基于matlab的瑞利信道仿真.docx

移動通信期中論文論文題目基于MATLAB的瑞利信道仿真TITLERAYLEIGHFADINGSIMULATIONBASEDONMATLAB學院信息學院專業(yè)通信工程姓名88820111060XXX888820111060XXX888820111060XXX指導老師申東婭2014年6月5日摘要研究信道的衰落特性及其仿真實現(xiàn)方法對通信系統(tǒng)的設計與性能分析具有重要意義。本文首先簡述瑞利衰落信道，然后說明其仿真方法，主要為均方誤差法(MSEM)和精確多普勒擴展法(MEDS)兩種，并基于MATLAB進行瑞利衰落信道的仿真。給出了衰落信號的仿真信號和分析結果，證明了仿真模型與理論曲線匹配度高，可以良好的模擬無線衰落信道。關鍵字瑞利信道MATLAB精確多普勒擴展法均方誤差法ABSTRACTSTUDYONTHEFADINGCHARACTERISTICSANDSIMULATIONSFORCOMMUNICATIONSYSTEMDESIGNANDPERANCEANALYSISHASIMPORTANTSIGNIFICANCETHISPAPERFIRSTLYDESCRIBESTHERAYLEIGHFADINGCHANNEL,ANDTHENTHESIMULATION,MAINLYFORTHEMEANSQUAREERRORMSEMANDTHEPRECISIONOFDOPPLEREXPANSIONMEDSTWO,BASEDONTHESIMULATIONOFMATLABRAYLEIGHFADINGCHANNELTHEFADINGSIGNALSIMULATIONANDANALYSISRESULTSAREGIVEN,PROVETHATTHESIMULATIONMODELANDTHETHEORETICALCURVEMATCHINGDEGREEISHIGH,CANBEAGOODSIMULATIONOFWIRELESSFADINGCHANNELKEYWORDRAYLEIGHFADINGMATLABMSEMMEDS目錄引言3一仿真原理311瑞利分布簡介312多徑衰落信道基本模型313產生服從瑞利分布的路徑衰落314均方誤差法(MSEM)315精確多普勒擴展法(MEDS)3二MATLAB仿真結果3三總結3參考文獻31引言由于多徑效應和移動臺運動等影響因素，使得移動信道對傳輸信號在時間、頻率和角度上造成了色散，即時間色散、頻率色散、角度色散等等，因此多徑信道的特性對通信質量有著重要的影響，而多徑信道的包絡統(tǒng)計特性則是我們研究的焦點。根據(jù)不同無線環(huán)境，接收信號包絡一般服從幾種典型分布，如瑞利分布、萊斯分布等。在此專門針對服從瑞利分布的多徑信道進行模擬仿真，進一步加深對多徑信道特性的了解。一仿真原理11瑞利分布簡介(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(02Π)均勻分布；各反射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R服從瑞利分布，Θ在0～2Π內服從均勻分布。瑞利分布的概率分布密度如圖1所示圖1瑞利分布的概率分布密度12多徑衰落信道基本模型根據(jù)ITURM1125標準，離散多徑衰落信道模型為???1TNKKTXRY?其中復路徑衰落，服從瑞利分布；是多徑時延。多徑衰落信道模TRKK型框圖如圖2所示2多徑衰落信道模型框圖13產生服從瑞利分布的路徑衰落RT利用窄帶高斯過程的特性，其振幅服從瑞利分布，即22TNTTRSC??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。TNCTS首先產生獨立的復高斯噪聲的樣本，并經過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IFFT后變換成時域波形，再經過平方，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RT。如下圖3所示瑞利衰落的產生示意圖其中，215MCFFS???314均方誤差法(MSEM)計算參數(shù)的表達式為，參數(shù)表達式如下式中，為第一類零階貝塞爾函數(shù)。是??2/00COS??DZZJMAX?表示一個合適的時間區(qū)間，由確定。2/MAXMAXFN??15精確多普勒擴展法(MEDS)這個方法是專門為經常使用JAKES功率譜密度而開發(fā)的，方法簡單，并且它的高性能和可以得到，并與JAKES功率譜密度相應的自相關函數(shù)的準最優(yōu)近似。計算參數(shù)表達式為4二MATLAB仿真結果00050101502025030352520151050510交交交交交交TDB02040608010012014000020004000600080010012001400160018002交交交交交交FSIZE0123456789100051CDF0123456780051PDF01234567891005005交交精確多普勒擴展法(MEDS)50123456789100051CDF0123456780051PDF01234567891005005交交均方誤差法(MSEM)0204060801001201403210123交交交交交交TSN交交交交02040608010012014025215105005115225交交交交交交TCN交交交交6三總結本文討論了瑞利分布的多徑信道，研究了其MATLAB仿真過程，選取均方誤差法(MSEM)和精確多普勒擴展法(MEDS)2種FI和CI的計算方法進行瑞利信道時域仿真，根據(jù)仿真信號得到仿真的瑞利概率密度函數(shù)(PDF)，累積分布函數(shù)(CDF)以及多普勒功率譜，并分析了仿真信號參數(shù)值與理論值之間的差異，可得出仿真信號在誤差允許范圍內是接近理論值的結論。參考文獻1無線通信原理與運用，THEODORESRAPPAPORT著，電子工業(yè)出版社，20092MATLAB教程，張志涌、楊祖櫻編著，北京航空航天大學出版社，20107附錄精確多普勒擴展法(MEDS)CLCCLEARFC2109V110C300106FMFCV103/3600/CN128GAP2FM/N1T1/GAPSF015/PIFMFORN1N2/2SFN15/PIFMSQRT1NGAP/FM2ENDSEFFLIPLRSF,SF0,SFFIGURE1PLOTSEFTITLE 多普勒功率譜 XLABEL F YLABEL SIZE GRIDX1RANDN1,NX2RANDN1,NXX11IX2PHA2PIRAND1,NILINSPACE1,N,NSIGMASQRTVARX/2SYMSTTTLINSPACE0,035,NCISIGMA2/N05FIFMSINPI/2NI1/2PH2PIFITPHATC1CICOSPHTS1CISINPHTC2SUMTC1TS2SUMTS1TCSUBSTC2,T,TTTSSUBSTS2,T,TTSTTCCOS2PITTTSSIN2PITTRTSQRTREALTC2REALTS28RTSQRTTC2TS2RT_DB20LOG10RTST_DB20LOG10STFIGURE2PLOTTT,RT_DBAXIS0200100TITLE 瑞利衰落信道 XLABEL T YLABEL DB GRIDFIGURE3N00110RSQRT

總結

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