單頻信號、數(shù)字信號經(jīng)過多徑時變信道后的時域波形和頻譜，通過仿真分析了多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)對信道以及信號的影響,有助于對信道的進一步理解和掌握以及工程實踐提供一定的借鑒。關(guān)鍵詞：多徑效應(yīng)；時變信道；瑞利衰落；matlab

2、a目 錄前 言1一、多徑時變信道概述21.1 多徑衰落信道的分類21.1. 1 平坦衰落和頻率選擇性衰落21.1. 2 快衰落和慢衰落31.1.3 時不變多徑衰落信道31.1.4時變多徑衰落信道31.2多徑衰落信道基本特性41.2.1 時間選擇性與頻率選擇性41.2.2多徑效應(yīng)與頻率選擇性41.3瑞利衰落信道51.3.1瑞利衰落信道簡介51.3.2瑞利衰落信道基本模型61.3.3產(chǎn)生服從瑞利分布的路徑衰落r(t)61.3.4產(chǎn)生多徑延時71.3.5仿真框架8二、時變多徑信道仿真程序設(shè)計92.1時變多徑信道仿真模塊92.2瑞利信道仿真模塊92.3單頻信號經(jīng)過多徑信道仿真模塊102.4數(shù)字信號經(jīng)過

3、多徑信道仿真模塊10三、設(shè)計結(jié)果與測試113.1時變多徑信道仿真113.1.1仿真移動臺在不同位置的多徑信號113.1.2仿真不同頻率的信號的多徑信號改變123.1.3仿真移動臺不同速度的信號的多徑信號改變133.2瑞利信道仿真133.3多徑信道對單音頻信號的影響仿真143.4 多徑信道對數(shù)字信號影響15總結(jié)17參考文獻18附錄19致謝252前 言 由于信道中電磁波受到反射、繞射、散射、多徑傳播等因素的影響，接收端所接收到的信號是各個方向到達電磁波的疊加，使信號在小范圍內(nèi)引起劇烈的波動，稱之為多徑衰落，亦稱為小尺度衰落。小尺度衰落直接體現(xiàn)了無線信道的復(fù)雜性和隨機性，是決定無線通信系統(tǒng)性能的基本

4、問題。小尺度衰落信道按相干帶寬分為平坦衰落信道和頻率選擇性衰落信道，按相干時間與信號周期的關(guān)系分為慢衰落信道和快衰落信道。由于頻率選擇性信道可以通過平坦衰落信道實現(xiàn)，因此，平坦衰落信道的計算機仿真是研究多徑信道、MIMO信道的重要方法，更是進一步研究信道容量、信道編碼及均衡器等模型的前提。一般而言，在市區(qū)內(nèi)，平坦衰落信道響應(yīng)的包絡(luò)服從瑞利分布，而相位服從均勻分布。因此，無線信道建模的核心與關(guān)鍵即是如何簡單有效地產(chǎn)生瑞利衰落包絡(luò)，這也是研究與分析各種移動通信系統(tǒng)的首要任務(wù)。當(dāng)信號的多徑發(fā)生在發(fā)送信號經(jīng)由傳播路徑以不同的延遲到達接收機的時候,一般會引起數(shù)字通訊系統(tǒng)中的符號間干擾。而且,由不同傳播路

5、徑到達的各信號分量會相互削弱,導(dǎo)致信號能量衰減,造成信噪比降低。多徑傳播導(dǎo)致信號在不同域中的擴展,包括角度(或空間)擴展、時延(或時間)擴展和多普勒(或頻率)擴展,這些擴展對信號有顯著影響。研究多徑衰落信道的特性有利于找到適合不同通訊要求的數(shù)字通訊方式,特別是針對軍事領(lǐng)域電子對抗的通訊設(shè)計和有限信道資源的合理使用。25一、多徑時變信道概述多徑時變信道是指信道參數(shù)隨時間變化，它對信號傳輸?shù)挠绊懯禽斎胄盘柕念l率彌散。當(dāng)輸入信號為單頻信號，經(jīng)過時變信道后的輸出不再是單頻信號，而是一個窄帶信號，帶寬大小視時變因素的快慢而定。多徑時變信道是信號傳輸?shù)穆窂讲恢挂粭l，接收端同時受到來自多條傳輸路徑的信號，這

