瑞利信道相关背景

瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的

统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射

的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。12瑞利衰落只适用于从发射机到接

收机不存在直射信号（LoS，Line of Sight）的情况，否则应使用莱斯衰落信

道作为信道模型。

瑞利衰落模型适用于描述建筑物密集的城镇中心地带的无线信道。密集

的建筑和其他物体使得无线设备的发射机和接收机之间没有直射路径，而且

使得无线信号被衰减、反射、折射、衍射。在曼哈顿的实验证明，当地的无

线信道环境确实接近于瑞利衰落。[3] 通过电离层和对流层反射的无线电信

道也可以用瑞利衰落来描述，因为大气中存在的各种粒子能够将无线信号大

量散射。

瑞利衰落属于小尺度的衰落效应，它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度

衰落效应上。

信道衰落的快慢与发射端和接收端的相对运动速度的大小有关。相对运

对导致接收信号的多普勒频移。图中所示即为一固定信号通过单径的瑞利衰

落信道后，在1秒内的能量波动，这一瑞利衰落信道的多普勒频移最大分别

为10Hz和100Hz，在GSM1800MHz的载波频率上，其相应的移动速度分别为约6

千米每小时和60千米每小时。特别需要注意的是信号的“深衰落”现象，此

时信号能量的衰减达到数千倍，即30～40分贝。

Rayleigh 密度函数

Rayleigh 密度是Rician 分布的特殊情况，即当没有直视分量（Z = 0）时，接收信号全部由多径信号组成，其信号包络r 的概率密度函数为

Rayleigh 衰落信道

大量实测数据和理论分析表明，在多径传播条件下，假设“不存在视距路径”，接受信号的包络服从瑞利分布，相位服从均匀分布，这种假设在离基站

较远，非视距传播时是成立的。假设从发射机到接收机之间存在无数条传播路径，并且这些反射达到移动接收机的路径是离散均匀分布的，当N 条电波均匀

到达接收处时，接收信号为：

其中fc 为载波频率，θn为第n 条入射电波相位，fn和φn分别为第n 条入

射波的多普勒频移和初始相位。Rz （ t）用同相和正交分量的形式表示：

当N 很大时，根据中心极限定理，TC （ t）和Ts （ t）是大量独立随机变量之和，趋于正态分布，即TC （ t）和Ts （ t）是不相关的零均值、等方差

的复高斯随机过程。即：

同时，由于载波信号的多普勒频移与载波频率相比很小，所以Rz 又可描述

为一窄带带通随机过程，采样带通信号的复低通等效表示法，可将等效表示为：

可以看出，Rz （ t）为一复高斯随机过程，它由同相分量Tc （ t）和正交分量Ts （ t）组成，并且这两个分量是零均值等方差的高斯型随机变量，包络服从瑞利分布，相位服从均匀分布。

瑞利信道仿真 matlab

实验一瑞利信道的仿真一引言：瑞利信道介绍瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel ）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。[1] 瑞利分布就是两个独立的高斯分布的平方和的开方一个信号都是分为正交的两部分，而每一部分都是多个路径信号的叠加，当路径数大于一定数量的时候，他们的和就满足高斯分布。而幅度就是两个正交变量和的开平方，就满足瑞利分布了。[2] 二实验目的：用MATLAB 软件仿真瑞利信道，产生瑞利信道的随机数，画出产生瑞利数据的CDF 和PDF ，并求瑞利数据的均植和方差。三实验内容： 1、实验原理：一个随机二维向量的两个分量呈独立的、有着相同的方差的正态分布时，这个向量的模呈瑞利分布，两个正交高斯噪声信号之和的包络服从瑞利分布。信道符合瑞利分布，做出概率密度函数曲线。这里又到了瑞利分布的概率密度函数 2 22()exp() 0r 2r r p r σσ=-≤≤∞运用公式验证瑞利信道是符合瑞利分布的。 2、程序框图

3、源程序代码 % parameters setting clc; n=0:0.1:10; sigma=1; N=100000; x=randn(1,N); y=randn(1,N); M=x+j*y; r=sqrt(sigma*(x.^2+y.^2)); % q=1-exp((-(x.^2+y.^2))/(2*sigma*sigma)); % step=0.1; %range=0:step:3; h=hist(r,n); fr_approx=h/(0.1*sum(h)); pijun=sum(r)/N; junfanghe=(r-pijun).^2; junfang=sum(junfanghe)/N; u=0; % w=hist(q,n); % fr_approx1=-w/(0.1*sum(w)); % Calculate the CDF &Drawing cdf=raylcdf(n,sigma); subplot(3,1,1); plot(n,cdf); % hold on; % plot(n,fr_approx1,'ko'); % Calculate the PDF & Drawing title('Normal cumulative distribution'); pdf=raylpdf(n,sigma); subplot(3,1,2); plot(n,pdf); title('Normal probability density'); hold on; plot(n,fr_approx,'ko'); axis([0 8 0 1]) wucha=fr_approx-pdf; subplot(3,1,3); plot(n,wucha); title('wucha'); % Generate the randoms & Calculate the mean, covariance R=raylrnd(sigma,1,1000); % subplot(3,1,3);

