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《實(shí)驗(yàn)五 2017多徑瑞利衰落信道性能.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱通信系統(tǒng)建模與仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)五無線多徑信道特性及模型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)類型綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)2班級(jí)通信二班學(xué)號(hào)201408207姓名蔣力指導(dǎo)教師何忠秋實(shí)驗(yàn)室名稱21B261實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)成績(jī)預(yù)習(xí)部分實(shí)驗(yàn)過程表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分總成績(jī)教師簽字日期2017.哈爾濱工程大學(xué)教務(wù)處制實(shí)驗(yàn)五無線多徑信道特性及模型設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證多徑信道時(shí)間選擇性和頻率選擇性特性，驗(yàn)證多徑衰落信道模型。二、實(shí)驗(yàn)原理在陸地移動(dòng)通信中，移動(dòng)臺(tái)往往受到各種障礙物和其他移動(dòng)體的影響，以致到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)是來自不同傳播路徑的信號(hào)之和。而描述這樣一種信道的常用信道模型便是瑞利衰落信
2、道。瑞利衰落信道（Rayleighfadingchannel）是一種無線電信號(hào)傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型。這種模型假設(shè)信號(hào)通過無線信道之后，其信號(hào)幅度是隨機(jī)的，表現(xiàn)為“衰落”特性，并且多徑衰落的信號(hào)包絡(luò)服從瑞利分布。由此，這種多徑衰落也稱為瑞利衰落。這一信道模型能夠描述由電離層和對(duì)流層反射的短波信道，以及建筑物密集的城市環(huán)境。瑞利衰落只適用于從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)不存在直射信號(hào)的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型。假設(shè)經(jīng)反射（或散射）到達(dá)接收天線的信號(hào)為N個(gè)幅值和相位均隨機(jī)的且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的信號(hào)之和。其典型信道模型為Clarke信道模型。Clarke信道模型是用于描
3、述小尺度衰落的一種平坦衰落信道模型，即瑞利衰落信道。其移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)特性是基于散射的，這正好與市區(qū)環(huán)境中的無直視通路的特點(diǎn)相吻合，因而廣泛應(yīng)用于市區(qū)環(huán)境的仿真中。在Clarke模型中，基站和移動(dòng)臺(tái)之間的傳播環(huán)境的主要特征是多徑傳播，不存在直射路徑，只存在散射路徑，使到達(dá)波都經(jīng)歷了相似的衰落，具有幾乎相等的幅度，但具有不同的頻移和入射角。移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)使得每個(gè)到達(dá)波都經(jīng)歷了多普勒頻移，假設(shè)發(fā)射天線是垂直極化的，入射到移動(dòng)臺(tái)天線的電磁場(chǎng)由N個(gè)平面波組成。對(duì)于第n個(gè)以角度到達(dá)的x軸的入射波，多普勒頻移為：(1)式中，為入射波波長(zhǎng)，為移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度。到達(dá)
4、移動(dòng)臺(tái)的垂直極化平面波的場(chǎng)強(qiáng)分量為：(2)式中，E0為本地平均電場(chǎng)的實(shí)數(shù)幅度；Cn為不同電波幅度的實(shí)數(shù)隨機(jī)變量；fc為載波頻率。第n個(gè)到達(dá)分量的隨機(jī)相位為：(3)為隨機(jī)變量，其在[0,2π]間隔內(nèi)有均勻的概率密度函數(shù)，（）。對(duì)Cn進(jìn)行歸一化：(4)式中<．>表示求集總平均。由于多普勒頻移與載波相比很小，因而電磁場(chǎng)分量可用窄帶隨機(jī)過程表示。若N足夠大，電磁場(chǎng)分量可近似為高斯隨機(jī)變量。式(5)可以用同相分量和正交分量表示為：(5)(6)(7)Ts(t)和Tc(t)都是高斯隨機(jī)過程，但它們互不相關(guān)，其均值為零，方差為：(8)它們的包絡(luò)為：(9)服從瑞利分布：(
5、10)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.由實(shí)驗(yàn)程序clark.m驗(yàn)證clark信道模型,給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析特征。2.由實(shí)驗(yàn)程序jakes.m驗(yàn)證jakes信道模型,給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析特征。3.思考題四、方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)步驟1.由實(shí)驗(yàn)程序clark.m驗(yàn)證clark信道模型。計(jì)算合成信號(hào)的分量X，Y并求合成信號(hào)的包絡(luò)。（服從瑞利分布）開始參數(shù)設(shè)置：N:路徑條數(shù)Fd：畫圖產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，作為幅度系數(shù)結(jié)束利用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生均勻隨機(jī)相位。2.由實(shí)驗(yàn)程序jakes.m驗(yàn)證jakes信道模型。求每條路徑的隨機(jī)相位及沖激響應(yīng)開始沖激響應(yīng)與歸一化功率系數(shù)相乘得到信道傳輸函數(shù)參數(shù)設(shè)置：N:路徑條數(shù)fd：
6、多普勒頻移t:抽樣時(shí)間序列產(chǎn)生信道函數(shù)的實(shí)部虛部畫圖產(chǎn)生歸一化的功率系數(shù)結(jié)束五、仿真結(jié)果1.由實(shí)驗(yàn)程序clark.m驗(yàn)證clark信道模型,給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析特征2.由實(shí)驗(yàn)程序jakes.m驗(yàn)證jakes信道模型,給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析特征。六、分析和結(jié)論?1.小尺度平坦衰落信道中，由于移動(dòng)體處于不斷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致接收端接收到的是來自不同路徑的多徑信號(hào)。移動(dòng)臺(tái)的速率將會(huì)導(dǎo)致每條多徑分量具有不同的多普勒頻移，同時(shí)假設(shè)移動(dòng)臺(tái)接收的信號(hào)的入射角度在[0,2π]間均勻分布。這樣就產(chǎn)生了具有特定環(huán)境下的多普勒功率譜密度特性。Clarke信道模型描述的小尺度平坦衰落信道中
7、，移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)具有基于散射方式的場(chǎng)強(qiáng)統(tǒng)計(jì)特性，這正符合市區(qū)移動(dòng)通信環(huán)境不存在直射路徑的特點(diǎn),其包絡(luò)統(tǒng)計(jì)特性服從瑞利分布，因此又稱為瑞利衰落信道模型。一般情況下，在瑞利衰落的狀態(tài)下，多普勒功率譜具有Jakes功率譜密度函數(shù),即U型譜。?2.許多信道建模和仿真方法的研究，均以Clarke信道模型的統(tǒng)計(jì)特性作為性能評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)，但Clarke參考模型是一種理想模型，物理不可實(shí)現(xiàn)。Clarke參考模型是由多個(gè)正弦波相加，但要求個(gè)數(shù)非常大，理想統(tǒng)計(jì)特性在N為無窮大時(shí)取得。從對(duì)模型的仿真結(jié)果來看，一般需要在大于50個(gè)正弦波的條件下，才能取得較好的仿真效果3.Jake
8、s提出了基于正弦波疊加法的Jakes仿真模型。Jakes仿真模型是一種確定模型，