6、些信號可能同相相加或反向相消。信號經(jīng)多徑時變信道后，會產(chǎn)生碼間干擾和衰落。其中衰落快慢取決于信道隨時間變化的快慢，碼間干擾的嚴(yán)重程度取決于碼元間隔和多徑間的時延差的相對關(guān)系。1.1 多徑衰落信道的分類移動通信中的時間色散和頻率色散可能產(chǎn)生4種衰落效應(yīng)1,這是由信號、信道以及相對運動的特性引起的。根據(jù)信號帶寬和信道帶寬的比較,可將信道分為平坦衰落信道和頻率選擇性衰落信道;而根據(jù)發(fā)送信號與信道變化快慢程度的比較,可以將信道分為快衰落和慢衰落信道。1.1. 1 平坦衰落和頻率選擇性衰落如果信道帶寬大于發(fā)送信號帶寬,且在帶寬范圍內(nèi)有恒定增益,且線性相關(guān),則接收機信號就會經(jīng)歷平坦衰落過程。在平坦衰落情況

7、下,信道的多徑結(jié)構(gòu)使發(fā)送信號的頻譜特性在接收機內(nèi)仍能保持不變,所以平坦衰落也稱為頻率非選擇性衰落2。平坦衰落信道的條件可以概括為:Bs << BC ,Ts >> 其中, Ts 為信號周期(信號帶寬Bs 的倒數(shù)) ;t 為時延擴展; BC 為相關(guān)帶寬。如果信道具有恒定增益和線性相位的帶寬范圍小于發(fā)送信號帶寬,則該信道特性會導(dǎo)致接收信號產(chǎn)生頻率選擇性衰落。此時,信道沖激響應(yīng)具有多徑時延擴展,其值大于發(fā)送信號帶寬的倒數(shù)。在這種情況下,接收信號中包含經(jīng)歷了衰減和時延的發(fā)送信號的多徑波,因而產(chǎn)生接收信號失真。頻率選擇性衰落是由信道中發(fā)送信號的時間色散引起的,這種色散會引起符號間干

8、擾。對于頻率選擇性衰落而言,發(fā)送信號的帶寬大于信道的相關(guān)帶寬,有頻域可以看出,不同頻率信號獲得不同增益,產(chǎn)生頻率選擇性衰落,其條件是:Bs > BC ,Ts < 1.1. 2 快衰落和慢衰落當(dāng)信道的相關(guān)時間比發(fā)送信號周期短,且信號的帶寬Bs 小于多普勒擴展BD 時,信道沖激響應(yīng)在符號周期內(nèi)變化很快,從而導(dǎo)致信號失真,產(chǎn)生衰落,此衰落為快衰落1。當(dāng)信號的相關(guān)時間遠大于發(fā)送信號的周期,且信號的帶寬Bs 遠遠大于多普勒擴展BD 時,信道沖激響應(yīng)變化比要傳送的信號碼元的周期低的多,可以認(rèn)為該信道是慢衰落信道1。1.1.3 時不變多徑衰落信道在沒有多普勒效應(yīng)的情況下(收發(fā)兩端不存在相對運動)

9、 ,信道為時不變多徑信道2,信道的轉(zhuǎn)移函數(shù)只是頻率的函數(shù), 對于時不變多徑信道,信道轉(zhuǎn)移函數(shù)隨著頻率的變化而改變。因為多徑波幅度和到達時間取決于收發(fā)兩端的距離,所以信號接收強度同樣取決于收發(fā)兩端的距離。轉(zhuǎn)移函數(shù)隨著距離增加衰落加劇,它同樣是距離的函數(shù)。可以看出對于時不變多徑衰落信道而言,如果信道的時延擴展越大,則輸入信號衰落越嚴(yán)重。1.1.4時變多徑衰落信道在此種情況下,由于存在多條到達路徑,所以每條路徑的到達角度和到達時間都不相同,并且各自相互獨立。當(dāng)收發(fā)兩端存在相對運動時,則信道變?yōu)榱藭r變信道2。下面以正弦信號舉例說明時不變信道與時變信道對信號的影響。信號經(jīng)過時變信道后產(chǎn)生很大的衰落,其幅