(完整word版)基于Matlab的无线信道仿真

基于Matlab的无线信道仿真近几年，随着无线通信业务和新兴宽带移动互联网接入业务的快速增长，对无线通信系统的优化显得尤为重要。与有线信道静态和可预测的典型特点相反，在实际中，由于无线信道动态变化且不可预测，无线通信系统的性能在很大程度上取决于无线信道环境，所以对无线信道的准确理解和仿真对设计一个高性能和高频谱效率的无线传输技术显得尤其重要。无线信道的一个典型特征是“衰落”，衰落现象大致可分为两种类型：大尺度衰落和小尺度衰落。其中，大尺度衰落主要在移动设备通过一段较长的距离时体现，它是由信号的损耗（长距离传播）和大的障碍物（如建筑物、中间地形和植物）形成的阴影所引起的，一般分为路径损耗和阴影衰落，另一方面，小尺度衰落是指当移动台在较短距离内移动时，由多条路径的相消或相长干涉所引起信号电平的快速波动，主要表现为多径衰落。它们之间的关系如图1所示。报告中分别对这几种衰落的常见模型进行了总结和仿真。图1 各种衰落之间的关系一、大尺度衰落大尺度衰落是在一个较大的范围上考察功率的渐变过程，功率的局部中值随距离变化缓慢。大尺度信道模型主要研究电波传播在时间、空间、频率范围内平均特性。 1.1 路径损耗路径损耗由发射功率的辐射扩散及信道的传播特性造成，反映在宏观长距离

上。理论上认为，对于相同收发距离，路径损耗相同。其定义为有效发射功率和平均接收功率之间的比值。几种常用的描述大尺度衰落的模型有自由空间模型、对数距离路径损耗模型、Hata-Okumura 模型。 1.1.1自由空间模型所谓自由空间是指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强也可以忽略不计。自由空间模型中路径损耗计算公式： r t r t s G G c df πP P L 142 ??? ??== 其中，t P 为发射功率，r P 为接收功率，d 为发射端与接收端距离，f 为载波频率，c 为光速取8103?，t G 为发射端天线增益，r G 为接收端天线增益。转换成分贝表示： r t r t s G G f d P P L lg 10lg 20lg 2045.32lg 10dB -++==）（发射端与接收端均是全向天线，1==r t G G ，得图2：图2 路径损耗随距离、频率变化曲线 1.1.2 对数距离路径损耗模型与前面提到的自由空间路径损耗一样，在其他所有实际环境中，平均接收信号功率随距d 呈对数方式减小。通过引入随着环境而改变的路径损耗指数n 可以修正自由空间模型，从而构造出一个更为普遍的路径损耗衰落模型。

通信信道分类及组成

通信信道 □通信信道的组成远程设备之间的数据链路称为通信信道、通信线路或通信链路。一条通信信道提供了在两至多点间传送数据的通道。通信信道可以由下述传输设备之一或它们的某种组合所组成： 1.电话线路 2.电报线路 3.卫星 4.激光 5.同轴电缆 6.微波 7.光纤数据是按位(0、1信号)存储和传送的，信道速度是指每秒钟可以传输的位数，又称它为波特率。位/秒与波特率并不完全等同，但在实际使用时二者是通用的。根据波特率一般可以将信道分成三类：次声级、声级和宽频带级。 1.次声级。次声级线路比电话线还低一级。通常，因硬件技术的限制使得每秒钟只能输出7个字符时才使用这种线路，但是目前已经很少，甚至没有这种需要了。 2.声级。这是常规的电话线路，其速率在600波特(位/秒)到9600波特之间。一条常规的电话线可以被“调节”以高达9600波特的速率传送数据，而且相当准确。当然随着这种能力的增加而必然带来用户成本相应提高。如果具体看声级线路速度，那么，一条具有1200波特速率的线路每秒钟大约可以传送120个字符。声级线路主要用于计算机与群控器之间的高速链路，但是它也能用于低速的、计算机到计算机的通信。 3.宽频带级。宽频带级信道具有超出1兆波特的容量，而且主要用于计算机到计算机的通信上。

□信道的种类一个公司要为自己在费城与纽约之间架设一条同轴电缆线是不切实际的，更不用说是不合法的。同样，要建立自己的微波中继站或发射卫星也是不切实际的。鉴于这些原因，大多数公司都转向去租用公用的载波线路，例如，去租用美国电话电报公司(AT&.T)和西方联盟(Western Union)为他们的数据网络提供的信道。一个公司可以在传输设备间租用一种永久的或半永久的连接线路(租用线)。永久线路是一天24小时都可使用的专用线。半永久的连线只给公司在每天的某9个小时使用权。租用线路的公司付费的多少取决于波特率的大小、距离的长短以及是永久的还是半永久的等因素。拨号线路(又称为公用线或交换线路)是严格按时间和距离来记帐的。这跟打长途电话的收费办法一样。私用线路由使用者自己安装、维护，而且其所有权也是属于使用者的。私用线是局部网的一部分，有时也称为一个“局部网”。一个局部网只限于一个大楼内或公司范围内的几座大楼之间。有时把一条完全专用的租用线也称为私用线。另一种公司载波线路是增值网络(VAN)，VAN是一种“特殊的”公用载波。它可以使用也可以不使用公用载波设备，在每种情况下VAN都对网络起“增值”作用。在公用载波线路的标准服务之外，VAN还能进行电子邮件业务并允许在彼此不兼容的计算机之间进行通信。VAN不仅增加了服务项目，而且是以低速率来完成这些服务项目的。为了说明这一点，我们来考察下面的实例，美国广播公司(ABC)从公用载波线路中租用了一条从纽约到费城的速率为9600波特的专用线路。ABC只使用大约15%的线路容量。一个增值网络可以从同一个公用载波线路中租用同一条线路，并使用余下的(85%)的线路容量来为几个公司传输数据(这几个公司都要求建立纽约与费城之间的联系)。VAN 在线路的每一端都使用计算机来收集数据，并把这些数据重新发送至目的地。事实上，四五个公司共用同一条线路共同负担线路费用，而没有降低服务质量。

