频率选择性衰落信道模型研究与仿真
邮电大学通达学院
毕业设计（论文）题目频率选择性衰落信道模型研究与仿真专业网络工程
学生
班级学号
指导老师何雪云
评阅教师周克琴
指导单位通信与信息工程学院无线电工程系日期：2012年 11月 26 日至 2013 年 6月 21 日
毕业设计（论文）原创性声明
本人重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了意。
论文作者签名：
日期：年月日
摘要
在移动通信中，信号经过不同的路径传送到接收端，合成的接收信号相对于发送信号会产生衰落，这就是多径衰落。本文研究了频率选择性衰落信道的特点；并且运用仿真软件Matlab对频率选择性衰落信道进行模拟仿真，实现了基于Jake模型的频率选择性衰落信道的建模。并利用建立起来的模型比较了具有不同载波频率、数据传输速率以及移动台移动速度的移动通信系统所具有的信道衰落特性。仿真结果表明：移动通信系统的参数会影响其信道的衰落特性。
关键词：频率选择性衰落; 瑞利衰落信道；Jake模型
ABSTRACT
In mobile communications, signal arrives at the receiver through different transmission paths. The synthesis of the received signals in relation to the original signal will be faded, which is multi-path fading. In this paper, we research the frequency selective fading channels’ characteristics；And make the simulation to frequency selective fading channels with the tool MATLAB, which is based on jack model modeling. Using the established models, we compare the channel fading characteristics of different mobile communication systems which have different carrier frequencies, data transmission rates and mobile speeds. The simulation shows that: The mobile communication systems’ param eters will affect their channel fading characteristics.
Keywords:Frequency-selective fading; Rayleigh channels; Jake model
目录
第一章绪论 (1)
1.1移动通信技术 (1)
1.2移动通信信道 (2)
1.3本次毕业设计的任务 (3)
第二章移动通信信道 (4)
2.1移动通信系统 (4)
2.2移动通信信道的分类 (5)
2.3移动通信信道的特性 (6)
第三章频率选择性衰落信道模型 (8)
3.1瑞利衰落的特性 (9)
3.2Jake模型的具体算法 (12)
3.3基于Jake模型和抽头延时线实现频率选择性衰落信道建模 (16)
第四章 Matlab仿真技术 (17)
4.1Matlab仿真软件 (17)
4.2本次仿真过程中遇到的函数 (19)
第五章基于Jake模型的频率选择性衰落信道仿真 (19)
5.1仿真的基本过程 (21)
5.2仿真结果及分析 (21)
结束语 (27)
致 (28)
参考文献 (29)
附录 (30)
第一章绪论
1.1移动通信技术
当今的社会已经进入了一个信息化的社会，没有信息的传递和交流，人们就无法适应现代化的快节奏的生活。
移动通信可以说从无线电发明之日就产生了。1897年，马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的。而蜂窝移动通信的发展是在二十世纪七十年代中期以后的事。移动通信综合利用了有线、无线的传输方式，为人们提供了一种快速便捷的通讯手段。由于电子技术，尤其是半导体，集成电路及计算机技术的发展，以及市场的推动，使物美价廉、轻便可靠、性能优越的移动通信设备成为可能。
第一代是模拟蜂窝移动通信网，时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期。1978年，美国贝尔实验室研制成功先进移动系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信系统。而其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容
量。
第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。为了解决模拟系统中存在的技术缺陷，数字移动通信技术应运而生，并且发展起来，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年代中期开始。欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系。随后，美国和日本也制订了各自的数字移动通信体制。数字移动通网相对于模拟移动通信，提高了频谱利用率，支持多种业务服务，并与ISDN 等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，因此又称为窄带数字通信系统。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统，IS-95和欧洲的GSM系统。
