课程设计分析方案——瑞利衰落信道仿真 .docx

精品名师归纳总结目录摘要 ······························································11、设计原理 ·······················································21.1 设计目的 ························································21.2 仿真原理 ························································21.2.1 瑞利分布简介21.2.2 多径衰落信道基本模型21.2.3 产生听从瑞利分布的路径衰落rt>31.2.4 产生多径延时41.3仿真框架 ·······················································42、设计任务 ·······················································42.1设计任务要求 ···················································42.2 MATLAB仿真程序要求43、DSB 调制解调分析的 MATLAB 实现53.1 DSB 调制解调的 MATLAB 实现53.2 瑞 利 衰 落 信 道 的 MATLAB实现64、模拟仿真及结果分析74.1模拟仿真 ·······················································74.1.1多普勒滤波器的频响 ············································7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.1.2多普勒滤波器的统计特性 ········································74.1.3 信道的时域输入 /输出波形84.2仿真结果分析 ···················································84.2.1 时域输入 /输出波形分析84.2.2 频域波形分析 ················································84.2.3 多普勒滤波器的统计特性分析95、小结与体会······················································96、参考文献························································9MATLAB通信仿真设计摘要主要运用 MATLAB 进行编程，实现采纳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，讨论多径信道的特性对通信质量的影响。最终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，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结观测两者差别。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MATLAB1、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讨论的焦点。依据不同无线环境，接收信号包络一般听从几种典型分布，如可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结瑞利分布、莱斯分布和Nakagami-m 分布。在设计中，特的针对听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明白。1.2 仿真原理1.2.1 瑞利分布简介<1）环境条件：通常在离基站较远、反射物较多的的区，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<02）匀称分布。 各反射波的幅度和相位都统计独立。<2）幅度、相位的分布特性：包络 r 听从瑞利分布， 在 02内听从匀称分布。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1.2.2 多径衰落信道基本模型依据 ITU-RM.1125 标准，离散多径衰落信道模型为1>其中复路径衰落，听从瑞利分布。是多径时延。多径衰落信道模型框图如图 2 所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2 多径衰落信道模型框图1.2.3 产生听从瑞利分布的路径衰落rt>利用窄带高斯过程的特性，其振幅听从瑞利分布，即<2）上式中，、分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号。第一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，以获得满意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 rt>。如下图 3 所示:图3 瑞利衰落的产生示意图其中，<3）1.2.4 产生多径延时多径/延时参数如表 1 所示：表 1 多径延时参数TapRelative delay ns>Average power dB>1002310-1.03710-9.0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结41 090-10.051 730-15.062 510-20.01.3 仿真框架依据多径衰落信道模型 <见图 2），利用瑞利分布的路径衰落<见图 3）和多径延时参数<见表 1），我们可以得到多径信道的仿真框图，如图4 所示：图4 多径信道的仿真框图2、设计任务2.1设计任务要求<1）查找资料，明白瑞利衰落信道模型的分类，结合某种模型，把握瑞利分布的多径信道仿真原理，用 MATLAB 仿真实现瑞利分布的多径信道的仿真。<2）依据已学的学问，实现一种基带信号的模拟调制并做出仿真。<3）结合<1）<2）步，观看已调信号通过瑞利信道后的时域波形图和频谱图。<4）对仿真结果做适当分析。2.2MATLAB仿真程序要求<1）参数设计精确、合理。<2）关键语句加注释。<3）仿真结果正确，图形清楚。3、DSB 调制解调分析的 MATLAB 实现3.1 DSB 调制解调的 MATLAB 实现%main.m clc。LengthOfSignal=10000。 %信号长度fm=500 。%最大多普勒频移？相关文献应当有估算公式fc=5000。%信道载波频率t=1:LengthOfSignal。% SignalInput=sint/100>。%DSB调制SignalInput=sint/50>。%+cost/65>。 % 调制信号可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结c=cos0.2*pi*t>。%载波信号y_in=SignalInput.*c。 %调制delay=0 31 71 109 173 251。%10nspower=0 -1 -9 -10 -15 -20y_in=zeros1,delay6>> y_in。%dB%为时移补零y_out=zeros1,LengthOfSignal>。%存放经信道未解调的信号<现为无输入信号%时的输出信号）%y_out_end最终解调后信号%多路径衰落fori=1:6%图4 f=1:2*fm-1。Rayl。y_out=y_out+r.