matlab瑞利衰落信道仿真.doc

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)
其中,复路径衰落，服从瑞利分布;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
（2）
上式中，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，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.m
clc;
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];%dB
y_in=[zeros(1,delay(6))SignalInput];%为时移补零
y_out=zeros(1,LengthOfSignal);%用于信号输出
fori=1:6
Rayl;
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('SignalInput');
subplot(2,1,2);
plot(y_out(delay(6)+1:LengthOfSignal));%去除时延造成的空白信号
title('SignalOutput');
figure(2);
subplot(2,1,1);
hist(r,256);
title('AmplitudeDistributionOfRayleighSignal')
subplot(2,1,2);
hist(angle(r0));
title('AngleDistributionOfRayleighSignal');
figure(3);
plot(Sf1);
title('TheFrequencyResponseofDopplerFilter');

%Rayl.m
f=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).*sqr