由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS和
IS-95B。移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。由于网络的发展，数据和多媒体通信的发展势头很快，所以，第三代移动通信的目标就是移动宽带多媒体通信。
第三代移动通信系统最早由国际电信联盟于1985年提出，当时称为未来公众
陆地移动通信系统。主要体制有WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA。1999年11月5日，国际电联ITU-R TG8/1第18次会议通过了"IMT-2000无线接口技术规"建议，其中我国提出的TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口规建议中。
总的来说，第一代模拟系统对应的接入技术是频分多址技术FDMA，它仅能提供9.6kbit／s通信带宽。其典型系统，如美国的模拟系统AMPS、北欧的移动系统NMT、英国的全接入通信系统TACS等。第二代窄带数字系统的接入技术主要有时分多址技术TDMA和码分多址技术CDMA两种，它可以提供9.6～28.8kbit／s的传输速率。其典型系统，如欧洲的全球移动通信系统GSM、北美的数字增强型系统IS-136、CDMAOne IS-95A、IS-95B、日本的个人数字蜂窝系统PDC等。与第一代模拟蜂窝移动通信相比，第二代移动通信系统具有性强、频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等特点。无论是第一代还是第二代，主要针对话音通信设计的，话音仍是当前和未来一段时间移动通信市场的基石和主阵地。数字话音移动通信仍是移动通信的主流市场。特别对发展中国家而言，人们对通信的需求还主要集中在话音领域，所以，在未来几年中，第二代数字话音通信仍然是这些国家移动通信市场的重点和支柱。
但是我们充分相信：在移动通信中，数据通信量也将在某一天超过话音通信。但要完成专门针对未来多媒体通信的第三代系统建设还需时日，所以如何利用现有的第二代数字系统实现数据通信，是填补市场需求空间的必然选择。分析家们认为，实际3G技术所具备的功能绝大部分其实完全就可以在目前第二代无线技术的基础上实现，特别是随着移动通信和因特网服务快速发展而随之产生的移动数据通信要求。其方法有两种：一是在以为主的蜂窝移动通信系统中增加传送数据的能力；二是移动通信与因特网的结合。由此产生了几种相关技术，如通用分组无线服务GPRS技术；增强数据速率改进EDGE技术；IS-95B利用码聚集技术；CDMA20001x技术、无线应用协议WAP技术；Bluetooth技术等
1.2移动通信信道
通信信道(Communication Channel)是数据传输的通路，在计算机网络道分为物理信道和逻辑信道。物理信道指用于传输数据信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成；逻辑信道指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻辑通路，由此为传输数据信号形成的逻辑通路。逻辑信道可以是有连接的，也可以是无连接的。物理信道还可根据传输介质的不同而分为有线信道和无线信道，也可按传输数据类型的不同分为数字信道和模拟信道。
与其它通信信道相比，移动通信信道是最为复杂的一种。多径衰落和复杂恶
劣的电波环境是移动通信信道区别与其他信道最显著的特征，这是由运动中进行无线通信这一方式本身所决定的。在典型的城市环境中，一辆快速行驶的车辆上的移动台所接收到的无线电信号在一秒钟之的显著衰落可达数十次，衰落深度可达20-30 dB。这种衰落现象将严重降低接收信号的质量，影响通信的可靠性。为了有效地克服衰落带来的不利影响，必须采用各种抗衰落技术，包括：分集接收技术、均衡技术和纠错编码技术等。
1.3本次毕业设计的任务
本次毕业设计就是要深入理解无线信道的特点和分类，重点研究频率选择性衰落信道，并利用Matlab仿真工具通过Jake模型和抽头延时线对其进行建模。通过建立的模型掌握载波频率、移动台移动速度等对信道衰落特性的影响。
maab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，
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);
通信原理复习题(1)
通信原理复习题 一、单项选择题 1．数字通信相对于模拟通信具有（ B ）。A．占用频带小Ｂ．抗干扰能力强C．传输容量大Ｄ．易于频分复用 2．对于M进制的离散消息源消息源，其平均信息量最大时的概率分布为（A ）。A．均匀分布B．正态分布C．瑞利分布D．指数分布3．某二进制信源，各符号独立出现，若“1”符号出现的概率为3/4，则“0”符号的信息量为( B )bit。 A. 1 B.2 C.1.5 D. 2.5 4、已知二进制离散信源（0，1），每一符号波形等概独立发送，传送二进制波形之一的信息量为（B ）A．1 bit/s B．1 bit C．2 bit/s D．2 bit 5、如果在已知发送独立的符号中，符号“E”出现的概率为0.125，则符号“E”所包含的信息量为：( C ) A、1bit B、2 bit C、3 bit D、4 bit 6、离散信源输出五个不同符号，若各符号概率分别为1/2，1/4，1/8，1/16，1/16，则该信源的熵为多少( B. )。A. 1.5bit/符号 B. 1.875 bit/符号 C. 2 bit/符号 D. 1 bit/符号 7、离散信源输出四个不同符号，若各符号概率分别为1/2，1/4，1/8，1/8，则该信源的熵为多少( C. )。