哈工大移动通信设计题瑞利衰落信道代码
哈工大电信院移动通信1-3章作业
1第一章1-3单工通信和双工通信有什么区别？各有什么优缺点？单工通信是指通信双方电台交替地进行收信和发信。
优点：收发机可使用同一副天线，而不需要天线共用器，设备简单，功耗小。
缺点：操作不方便，在使用过程中，往往会出现通话断续现象。
双工通信是指通信双方，收发机均同时工作。
优点：任一方通话时都可以听到对方的语音，没有按“按-讲”开关，双方通话想市内通话一样。
缺点：在使用过程中，不管是否发话，发射机总是工作的，故电能消耗大，这对以电池为能源的移动台是很不利的。
1-4无线信道几种双工方式各自的特点及优点分别是什么？频分双工（FDD）利用两个不同的频率来区分收、发信道。
即对于发送和接收两种信号，采用不同频率进行传输。
优点：快衰落对于FDD影响较小，FDD支持用户的移动速率高，能达到TDD的两倍甚至更高。
FDD可以借助频率选择性进行干扰隔离，系统内和系统间干扰小。
不需要复杂的网络规划和优化技术。
时分双工（TDD）利用同一频率但不同的时间段来区分收、发信道。
即对于发送和接收两种信号，采用不同时间（时隙）进行传输。
时分双工的优点：1.能够灵活配置频率，使用FDD系统不易使用的零散频段；2.可以通过调整上下行时隙转换点，提高下行时隙比例，能够很好的支持非对称业务；3.具有上下行信道一致性，基站的接收和发送可以共用部分射频单元，降低了设备成本；4.接收上下行数据时，不需要收发隔离器，只需要一个开关即可，降低了设备的复杂度；5.具有上下行信道互惠性，能够更好的采用传输预处理技术，如预RAKE技术、联合传输(JT)技术、智能天线技术等，能有效地降低移动终端的处理复杂性。
1-6 简述蜂窝移动通信系统的发展和各阶段的特点。
蜂窝组网理论的提出要追溯到20世纪70年代中期，随着民用移动通信用户数量的增加，业务范围的夸大，有限的频谱供给与可用频道数要求递增之间的矛盾日益尖锐。
为了更有效地利用有效的频谱资源，美国贝尔实验室提出了小区制，蜂窝组网的理论。
实验六 2017 QPSK调制信号经瑞利衰落信道性能
实验报告哈尔滨工程大学教务处制二实验六 QPSK 调制信号经瑞利衰落信道性能一、实验目的实现QPSK 调制信号在瑞利衰落信道下系统性能仿真分析。
验证多径衰落对系统性能的影响。
二、实验原理瑞利衰落信道（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。
01()()[()]()Nn n n y t t x t t N t ατ==-+∑三、实验内容1．正交相移键控QPSK 调制基带数字系统经瑞利衰落信道的误符号率和误比特率，成形滤波器为矩形方波滤波器。
参考程序：expsk10.m2．一个4PAM 调制信号，在发射端和接收端采用滚降系数为0.25时延为5个符号的根升余弦滤波器进行成形滤波和匹配滤波，仿真此基带数字系统经高斯信道的误符号率和误比特率。
参考程序：expam10.m3.思考题：4QAM, 16QAM, 32QAM, 64QAM..四、方案设计和实现步骤五、仿真结果1．正交相移键控QPSK调制基带数字系统经瑞利衰落信道的误符号率和误比特率，成形滤波器为矩形方波滤波器。
2．一个4PAM调制信号，在发射端和接收端采用滚降系数为0.25时延为5个符号的根升余弦滤波器进行成形滤波和匹配滤波，仿真此基带数字系统经高斯信道的误符号率和误比特率。
六、分析和结论1.由题目一实验分析：从上图可以看出，随着SNR的增加，QPSK的BER和SER都降低，并且BER要小于相应的SER，这是与实际情况相符合的，说明仿真结果正确2.由题二经过实验分析：从图可知4PAM信号在AWGN理想带限信道下的误码率随着信噪比的增加而逐渐降低。
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。
哈工大移动通信课后作业答案
第一章1.答：所谓单工通信是指双方电台交替地进行收信和发信。
单工通信常用于点到点通信，待机时，单工制工作方式双方设备的接收机均处于接听状态，其中Ａ方需要通话时，先按下“按—讲”开关，关闭接收机，由Ｂ方接收；Ｂ方发话时也将按下“按—讲”开关，关闭接收机，由Ａ方接收，从而实现双向通信。
这种工作方式收发信机可以使用同一副天线，而不需要天线共用器，设备简单，功耗小，但操作不方便。
在使用过程中，往往会出现通话断续现象。
双工通信是指通信双方，收发信机均同时工作，即任一方讲话时，都可以听到对方的语音，没有“按—讲”开关，双方通话像室内电话通话一样。
但是采用这种方式，在使用过程中，不管是否发话，发射机总是工作的，故电能消耗大。
２.答：蜂窝网使用两种双工制式，频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。
