北郵移動(dòng)通信課設(shè).doc

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1、.移動(dòng)通信課程設(shè)計(jì)題目：產(chǎn)生Rayleigh衰落信號(hào)班級(jí)：2011211116姓名：李亞?wèn)|學(xué)號(hào)：2011210466指導(dǎo)老師：全慶一..一、課程設(shè)計(jì)題目在下列條件下采用第四章闡述的方法來(lái)產(chǎn)生Rayleigh衰落信號(hào)的時(shí)間序列，其中有8192個(gè)樣值：（1）(2)二、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）查找資料，了解瑞利衰落信道模型的分類，結(jié)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(shí)現(xiàn)瑞利分布的多徑信道的仿真；（2）根據(jù)已學(xué)的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)一種基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)瑞利衰落信道的仿真；（3）結(jié)合（1）步和（2）步，觀察輸入信號(hào)通過(guò)瑞利信道后的時(shí)域波形圖和頻譜圖。（4）對(duì)仿真結(jié)果做適當(dāng)分析。三、課程設(shè)計(jì)相

2、關(guān)知識(shí)（1）Rayleigh衰落分布在移動(dòng)無(wú)線信道中，Rayleigh分布是常見(jiàn)的用于描述平坦衰落信號(hào)或獨(dú)立多經(jīng)分量接受包絡(luò)統(tǒng)計(jì)時(shí)變特性的一種分布類型。眾所周知，兩個(gè)正交的噪聲信號(hào)之和的包絡(luò)服從Rayleigh分布。通常在離基站較遠(yuǎn)、反射物較多的地區(qū)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間沒(méi)有直射波路徑，存在大量反射波；到達(dá)接收天線的方向角隨機(jī)且在（0~2π）均勻分布；各反射波的幅度和相位都統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。接收機(jī)合成波幅度、相位的分布特性：包絡(luò)r服從Rayleigh分布，θ在0～2π內(nèi)服從均勻分布。概率密度函數(shù)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(fù)路徑衰落，服從瑞利分布;是多徑時(shí)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(wú)線信道的多徑性產(chǎn)生小尺度衰落，其中一個(gè)重要的原因是在不同多徑信號(hào)上，存在多普勒頻移引起的頻率調(diào)制。由于移動(dòng)臺(tái)與基站的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)多徑波都經(jīng)歷了明顯的頻移過(guò)程，移動(dòng)引起的接收信號(hào)頻移被稱為多普勒頻移。它與移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，方向，以及接收機(jī)入射波的角度有關(guān)。下面用一個(gè)例子說(shuō)明：圖3顯示了一輛以速率v沿x方向運(yùn)動(dòng)的汽車所接收到的入射平面波。根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向，選擇在x-y方向進(jìn)行入射角度測(cè)量。由于接

4、收機(jī)的運(yùn)動(dòng)，每個(gè)波都經(jīng)歷了多普勒頻移并同一時(shí)間到達(dá)接收機(jī)。也就是說(shuō)，假設(shè)任何平面波（平坦衰落條件下）都沒(méi)有附加時(shí)延。對(duì)第n個(gè)以角度到達(dá)x軸的入射波，多普勒頻移為：，其中，為入射波的波長(zhǎng)。圖3以任意角度到達(dá)的平面波示意圖信號(hào)經(jīng)過(guò)不同方向傳播，其多徑分量造成接收機(jī)信號(hào)的多普勒擴(kuò)散，因而增加了信號(hào)帶寬。（4）多普勒功率譜假設(shè)發(fā)射載頻為，接收信號(hào)是由許多經(jīng)過(guò)多普勒頻移的平面波的合成。設(shè)是由N個(gè)平面波合成，當(dāng)時(shí)，接收天線在角度內(nèi)的入射功率趨于連續(xù)。假設(shè)表示在角度內(nèi)的入射功率，表示接收天線增益，則入射波在內(nèi)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(duì)b歸一化，并設(shè)，則可得到典型的多普勒功率譜，即[2]（6）由于多普勒效應(yīng)，接收信號(hào)的功率譜擴(kuò)展到至范圍。圖4表示多普勒擴(kuò)展功率譜。圖4未調(diào)制的CW載波的多普勒功率譜..一、建模設(shè)計(jì)思路（1）用兩個(gè)獨(dú)立的高斯低通噪聲源來(lái)產(chǎn)生同相和正交衰落分量。每個(gè)高斯源可以由兩個(gè)獨(dú)立的成直角的高斯隨機(jī)變量之和組成（如g=a+jb,其中a與b是高斯隨機(jī)變量，g是復(fù)數(shù)高斯變量）。相應(yīng)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(dú)立的復(fù)高斯噪聲的樣本，經(jīng)過(guò)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(duì)所得頻域信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉反變換（IFFT），得到兩個(gè)長(zhǎng)為N的時(shí)間序列。然后將個(gè)信號(hào)點(diǎn)取平方求和，得到一個(gè)如式根號(hào)下的N點(diǎn)時(shí)間序列。（4）對(duì)第三步得到的和取平方根，以得到具有適當(dāng)多普勒擴(kuò)展及時(shí)間相關(guān)性的仿真Rayleigh衰落信號(hào)的N點(diǎn)時(shí)間序列。相應(yīng)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(hào)r=abs(r0);%Rayleigh信號(hào)幅值Rayleigh衰落產(chǎn)生的示意圖如圖5所示：..圖5Rayleigh衰落產(chǎn)生的示意圖（5）產(chǎn)生多徑時(shí)延多徑/延時(shí)參數(shù)如表1所示：編號(hào)延遲()功率(dB)1002100-203530-104700-105980-20表1多徑/延時(shí)參數(shù)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(shí)延為rms時(shí)延擴(kuò)展為表示多徑延時(shí)參數(shù)的Matlab代碼如下：delay=[01053