A. 1.5bit/符号 B. 1.875 bit/符号 C. 1.75bit/符号 D. 1 bit/符号 8、数字通信中，在计算码元速率时，信号码元时长是指（C．）A．信号码元中的最短时长B．信号码元中的最长时长C．信号码元中的平均时长D．信号码元中的任意一个码元的时长 9、一个二进制数字信号码元时间长度为0.1μs，在传输过程中平均2.5秒产生一个错码，则其平均误码率近似为( D ) -6 -8 -7-8 A. 5×10 B.2×10 C.2×10 D.4×10 10、已知一个8进制信号的符号速率为4800波特，则其对应的信息速率是( D ) A.4800bit/s B.2400bit/s C.9600bit/s D.14400bit/s 11、下列哪个描述不符合数字通信的特点( B ) A.抗干扰能力强 B. 占用信道带宽窄 C.便于构成综合业务网 D. 可以时分复用 12、下面描述正确的是：(A. ) A. 数字通信系统的主要性能指标是传输速率和差错率； B. 从研究消息的传输来说，通信系统的主要性能指标是其标准性和可靠性； C. 对于数字通信系统，传码率和传信率是数值相等，单位不同的两个性能指标； D. 所谓误码率是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例。 13、串行数据传输的特点是( A. ) A. 在一条线上，一次产生一位。 B. 在不同线上，同时产生几位 C. 由于存在移位寄存器，位不可能产生。 D. 在系统存贮器中，但按矩阵形式产生 A．可靠性B．有效性C．适应性D．标准性 15、高斯白噪声通过线性系统，其输出分布为（A） A、高斯分布 B、瑞利分布 C、广义瑞利分布 D、均匀分布 14、窄带噪声n(t)的同相分量和正交分量具有如下性质（A） A、都具有低通性质 B、都具有带通性质 C、都具有带阻性质 D、都具有高通性质 16、已知噪声(B ) 的自相关函数，为常数，那么功率谱密度及功率分别为：A．B．C．D． 17、高斯白噪声通常是指噪声的什么量服从高斯分布：（ D ）
频率选择性衰落信道模型研究与仿真
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摘要 在移动通信中，信号经过不同的路径传送到接收端，合成的接收信号相对于发送信号会产生衰落，这就是多径衰落。本文研究了频率选择性衰落信道的特点；并且运用仿真软件Matlab对频率选择性衰落信道进行模拟仿真，实现了基于Jake模型的频率选择性衰落信道的建模。并利用建立起来的模型比较了具有不同载波频率、数据传输速率以及移动台移动速度的移动通信系统所具有的信道衰落特性。仿真结果表明：移动通信系统的参数会影响其信道的衰落特性。 关键词：频率选择性衰落; 瑞利衰落信道；Jake模型
ABSTRACT In mobile communications, signal arrives at the receiver through different transmission paths. The synthesis of the received signals in relation to the original signal will be faded, which is multi-path fading. In this paper, we research the frequency selective fading channels’ characteristics；And make the simulation to frequency selective fading channels with the tool MATLAB, which is based on jack model modeling. Using the established models, we compare the channel fading characteristics of different mobile communication systems which have different carrier frequencies, data transmission rates and mobile speeds. The simulation shows that: The mobile communication systems’ param eters will affect their channel fading characteristics. Keywords:Frequency-selective fading; Rayleigh channels; Jake model
移动无线信道多径衰落的仿真
******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2011年秋季学期 移动通信课程设计 题目：移动无线信道多径衰落的仿真专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
在移动通信迅猛发展的今天，人与人的交流越来越多的依赖于无线通信。而无线信道的好坏直接制约着无线通信质量的提高，因此对无线信道的研究有利于提高通信传输速率。本次课程设计用simulink对移动无线信道多径衰落特性进行了仿真，并且和理想传输环境下的情况进行比较得出了结论。 关键词：移动通信；无线信道；频率选择性衰落；多径传播
移动通信是指双方或至少其中一方在运动状态中进行信息传递的通信方式，是实现通信理想目标的重要手段。移动通信满足了人们在任何时间任何空间上通信的需求，同时，由于集成电路、计算机和软件工程的迅速发展为移动通信的发展提供了技术支持，移动通信的发展速度远远超过了人们的预料。移动通信追求在任何时间任何地方以任何方式与任何人进行通信，也就是移动通信的理想境界——个人通信。要实现这个理想，高效率、高质量是前提。所以，除了研究发射机接收机可以达到目的外，对于无线信道的研究更为重要。无线信道的好坏直接影响无线通信的质量和效率，对无线信道建立数学模型是一种科学的研究方法，通过建模可以了解影响信号传输质量的因素以及解决的方法。无线信道中，小尺度衰落占有重要地位，所以，研究小尺度衰落的特性和建模方法对于无线信道的研究具有重大意义。
