2022年课程设计分析方案——matlab瑞利衰落信道仿真.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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产生听从瑞利分布的路径衰落 rt 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

2、 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 84.2.1时域输入 /输出波形分 析 84.2.2频域波形分析 8 4.2.3多普勒滤波器的统计特性分析 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,1

3、 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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2 / 11 名师归纳总结 - - -

4、 - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 瑞利分布、莱斯分布和 Nakagami-m 分布；在设计中,特地针对听从瑞利分布 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 各反射波的幅度和相位都统计独立；02）匀称分布； 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：3 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 1

5、1 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 利用窄带高斯过程的特性,其振幅听从瑞利分布,即rt 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；如下图 3 所示 : 图3 瑞利衰落的产生示意图其中, Average power dB 1 0 0 2 310 -1.0 3 710 -9.0 4 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4 1 090

6、 -10.0 5 1 730 -15.0 6 2 510 -20.0 1.3 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

7、 仿真程序要求 1）参数设计精确、合理；2）关键语句加注释；%DSB调制SignalInput=sint/50；%+cost/65； % 调制信号5 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - c=cos0.2*pi*t；%载波信号y_in=SignalInput.*c； %调制；%10ns y_in；%为时移补零y_out=zeros1,LengthOfSignal；%存放经信道未解调的信号%时的输出信号）%y_out_end 最终解调后信号%多路径衰落for i=1:6 %图4 f=1:2*fm-1； Rayl

8、； 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=butter

9、N,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 ；%最终解调的频谱N=ffty_out_end；%输出figure1；axis0,3000,-subplot4,2,1；plotSignalInputdelay6+1:LengthOfSignal2,2；title 原始输入信号 ；subplot4,2,2；plotabsfftshiftK； axis4900,5100,0,6000title 原始

10、输入信号的频谱 ；subplot4,2,3；6 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 ；axis0,3000,-subplot4,2,4；plotabsfftshiftL； axis3500,6500,0,3000title 进入瑞利信道前,DSB调制后的信号的频谱 ；subplot4,2,5；ploty_outdelay6+1:Length

11、OfSignal0.08,0.08； %去除时延造成的空白信号title 经瑞利信道后,DSB解调前的信号 ；subplot4,2,6；plotabsfftshiftM；axis3500,6500,0,100title 经瑞利信道后,DSB解调前的信号的频谱 ；axis0,3000,-subplot4,2,7；ploty_out_enddelay6+1:LengthOfSignal0.08,0.08；%去除时延造成的空白信号；title 最终解调后的信号 ；subplot4,2,8；plotabsfftshiftN；axis4900,5100,0,200title 最终解调后的信号的频谱 ；f

12、igure2；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3Sf=zeros1,LengthOfSignal；Sf1=y；Sffc-fm+1:fc+fm-1=y；%把基带映射到载波频率 x1=ran

13、dn1,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 Sx3=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

14、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8 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

15、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9 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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出 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

16、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

17、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,2022；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,2022；3 樊昌信,曹丽娜编著,通信原理,北京：国防工业出版社,2022；2022；4 潘子宇, Matlab 通信仿真设计指导书,南京工程学院,10 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页