一种基于MATLAB的瑞利信道仿真方法研究

一种基于MATLAB 的瑞利信道仿真方法研究王志杨1, 刘金龙2 (1.安徽电子信息职业技术学院信息工程系,安徽蚌埠 233030;2.淮海工学院电子工程学院,江苏连云港 222005) 摘要:瑞利信道的仿真在无线通信系统的仿真中具有重要的意义.文章首先给出瑞利信道的概念,并参照Jakes 模型,采用MATLAB 软件,仿真出了多径瑞利信道.为了得到每径独立的瑞利分布,提出了衰落计数器的概念.通过调整不同路径波形衰落计数器的起始时间达到每径独立分布, 且计算复杂度较低.最后通过评估程序证明了仿真方法的正确性.该方法为研究不同通信系统在瑞利信道下的相关性能奠定了基础. 关键词:瑞利信道;信道仿真;Jakes 模型;多径传输中图分类号:TN914.3 文献标识码:A 文章编号:1001-2443(2012)03-0234-06 引言对于基站到移动台这样一个发送接收系统来说,理想的无线信号传播(自由空间传播模型)是由基站发送的电磁波经过一定衰减达到移动台,我们可以理解为信号沿着基站到移动台的直线传播.虽然,电磁波实际上是以球面波的形式向周围360度辐射,但是只有沿着直线传播的信号才能抵达移动台,这条路径称为直射路径[1].而对于实际的大气传播环境,大气中包含着许多的小颗粒(悬浮物),或者由于建筑物和树木阻挡,从基站出发,沿着非直射方向传播的电磁波可能经过一系列的反射、散射、衍射后而抵达接收端, 我们把图1 信号的多径传播 Figure 1 The multipath transmis s i on of signal 这种路径称为散射路径(见图1).和直接波相比,后到达的波形称为延迟波.由于每一条散射路径经历的路程都不一样,这样,接收波相位各不相同.如果恰巧各个相位相同,多个信号进行叠加会导致总的信号增强,而如果相位互不相同,各个信号叠加则会互相抵消,导致总的信号强度降低.这样,我们把由于信号经过了多收稿日期:2011-12-01 基金项目:安徽电子信息职业技术学院院级研究课题ADZX1007).作者简介:王志杨(1982-),男,回族,安徽蚌埠人,硕士,讲师,主要研究方向:OFDM 、3G 移动通信、信道建模. 第35卷3期 2012年5月安徽师范大学学报(自然科学版)Journal of Anhui Normal University (Natural Science)Vol.35No.3M ay.2012

matlab瑞利衰落信道仿真

引言由于多径和移动台运动等影响因素，使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散，如时间色散、频率色散、角度色散等等，因此多径信道的特性对通信质量有着至关重要的影响，而多径信道的包络统计特性成为我们研究的焦点。根据不同无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布和Nakagami-m分布。在本文中，专门针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真，进一步加深对多径信道特性的了解。仿真原理 1、瑞利分布简介环境条件：通常在离基站较远、反射物较多的地区，发射机和接收机之间没有直射波路径，存在大量反射波；到达接收天线的方向角随机且在（0~2π）均匀分布；各反射波的幅度和相位都统计独立。幅度、相位的分布特性：包络 r 服从瑞利分布，θ在0～2π内服从均匀分布。瑞利分布的概率分布密度如图1所示：

图1 瑞利分布的概率分布密度 2、多径衰落信道基本模型根据ITU-RM.1125标准，离散多径衰落信道模型为 () 1 ()()() N t k k k y t r t x t τ==-∑ (1) 其中,()k r t 复路径衰落，服从瑞利分布; k τ是多径时延。多径衰落信道模型框图如图2所示：图2 多径衰落信道模型框图

3、产生服从瑞利分布的路径衰落r(t) 利用窄带高斯过程的特性，其振幅服从瑞利分布，即 ()r t = （2）上式中，()c n t 、()s n t 分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号。首先产生独立的复高斯噪声的样本，并经过FFT 后形成频域的样本，然后与S （f ）开方后的值相乘，以获得满足多普勒频谱特性要求的信号，经IFFT 后变换成时域波形，再经过平方，将两路的信号相加并进行开方运算后，形成瑞利衰落的信号r(t)。如下图3所示 : 图3 瑞利衰落的产生示意图其中， ()S f = （3）

瑞利信道仿真

瑞利衰落信道的matlab仿真瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。模型的适用瑞利衰落模型适用于描述建筑物密集的城镇中心地带的无线信道。密集的建筑和其他物体使得无线设备的发射机和接收机之间没有直射路径，而且使得无线信号被衰减、反射、折射、衍射。在曼哈顿的实验证明，当地的无线信道环境确实接近于瑞利衰落。[3]通过电离层和对流层反射的无线电信道也可以用瑞利衰落来描述，因为大气中存在的各种粒子能够将无线信号大量散射。瑞利衰落属于小尺度的衰落效应，它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。信道衰落的快慢与发射端和接收端的相对运动速度的大小有关。相对运对导致接收信号的多普勒频移。图中所示即为一固定信号通过单径的瑞利衰落信道后，在1秒内的能量波动，这一瑞利衰落信道的多普勒频移最大分别为10Hz和100Hz，在GSM1800MHz的载波频率上，其相应的移动速度分别为约6千米每小时和60 千米每小时。特别需要注意的是信号的“深衰落”现象，此时信号能量的衰减达到数千倍，即30～40分贝。性质多普勒功率普密度

, 瑞利衰落信道的仿真根据上文所述，瑞利衰落信道可以通过发生实部和虚部都服从独立的高斯分布变量来仿真生成。不过，在有些情况下，研究者只对幅度的波动感兴趣。针对这种情况，有两种方法可以仿真产生瑞利衰落信道。这两种方法的目的是产生一个信号，有着上文所示的多普勒功率谱或者等效的自相关函数。这个信号就是瑞利衰落信道的冲激响应。 Jakes模型和clark模型本次只以下图所示的模型来仿真单路信号的产生。课本上也有相关的分析。