第1章移动通信概述 (1) 1.1移动通信的发展史 (1) 1.2移动通信的特点 (2) 第2章无线信道的概念和特性 (4) 2.1 无线信道的定义 (4) 2.2 无线信道的类型 (4) 2.2.1 传播路径损耗模型(Propagation Path Loss Model) (4) 2.2.2 大尺度传播模型(Large Scale Propagation Model) (5) 2.2.3 小尺度传播模型(Small Scale Propagation Model) (5) 2.3 无线移动信道的概念 (5) 2.4 移动信道的特点 (6) 2.4.1 移动通信信道的3个主要特点 (6) 2.4.2 移动通信信道的电磁波传输 (6) 2.4.3 接收信道的3类损耗 (6) 2.4.4 三种快衰落（选择性衰落）产生的原因 (7) 第3章调制解调 (8) 第4章系统仿真及结果分析 (9) 4.1 QPSK 调制解调系统的仿真 (9) 4.2 利用Matlab研究QPSK信号 (11) 总结 (15) 参考文献 (16) 附录一： (17) 附录二： (19)
通信原理 第2章 习题解答
习题解答 2-1、什么是调制信道？什么是编码信道？说明调制信道和编码信道的关系。 答：所谓调制信道是指从调制器输出端到解调器输入端的部分。从调制和解调的角度来看，调制器输出端到解调器输入端的所有变换装置及传输媒质，不论其过程如何，只不过是对已调制信号进行某种变换。 所谓编码信道是指编码器输出端到译码器输入端的部分。从编译码的角度看来，编码器的输出是某一数字序列，而译码器的输入同样也是某一数字序列，它们可能是不同的数字序列。因此，从编码器输出端到译码器输入端，可以用一个对数字序列进行变换的方框来概括。 根据调制信道和编码信道的定义可知，编码信道包含调制信道，因而编码信道的特性也依赖调制信道的特性。 2-2、什么是恒参信道？什么是随参信道？目前常见的信道中，哪些属于恒参信道？哪些属 于随参信道？ 答：信道参数随时间缓慢变化或不变化的信道叫恒参信道。通常将架空明线、电缆、光纤、超短波及微波视距传输、卫星中继等视为恒参信道。 信道参数随时间随机变化的信道叫随参信道。短波电离层反射信道、各种散射信道、超短波移动通信信道等为随参信道。 2-3、设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为： 其中，0K 和d t 都是常数。试确定信号)(t s 通过该信道后的输出信号的时域表示式，并讨论之。 解：传输函数 d t j j e K e H H ωω?ωω-==0)()()( 冲激响应 )()(0d t t K t h -=δ 输出信号 )()()()(0d t t s K t h t s t y -=*= 结论：该恒参信道满足无失真条件，故信号在传输过程中无失真。 2-4、设某恒参信道的传输特性为d t j e T H ωωω-+=]cos 1[)(0，其中，d t 为常数。试确定信号)(t s 通过该信道后的输出信号表达式，并讨论之。 解： 输出信号为： d t K H ωω?ω-==)()(0 )(21)(21)()(2121)(21]cos 1[)(00) ()(00000T t t T t t t t t h e e e e e e e e T H d d d T t j T t j t j t j T j T j t j t j d d d d d d --++-+-=++=++=+=+--------δδδωωωωωωωωωω
移动通信瑞利衰落信道建模及仿真
移动通信瑞利衰落信道建模及仿真 信息与通信工程学院 09211123班 09212609 蒋砺思 摘要：首先分析了移动信道的表述方法和衰落特性，针对瑞利衰落，给出了Clarke模型，并阐述了数学模型与物理模型之间的关系，详细分析了Jakes仿真方法，并用MATLAB进行了仿真，并在该信道上实现了OFDM仿真系统，仿真曲线表明结果正确，针对瑞利衰落的局限性，提出了采用Nakagami-m分布作为衰落信道物理模型，并给出了新颖的仿真方法。 关键词：信道模型；Rayleigh衰落；Clarke模型；Jakes仿真；Nakagami-m分布及仿真 一．引言 随着科学技术的不断进步和经济水平的逐渐提高，移动通信已成了我们日常生活中不可缺少的必备品。然而，移动通信中的通话常常受到各种干扰导致话音质量的不稳定。本文应用统计学及概率论相关知识对移动通信的信道进行建模仿真和详尽的分析。 先来谈谈移动通信的发展历史和发展趋势。所谓通信就是指信息的传输、发射和接收。人类通信史上革命性的变化是从电波作为信息载体（电信）开始的，近代电信的标志是电报的诞生。为了满足人们随时随地甚至移动中通信的需求，移动通信便应运而生。所谓移动通信是指通信的一方或双方处于移动中，其传播媒介是无线电波，现代移动通信以Maxwel1理论为基础，他奠定了电磁现象的基本规律；起源于Hertz的电磁辐射，他认识到电磁波和电磁能量是可以控制发射的，而Marconi无线电通信证实了电磁波携带信息的能力。第二次世界大战结束后，开始了建立公用移动通信系统阶段。这第一代移动通信系统最大缺点是采用模拟技术，频谱利用律低，容量小。90年代初，各国又相继推出了GSM等第二代数字移动通信系统，其最大缺点是频谱利用率和容量仍然很低，不能经济的提供高速数据和多媒体业务，不能有效地支持Internet业务。90年代中期以后，许多国家相继开始研究第三代移动通信系统，目前，我国及其他国家已开始了第四代移动通信的研究。相比之前的系统，3G或4G有以下一些特点：1.系统的国际通用性：全球覆盖和漫游。2.业务多样性，提供话音、数据和多媒体业务，支持高速移动。3.频谱效率高，容量大。4.提供可变速率业务，具有QoS保障。在3G或4G的发展中，一个核心问题就是系统的高速数据传输与信道衰落之间的矛盾。从后面的分析中，我们会看到多径衰落是影响移动通信质量的重要因素，而高速数据传输和移动终端高速移动会加剧多径衰落，因此，抗衰落是3G或4G的重要技术，对移动信道的研究是抗衰落的基础，建模及仿真是研究衰落信道的基本方法之一。 再来看看移动通信系统组成及移动信道特点。移动通信组成如图（1）所示，包括信源、信道、信宿，无线信道是移动通信系统的重要