FDD利用两个不同的频率来区分收发信道。
即对于发送和接收两种信号，采用不同频率进行传输。
TDD利用同一频率但不同的时间段来区分收发信道。
即对于发送和接收两种信号，采用不同的时间（时隙）进行传输。
TDD双工方式的工作特点使TDD具有如下优势：能够灵活配置频率，使用ＦＤＤ系统不易使用的零散频段；可以通过调整上下行的时隙转换点，提高下行的时隙比例，能够很好地支持非对称业务；具有上下行信道一致性，基站的接收和发送可以共用射频单元，降低了设备成本；接受上下行数据时，不要需要收发隔离器，只需要一个开关即可，降低了设备的复杂度；具有上下行信道互惠性，能够更好地采用传输预处理技术，能有效地降低移动终端的处理复杂性。
但是，ＴＤＤ双工方式相较于ＦＤＤ，也存在明显的不足：快衰落对ＴＤＤ系统具有更大的影响，TDD支持用户的移动速率不高，通常只能达到FDD移动台的一半甚至更低；TDD系统收发信道同频，无法借助频率选择性进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰；需要更复杂的网络规划和优化技术。
3.答：20世纪70年代中期，随着民用移动通信用户数量的增加，业务范围的扩大，有限的频谱供给与可用信道数要求递增之间的矛盾日益尖锐。
实验五 多径瑞利衰落信道性能培训讲学
实验报告哈尔滨工程大学教务处制实验五 无线多径信道特性及模型设计一、实验目的实验验证多径信道时间选择性和频率选择性特性，验证多径衰落信道模型。
二、实验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。
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。
其典型信道模型为Clarke 信道模型。
Clarke 信道模型是用于描述小尺度衰落的一种平坦衰落信道模型，即瑞利衰落信道。
其移动台接收信号强度的统计特性是基于散射的，这正好与市区环境中的无直视通路的特点相吻合，因而广泛应用于市区环境的仿真中。
在Clarke 模型中，基站和移动台之间的传播环境的主要特征是多径传播，不存在直射路径，只存在散射路径，使到达波都经历了相似的衰落，具有几乎相等的幅度，但具有不同的频移和入射角。
移动台的移动使得每个到达波都经历了多普勒频移，假设发射天线是垂直极化的，入射到移动台天线的电磁场由N 个平面波组成。
对于第n 个以角度n α到达的x 轴的入射波，多普勒频移为：cos n n vf αλ=(1)式中，λ为入射波波长，v 为移动台运动速度。
到达移动台的垂直极化平面波的场强分量为：01E cos(2)Nz n c n n E C f t πθ==+∑ ( 2)式中，E 0为本地平均电场的实数幅度；C n 为不同电波幅度的实数随机变量；f c 为载波频率。
移动通信瑞利衰落信道建模及仿真-推荐下载
于 Hertz 的电磁辐射，他认识到电磁波和电磁 是 3G 或 4G 的重要技术，对移动信道的研究是
能量是可以控制发射的，而 Marconi 无线电通 抗衰落的基础，建模及仿真是研究衰落信道的
信证实了电磁波携带信息的能力。第二次世界 基本方法之一。
大战结束后，开始了建立公用移动通信系统阶
再来看看移动通信系统组成及移动信道特
段。这第一代移动通信系统最大缺点是采用模 点。移动通信组成如图（1）所示，包括信源、
拟技术，频谱利用律低，容量小。90 年代初， 信道、信宿，无线信道是移动通信系统的重要
组成部分，无线电波通过开放的空间传播，其 用于具体环境，不具有普遍性，不能适应移动
间可以遇到多个障碍物（如建筑物、树木、山 通信中快速变化的环境。2.数学建模，数学建
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
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电通，力1根保过据护管生高线0产中不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置，机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资22负料，荷试而下卷且高总可中体保资配障料置各试时类卷，管调需路控要习试在题验最到；大位对限。