MQAM在瑞利信道下的性能仿真

课程设计（II）通信系统仿真 MQAM在瑞利信道下的性能仿真

1、课程设计目的（1）了解MQAM多进制幅度调制技术原理（2）在MATLAB环境下编程实现调制、解调过程（3）在MATLAB环境下仿真不同MQAM的误码率，并绘制曲线（4）比较16QAM误比特率在理论和实际条件下的误差 2、课程设计内容本课题在MATLAB环境下，进行多进制调制在瑞利信道下进行信号传输的仿真实验，传输信号在发送端进行MQAM调制，并分析在不同的多进制调制下，信号在瑞利信道下的性能，并比较。 3、设计与实现过程 3.1 设计思想和设计流程首先进行系统的分析的设计，整个设计分为如下几个部分：随机序列的产生，序列的串并和并串转换，16QAM调制，星座图的绘制，16QAM解调，加入噪声，误码率的测量及绘图。 MQAM信号由2个独立的基带波形对2个相互正交的同频载波进行调制而构成，利用其在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。调制后的信号经信道传输，由于信道的非理想特性，MQAM信号会发生频率选择性衰减/码间干扰、相位旋转以及受各种噪声的影响，这部分影响都包含在信道模型中。数字通信中数据采用二进制数表示，星座点的个数是2的幂。常见的MQAM 形式有16-QAM、64-QAM、256-QAM等。星座的点数越多，符号能够传输的数据量就越大。但是，如果在星座图的平均能量保持不变的情况下增加星座点，基于星座图聚类的方法成为了数字幅相调制信号识别的重要方法之一。会使星座点之间的距离变小，进而导致误码率上升。因此高阶星座图的可靠性比低阶要差。 3.1.1 调制器串并转换单元、IQ分路单元及调制混频器组成了MQAM系统的调制器。将串行数据转换成并行数据是通过串并转换完成的;IQ分路主要的作用是检测调制的要求，调制混频器的作用是把I、Q两路信号混频及合成，最终形成调制信号输出。 MQAM的调制方式有两种：正交调幅法和复合相移法。本次仿真针对

瑞利信道Matlab仿真程序

%%File_C7: %本程序将一随机信号通过瑞利信道产生输出 %% clear; clc; Ts=; fmax=2;%最大多普勒频移 Nt=400;%采样序列的长度（ sig=j*ones(1,Nt);%信号 t=[0:Nt]; %设定信道仿真参数 N0=25; D=1; [u]=jakes_single_rayleigh(N0,D,fmax,Nt,Ts);%生成瑞利信道RecSignal=u.*sig; ? plot(20*log10(RecSignal)); % %本函数用Jakes方法产生单径的符合瑞利分布的复随机过程%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function [u]=jakes_single_rayleigh(N0,D,fmax,M,Ts,Tc) % 输入参数： % N0 频率不重叠的正弦波个数 { % D 方差，可由输入功率得到 % fmax 最大多普勒频移 % M 码片数 %输出参数 %u 输出复信号 %u1 输出信号的实部 %u2 输出信号的虚部 %% 、 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% N=4*N0+2;%Jakes仿真叠加正弦波的总个数 %计算Jakes仿真中的离散多普勒频率fi,n f=zeros(1,N0+1); for n=1:N0 f(n)=fmax*cos(2*pi*n/N);

~ f(N0+1)=fmax; %计算多普勒增益ci,n %同向分量增益c1,n c1=zeros(1,N0+1); for n=1:N0 c1(n)=D*(2/sqrt(N))*2*cos(pi*n/N0); end c1(N0+1)=D*(2/sqrt(N))*sqrt(2)*cos(pi/4); 《 %正交分量增益c2,n c2=zeros(1,N0+1); for n=1:N0 c2(n)=D*(2/sqrt(N))*2*sin(pi*n/N0); end c2(N0+1)=D*(2/sqrt(N))*sqrt(2)*sin(pi/4); %插入随机相移ph_i,解决Jakes方法的广义平稳问题n=(1:N0+1); \ U=rand(size(n)); [x,k]=sort(U); ph_i=2*pi*n(k)/(N0+1); %计算复包络 u1=zeros(1,M);%Rc(t) u2=zeros(1,M);%Rs(t) u=zeros(1,M);%R(t) k=0; & %计算Rc(t) k=0; for t=0:Ts:(M-1)*Ts; w2=cos(2*pi*f*t+ph_i); ut2=c2*w2.'; k=k+1; u2(k)=ut2; end %计算u(t) k=0; for t=0:Ts:(M-1)*Ts k=k+1; u(k)=u1(k)-j*u2(k); end %程序结束

matlab瑞利衰落信道仿真

m a t l a b瑞利衰落信道仿真 Prepared on 24 November 2020

引言由于多径和移动台运动等影响因素，使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散，如时间色散、频率色散、角度色散等等，因此多径信道的特性对通信质量有着至关重要的影响，而多径信道的包络统计特性成为我们研究的焦点。根据不同无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布和Nakagami-m 分布。在本文中，专门针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真，进一步加深对多径信道特性的了解。仿真原理 1、瑞利分布简介环境条件：通常在离基站较远、反射物较多的地区，发射机和接收机之间没有直射波路径，存在大量反射波；到达接收天线的方向角随机且在（0~2π）均匀分布；各反射波的幅度和相位都统计独立。幅度、相位的分布特性：包络 r 服从瑞利分布，θ在0～2π内服从均匀分布。瑞利分布的概率分布密度如图1所示：图1 瑞利分布的概率分布密度 2、多径衰落信道基本模型根据标准，离散多径衰落信道模型为 () 1 ()()() N t k k k y t r t x t τ==-∑ (1)