(精选)信道衰落模型汇总
简单模型2种：常量（Constant ）模型和纯多普勒模型 1. 常量（Constant ）模型： 常量模型既没有衰落，也没有多普勒频移，适用于可预测的固定业务无线信道。其幅度分布的概率密度函数（PDF ）为： 0(r)A (r r ) p δ=- 式中r 为信道响应的幅度，A 为概率常数。 常量模型的多普勒谱为： ()db d f P B f δ= 式中fd 为最大多普勒频移，f 为基带频率，B 为常数。 2. 纯多普勒模型： 纯多普勒模型无衰落，但有多普勒频移，适用于可预测的移动业务无线信道。其幅度分布与常量模型相同，多普勒谱为： ()x db d d f f P C f f δ=-，C 为常数。 由于移动通信中移动台的移动性，无线信道中存在多普勒效应。在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低。我们在移动通信中要充分考虑“多普勒效应”。虽然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但是这不可否认地会给移动通信带来影响，为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了移动通信的复杂性。 3. 瑞利模型： 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。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。在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。
通信原理第二章(信道)习题及其答案
第二章（信道）习题及其答案 【题2－1】设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为 0()()d H K t ω?ωω?=? =-? 其中，0,d K t 都是常数。试确定信号()s t 通过该信道后的输出信号的时域表达式，并讨论之。 【答案2－1】 恒参信道的传输函数为：() 0()()d j t j H H e K e ω?ωωω-== ，根据傅立叶变换可 得冲激响应为：0()()d h t K t t σ=-。 根据0()()()i V t V t h t =*可得出输出信号的时域表达式： 000()()()()()()d d s t s t h t s t K t t K s t t δ=*=*-=- 讨论：题中条件满足理想信道（信号通过无畸变）的条件： ()d d H ωωφ ωωτττ?=? ?常数（）＝－或＝ 所以信号在传输过程中不会失真。 【题2－2】设某恒参信道的幅频特性为[]0()1cos d j t H T e ωω-=+，其中d t 为常数。 试确定信号()s t 通过该信道后的输出表达式并讨论之。 【答案2－2】 该恒参信道的传输函数为() 0()()(1cos )d j t j H H e T e ω?ωωωω-==+ ，根据傅立 叶变换可得冲激响应为： 0011 ()()()() 22d d d h t t t t t T t t T δδδ=-+--+-+ 根据0()()()i V t V t h t =?可得出输出信号的时域表达式： 0000011()()()()()()()2211 ()()() 22d d d d d d s t s t h t s t t t t t T t t T s t t s t t T s t t T δδδ?? =?=?-+--+-+?? ?? =-+--+-+
VANET网络中小尺度衰落信道仿真
2010年第12期，第43卷 通 信 技 术 Vol.43，No.12,2010 总第228期 Communications Technology No.228,Totally VANET网络中小尺度衰落信道仿真 熊 飚， 张小桥 (南昌大学 计算机技术研究所，江西 南昌 330029) 【摘 要】车载网络（VANET）是智能交通系统的核心部分，能够提高道路交通的安全性与高效性。分析电波在VANET网络中的传播特点，着重分析该网络中双移动节点间的小尺度衰落信道，包括多普勒功率谱模型和用成型滤波器法仿真VANET 网络中小尺度衰落信道特性，给出经历该信道后接收信号的包络。仿真结果表明，随着移动车辆速度比增大，接收信号衰落更深。该结果对于VANET网络下无线多媒体业务性能评估有着重要的作用。 