10、度隨著時間的變化而變化,而時不變信道對信號基本沒有改變。時變信道對信號的衰落隨著多普勒擴展的增大而加劇。1.2多徑衰落信道基本特性1.2.1 時間選擇性與頻率選擇性由于移動臺隨機運動的多普勒2 (Doppler) 效應(yīng)引起的信道頻率色散,造成了傳播信道的時間選擇性衰落;而微區(qū)環(huán)境使信號傳播多徑時延引起的信道時間色散,造成了傳播信道的頻率選擇性衰落。多普勒效應(yīng)2與時間選擇性信道的時變特性是通過頻率色散參數(shù)來描述的。這種時變特性或是由移動臺和基站之間的相對運動引起的,或是由信道中物體運動引起的。當(dāng)信道是時變的,則這種信道具有時間選擇性衰落。時間選擇性衰落會造成信號的失真,這是由于信號的接收端和發(fā)送

11、端的信道特性改變所致,信號在時刻改變的信道中傳輸自然會導(dǎo)致信號的失真。由于移動臺的移動,產(chǎn)生了多普勒頻移,也就是頻率色散,使得信道是時變的。如果信號持續(xù)的時間比較短,以至于信道在信持續(xù)的時間里沒有顯著的變化,那么信號受信道時間選擇性衰落較小;但隨著信號持續(xù)時間的增加,信道的特性產(chǎn)生較為顯著的變化,那么信號就會產(chǎn)生時間選擇性衰落,產(chǎn)生失真。信號的失真會隨著持續(xù)時間的增加而加劇。1.2.2多徑效應(yīng)與頻率選擇性時間色散和頻率選擇性是同時出現(xiàn)的,只是表現(xiàn)的形式不同,都是依賴與所處的環(huán)境中的因素變化,具體來說就是因為不同時延的多徑波疊加的結(jié)果。從時域上說,由于經(jīng)歷了多徑效應(yīng)的影響,導(dǎo)致在接收端不同分量的

12、疊加,展寬了時域。從頻域上說,由于信道也就是起到了濾波的作用,當(dāng)發(fā)送信號的帶寬極窄時,那么接收端的信號的所有頻率成分都經(jīng)歷了相同的衰減,也就是頻率非選擇性衰落(平坦衰落) 。隨著發(fā)送信號的帶寬增加,那么接收信號在傳輸過程中,頻率接近的分量經(jīng)歷了相似的衰減,而頻率相差很遠的分量就會經(jīng)歷不同的衰減。也就是頻率選擇性衰落。當(dāng)發(fā)送信號的帶寬非常大的時候,那么在接收端接收到的信號會與發(fā)送信號大相徑庭,接收機會受到時間色散的影響,產(chǎn)生嚴(yán)重的衰落。在數(shù)字通信系統(tǒng)中,會導(dǎo)致嚴(yán)重的符號間干擾。時延擴展:用來描述時延擴展的參數(shù)有:平均附加時延, rms 時延擴展和附加時延擴展。相關(guān)帶寬:相關(guān)帶寬BC 表示信號包絡(luò)

13、相關(guān)度為某一特定值時的信號帶寬。也就是說,當(dāng)頻率間隔小于BC 時,信號包絡(luò)(幅度) 具有很強的相關(guān)性,當(dāng)頻率間隔大于BC 時,信號包絡(luò)(幅度) 相關(guān)性很小。1.3瑞利衰落信道1.3.1瑞利衰落信道簡介瑞利衰落信道3（Rayleigh fading channel）是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計模型。這種模型假設(shè)信號通過無線信道之后，其信號幅度是隨機的，表現(xiàn)為“衰落”特性，并且多徑衰落的信號包絡(luò)服從瑞利分布。由此，這種多徑衰落也稱為瑞利衰落。 （1）環(huán)境條件：通常在離基站較遠、反射物較多的地區(qū)，發(fā)射機和接收機之間沒有直射波路徑，存在大量反射波；到達接收天線的方向角隨機且在（02）均勻分布；各反射