设度在备内管进来路行确敷调保设整机过使组程其高1在中正资，常料要工试加况卷强下安看2与全22过，22度并22工且22作尽2下可护1都能关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资；中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整，高核或中对者资定对料值某试，些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位，卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置，地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中，案资要，料求编5试技写、卷术重电保交要气护底设设装。备备4置管高调、动线中试电作敷资高气，设料中课并3技试资件且、术卷料拒管中试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术，技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式；资，对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资，件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调，并试合且技理进术利行，用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活：。。在对对分于于线调差盒试动处过保，程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试，题技应，术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进，变行需压隔要器开在组处事在理前发；掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时，、，强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试，卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用，关高要技中进术资行资料检料试查，卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
瑞利衰落
瑞利衰落无线设备设计人员必须在真实信道条件下对其设计进行测试。信道损害可以依靠模仿衰落信道响应 的数学模型模拟出来。这些模型使用统计方法来表达当电磁波遇到物理障碍时将发生的变化，包括瑞利衰落、 Rician衰落和铃木衰落。瑞利衰落是一个用来描述信道传播规律的数学分布，适用于在从发射机到接收机之间没 有强视距 （line-of-sight ）路径的情况。这个分布可以表达在一个繁忙的城市街道上看到的信道条件，这种 情况下基站被隐藏在几个街区之外的建筑物背后。在乡村环境中，多径衰落模型由几个反射路径与一个强视距路 径组合而成，其频谱功率遵循 Rician分布。直接射束和多径射束的能量之比被称为 K系数。如果在频域观察这 个效应，会看到一个功率毛刺，其幅度由K系数决定。铃木衰落把来自多路径的小幅度衰落叠加在反射和散射造成 的大幅度衰落之上。大幅度衰落遵循对数正态分布，小幅度衰落遵循瑞利分布。虽然来自遮蔽和大幅度反射的平 均路径损失呈正态 (高斯 )分布，信号衰减的典型值为 6-10 dB，但在非视距小幅度衰落的最坏情况下，多径各 部分完全反相而发生最深度衰落，此时的信号衰减将达到 20-30dB。
瑞利衰落概率密度函数
若信道中存在一主要分量，例如直射信号（LOS），则信道响应的包络服从莱斯分布，对应的信道模型为莱 斯衰落信道。通常将信道增益以等效基带信号表示，即用一复数表示信道的幅度和相位特性由此瑞利衰落即可由 这一复数表示，它的实部和虚部服从于零均值的独立同分布高斯过程。
应用
图3瑞利衰落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。通过电离层和对流层反射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。
瑞利衰落信道简介
（4）大尺度衰落通常是指由于各种遮挡所引起的信号衰减，描述发 射机与接收机之间长距离上的场强变化，其分布可认为是对数正态， 它是缓变的。大尺度传播特性主要讨论的是路径损耗的问题，路径损 耗具有幂定理的传播特性，主要反映自由空间传播损耗与传播中的弥 散损耗。 （5）瑞利分布：当一个二维向量的两个分量呈独立的、有着相同方 差的正态分布时，这个向量呈瑞利分布。瑞利分布是一个均值为0， 方差为σ 2的平稳窄带高斯过程，其包络的一维分布是瑞利分布。 表达式： z2 z f ( z ) 2 exp 2 z 0 2 瑞利分布均值： （X）= 1.253 2 瑞利分布方差：
var( X )