【关键词】车载网络；无线电波；小尺度衰落信道 【中图分类号】TN929.25 【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2010)12-0056-02 Simulation on Short-term Fading Channel for Radio Link between Dual Mobile Nodes in VANET XIONG Biao， ZHANG Xiao-qiao (School of Computer Institute, Nanchang University, Nanchang Jiangxi 330029, China) 【Abstract】Vehicle Ad Hoc Network(VANET) is the key part of intelligent transportation system (ITS), which can improve the safety and effectiveness of road traffic. The paper analyzes the propagation performance of radio signal in VANET, with focus on the short-term fading channel for radio link between dual mobile nodes, including the Doppler spectrum model and the received-signal envelop under the short-term fading channel for radio link based on IFFT method. The simulation results show that, with the increasing speed of moving vehicle, the wireless channel becomes worse. The results could serve as a valuable reference for performance evaluation of wireless multi-media traffic in VANET. 【key words】VANET; radio wave; short-term fading channel 0 引言 创造性的将移动自组网及无线传感器网络技术应用于车辆，使得传统的用于交通角色的车辆变成“智能终端”，即形成车载自组网。V ANET网络是智能交通系统 (ITS )的核心部分，旨在提高道路交通的安全性与高效性，同时提高旅客出行的舒适性[1]，具有巨大的潜在商业价值。在2003年ITU-T的汽车通信标准化会议上，各国专家提出车载自组网技术有望在2010年将交通事故引起的损失降低50%[2] 。 相比较于传统的无线蜂窝网络，V ANET网络具有无中心性、双高速移动节点和节点的移动模型可预见性等独特特点，使得V ANET网络的拓扑结构具有快速的动态变化性，这些导致V ANET网络运行环境更复杂，应用于V ANET网络的关键技术存在很大的难点，特别是在实现服务质量(QoS)和安全性方面。关于V ANET网络技术的研究已经成为近十年的最热门的研究课题之一，然而对于研究V ANET网络首先需要解决的问题——无线电波在V ANET网络环境中的传播特点，并没有得到很好的研究。 首先，V ANET由于其自身独特特点（节点高速移动、拓扑结构快速动态变化和运行环境的更复杂性等）使得V ANET中的无线电波传播特性与传统无线蜂窝网络中的无线电波传播特性有所不同。其次，通信过程是信号与噪声通过通信系统(无线传播环境)的过程，对通信过程的研究就离不开对无线传播环境中的无线电波传播特点的研究。另一方面，文献[3]综合研究MANET物理层因素对其他各层的影响。文献[4]具体研究了MANET物理层特性对MAC层的重要作用。故对V ANET网络中电波传播特性的研究是很有必要的。 收稿日期：2010-04-22。 作者简介：熊 飚（1978-），男，学士，主要研究方向为计算机网络及短距无线通信；张小桥（1989-），学士，主要研究方向为无 线电波传播及其工程应用。 56
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。
频率选择性衰落信道模型研究与仿真
南京邮电大学通达学院 毕业设计（论文）题目频率选择性衰落信道模型研究与仿真 专业网络工程 学生姓名 班级学号 指导老师何雪云 评阅教师周克琴 指导单位通信与信息工程学院无线电工程系 日期：2012年 11月 26 日至 2013 年 6月 21 日
毕业设计（论文）原创性声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。 论文作者签名： 日期：年月日
摘要 在移动通信中，信号经过不同的路径传送到接收端，合成的接收信号相对于发送信号会产生衰落，这就是多径衰落。本文研究了频率选择性衰落信道的特点；并且运用仿真软件Matlab对频率选择性衰落信道进行模拟仿真，实现了基于Jake模型的频率选择性衰落信道的建模。并利用建立起来的模型比较了具有不同载波频率、数据传输速率以及移动台移动速度的移动通信系统所具有的信道衰落特性。仿真结果表明：移动通信系统的参数会影响其信道的衰落特性。 关键词：频率选择性衰落; 瑞利衰落信道；Jake模型
ABSTRACT In mobile communications, signal arrives at the receiver through different transmission paths. The synthesis of the received signals in relation to the original signal will be faded, which is multi-path fading. In this paper, we research the frequency selective fading channels’ characteristics；And make the simulation to frequency selective fading channels with the tool MATLAB, which is based on jack model modeling. Using the established models, we compare the channel fading characteristics of different mobile communication systems which have different carrier frequencies, data transmission rates and mobile speeds. The simulation shows that: The mobile communication systems’ parameters will affect their channel fading characteristics. Keywords:Frequency-selective fading; Rayleigh channels; Jake model