14、波的幅度和相位都統(tǒng)計獨立。（2）幅度、相位的分布特性：包絡(luò) r 服從瑞利分布，在02內(nèi)服從均勻分布。瑞利分布的概率分布密度如圖1-1所示：圖1-1 瑞利分布的概率分布密度1.3.2瑞利衰落信道基本模型根據(jù)ITU-RM.1125標(biāo)準(zhǔn)，離散多徑衰落信道模型3為 (1-1)其中復(fù)路徑衰落，服從瑞利分布； 是多徑時延。多徑衰落信道模型框圖如圖1-2所示：圖1-2 多徑衰落信道模型框圖假設(shè)經(jīng)反射（或散射）到達接收天線的信號為N個幅值和相位均隨機的且統(tǒng)計獨立的信號之和。信號振幅為r,相位為,則信號經(jīng)過瑞利衰落信道其包絡(luò)概率密度函數(shù)為P(r)= (r0) （1-2）相位概率密度函數(shù)為：P()=1/2 （）

15、（1-3）1.3.3產(chǎn)生服從瑞利分布的路徑衰落r(t)利用窄帶高斯過程的特性，其振幅服從瑞利分布4，即 （1-4）上式中，、分別為窄帶高斯過程的同相和正交支路的基帶信號。首先產(chǎn)生獨立的復(fù)高斯噪聲的樣本，并經(jīng)過FFT后形成頻域的樣本，然后與S（f）開方后的值相乘，以獲得滿足多普勒頻譜特性要求的信號，經(jīng)IFFT后變換成時域波形，再經(jīng)過平方，將兩路的信號相加并進行開方運算后，形成瑞利衰落的信號r(t)。如下圖1-3所示:圖1-3 瑞利衰落的產(chǎn)生示意圖其中， （1-5）1.3.4產(chǎn)生多徑延時多徑/延時參數(shù)5如表1-1所示：表1-1 多徑延時參數(shù)TapRelative delay (ns)Average

16、 power (dB)1002310-1.03710-9.041 090-10.051 730-15.062 510-20.01.3.5仿真框架根據(jù)多徑衰落信道模型5（見圖1-2），利用瑞利分布的路徑衰落（見圖1-3）和多徑延時參數(shù)（見表1-1），我們可以得到多徑信道的仿真框圖，如圖1-4所示：圖1-4 多徑信道的仿真框圖二、時變多徑信道仿真程序設(shè)計本設(shè)計分為三大模塊：時變多徑信道仿真模塊，瑞利信道仿真，單頻信號經(jīng)過多徑信道模塊，數(shù)字信號經(jīng)過多徑信道模塊移動臺與基站距離不同頻率的信號不同速度繪圖比較2.1時變多徑信道仿真模塊圖2-1 時變多徑信道仿真模塊設(shè)計流程圖2.2瑞利信道仿真模塊設(shè)計瑞利

17、信道繪出瑞利信道的概率分布對比理論和實際的瑞利信道分布 圖2-2 瑞利信道仿真模塊設(shè)計流程圖單頻信號20徑衰落信道對接收信號進行時域頻域分析2.3單頻信號經(jīng)過多徑信道仿真模塊圖2-3 單頻信號經(jīng)過多徑信道仿真模塊設(shè)計流程圖數(shù)字信號3徑衰落信道對接收信號進行時域頻域分析對接收信號進行誤碼分析2.4數(shù)字信號經(jīng)過多徑信道仿真模塊圖2-4 數(shù)字信號經(jīng)過多徑信道仿真模塊設(shè)計流程圖三、設(shè)計結(jié)果與測試3.1時變多徑信道仿真3.1.1仿真移動臺在不同位置的多徑信號r0=3000、9000時的直射信號、反射信號與合成信號如圖3-1、3-2圖3-1 r0=3000時的直射信號、反射信號與合成信號圖3-2 r0=9

18、000時的直射信號、反射信號與合成信號從圖3-1、3-2中可以看出，即使移動臺是靜止的，由于反射徑的存在，使得接收到的合成信號最大值要小于直射徑的信號。r0=9000由于靠近反射墻的位置，直射信號要比r0=3000處要弱一些，反射信號要比r0=3000位置處的信號要強一些，但移動臺接收到的合成信號更弱了。不僅要小于直射徑的信號更小于反射徑的信號。結(jié)論，即使移動臺靜止，由于反射徑的存在，使接收信號要比沒有反射徑時的信號弱，衰落由此產(chǎn)生7。3.1.2仿真不同頻率的信號的多徑信號改變分別讓f=1和f=5，畫出的圖形分別如圖3-3、圖3-4所示：圖3-3 f=1，c=10時的直射信號、反射信號與合成信