*y_indelay6>+1-delayi>:delay6>+LengthOfSignal-delayi>>>*10poweri>/20>。end 。% St>*cosw*t>=mt>*cosw*t>*cosw*t>=0.5*mt>*1+cos2*w*t>>%用一个低通滤波器将上式中的第一项和其次项分别，无失真的复原出原始的调制信号。%这种调制方法又称为同步解调或相干解调%同步解调y_out_end=y_out.*c。%同步解调或相干解调%低通滤波wp=0.1*pi 。ws=0.12*pi 。Rp=1 。As=15 。N,wn=buttordwp/pi,ws/pi,Rp,As>。b,a=butterN,wn>。y_out_end =filterb,a,y_out_end>。%滤波y_out_end =2* y_out_end。%复原幅度%原信号的频谱K=fftSignalInput>。%DSB调制后信号的频谱L=ffty_in>。%y_out 的频谱 <含包络） M=ffty_out>。%最终解调的频谱N=ffty_out_end>。%输出 figure1>。subplot4,2,1>。plotSignalInputdelay6>+1:LengthOfSignal>>2,2>。axis0,3000,-title' 原始输入信号 ' >。subplot4,2,2>。plotabsfftshiftK>>>。 axis4900,5100,0,6000>。title' 原始输入信号的频谱'>。subplot4,2,3>。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ploty_indelay6>+1:LengthOfSignal>>。 axis0,3000,-2,2>。 %去除时延造成的空白信号title'进入瑞利信道前，DSB调制后的信号 ' >。subplot4,2,4>。plotabsfftshiftL>>>。 axis3500,6500,0,3000>。title' 进入瑞利信道前，DSB调制后的信号的频谱'>。subplot4,2,5>。ploty_outdelay6>+1:LengthOfSignal>>0.08,0.08>。 %去除时延造成的空白信号。axis0,3000,-title' 经瑞利信道后， DSB解调前的信号 ' >。subplot4,2,6>。plotabsfftshiftM>>>。axis3500,6500,0,100>。title' 经瑞利信道后， DSB解调前的信号的频谱 ' >。subplot4,2,7>。ploty_out_enddelay6>+1:LengthOfSignal>>。axis0,3000,-0.08,0.08>。%去除时延造成的空白信号title' 最终解调后的信号' > 。subplot4,2,8>。plotabsfftshiftN>>>。axis4900,5100,0,200>。title' 最终解调后的信号的频谱'>。figure2>。subplot3,1,1>。histr,256>。%绘制直方图title' 瑞利信道的幅度分布 ' > subplot3,1,2>。histangler0>>。title' 瑞利信道的相位分布 ' > 。subplot3,1,3>。plotSf1>。title' 多普勒滤波器的频响特性' >。3.2 瑞利衰落信道的 MATLAB 实现%Rayl.m参考【 1 】f=1:2*fm-1。 %通频带长度y=1.5./1-f-fm>/fm>.2>.1/2>>/pi/fm。 %多普勒功率谱 基带> 图3 Sf=zeros1,LengthOfSignal>。Sf1=y。Sffc-fm+1:fc+fm-1>=y。% 把基带映射到载波频率> x1=randn1,LengthOfSignal>。x2=randn1,LengthOfSignal>。nc=ifftfftx1+1i*x2>.*sqrtSf>>。 %同相重量%第一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，以获得满意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，形成瑞可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结利衰落的信号 rt> x3=randn1,LengthOfSignal>。x4=randn1,LengthOfSignal>。ns=ifftfftx3+1i*x4>.*sqrtSf>>。 %正交重量r0=realnc>+1i*realns>>。 %瑞利信号r=absr0>。 %瑞利信号幅值 <nc 、ns 分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号）4、模拟仿真及结果分析4.1 模拟仿真4.1.1 多普勒滤波器的频响图5多普勒滤波器的频响4.1.2 多普勒滤波器的统计特性图6 多普勒滤波器的统计特性4.1.3 信道的时域输入 /输出波形可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图7信道的时域 /频域输入 / 输出波形4.2 仿真结果分析4.2.1 时域输入 /输出波形分析次试验主要是通过 MATLAB 仿真瑞利衰落信道的传输过程，通过双边带调幅的调制与解调实现信号的传输。正如右图所示：图中第一、其次个波形是在进入瑞利衰落前，第三、第四个波形是在进入瑞利衰落后， 有明显的噪声的存在。由第一个图输入，第四个图输出，信号的传递在存在干扰的情形下基本实现。第一个波形到其次个波形是实现了抑制载波的双边带调幅。第三个波形到第四个波形是运用同步解调或相干解调实现对载波信号的解调功能。图 8 信道的时域输入 /输出波形4.2.2 频域波形分析可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 9 信道的频域变化分析图 9 中的其次、第四幅图可以发觉输出信号的频谱图上一段频率内显现了余外的小频率，但总体频率没有很大变化。说明信道对输入波形存在影 响，但此题中，输出的波形仍是可以基本反映输入情形的。4.2.3 多普勒滤波器的统计特性分析如图 6 中显示出了瑞利信道的幅度分布和相位分布情形，而在简介中提到包络 r 听从瑞利分布， 在 02内听从匀称分布。瑞利分布的概率分布密度如图 1，经过分析对比可以发觉，输出的多普勒滤波器的统计特性完全符合要求。5、小结与体会这次实习是自由定题，当听到这个时让我产生一种不知所措感，由于，我 从没有真正讲学习的东西运用到略微大一点的实际中。不过，越是这样才能让 我们锤炼的更多，在用程序编出想要的波形时，我们不仅能体会胜利的欢乐， 而且对通信的传输原理有了更加清楚的熟悉，这次设计要求我们学会综合运用 我们所学的通信学问及用 Matlab 实现，可以上网查资料，也可以图书馆里找。设计一开头的时候我布满了惧怕感，面对好多的书，好多的代码，好纷乱的脑 中学问总之，一万个不想做，但是想到假如不实践是不会有进步的，只得 硬着头皮来，然而随着一点一点进行，发觉一切都不像想象的那么艰难，渐渐 的我完成了我的课程设计瑞利衰落信道的仿真。其实做什么事都是那样， 不开头，永久可怕打破那层膜，只用英勇的迈出第一步，一切问题都会在面临 的时候解决。这次设计最深刻的感受就是：只要开头，一切都可以变得简洁。6、参考文献1 胡宴如，耿苏燕主编，高频电子线路，北京：高等训练出版社，2021。2 沈卫康，宋宇飞，宋红梅，数字信号处理，北京：清华高校出版社，2021。3 樊昌信，曹丽娜编著，通信原理，北京：国防工业出版社，2021。4 潘子宇， Matlab 通信仿真设计指导书，南京工程学院， 2021。可编辑资料 - 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