(完整word版)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： 00.51 1.52 2.53 00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 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：
信道建模与仿真
第七章标量信道建模及其仿真 (187) 7.1平坦衰落信道建模 (188) 7.1.1平坦衰落信道理论模型 (188) 7.1.1.1 Clarke信道模型 (188) 7.1.1.2 Suzuki 信道模型 (189) 7.1.2 多普勒功率谱 (191) 7.1.2.1 经典功率谱 (192) 7.1.2.2 高斯功率谱 (194) 7.1.2.3 平均多普勒频移和多普勒扩展 (195) 7.2平坦衰落信道仿真[13] (196) 7.2.1 正弦波叠加法 (197) 7.2.1.1 等距离法（MED）[8] (203) 7.2.1.2 等面积法（MEA）[8] (205) 7.2.1.3 Monte Carlo法（MCM）[8] (209) 7.2.1.4 最小均方误差法（MSEM）[8] (212) 7.2.1.5 精确多普勒扩展法（MEDS）[14] (214) 7.2.1.6 多普勒相位的计算方法 (217) 7.2.1.7 Jakes仿真器(JM)[1] (218) 7.2.1.8 仿真方法的性能分析 (233) 7.2.2 成形滤波器法 (236) 7.3频率选择性衰落信道建模[13] (238) 7.4频率选择性衰落信道仿真 (242) 参考文献 (244) 第七章标量信道建模及其仿真 前面的章节从总体上介绍了信道的基本知识和基本特性，包括大尺度传播、小尺度衰落等等。无疑，了解这些信道特性对我们要在频谱资源有限的信道上，尽可能高质量、大容量传输有用信息起着指导性的作用：讨论大尺度传播不仅对分析信道的可用性、选择载波频率以及切换有重要意义，而且对于移动无线网络的规划也很重要；而讨论小尺度衰落则对传输技术的选择和数字接收机的设计至关重要。因此，信道建模和仿真是研究移动无线通信各种技术和网络规划的基础和关键。建模的评估标准是在不同的环境下所建立的模型与真实无线信道的吻合程度；而仿真的评估标准则在于运算量的复杂度。因此，研究人员需要根据实际情况的不同来进行建模和仿真。下面的章节将重点讲述信道的建模和仿真，本章先介绍标量信道的建模和仿真。 在6.4节中已经介绍了小尺度衰落信道的分类：根据信道的频率选择性，可以把信道分为平坦衰落信道和频率选择性衰落信道；根据信道的空间选择性，可以把信道分为标量信道和矢量信道。因此，本章在介绍不考虑空间角度信息的标量信道建模和仿真时，将分别讨论平坦衰落信道和频率选择性衰落信道。事实上，平坦衰落信道只有一个可分辨径（包括了多个不可分辨径），而频率选择性衰落信道是由多个可分辨径组合而成（其中每一个可分辨径就是一个平坦衰落信道），这也就是说，频率选择性衰落信道的建模比平坦衰落信道的建模更复杂，它是由多个具有不同时延的平坦衰落信道组合而成。因此，平坦衰落信道建模是标量信道建模的基础，我们将在第七章的前半部分重点讲述；在此基础上，第七章的后半部分将介绍频率选择性衰落信道的建模和建模。
课程设计分析方案——matlab瑞利衰落信道仿真
目录 摘要 (1) 1、设计原理 (2) 1.1设计目的 (2) 1.2仿真原理 (2) 1.2.1瑞利分布简介 (2) 1.2.2多径衰落信道基本模型 (2) 1.2.3产生服从瑞利分布的路径衰落 r(t> (3) 1.2.4产生多径延时 (4) 1.3仿真框架 (4) 2、设计任务 (4) 2.1设计任务要求 (4) 2.2 MATLAB 仿真程序要求 (4) 3、DSB调制解调分析的MATLAB实现 (5) 3.1 DSB调制解调的MATLAB实现 (5) 3.2瑞利衰落信道的MATLAB实现 (6) 4、模拟仿真及结果分析 (7) 4.1模拟仿真 (7) 4.1.1多普勒滤波器的频响 (7)
4.1.2多普勒滤波器的统计特性 (7) 4.1.3信道的时域输入/输出波形 (8) 4.2仿真结果分析 (8) 4.2.1时域输入/输出波形分 析 (8) 4.2.2频域波形分 析 (8) 4.2.3多普勒滤波器的统计特性分 析 (9) 5、小结与体会 (9) 6、参考文献 (9) MATLAB 通信仿真设计 摘要主要运用MATLAB进行编程，实现采用对输入信号进行抑制载波的双边带调幅；而后将调幅波输入信道，研究多径信道的特性对通信质量的影响；最后将信道内输出的条幅波进行同步解调，解调出与输入信号波形相类似的波形，
观测两者差别。同时输出多普勒滤波器的统计特性图及信号时域和频域的输入、输出波形。 关键字：双边带调幅瑞利衰落相干解调MATLAB 1、设计原理 1.1设计目的 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
信道频率选择性的研究报告