19、號圖3-4 f=5、c=10時的直射信號、反射信號與合成信號從結(jié)果我們明顯可以看出，這次是f=1的信號得到增強，而f=5的信號得到削弱。這就是頻率選擇性衰落。在同一位置，由于反射徑信號的存在，發(fā)射不同頻率的信號時，在接收機處接收到信號有的頻率是被增強了，有的頻率是被削弱了。頻率選擇性由此產(chǎn)生7。3.1.3仿真移動臺不同速度的信號的多徑信號改變移動臺向反射墻運動，速度為v圖3-5 移動臺運動時的直射信號、反射信號與合成信號當(dāng)移動臺運動起來以后，我們發(fā)現(xiàn)即使同一頻率，在不同的時間點，合成信號的強度也是不一樣的。在圖3-5中，我們可以看到在t=2，4.5，7，9.5s時，接收信號的強度相對處于波谷位

20、置，特別是在t=9.5s時，接收的合成信號幾乎為0，而我們對照一下t=9.5s時的直射信號和反射信號，它們都比合成信號大很多。而在t=3，5.5，8，10.5位置，接收信號的強度相對處于波峰位置。這種由于移動臺運動而導(dǎo)致的信號增強或削弱的情況就是時間選擇性衰落8。3.2瑞利信道仿真瑞麗分布的概率密度函數(shù)如圖所示： 圖3-6 瑞利分布的概率密度函數(shù)圖分析：包絡(luò) r 服從瑞利分布，在02內(nèi)服從均勻分布。瑞利分布的概率分布密度8如圖3-6，經(jīng)過分析對照可以發(fā)現(xiàn)，輸出的的統(tǒng)計特性完全符合要求。3.3多徑信道對單音頻信號的影響仿真多徑效應(yīng)總的來說有三點，即對單一正弦波產(chǎn)生頻域彌散，對寬帶信號頻率選擇性衰

21、落以及對數(shù)字信號產(chǎn)生時域彌散。程序見附錄2（1）輸入的單頻正弦信號時域及頻域圖像如下圖3-7圖3-7 單頻正弦信號時域及頻域圖像分析：由圖可知，原信號為單一正弦信號，時域標(biāo)準(zhǔn)正弦，頻域單一沖激。（2）信號經(jīng)多徑傳播后在接收端所得信號時域及頻域圖像如下圖3-8圖3-8 單頻正弦信號經(jīng)多徑傳播后在接收端所得信號時域及頻域圖像分析：由圖可知，過多徑后，不同路徑時延不同。不同時延的信號疊加，導(dǎo)致時域圖形不再是單一正弦。（由于采樣頻率的關(guān)系，看起來還是光滑曲線）頻域出現(xiàn)了毛刺，即頻域擴散9。3.4 多徑信道對數(shù)字信號影響 程序見附錄3 信道幅頻和相頻響應(yīng)如圖3-9所示： 圖3-9信道幅頻和相頻響應(yīng) 分析

22、：通過該信道的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)可以看出，信道的幅度和頻率響應(yīng)都不理想，輸入信號過信道會造成幅度頻率失真。 信號進入多徑信道前后的時域頻域圖如圖3-10所示： 圖3-10 信號進入多徑信道前后的時域頻域圖分析：如圖3-10所示，因為信道幅頻特性不理想，會造成輸入信號失真，針對模擬信號體現(xiàn)在波形失真，針對數(shù)字信號體現(xiàn)為碼間干擾。由于各徑時延差不同，通過各路徑的信號衰減不同，信號經(jīng)過多徑后形成碼間干擾90。總結(jié)本課程設(shè)計從信道的隨機過程特征出發(fā)，研究信道的平穩(wěn)過程,討論信道衰落特征，并重點針對服從瑞利分布的多徑衰落信道模型在matlab環(huán)境下進行模擬仿真，觀察了單頻信號、數(shù)字信號經(jīng)過多徑時變信道后

