多徑衰落信道仿真與分析

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1、多徑衰落信道仿真與分析移動(dòng)通信是當(dāng)前最主流的通信方式，而無線信道是移動(dòng)通信中傳輸信號(hào)的媒介，只有深刻掌握和了解移動(dòng)無線信道的特征，我們才能提出解決各種干擾的措施。移動(dòng)無線信道傳輸特性的仿真對(duì)移動(dòng)通信的研究具有重要意義,其中多徑衰落仿真又是其中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。移動(dòng)通信的特點(diǎn)是傳播的開放性、接收環(huán)境的復(fù)雜性和通信用戶的隨機(jī)移動(dòng)性。在無線通信信道中，大氣的反射或折射、建筑物和其他物體的反射導(dǎo)致了發(fā)送和接收天線之間通常存在多于一條的信號(hào)傳播路徑。由多徑引起的信號(hào)衰落是影響通信性能的一個(gè)主要因素，所以在通信方案可行性研究以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化等過程中，經(jīng)常要考慮到多徑衰落及相關(guān)

2、的解決方案。本次設(shè)計(jì)用MATLAB對(duì)信號(hào)在多徑信道中的傳輸進(jìn)行了仿真。移動(dòng)通信的傳輸媒介即大氣空間就是無線道，信道很復(fù)雜的特性并就是無線道，信有很復(fù)雜的特性并就是無線道，信有很復(fù)雜的特性并且其特性會(huì)不斷變化，各種地形物的影響和用戶終端的移動(dòng)使得無線信道具有極大的隨機(jī)性。一般用路徑損失、陰影衰落和多三種效應(yīng)描述路徑損失、陰影衰落和多三種效應(yīng)描述大、中小大、中小大、中小3種不同尺度范圍內(nèi)信道對(duì)傳輸號(hào)的作用。多徑衰落也稱快種不同尺度范圍內(nèi)信道對(duì)傳輸號(hào)的作用。多徑衰落也稱快，是由于同一信號(hào)沿兩個(gè)或多路徑傳播，以微小的時(shí)間差到達(dá)接收機(jī)相互干涉引起。而這些波稱為多徑。在接收

3、天線處合成一個(gè)幅度和相位都急劇變化的信這些波稱為多徑。在接收天線處合成一個(gè)幅度和相位都急劇變化的信這些波稱為多徑。在接收天線處合成一個(gè)幅度和相位都急劇變化的信這些波稱為多徑。在接收天線處合成一個(gè)幅度和相位都急劇變化的信這些波稱為多徑。在接收天線處合成一個(gè)幅度和相位都急劇變化的信號(hào)，其變化程度取決于多徑波的強(qiáng)、傳播時(shí)間差以及信號(hào)帶寬其變化程度取決于多徑波的強(qiáng)、傳播時(shí)間差以及信號(hào)帶寬。主要表現(xiàn)在3個(gè)方面:1)經(jīng)過短距離或時(shí)間傳播后信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生急劇變化；2)在不同路徑上，存在著時(shí)變多普勒頻移引起的隨機(jī)率調(diào)制；3)多徑傳播時(shí)延引起的擴(kuò)展。常用的改善方法：針對(duì)種種情況，在

4、移動(dòng)通信中，可以采取功率控制、基站切換、分集、交織、自適應(yīng)均衡等各種有效的方法保證通信的質(zhì)量。在仿真驗(yàn)證這些方法的效果時(shí)，常常首先對(duì)信道衰落尤其多徑衰落進(jìn)行仿真。下面就從移動(dòng)臺(tái)距離基站的遠(yuǎn)近、基站發(fā)射信號(hào)的不同頻率以及移動(dòng)臺(tái)的不同速度下（考慮有反射信號(hào)存在的兩徑信號(hào)）的幾個(gè)方面來對(duì)多徑信道的仿真與分析。移動(dòng)臺(tái)靠近基站和移動(dòng)臺(tái)遠(yuǎn)離基站（靠近反射面）所接收的合成信號(hào)會(huì)不會(huì)有差別呢？到底對(duì)合成信號(hào)有什么影響呢？其與我們所學(xué)的理論知識(shí)有沒有差別呢?下面我們就帶著這些問題來進(jìn)行仿真與分析。一、不同距離下，即r0的不同（d=1500，f=9e8，v=0）在此我使移動(dòng)臺(tái)靠近基

5、站r0=300、移動(dòng)臺(tái)遠(yuǎn)離基站r0=1100/1400，來觀察接收到的合成信號(hào)。clearallf=9e8;v=0;%移動(dòng)臺(tái)速度，靜止情況為0c=3e8;%電磁波速度，光速r0=300;%移動(dòng)臺(tái)距離基站初始距離d=1500;%基站距離反射墻的距離t1=0:0.001/f:10/f;%時(shí)間E1=cos(2*pi*f*((1-v/c).*t1-r0/c))./(r0+v.*t1);%直射徑信號(hào)E2=cos(2*pi*f*((1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c))./(2*d-r0-v*t1);%反射徑信號(hào)subplot(2,1,1)plot(t1,E1,t1,

6、E2,'-g',t1,E1-E2,'-r')%畫出直射徑、反射徑和總的接收信號(hào)title('r0=300d=1500v=1f=9e8')legend('直射徑信號(hào)','反射徑信號(hào)','移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)')subplot(2,1,2)plot(t1,E1-E2)title('r0=300d=1500v=1f=9e8時(shí)移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)')當(dāng)r0=300m時(shí)的仿真結(jié)果：由于r0=300m，則直射信號(hào)所走的距離為300m，而反射信號(hào)所走的距離為2d-r0=2700m（d=1500m）。信號(hào)在傳播的過程中要衰減，自由空間中，電磁波功率隨距離r按平方規(guī)律衰減，相應(yīng)的

7、電場(chǎng)強(qiáng)度（接收信號(hào)的電壓）隨1/r規(guī)律衰減。由此得出信號(hào)所走的距離越大，其到達(dá)接受端的幅度衰減也就越大。由于反射信號(hào)比直射信號(hào)多走2400m，則到達(dá)接收端直射信號(hào)幅度比反射信號(hào)的要大的多，理論分析與仿真結(jié)果相符。時(shí)刻t移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)為式中，減號(hào)體現(xiàn)了反射信號(hào)與直射信號(hào)的相位相反。通俗的說，可以認(rèn)為移動(dòng)臺(tái)接收的合成信號(hào)=直射信號(hào)-反射信號(hào)，由上面的分析知合成信號(hào)幅度要接近于直射信號(hào)的幅度，這一點(diǎn)也與仿真結(jié)果相符。當(dāng)r0=1100m時(shí)的仿真結(jié)果：由于r0=1100m，則直射信號(hào)所走的距離為1100m，而反射信號(hào)所走的距離為2d-r0=1900m（d=1500m

8、）。反射信號(hào)依舊比直射信