其中,()k r t 复路径衰落，服从瑞利分布; k τ是多径时延。多径衰落信道模型框图如图2所示：图2 多径衰落信道模型框图 3、产生服从瑞利分布的路径衰落r(t) 利用窄带高斯过程的特性，其振幅服从瑞利分布，即 ()r t = （2）上式中，()c n t 、()s n t 分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号。首先产生独立的复高斯噪声的样本，并经过FFT 后形成频域的样本，然后与S （f ）开方后的值相乘，以获得满足多普勒频谱特性要求的信号，经IFFT 后变换成时域波形，再经过平方，将两路的信号相加并进行开方运算后，形成瑞利衰落的信号r(t)。如下图3所示: 图3 瑞利衰落的产生示意图其中， ()S f = （3） 4、产生多径延时k τ 多径/延时参数如表1所示：表1 多径延时参数

MATLAB仿真瑞利衰落信道实验报告结果

封面：题目：瑞利衰落信道仿真实验报告

题目：MATLAB仿真瑞利衰落信道实验报告引言由于多径效应和移动台运动等影响因素，使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散，即时间色散、频率色散、角度色散等等，因此多径信道的特性对通信质量有着重要的影响，而多径信道的包络统计特性则是我们研究的焦点。根据不同无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布等。在此专门针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真，进一步加深对多径信道特性的了解。一、瑞利衰落信道简介：瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。二、仿真原理（1）瑞利分布分析环境条件：通常在离基站较远、反射物较多的地区，发射机和接收机之间没有直射波路径（如视距传播路径），且存在大量反射波，到达接收天线的方向角随机的（（0~2π）均匀分布），各反射波的幅度和相位都统计独立。幅度与相位的分布特性：包络 r 服从瑞利分布，θ在0～2π内服从均匀分布。瑞利分

布的概率分布密度如图

2-1所示：图2-1 瑞利分布的概率分布密度（2）多径衰落信道基本模型离散多径衰落信道模型为 ()1()()() N t k k k y t r t x t τ==-∑ 其中,()k r t 复路径衰落，服从瑞利分布; k τ是多径时延。多径衰落信道模型框图如图2-2所示：

图2-2 多径衰落信道模型框图（3）产生服从瑞利分布的路径衰落r(t) 利用窄带高斯过程的特性，其振幅服从瑞利分布，即 22()()()c s r t n t n t =+ 上式中()()c s n t n t 、，分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号。

Nakagami信道仿真

0 引言信号的衰落严重的恶化了无线通信系统的性能，为了削弱这一影响，学者进行了大量抗衰落技术的研究，时空处理技术、多天线技术、分集技术都具有良好的抗衰落效果。有效的衰落信道模拟是进行这些研究工作的重要基础。在此基础上，可以在实验室运用分析方法对给定的无线通信系统进行设计和性能评估，并以此为基础对算法进行选择和优化，避免为实现早期系统而搭建硬件造成的巨大花费。研究和开发数字移动通信系统工程的首要工作就是认识移动信道本身的特性,并研究电波的传播规律。在数字移动通信的传播环境中,由于移动台和基站之间的各种障碍物所产生的反射、绕射和散射等现象,接收信号通常由多径信号成分组成。由于多径信号的相位、幅度和到达时刻的随机变化,引起接收信号包络的快速起伏变化。除了多径传播，多普勒效应同样会对移动信道的传输特性产生负面影响。由于移动单元的运动，多普勒效应降引起每个来波的频移[1]。当移动台与基站之间不存在直接视距分量时,接收信号由来自各个方向的反射和散射波组成并遵循瑞利分布,当在基站和移动台之间存在有直接视距分量时,接收信号服从莱斯分布。前人的研究表明，Nakagami衰落模型[1,2,3,4]是最有效的模型之一，通过改变参数m，可以灵活地拟合不同程度的衰落情况。用Nakagami分布可更好地近似实验测量,比瑞利、莱斯、对数、正态分布都更接近匹配。由于Nakagami分布中同时包含了瑞利分布和莱斯分布,且Nakagami模型在各种无线通信环境下都非常接近实验数据, 因此Nakagami衰落模型在理解和设计无线通信系统中有着重要的作用,在计算机上对其进行性能仿真是至关重要的。本文先介绍无线信道的基本理论，接着讲正弦波叠加法[5]，了解了基于舍弃法的Nakagami衰落信道仿真[6]，最后介绍基于AR模型[7,8]的相关Nakagami衰落信道仿真。 1移动无线信道基本理论在移动通信中，由于障碍物阻挡了视距路径，发出的电磁波经常不能直接到达接收天线，事实上，接收到的电磁波是由建筑物、树木及其他障碍物导致的反射、衍射和散射而产生的

瑞利信道Matlab仿真程序

%%File_C7:Jakes.m %本程序将一随机信号通过瑞利信道产生输出 %% clear; clc; Ts=0.02; fmax=2;%最大多普勒频移 Nt=400;%采样序列的长度 sig=j*ones(1,Nt);%信号 t=[0:Nt]; %设定信道仿真参数 N0=25; D=1; [u]=jakes_single_rayleigh(N0,D,fmax,Nt,Ts);%生成瑞利信道RecSignal=u.*sig; plot(20*log10(RecSignal)); %JakesRayleigh.m %本函数用Jakes方法产生单径的符合瑞利分布的复随机过程%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function [u]=jakes_single_rayleigh(N0,D,fmax,M,Ts,Tc) % 输入参数： % N0 频率不重叠的正弦波个数 % D 方差，可由输入功率得到 % fmax 最大多普勒频移 % M 码片数 %输出参数 %u 输出复信号 %u1 输出信号的实部 %u2 输出信号的虚部 %% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% N=4*N0+2;%Jakes仿真叠加正弦波的总个数 %计算Jakes仿真中的离散多普勒频率fi,n f=zeros(1,N0+1); for n=1:N0 f(n)=fmax*cos(2*pi*n/N); end f(N0+1)=fmax; %计算多普勒增益ci,n %同向分量增益c1,n c1=zeros(1,N0+1);