23、的時域波形和頻譜。首先我們查閱了許多有關(guān)多徑時變信道、瑞利信道的資料，了解了多徑時變信道的特點，掌握獨立瑞利衰落的多徑信道的模型，然后我們用matlab軟件仿真出瑞利衰落衰落的多徑信道，看到了這種信道的瑞利分布圖，接著我們在matlab環(huán)境下，將單頻信號通過我們所設(shè)計的多徑時變信道，然后在接收端觀察接收信號的時域及頻域波形，看到了時域波形出現(xiàn)彌散的結(jié)果，最后我們將數(shù)字信號通過多徑時變信道，并觀察起輸出信號的波形和頻譜，發(fā)現(xiàn)它產(chǎn)生了碼間干擾并造成誤碼，這些實驗結(jié)果符合我們在理論上分析的結(jié)果。在這次課程設(shè)計過程中我鍛煉了自己的思考能力和動手能力。通過對課題的分析和仿真設(shè)計，加強了我思考問題的完整性

24、和實際生活聯(lián)系的可行性。在方案設(shè)計選擇和衰落的選擇上，培養(yǎng)了我們對各種衰落的認(rèn)識。也進一步鍛煉了我們個人查閱技術(shù)資料的能力，動手能力，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。總之，這次課程設(shè)計中我學(xué)到了很多知識，拓展了我的思維，而且讓我明白了怎樣理論聯(lián)系實際，在實踐過程中遇到的問題怎樣用理論來解決，為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心。參考文獻 1 BELLO. P. A. Characterization of randomly time variant lin2ear channelsJ . IEEE Trans. Communications Systems , 1963 ,11 (4) :360 -

25、393.2 CLARKE ,R. H.A statistical theory of mobile radio receptionJ . Bell Systems Technical Joumal ,1968 ,47 (6) : 957 - 1000.3樊昌信，曹麗娜編著，通信原理，北京：國防工業(yè)出版社，2010：73-844樊昌信，通信原理，北京：國防工業(yè)出版社，2002:70-80:67-905曹志剛等著，現(xiàn)代通信原理，北京：清華大學(xué)出版社，2001.5。：65-786吳偉陵等著，移動通信原理，北京：電子工業(yè)出版社，2005：30-577.李建新，現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真-MATLAB 通信

26、工具箱，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000：13-458潘子宇，Matlab通信仿真設(shè)計指導(dǎo)書，南京工程學(xué)院，2011：24-369劉敏，MATLAB通信仿真與應(yīng)用，北京：國防工業(yè)出版社：56-60附 錄源程序代碼如下源代碼1：時變多徑信道仿真（1）移動臺在不同位置的多徑信號clear allf=9e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=1000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001; %時間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-

27、r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,1)plot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r') %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號legend('直射徑信號','反射徑信號','移動臺接收的合成信號')%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,4)plot(t1,E1-E2)f=9e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速

28、度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=3000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001; %時間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,2)plot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r') %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號%axis

29、(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,5)plot(t1,E1-E2)f=9e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=9000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001; %時間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,3)plot(t1,

30、E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r') %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,6)plot(t1,E1-E2)（2）仿真不同頻率的信號的多徑信號改變clear allf=3e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=3000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001; %時間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+

31、v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,1)plot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r') %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號legend('直射徑信號','反射徑信號','移動臺接收的合成信號')%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,4)plot(t1,E1-E2)f=9e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3

32、e8; %電磁波速度，光速r0=3000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001; %時間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,2)plot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r') %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號%axis(0 12 -0.5

33、0.5)subplot(2,3,5)plot(t1,E1-E2)f=27e8; %發(fā)射信號頻率v=0; %移動臺速度，靜止情況為0c=3e8; %電磁波速度，光速r0=3000; %移動臺距離基站初始距離d=15000; %基站距離反射墻的距離t1=0:0.0000000000005:0.00000001; %時間E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); %直射徑信號E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); %反射徑信號subplot(2,3,3)plot(t1,E1,t1,E2,&

34、#39;-g',t1,E1-E2,'-r') %畫出直射徑、反射徑和總的接收信號%axis(0 12 -0.5 0.5)subplot(2,3,6)plot(t1,E1-E2)源代碼2：瑞利信道仿真function h=rayleigh(fd,t) %產(chǎn)生瑞利衰落信道fc=900*106; %選取載波頻率v1=30*1000/3600; %移動速度v1=30km/hc=3*108; %定義光速fd=v1*fc/c; %多普勒頻移ts=1/10000; %信道抽樣時間間隔t=0:ts:1; %生成時間序列h1=rayleigh(fd,t); %產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)v2=120*1

