实验五-信道仿真

通信原理实验报告

实验小组成员：牟永豪(学号:17309067)，王昊炜(学号:17309083) 实验分工：实验共同完成；实验报告: 牟永豪； 实验日期:2019年11月29日 班级：17级通信

实验五 无线信道仿真

一 实验目的

建立小尺度衰落模型（满足瑞利衰落的Clark模型），测试多径效应和多普勒效应对星座图的影响。

二 实验原理

1、 无线信道特征

为了建模无线信道，就需要去了解无线信道的特征，为了获取这种特征，就需要对实际的无线信号传播的环境和传输特性进行介绍。下图是一个典型的真实的无线信号传输环境，当电磁波在此空间内传播时，假如遇到障碍物，会发生散射、绕射、反射、透射中的一种或多种。

这也就导致了电磁波从发射天线到接收天线的过程中可能通过多种路径，每种路径经过不同的反射、散射、绕射，导致接收到的信号的时延、幅值和相位都发生变换，除此之外，发送和接收天线之间还可能存在直射路径，接收端接收到的信号就这些不同路径上信号的叠加。此外，由于散射物和接受天线的位置可能发生变化，由此将引起信号频率的多普勒频移。

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于是一个实际的无限信道模型可以仿真为一个多径衰落信道，其中每一径都通过一个瑞利衰落信道，这即是所谓的瑞利衰落下的多径信道模型，如下图所示：

2、 Smith方式的瑞利衰落信道仿真

我们使用Smith方式进行计算机程序仿真瑞利衰落模拟器。该方法的本质是使用两个基带的独立高斯噪声源产生基带噪声信号，然后通过多普勒滤波器对其频谱进行整型，最后将得到的两路基带信号合为一路复数信号，即可得到输出的瑞利衰落波形。 多普勒滤波器系数由下式生成：

??????(??)=

瑞丽衰落信道仿真的框图如下图所示：

1.5?????? √1?(

???????2????

)

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三 实验内容

1、单径瑞利衰落信道生成

本次实验我使用了matlab脚本框作为核心程序。

对于输出的r(t)求直方图可以看出，r(t)的幅值是满足瑞利分布的。

2、多径衰落信道生成

多径衰落的脚本如下：

df = 2 * fm / (N-1); %频域上两根频谱线之间的距离 Sfo = 1.5 / (pi*fm); %多普勒滤波器中间位置的系数 S = [];

sout = zeros(1, N+(max(Sy)+5)); %初始化输出信号 for it = 1:(N-2)/2

S(it) = 1.5 / (pi*fm*sqrt(1-((df*it)/fm)^2));

End %生成单侧的??????(??)

cSf = [fliplr(S) Sfo S]; %由对称性建立完整的整型滤波器

if size(Sy')==size(Zy') %Sy是多径时移数组，Zy是多径系数数组 for iSy = Sy

G1 = randn(1, N-1)+ 1j*randn(1, N-1) ;

G2 = randn(1, N-1)+ 1j*randn(1, N-1) ; %使用randn函数生成两路高斯噪声

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s_re = ifft(fft(G1) .* sqrt(cSf));

s_im = ifft(fft(G2) .* sqrt(cSf)); %对两路高斯噪声做fft后整型，再做ifft rt = s_re + 1j*s_im;

r = sqrt(real(s_re).^2+real(s_im).^2); %求出这一单路的r(t) if fm==0

r = ones(1, N-1); end

for it = 1:length(r)

sout(it+iSy) = sout(it+iSy)+r(it)*sig(it)*Zy(find(Sy==iSy,1)); %时移相乘然后叠加 end end

sout = sout(1:N); %最后输出的信号只取长度为N的序列 else

error('多径增益与时移数组大小不一致！'); end

生成的整型滤波器系数如下图：

每一路r(t)的幅值分布也满足瑞利分布

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仿真结果如下：

只有多径效应，无多普勒频移

只存在多普勒频移，无多径

存在多普勒频移和多径效应

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