北邮移动通信课设.docx

移动通信课程设计 题目： 产生Rayleigh衰落信号 班级： 2011211116 姓名： 李亚东 学号： 2011210466 指导老师： 全庆一 课程设计题目在下列条件下采用第四章阐述的方法来产生Rayleigh衰落信号的时间序列，其中有8192个样值：（1）(2) 设计任务（1）查找资料，了解瑞利衰落信道模型的分类，结合某种模型，掌握瑞利分布的多径信道仿真原理，用MATLAB仿真实现瑞利分布的多径信道的仿真；（2）根据已学的知识，实现一种基带信号经过瑞利衰落信道的仿真；（3）结合（1）步和（2）步，观察输入信号通过瑞利信道后的时域波形图和频谱图。（4）对仿真结果做适当分析。课程设计相关知识（1）Rayleigh衰落分布在移动无线信道中，Rayleigh分布是常见的用于描述平坦衰落信号或独立多经分量接受包络统计时变特性的一种分布类型。众所周知，两个正交的噪声信号之和的包络服从Rayleigh分布。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，存在大量反射波；到达接收天线的方向角随机且在（0~2π）均匀分布；各反射波的幅度和相位都统计独立。接收机合成波幅度、相位的分布特性：包络 r 服从Rayleigh分布，θ在0～2π内服从均匀分布。概率密度函数分为P(r)= (r0) P()=1/2 （）Rayleigh分布的概率分布密度如图1所示： 图1 Rayleigh分布概率密度（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）多普勒频移 无线信道的多径性产生小尺度衰落，其中一个重要的原因是在不同多径信号上，存在多普勒频移引起的频率调制。由于移动台与基站的相对运动，每个多径波都经历了明显的频移过程，移动引起的接收信号频移被称为多普勒频移。它与移动台的运动速度，方向，以及接收机入射波的角度有关。下面用一个例子说明：图3显示了一辆以速率v沿x方向运动的汽车所接收到的入射平面波。根据运动方向，选择在x-y方向进行入射角度测量。由于接收机的运动，每个波都经历了多普勒频移并同一时间到达接收机。也就是说，假设任何平面波（平坦衰落条件下）都没有附加时延。对第n个以角度到达x轴的入射波，多普勒频移为：，其中，为入射波的波长。 图3 以任意角度到达的平面波示意图信号经过不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩散，因而增加了信号带宽。（4）多普勒功率谱假设发射载频为，接收信号是由许多经过多普勒频移的平面波的合成。设是由N个平面波合成，当时，接收天线在角度内的入射功率趋于连续。假设表示在角度内的入射功率，表示接收天线增益，则入射波在内的功率为式中，b为平均功率。考虑多普勒频移，接收的频率为 （1）用表示功率谱，则 （2）已知，又由式（1）知 （3）可推出 （4） （5）对b归一化，并设，则可得到典型的多普勒功率谱，即 [2] （6） 由于多普勒效应，接收信号的功率谱扩展到至范围。图4表示多普勒扩展功率谱。图4 未调制的CW载波的多普勒功率谱 建模设计思路（1）用两个独立的高斯低通噪声源来产生同相和正交衰落分量。每个高斯源可以由两个独立的成直角的高斯随机变量之和组成（如g=a+jb,其中a与b是高斯随机变量，g是复数高斯变量）。相应Matlab代码为：a1=randn(1,N);a2=randn(1,N);a3=a1+a2*i;%同相高斯噪声源b1=randn(1,N);b2=randn(1,N);b3=b1+b2*i;%正交高斯噪声源（2）将独立的复高斯噪声的样本，经过FFT后形成频域的样本，然后将同相和正交噪声源与衰落频谱相乘。（3）在同相和正交两条通路上对所得频域信号进行快速傅立叶反变换（IFFT），得到两个长为N的时间序列。然后将个信号点取平方求和，得到一个如式根号下的N点时间序列。（4）对第三步得到的和取平方根，以得到具有适当多普勒扩展及时间相关性的仿真Rayleigh衰落信号的N点时间序列。相应Matlab代码为：Nc=ifft(fft(a3).*sqrt(Sf)); %同相分量Ns=ifft(fft(b3).*sqrt(Sf)); %正交分量r0=(real(Nc)+i*real(Ns)); %Rayleigh信号r=abs(r0); %Rayleigh信号幅值Rayleigh衰落产生的示意图如图5所示： 图5 Rayleigh衰落产生的示意图（5）产生多径时延多径/延时参数如表1所示：编号延迟()功率 (dB)1002100-203530-104700-105980-20 表1 多径/延时参数多径功率延迟谱如图6所示： 图6 多径功率延迟谱平均附加时