for n=1:N0 c1(n)=D*(2/sqrt(N))*2*cos(pi*n/N0); end c1(N0+1)=D*(2/sqrt(N))*sqrt(2)*cos(pi/4); %正交分量增益c2,n c2=zeros(1,N0+1); for n=1:N0 c2(n)=D*(2/sqrt(N))*2*sin(pi*n/N0); end c2(N0+1)=D*(2/sqrt(N))*sqrt(2)*sin(pi/4); %插入随机相移ph_i,解决Jakes方法的广义平稳问题n=(1:N0+1); U=rand(size(n)); [x,k]=sort(U); ph_i=2*pi*n(k)/(N0+1); %计算复包络 u1=zeros(1,M);%Rc(t) u2=zeros(1,M);%Rs(t) u=zeros(1,M);%R(t) k=0; %计算Rc(t) k=0; for t=0:Ts:(M-1)*Ts; w2=cos(2*pi*f*t+ph_i); ut2=c2*w2.'; k=k+1; u2(k)=ut2; end %计算u(t) k=0; for t=0:Ts:(M-1)*Ts k=k+1; u(k)=u1(k)-j*u2(k); end %程序结束

信道种类及其特点

信道分类及其特点根据通信的概念，信号必须依靠传输介质传输，所以传输介质被定义为狭义信道。另一方面，信号还必须经过很多设备(发送机、接收机、调制器、解调器、放大器等)进行各种处理，这些设备显然也是信号经过的途径，因此，把传输介质(狭义信道)和信号必须经过的各种通信设备统称为广义信道。我们这里研究的是狭义上的信道，即信号的传输介质。信道可分为两大类：一类是电磁波的空间传播渠道，如短波信道、超短波信道、微波信道、光波信道等；它们具有各种传播特性的自由空间，习惯上称为无线信道；另一类是电磁波的导引传播渠道。如明线信道、电缆信道、波导信道、光纤信道等。它们具有各种传输能力的导引体，习惯上就称为有线信道。一、有线信道： 1、架空明线，即在电线杆上架设的互相平行而绝缘的裸线，它是一种在20世纪初就已经大量使用的通信介质。架空明线安装简单，传输损耗比电缆低，但通信质量差，受气候环境等影响较大并且对外界噪声干扰比较敏感，因此，在发达国家中早已被淘汰，在许多发展中国家中也已基本停止了架设，但目前在我国一些农村和边远地区受条件限制的地方仍有不少架空明线在工作着 2、双绞线电缆(TP)：将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低信号的干扰程度，电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成，也因此把它称为双绞线。双绞线分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。目前市面上出售的UTP分为3类，4类，5类和超5类四种： 3类：传输速率支持10Mbps，外层保护胶皮较薄，皮上注有“cat3” 4类：网络中不常用 5类（超5类）：传输速率支持100Mbps或10Mbps，外层保护胶皮较厚，皮上注有“cat5” 超5类双绞线在传送信号时比普通5类双绞线的衰减更小，抗干扰能力更强，在100M网络中，受干扰程度只有普通5类线的1/4，目前较少应用。 STP分为3类和5类两种，STP的内部与UTP相同，外包铝箔，抗干扰能力强、传输速率高但价格昂贵。双绞线一般用于星型网的布线连接，两端安装有RJ-45头(水晶头)，连接网卡与集线器，最大网线长度为100米，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器，如安装4个中继器连5个网段，最大传输范围可达500米。

AWGN信道中BPSK调制系统BER仿真计算

序号（学号）：学生实验报告书 2014 年 4 月27 日

实验一：信道中调制系统的仿真计算一、实验目的 1．掌握二相调制的工作原理 2．掌握利用进行误比特率测试的方法 3．掌握信道中调制系统的仿真计算方法二．实验内容利用仿真程序在环境下完成信道中调制系统的仿真计算，得到仿真结果，写出实验小结，完成实验报告。三．实验仪器：计算机软件四、实验原理在数字领域进行的最多的仿真任务是进行调制解调器的误比特率测试，在相同的条件下进行比较的话，接收器的误比特率性能是一个十分重要的指标。误比特率的测试需要一个发送器、一个接收器和一条信道。首先需要产生一个长的随机比特序列作为发送器的输入，发送器将这些比特调制成某种形式的信号以便传送到仿真信道，我们在传输信道上加上一定的可调制噪声，这些噪声信号会变成接收器的输入，接收器解调信号然后恢复比特序列，最后比较接收到的比特和传送的比特并计算错误。误比特率性能常能描述成二维图像。纵坐标是归一化的信噪比，即每个比特的能量除以噪声的单边功率谱密度，单

位为分贝。横坐标为误比特率，没有量纲。五．实验步骤 ①运行发生器：通过发送器将伪随机序列变成数字化的调制信号。 ②设定信噪比：假定为 m ,则 0=10,用假设单位为分贝。③确定④计算N0 ⑤计算噪声的方差σ n ⑥产生噪声：因为噪声具有零均值，所以其功率和方差相等。我们产生一个和信号长度相同的噪声向量，且该向量方差为σ n 。⑦加上噪声，运行接收器⑧确定时间延迟⑨产生误差向量⑩统计错误比特：误差向量“”中的每一个非零元素对应着一个错误的比特。最后计算误比特率：每运行一次误比特率仿真，就需要传输和接收固定数量的比特，然后确定接收到的比特中有多少错误的。使用计算: ()。六．实验结果及分析程序： 10; 1000; 200; 1; 0; 1:1 ((1)); % 1, 0 1.*2; %0>1, 1>1 (1).*(1); []; 1:2 10.^(10);()>()