多径时延展宽与采样周期的关系对信 道选择性的影响 姓名：陈启武学号：2014200557 专业：微电子学与固体电子学一、概述 在无线通信系统中，信号经过不同的路径传送到接收端，合成的接收信号相对于发送信号会产生衰落，这就是多径衰落。本文基于IEEE802.11信道模型研究了两个参量多径时延 展宽和信号的采样周期T S对该信道频率选择性的影响，并且运用仿真软件Matlab对信道频率选择性的参数进行模拟仿真，实现了基于IEEE802.11模型的信道频率选择性的建模。仿真结果表明：移动通信系统的参数会影响其信道的选择性。 二、频率选择性衰落 频率选择性衰落是指在不同的频率衰落特性不同的现象，引发频率选择性衰落的原因多是时延展宽，时域的时延展宽导致的不同频率的信号经过频率选择性衰落信道的时候具有不同的响应。对于小信号幅度的衰落，令信道的最大多径时延展宽为Tm，那么信道的相干带宽Bc=1/Tm，满足信道频道选择性衰落的条件和特点有： ·信号采样周期的0.1倍小于最大时延展宽（0.1Ts
根据以上频率选择性衰落的特性，对IEEE 802.11信道模型进行仿真，可选择控制采样周期T s=50ns保持不变，研究不同的多径时延展宽对该信道频率选择性衰落特性的影响，由于Tm>0.1Ts，Tm分别取值250ns、1000ns、2500ns时，得到了一下几组仿真结果：
左图反映的是平均信道功率随信道利用指数的变化规律，右图是该信道的频率响应图。从以上三组图形对比可知：（1）从左图比较来看，多径时延展宽的越大，各信道利用指数所对应的平均信道功率越小，且从左向右衰减幅度越小； （2）从右图比较来看，多径时延展宽越大，信道的接收功率在其带宽范围内随频率发生变化越剧烈，即在相关带宽内各频率分量所对应的功率幅值衰落越强，说明信道引入的码间串扰越大。 二、平坦衰落 相干时间和相干带宽都是描述信道特性的参数，当两个发射信号的频率间隔小于信道的相干带宽，那么这两个经过信道后的，受到的信道传输函数是相似的，由于通常的发射信号不是单一频率的，即一路信号也是占有一定带宽的，如果，这路信号的带宽小于相干带宽，那么它整个信号受到信道的传输函数是相似的，即信道对信号而言是平坦特性的，非频率选择性衰落的。 如果信道的最大多径时延展宽为Tm，那么信道的相干带宽Bc=1/Tm；若发射信号的射频带宽Bs
瑞利衰落信道模型的研究与仿真
瑞利衰落信道模型的研究与仿真 瑞利衰落信道模型的研究与仿真 matlab程序 % written by Amir Sarrafzadeh (14Jan2008) % this function generates normalized rayleigh samples based on Inverse DFT % method as was proposed by David J. Young, and Norman C. Beaulieu % "The Generation of Correlated Rayleigh Random Variates by Inverse % Discrete Fourier Transform, " % Sample Use: % chan=genRayleighFading(512,ceil(10000/512),1e4,100); % chan=chan(1:10000); % where 10000=number of needed samples % parameters: % fftsize: size of fft which used % numBlocks: number of samples/fftsize % fs: sampling frequency(Hz) % fd: doppler shift(Hz) function [ outSignal ] = genRayleighFading( fftSize,numBlocks,fs,fd ) numSamples=fftSize*numBlocks; %total number of samples fM=fd/fs; %normalized doppler shift NfM=fftSize*fM; kM=floor(NfM); %maximum freq of doppler filter in FFT samples doppFilter=[0,1./sqrt(2*sqrt(1-(((1:kM-1)./NfM).^2))),sqrt((kM/2)*((pi/2)-atan((kM-1)/sqrt(2*kM -1)))),... zeros(1,fftSize-2*kM-1),sqrt((kM/2)*((pi/2)-atan((kM-1)/sqrt(2*kM-1)))),1./sqrt(2*sqrt(1-(((kM-1:-1:1)./NfM).^2)))].'; sigmaG=sqrt((2*2/(fftSize.^2))*sum(doppFilter.^2)); gSamplesI=randn(numSamples,2); %i.i.d gaussian input samples (in phase) gSamplesQ=randn(numSamples,2); %i.i.d gaussian input samples (quadrature phase) gSamplesI=(1/sigmaG)*(gSamplesI(:,1)+1j*gSamplesI(:,2)); gSamplesQ=(1/sigmaG)*(gSamplesQ(:,1)+1j*gSamplesQ(:,2)); %filtering filterSamples=kron(ones(numBlocks,1),doppFilter); gSamplesI=gSamplesI.*filterSamples; gSamplesQ=gSamplesQ.*filterSamples; freqSignal=gSamplesI-1j*gSamplesQ;