云南師范大學(xué)通信原理實驗-09(多徑衰落信道)

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1、YUNNANNORMALUNIVERSITY本科學(xué)生設(shè)計性實驗報告云南師范大學(xué)教務(wù)處編印2.實驗原理、實驗流程或裝置示意一、實驗設(shè)計方案實驗序號09實驗名稱多徑衰落信道實驗時間2014年5月20日實驗室同析3-1111.實驗?zāi)康?.1認(rèn)識Matlab/Simulink的基本功能。1.2理解無線多徑衰落信道的特征及其產(chǎn)生機(jī)理。1.3觀察恒定包絡(luò)信號通過多徑衰落信道后的信號幅值，加深對多徑衰落信道的認(rèn)識和理解。實驗原理1多徑衰落信道模型多徑衰落信道模型假設(shè)，信宿接收的信號是發(fā)送信號經(jīng)過多條路徑傳輸后信號的疊加結(jié)果。其中每條傳輸路徑信號具有獨立

2、的信號幅度、延遲。因此，接收信號可表示為H=Re｛冬《r,,(r)g(z-r?(，))e7X(,-7"(,))

3、(1)式中，n對應(yīng)第ii條路徑；g(t)為信號包絡(luò)；r,,(z)為第n條路徑在t時刻的延遲；⑼為載波角頻率，表示接收信號的等效基帶信號，記為Z(t)，試驗中對該信號進(jìn)行仿真。2簡化模型下面對式(1)的模型進(jìn)行簡化，并對該簡化模型進(jìn)行仿真。實驗冃的僅僅是觀察多路徑袞落對信號幅度的影響，而與具體信號無關(guān)，所以可以假設(shè)發(fā)送的是等幅載波信號，即g(t)=l，則Z(t)簡化為n(2)在一個較短時間內(nèi)基本不發(fā)生變化，可假設(shè)其為常數(shù)，即下面討

4、論lw。假設(shè)的變化主要由信宿的移動引起，那么在~時刻附近，對^d可做如下近似：L(，(Zo)+VCOS氏(卜Zo)/C(3)式中，v為&吋刻信宿的移動速度；&為第n條路徑信號~時刻信宿的入射角；C為光速；vcos氏為第n條路徑長度隨時間變化的斜率;veQS#^^為路徑n的時間延遲相對于M寸刻的變化，那么^Jz,(r)=Mk(^o)+vcos氏(r-)/d=(Mv/c)cos^/+2^[r?(z0)-(v/c)cos^z0]=w,?,cos氏Z+A(4)式中，'=2對>/c，為最大多普勒頻移；必=2<[rA)-(^)cosa]，對應(yīng)&時刻的

5、初始相位。綜合上述簡化，可以得到Z(z)=^^,e>_-,'(M，wCOS^)(5)在假設(shè)反射路徑均勻分布的情況卜A和&均為0?&上的均勻分布隨機(jī)變量。另外對于力，處于簡化考慮假設(shè)其為0?1的均勻分布。各條傳輸路徑的A、A和％是獨立的，與其他傳輸路徑不相關(guān)。3.實驗方案設(shè)計本實驗的仿真模型文件名是multipath_fading.mdl,打開該文件可以看到如圖1所示的仿真模型結(jié)構(gòu)。整個仿真系統(tǒng)可以分為三個主要的部分：第一部分在圖1的左部，主要完成最大多普勒頻移的計算、時間t的計算和產(chǎn)生輸入信號；第二部分是傳輸路徑的計算，仿真了總共40條

6、獨立傳輸路徑；第三部分將40條傳輸路徑的信號進(jìn)行累加，并統(tǒng)計總的信號幅值和作圖。圖1仿真模型結(jié)構(gòu)圖3.實驗設(shè)備及材料3.1WindowsXP/Windows73.2MatlabR2009a4.實驗方法步驟及注意事項4.1打開matlab應(yīng)用軟件，如圖2所示。3.2在圖2屮右邊的命令窗(CommandWindow)的光標(biāo)處輸入:simulink,問車。圖2Matlab界面4.3在圖2中，選擇：File〉New〉Model新建文件，保存在matlab工作目錄下，并取名為multipath_fading.mdlo4.4在Find命令行處輸入：R

7、amp,就在窗門的右邊找到了該仿真模塊圖標(biāo)。用鼠標(biāo)右鍵選擇該模塊，將其添加到創(chuàng)建的multipath_fa.ding窗口中。4.5用相同的方法創(chuàng)建零階保持模塊(Zero-OrderHold)、數(shù)字函數(shù)模塊(MathFunction)、子系統(tǒng)模塊(Subsystem)、直方團(tuán)(Histogram)和矢量示波器(VectorScope)等，觀察毎個設(shè)備的連接點，用鼠標(biāo)左鍵把設(shè)備連接起來，如圖1所示。4.6進(jìn)行參數(shù)設(shè)置1）最大多普勒頻移的計算、時間t的計算、輸入信號（如圖3、圖4所示）該部分實現(xiàn)了最大多普勒頻移的計算：爪：2吼加。其中載波頻率f

8、c=900MHz,光速c=3xlO8m/s，信怙的移動速度v取33.33〃*（相當(dāng)于12（Um//z）。而仿真計算中用到的時間t是通過一個零階采樣保持器對一個斜率為1的斜坡函數(shù)進(jìn)行采樣，可按照后續(xù)模塊需要的采樣速率得到時間t。根據(jù)實驗原理的簡化假設(shè)，輸入信號固定為1。velocityofreceiver33.33rrvsequalto120

9、移的計算timetRampZero-OrderHold圖4時間t的計算2）無線傳輸路徑的仿真（如圖5所示）路徑的入射角度常數(shù)氏（圖5中Angle模塊）設(shè)為0~2;r上的隨機(jī)值，初始相位常數(shù)％（