CDMA信道分类及介绍

2.4.1.1 前向物理信道前向链路包含的物理信道如图2-13 所示。对于SR1 和SR3，前向链路包含的物理信道有所不同，表2-1、表2-2 分别指明了SR1 和SR3 下每种信道的有效信道数范围。表2-1 SR1 的前向信道类型信道类型数目前向导频信道 1 发送分集导频信道 1 辅助导频频道无要求辅助发送分集导频信道无要求同步信道 1 寻呼信道7 广播信道无要求快速寻呼信道 3 公共功率控制信道7 公共分配信道7 前向公共控制信道7 前向专用控制信道1/每个前向业务信道前向基本信道1/每个前向业务信道前向补充码道（只有RC1 和RC2）7/每个前向业务信道前向补充信道（只有RC3 到RC5）2/每个前向业务信道表2-2 SR3 下前向CDMA 信道的信道类型信道类型数目前向导频信道 1 辅助导频信道无要求同步信道 1 广播信道无要求快速寻呼信道 3 公共功率控制信道7

公共分配信道7 前向公共控制信道7 前向专用控制信道1/每个前向业务信道前向基本信道1/每个前向业务信道前向补充信道2/每个前向业务信道下面简要介绍每个信道的作用： 1. 导频信道前向链路中的导频信道包括前向导频信道F-PICH、发送分集导频信道F-TDPICH、辅助导频信道 F-APICH 和辅助发送导频信道F-ATDPICH，它们都是未经调制的扩谱信号。这些信道的用途是使基站覆盖范围内的终端能够获得基本的同步信息，也就是各基站的PN 短码相位信息，终端以它们为依据进行信道估计和相干解调。 2. 同步信道F-SYNC F-SYNC 用于传送同步信息，在BS 覆盖范围内，各终端可利用这种信息进行同步捕获，开机的终端可利用它来获得初始的时间同步。由于F-SYNC 使用的PN 序列偏置与F-PICH 使用的偏置相同，一旦终端捕获了F-PICH 获得同步，F-SYNC 也实现了同步。F-SYNC 的数据速率为固定的1200bit/s。3. 寻呼信道F-PCH 寻呼信道F-PCH 供BS 在呼叫建立阶段传送控制信息。通常，终端在建立同步后，就选择一个F-PCH（或在基站指定的F-PCH）监听由BS 发来的指令，在收到BS 分配业务信道的指令后，就转入分配的业务信道中进行信息传输。F-PCH 以固定的速率9600bit/s 或4800bit/s 传递信息。虽然有两种可选择的速率，但在一个给定的系统中，所有的F-PCH 都必须采用同样的速率。F-PCH 应被分为时长为80ms 的时间片，每个时间片含4 个帧，帧长为20ms。 4. 广播控制信道F-BCCH BS 用它来发送系统开销信息，以及需要广播的消息（例如短消息）。F-BCCH 可以工作在非连续方式。当F-BCCH 工作在较低的数据速率，如4800bit/s 时，时隙周期为160ms，40ms 帧在每时隙内重复三次，这时F-BCCH 可以用较低的功率发射，而终端则通过对重复的信息进行合并来获得时间分集的增益；减小F-BCCH 的发射功率对于提高前向链路的总体容量是有帮助的。 5. 快速寻呼信道F-QPCH BS 用它来通知在覆盖范围内工作于时隙模式、且处于空闲状态的终端，是否应该在下一个 F-CCCH 或F-PCH 的时隙上接收F-CCCH 或F-PCH。使用F-QPCH 最主要的目的是使终端不必长时间地连续监听F-PCH，从而延长待机时间。QPCH 每个时隙划分为寻呼指示符（PI）、配置改变指示符（CCI）和广播指示符（BI）。寻呼指示符（PI）用来通知特定终端在下一个F-CCCH 或F-PCH 上有寻呼消息或其它消息。当有消息时，BS 将该终端对应的PI 置为“ON”，终端被唤醒；否则置为“OFF”，终端进入睡眠状态。广播指示符（BI）只在第一个F-QPCH 上有。终端用于接收广播消息的F-CCCH 时隙上将要出现内容时，BS 就把对应于该时隙的F-QPCH 时隙中的BI 置为“ON”，否则为“OFF”。配置改变指示符（CCI）只在第一个F-QPCH 上有。BS 的系统配置参数改变后，经过一段时延， BS 把CCI 置为“ON”，以通知终端重新接收包含系统配置参数的开销消息。这样终端可以不必反复解调重复的系统配置消息，降低功耗。 6. 公共功率控制信道F-CPCCH F-CPCCH 由时分复用的公共功率控制子信道组成，每个公共功率控制子信道控制一个R-CCCH 或R-EACH。 F-CPCCH 的一个公共功率控制组有2N 个公共功率控制子信道，编号从0 到2N-1，它们平均分配到I 支路和Q 支路。在公共功率控制子信道没有数据发送时，相应比特位置的功率为0。 7. 公共指配信道F-CACH