4 2 0.429息的物理性通道，无线信号的信道就是电波传播所通过 的空间。信道是发射端和接收端之间传播媒介的总称，它是任何一个 通信系统不可或缺的组成部分； 无线信道：无线信道即无线的频段，是以无线信号作为传输媒体的数据 信号传送通道。 包络衰落：经过多径传播到达基站和移动台的电波，对通信是有益的还 是无益的，在较大程度上取决于基站的位置。如果移动台不断运动， 或散射环境发生变化，复合信号在幅度和相位上也随时间而发生明显 变化，这种现象被称为包络衰落。包络衰落的时间变化率由移动台的 运动速率决定。
2.瑞利衰落信道模型
2.1 Clarke模型 Clarke模型是一个非常实用的平坦衰落（1）模型。 Clarke建立了一种用于描述平坦小尺度衰落的统计模型，即瑞利衰 落信道。其移动台接受信号的场强的统计特性基于散射，这正好与市 区环境中无直视通路的特点相吻合，因此广泛用于市区环境的仿真中。 这种模型假设有一台具有垂直极化天线（2）的接受台，移动台天线 接收到的是由N个具有随机相位和随机入射角平面波所组成的场，且 每个平面波的振幅均匀分布。要指出的是这种假设是建立在没有直射 路径的前提下，各到达波的散射成分经历的是小尺度距离的衰减。 基站和移动台之间传播环境主要特征是多径传播，即并不仅仅来自 一条直射路径，而更包括由于建筑物、树木及起伏的地形引起反射、 散射及绕射后的信号，由于电波通过各个路径的距离不同，因而各路 经来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在 接收端叠加，有时同相叠加而加强，有时反相叠加会减弱。这样，接 受信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。对于典型的市区环境，具 有以下特点：发射天线放置在建筑物顶端，在接收天线的远场区空间 上只存在很少的可分离的远端散射体，且每个主反射体一般只有一个
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main
clc;
LengthOfSignal=10240; %设置信号长度(由于最好大于两倍fc奈奎斯特采样)
fm=512; %最大多普勒频移
fc=5120; %载波频率
t=1:LengthOfSignal; % SignalInput=sin(t/100);
SignalInput=sin(t/100)+cos(t/65); %时域信号输入
delay=[0 21 62 100 150 250]; %设置不同路径的时延
power=[0 -1 -5 -11 -16 -20]; %功率衰减系数dB
y_in=[zeros(1,delay(6)) SignalInput]; %为时移补零
y_out=zeros(1,LengthOfSignal); %时域输出信号
fori=1:6
Ray;
y_out=y_out+r.*y_in(delay(6)+1-delay(i):delay(6)+LengthOfSignal-delay(i))*10^(power(i)/20); end; %进行输出信号叠加
figure(1);
subplot(2,1,1);
plot(SignalInput(delay(6)+1:LengthOfSignal),'r'); %画出时域信号输入波形
title('时域信号输入');
subplot(2,1,2);
plot(y_out(delay(6)+1:LengthOfSignal),'r'); %画出时域信号输出波形
title('时域信号输出');
figure(2);
plot(Sf1,'r');
title('多普勒滤波器的频率响应特性'); %画出多普勒滤波器的频率响应特性
Ray
f=1:2*fm-1; %设置通频带宽度
y=0.5./((1-((f-fm)/fm).^2).^(1/2))/pi; %多普勒功率谱函数(基带)
Sf=zeros(1,LengthOfSignal);
Sf1=y;%多普勒滤波器的频率响应特性
Sf(fc-fm+1:fc+fm-1)=y; %(把基带映射到载波频率)
x1=randn(1,LengthOfSignal);
x2=randn(1,LengthOfSignal);
nc=ifft(fft(x1+1i*x2).*sqrt(Sf)); %同相分量nc函数表达式
x3=randn(1,LengthOfSignal);
x4=randn(1,LengthOfSignal);
ns=ifft(fft(x3+1i*x4).*sqrt(Sf)); %正交分量ns函数表达式
r0=(real(nc)+1i*real(ns)); %瑞利衰减因子
r=abs(r0); %瑞利衰减幅值。