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1、.移動通信課程設計題目：產生Rayleigh衰落信號班級：2011211116姓名：李亞東學號：2011210466指導老師：全慶一..一、課程設計題目在下列條件下采用第四章闡述的方法來產生Rayleigh衰落信號的時間序列，其中有8192個樣值：（1）(2)二、設計任務（1）查找資料，了解瑞利衰落信道模型的分類，結合某種模型，掌握瑞利分布的多徑信道仿真原理，用MATLAB仿真實現瑞利分布的多徑信道的仿真；（2）根據已學的知識，實現一種基帶信號經過瑞利衰落信道的仿真；（3）結合（1）步和（2）步，觀察輸入信號通過瑞利信道后的時域波形圖和頻譜圖。（4）對仿真結果做適當分析。三、課程設計相
2、關知識（1）Rayleigh衰落分布在移動無線信道中，Rayleigh分布是常見的用于描述平坦衰落信號或獨立多經分量接受包絡統(tǒng)計時變特性的一種分布類型。眾所周知，兩個正交的噪聲信號之和的包絡服從Rayleigh分布。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（0~2π）均勻分布；各反射波的幅度和相位都統(tǒng)計獨立。接收機合成波幅度、相位的分布特性：包絡r服從Rayleigh分布，θ在0～2π內服從均勻分布。概率密度函數分為P(r)=(r0)P()=1/2（）Rayleigh分布的概率分布密度如圖1所示：..圖1Rayl
3、eigh分布概率密度（2）多徑衰落信道基本模型離散多徑衰落信道模型為(1)其中,復路徑衰落，服從瑞利分布;是多徑時延。多徑衰落信道模型框圖如圖2所示：……..圖2多徑衰落信道模型框圖（3）多普勒頻移無線信道的多徑性產生小尺度衰落，其中一個重要的原因是在不同多徑信號上，存在多普勒頻移引起的頻率調制。由于移動臺與基站的相對運動，每個多徑波都經歷了明顯的頻移過程，移動引起的接收信號頻移被稱為多普勒頻移。它與移動臺的運動速度，方向，以及接收機入射波的角度有關。下面用一個例子說明：圖3顯示了一輛以速率v沿x方向運動的汽車所接收到的入射平面波。根據運動方向，選擇在x-y方向進行入射角度測量。由于接
4、收機的運動，每個波都經歷了多普勒頻移并同一時間到達接收機。也就是說，假設任何平面波（平坦衰落條件下）都沒有附加時延。對第n個以角度到達x軸的入射波，多普勒頻移為：，其中，為入射波的波長。圖3以任意角度到達的平面波示意圖信號經過不同方向傳播，其多徑分量造成接收機信號的多普勒擴散，因而增加了信號帶寬。（4）多普勒功率譜假設發(fā)射載頻為，接收信號是由許多經過多普勒頻移的平面波的合成。設是由N個平面波合成，當時，接收天線在角度內的入射功率趨于連續(xù)。假設表示在角度內的入射功率，表示接收天線增益，則入射波在內的功率為..式中，b為平均功率?？紤]多普勒頻移，接收的頻率為（1）用表示功率譜，則（2）已知
5、，又由式（1）知（3）可推出（4）（5）對b歸一化，并設，則可得到典型的多普勒功率譜，即[2]（6）由于多普勒效應，接收信號的功率譜擴展到至范圍。圖4表示多普勒擴展功率譜。圖4未調制的CW載波的多普勒功率譜..一、建模設計思路（1）用兩個獨立的高斯低通噪聲源來產生同相和正交衰落分量。每個高斯源可以由兩個獨立的成直角的高斯隨機變量之和組成（如g=a+jb,其中a與b是高斯隨機變量，g是復數高斯變量）。相應Matlab代碼為：a1=randn(1,N);a2=randn(1,N);a3=a1+a2*i;%同相高斯噪聲源b1=randn(1,N);b2=randn(1,N);b3=b1+b2
6、*i;%正交高斯噪聲源（2）將獨立的復高斯噪聲的樣本，經過FFT后形成頻域的樣本，然后將同相和正交噪聲源與衰落頻譜相乘。（3）在同相和正交兩條通路上對所得頻域信號進行快速傅立葉反變換（IFFT），得到兩個長為N的時間序列。然后將個信號點取平方求和，得到一個如式根號下的N點時間序列。（4）對第三步得到的和取平方根，以得到具有適當多普勒擴展及時間相關性的仿真Rayleigh衰落信號的N點時間序列。相應Matlab代碼為：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
7、));%Rayleigh信號r=abs(r0);%Rayleigh信號幅值Rayleigh衰落產生的示意圖如圖5所示：..圖5Rayleigh衰落產生的示意圖（5）產生多徑時延多徑/延時參數如表1所示：編號延遲()功率(dB)1002100-203530-104700-105980-20表1多徑/延時參數多徑功率延遲譜如圖6所示：..圖6多徑功率延遲譜平均附加時延為rms時延擴展為表示多徑延時參數的Matlab代碼如下：delay=[01053