信道分类

瑞利信道，莱斯信道和高斯信道模型无线通信信道环境中，电磁波经过反射折射散射等多条路径传播到达接收机后，总信号的强度服从瑞利分布。同时由于接收机的移动及其他原因，信号强度和相位等特性又在起伏变化，故称为瑞利衰落。如果收到的信号中除了经反射折射散射等来的信号外，还有从发射机直接到达接收机（如从卫星直接到达地面接收机）的信号，那么总信号的强度服从分布莱斯，故称为莱斯衰落。一般来说，多路信号到达接收机的时间有先有后，即有相对时（间）延（迟）。如果这些相对时延远小于一个符号的时间（即传播时延差相对于符号间隔可以忽略），则可以认为多路信号几乎是同时到达接收机的。这种情况下多径不会造成符号间的干扰。这种衰落称为平坦衰落，因为这种信道的频率响应在所用的频段内是平坦的，即具有恒定的增益和线性相位。上面是从时域上看的，下面从频域上看，如果相干带宽大于发送信号带宽，该信道会导致接收信号波形产生平坦衰落。相反地，从时域上看，如果多路信号的相对时延与一个符号的时间相比不可忽略，那么当多路信号迭加时，不同时间的符号就会重叠在一起，造成符号间的干扰。这种衰落称为频率选择性衰落，因为这种信道的频率响应在所用的频段内是不平坦的，即某些频率成分信号的幅值可以增强，而另外一些频率成分信号的幅值会被削弱。从频域看，如果相干带宽小于发送信号带宽，该信道会导致接收信号波形产生频率选择性衰落。至于快衰落和慢衰落，通常指的是信号相对于一个符号时间而言的变化的快慢。粗略地说，如果在一个符号的时间里，变化不大，则认为是慢衰落。反之，如果在一个符号的时间里，有明显变化，则认为是快衰落。理论上对何为快何为慢有严格的数学定义。相干带宽和相干时间 (2010-03-31 13:48:29) 信道扩展主要可以分为三方面：多径（时延）扩展；多谱勒扩展；角度扩展．相干带宽是描述时延扩展的：相干带宽是表征多径信道特性的一个重要参数，它是指某一特定的频率范围，在该频率范围内的任意两个频率分量都具有很强的幅度相关性，即在相干带宽范围内，多径信道具有恒定的增益和线性相位。通常，相干带宽近似等于最大多径时延的倒数。从频域看，如果相干带宽小于发送信号带宽，该信道会导致接收信号波形产生频率选择性衰落，即某些频率成分信号的幅值可以增强，而另外一些频率成分信号的幅值会被削弱。而相干时间是描述多谱勒扩展的：相干时间在时域描述信道的频率色散的时变特性，指信道保持恒定的最大时间差范围。相干时间与最大的多普勒频移成反比，Tc=0.423/fm。

瑞利信道仿真

瑞利衰落信道的matlab仿真一瑞利衰落信道简介瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。二模型的适用瑞利衰落模型适用于描述建筑物密集的城镇中心地带的无线信道。密集的建筑和其他物体使得无线设备的发射机和接收机之间没有直射路径，而且使得无线信号被衰减、反射、折射、衍射。在曼哈顿的实验证明，当地的无线信道环境确实接近于瑞利衰落。[3]通过电离层和对流层反射的无线电信道也可以用瑞利衰落来描述，因为大气中存在的各种粒子能够将无线信号大量散射。瑞利衰落属于小尺度的衰落效应，它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。信道衰落的快慢与发射端和接收端的相对运动速度的大小有关。相对运对导致接收信号的多普勒频移。图中所示即为一固定信号通过单径的瑞利衰落信道后，在1秒内的能量波动，这一瑞利衰落信道的多普勒频移最大分别为10Hz和100Hz，在GSM1800MHz的载波频率上，其相应的移动速度分别为约6千米每小时和60千米每小时。特别需要注意的是信号的“深衰落”现象，此时信号能量的衰减达到数千倍，即30～40分贝。三性质多普勒功率普密度

, 四瑞利衰落信道的仿真根据上文所述，瑞利衰落信道可以通过发生实部和虚部都服从独立的高斯分布变量来仿真生成。不过，在有些情况下，研究者只对幅度的波动感兴趣。针对这种情况，有两种方法可以仿真产生瑞利衰落信道。这两种方法的目的是产生一个信号，有着上文所示的多普勒功率谱或者等效的自相关函数。这个信号就是瑞利衰落信道的冲激响应。 Jakes模型和clark模型本次只以下图所示的模型来仿真单路信号的产生。课本上也有相关的分析。仿真结果如下：当终端移动速度为30km/h时，瑞利分布的包络为：

瑞利信道仿真

瑞利分布信道MATLAB 仿真一、瑞利衰落原理在陆地移动通信中，移动台往往受到各种障碍物和其他移动体的影响，以致到达移动台的信号是来自不同传播路径的信号之和。而描述这样一种信道的常用信道模型便是瑞利衰落信道。定义:由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径，各条路径延时时间是不同的，而各个方向分量波的叠加，又产生了驻波场强，从而形成信号快衰落称为瑞利衰落。瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel ）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，表现为“衰落”特性，并且多径衰落的信号包络服从瑞利分布。由此，这种多径衰落也称为瑞利衰落。这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。假设经反射（或散射）到达接收天线的信号为N 个幅值和相位均随机的且统计独立的信号之和。信号振幅为r,相位为θ,则其包络概率密度函数为 P(r)= 2222r σσr e - (r ≥0) 相位概率密度函数为： P(θ)=1/2π （πθ20≤≤）二、仿真原理（1）瑞利分布分析环境条件：通常在离基站较远、反射物较多的地区，发射机和接收机之间没有直射波路径（如视距传播路径），且存在大量反射波，到达接收天线的方向角随机的（（0~2π）均匀分布），各反射波的幅度和相位都统计独立。幅度与相位的分布特性：包络 r 服从瑞利分布，θ在0～2π内服从均匀分布。瑞利分布的概率分布密度如图1所示：