35、000/3600; %移動速度v2=120km/hfd=v2*fc/c; %多普勒頻移h2=rayleigh(fd,t); %產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)subplot(2,1,1),plot(20*log10(abs(h1(1:10000) title('v=30km/h時的信道曲線')xlabel('時間');ylabel('功率')subplot(2,1,2),plot(20*log10(abs(h2(1:10000)title('v=120km/h時的信道曲線')xlabel('時間');ylabel('功率

36、9;)function h=rayleigh(fd,t)%該程序利用改進的jakes模型來產(chǎn)生單徑的平坦型瑞利衰落信道%輸入變量說明：% fd：信道的最大多普勒頻移 單位Hz % t :信號的抽樣時間序列，抽樣間隔單位s % h為輸出的瑞利信道函數(shù)，是一個時間函數(shù)復(fù)序列 N=40; %假設(shè)的入射波數(shù)目wm=2*pi*fd; M=N/4; %每象限的入射波數(shù)目即振蕩器數(shù)目Tc=zeros(1,length(t); %信道函數(shù)的實部Ts=zeros(1,length(t); %信道函數(shù)的虛部P_nor=sqrt(1/M); %歸一化功率系theta=2*pi*rand(1,1)-pi; %區(qū)別個條

37、路徑的均勻分布隨機相位for n=1:M %第i條入射波的入射角 alfa(n)=(2*pi*n-pi+theta)/N; fi_tc=2*pi*rand(1,1)-pi; %對每個子載波而言在(-pi,pi)之間均勻分布的隨機相位fi_ts=2*pi*rand(1,1)-pi; Tc=Tc+2*cos(wm*t*cos(alfa(n)+fi_tc);Ts=Ts+2*cos(wm*t*sin(alfa(n)+fi_ts); %計算沖激響應(yīng)函數(shù) end; h= P_nor*(Tc+j*Ts); %乘歸一化功率系數(shù)得到傳輸函數(shù)源代碼3：多徑信道對單音頻信號的影響仿真clc;close all;cl

38、ear all;%-參數(shù)定義-A=1;f=10;decay=0.8;dt=0.01;t=0:dt:10;L=20;fdelay=2*rand(1,L);wdelay0=rand(1,L)*2*pi;x=cos(2*pi*f*t);for i=1:L wdelay(i,:)=cos(2*pi*fdelay(i)*t); s(i,:)=decay*cos(2*pi*f*t+wdelay(i,:)+wdelay0(i);endy=sum(s)/sqrt(L);%-原始單頻信號- figure(1);subplot(211);plot(t,x);xlabel('t/s');ylabel

39、('x(t)');title('單頻信號時域圖');axis(0 2 -1.5 1.5); subplot(212);f1=abs(fft(x,1024);plot(0:100/1024:100-100/1024,f1);xlabel('f/Hz');ylabel('H(f)');title('單頻信號頻域圖');axis(0 30 0 500);%-經(jīng)過多徑信道的單頻信號-figure(2);subplot(211);plot(t,y);xlabel('t/s');ylabel('y(t)

40、');title('經(jīng)過20徑后的時域圖'); subplot(212);f2=abs(fft(y,1024);plot(0:100/1024:100-100/1024,f2);xlabel('f/Hz');ylabel('H(f)');title('經(jīng)過20徑后的頻域圖');axis(0 30 0 500);源代碼4：多徑信道對數(shù)字信號影響(1).作出信道的幅頻響應(yīng)以及相頻響應(yīng)clc;clear all;f=-2:0.001:2; %定義f的范圍h1=0.5*exp(-j*2*pi*f*0);h2=0.707*exp(-j*2*pi*f*1);h3=0.5*exp(-j*2*pi*f*2);h=h1+h2+h3; %信道的響應(yīng)subplot(2,1,1);plot(f,h);grid on;axis(-2 2 -0.5 2); %定義坐標(biāo)范圍subplot(2,1,2);plot(f,angle(h)/pi);grid on ;(2).作出信號輸入前和經(jīng)過信道后的波形以及其幅頻響應(yīng)TS=1時clc;clear