實驗2多徑衰落信道.doc

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1、.本科學(xué)生實驗報告學(xué)號114090389姓名簡安文學(xué)院物電學(xué)院專業(yè)、班級11電子實驗課程名稱現(xiàn)代通信原理實驗教師及職稱金爭開課學(xué)期2013至2014學(xué)年下學(xué)期填報時間2014年05月18日云南師范大學(xué)教務(wù)處編印Word資料.實驗序號實驗二實驗名稱多徑衰落信道實驗實驗時間2014-05-17實驗室同析樓三棟111一．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。二．實驗內(nèi)容2.1在本仿真模型中改變信宿的移動速度、載波頻率來觀察仿真結(jié)果的

2、變化。2.2將輸入信號改為隨機二進制數(shù)據(jù)碼元序列，觀察信道的輸出信號。2.3在本仿真模型基礎(chǔ)上，添加一個直達(dá)波來仿真萊斯多徑衰落信道，觀察信道的輸出信號。三．實驗設(shè)備及材料3.1WindowsXP/Windows73.2MatlabR2011b四．實驗原理4.1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的信號幅度、延遲。因此，接收信號可表示為(1)式中，n對應(yīng)第n條路徑；g(t)為信號包絡(luò)；為第n條路徑在t時刻的延遲；為載波角頻率，表示接收信號的等效基帶信號，記為Z(t)，試驗中對該信號進行仿真

3、。4.2簡化模型Word資料.下面對式(1)的模型進行簡化，并對該簡化模型進行仿真。實驗?zāi)康膬H僅是觀察多路徑衰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)=1，則Z(t)簡化為(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，下面討論。假設(shè)的變化主要由信宿的移動引起，那么在時刻附近，對可做如下近似：(3)式中，v為時刻信宿的移動速度；為第n條路徑信號時刻信宿的入射角；c為光速；為第n條路徑長度隨時間變化的斜率；為路徑n的時間延遲相對于時刻的變化，那么(4)式中，=，為最大多普勒頻移；=，對應(yīng)時刻的初始相位。綜合上述簡化，可以得到(

4、5)在假設(shè)反射路徑均勻分布的情況下，和均為上的均勻分布隨機變量。另外對于，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、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條獨立傳輸路徑；第三部分將40條傳輸路徑的信號進行累加，并統(tǒng)計總的信號幅值和作圖。Word資料.圖1仿真模型結(jié)構(gòu)圖五.實驗步驟5.1打開m

5、atlab應(yīng)用軟件，如圖2所示。5.2在圖2中右邊的命令窗(CommandWindow)的光標(biāo)處輸入：simulink,回車。圖2Matlab界面5.3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.mdl。5.4在Find命令行處輸入：Ramp，就在窗口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_fading窗口中。5.5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）

6、、直方圖（Histogram）和矢量示波器（VectorScope）等，觀察每個設(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。5.6進行參數(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）Word資料.該部分實現(xiàn)了最大多普勒頻移的計算：m=。其中載波頻率，光速,信宿的移動速度取33.33(相當(dāng)于120)。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。圖3最大多普勒頻移的計算圖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

7、入射角度常數(shù)（圖5中Angle模塊）設(shè)為0~2上的隨機值，初始相位常數(shù)（圖5中的Phase模塊）設(shè)為0~2的隨機值，路徑的增益（圖5中的Gainl模塊）設(shè)為0~1的隨機值。輸入信號為常數(shù)1，表示輸入信號復(fù)包絡(luò)為1。Word資料.圖5每條無線路徑的仿真模型3）求和、統(tǒng)計和顯示（如圖6所示）該部分實現(xiàn)了40條路徑的復(fù)包絡(luò)求和，將求和之后的信號幅值取絕對值，然后一起被送去直方圖統(tǒng)計，并顯示其直方圖；另一支路換算成dB單位，并顯示其時域波形。圖6求和、統(tǒng)計和顯示5.7用鼠標(biāo)點擊“運行仿真模型按鈕”即可運行mul