瑞利信道仿真.docx

瑞利分布信道MATLAB仿真

瑞利衰落原理
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。
定义:由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径，各条路径延时时间是不同的，而各个方向分量波的叠加，又产生了驻波场强，从而形成信号快衰落称为瑞利衰落。
瑞利衰落信道（Rayleighfadingchannel）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。信号振幅为r,相位为,则其包络概率密度函数为
P(r)=(r0)
相位概率密度函数为：
P()=1/2（）
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（（0~2π）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
三、仿真实验结果
1、当速度为30km/h时，多普勒频移是27.8HZ。正弦载波频率为1GHZ时的接收信号瑞利衰落的仿真图以及多普勒频移仿真图。

瑞利衰落的仿真图

多普勒频移仿真图
2、当速度为120km/h时，多普勒频移是111HZ。正弦载波频率为1GHZ时的接收信号瑞利衰落的仿真图以及多普勒频移仿真图。

瑞利衰落的仿真图

多普勒频移仿真图
四、小结
这学期对数字移动通信学习，学到了很多知识，这次通过对瑞利衰落的仿真，更加深刻理解了瑞利衰落。在设计过程中遇到了一些问题，通过同学的帮助和自己的努力解决了问题，最后衷心感谢这一学期老师的辛勤教导。
附录：
瑞利衰落与多普勒频移仿真程序
function[h]=rayleigh(fd,t)%产生瑞利衰落信道
fc=900*10^6;%选取载波频率
v1=30*1000/3600;%移动速度v1=30km/h
c=3*10^8;%定义光速
fd=v1*fc/c;%多普勒频移
ts=1/10000;%信道抽样时间间隔
t=0:ts:1;%生成时间序列
h1=rayleigh(fd,t);%产生信道数据
v2=120*1000/3600;%移动速度v2=120km/h
fd=v2*fc/c;%多普勒频移
h2=rayleigh(fd,t);%产生信道数据
figure;
plot(20*log10(abs(h1(1:10000))))
title('v=30km/h时的信道曲线')
xlabel('时间');ylabel('功率')
figure;
plot(20*log10(abs(h2(1:10000))))
title('v=120km/h时的信道曲线')
xlabel('时间');ylabel('功率')
function[h]=rayleigh(fd,t)
%该程序利用改进的jakes模型来产生单径的平坦型瑞利衰落信道
%输入变量说明：
%fd：信道的最大多普勒频移单位Hz
%t:信号的抽样时间序列，抽样间隔单位s
%h为输出的瑞利信道函数，是一个时间函数复序列
N=40;%假设的入射波数目
wm=2*pi*fd;
M=N/4;%每象限的入射波数目即振荡器数目
Tc=zeros(1,length(t));%信道函数的实部
Ts=zeros(1,length(t));%信道函数的虚部
P_nor=sqrt(1/M);%归一化功率系
theta=2*pi*rand(1,1)-pi;%区别个条路径的均匀分布随机相位
forn=1:M
%第i条入射波的入射角
alfa(n)=(2*