实验二RICE信道模型仿真
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。
移动通信论文--基于MCM法和Jakes法的Rayleigh信道仿真
基于MCM法和Jakes法的Rayleigh信道仿真组员冯晓东20111060220潘朝云20111060198高忠贤20111060195摘要瑞利衰落信道（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。
本次试验我们采用了蒙特克罗法和Jakes法进行Rayleigh信道时域仿真，并根据仿真信号得到仿真的Rayleigh概率密度函数（PDF），累积分布函数（CDF）以及多普勒功率谱，最后把得到的仿真结果与理论计算结果进行对比分析。
目录引言 (4)一、Rayleigh衰落概述 (4)1、瑞利衰落 (4)2、瑞利衰落适用环境 (4)3、模型 (5)4、应用 (6)5、失真和散射效应 (6)二、论题重述 (7)三、Matlab仿真过程 (7)1、蒙特卡罗法Rayleigh信道时域仿真 (7)（1）Rayleigh概率密度函数（PDF） (7)（2）累积分布函数（CDF） (8)（3）多普勒功率谱 (9)2、Jakes法Rayleigh信道时域仿真 (10)（1）Rayleigh概率密度函数（PDF） (10)（2）累积分布函数（CDF） (11)（3）多普勒功率谱 (11)五、仿真结果分析 (12)参考文献 (12)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。
从网络上参考的文章和资料来看，关于瑞利信道仿真主要使用MATLAB自带的瑞利信道仿真函数和瑞利信道的定义函数，这样做虽然利于仿真和简单的结果分析，但是由于其中部分参数采用定值代替变量，比如多普勒频率和多普勒系数，会使瑞利信道的特性不能够完全展现，本文将使用精确的算法，例如蒙特卡洛算法和Jakes法，会使结果更加准确，更能表现瑞利信道的特性。
莱斯特性研究
数字通信实验报告题目：基于Matlab的Rice和Nakagami随机变量分布特性的仿真分析姓名：宏凯学号：学院：研究生院专业：电子与通信工程2015-10-8目录1关于RICE随机变量分布特性的简单研究 (1)1.1简介R ICE随机变量的数学模型 (1)1.1.1 Rice随机变量的概率密度函数（PDF）表示方法 (1)1.1.2 Rice随机变量的累计分布函数（CDF）表示方法 (1)1.1.3 Rice随机变量中PDF与CDF之间的关系 (2)1.2. MATLAB编程仿真 (2)1.2.1程序代码 (2)1.2.2仿真图像 (2)1.3.结论分析 (5)2.关于NAKAGAMI随机变量分布特性的简单研究 (5)2.1.简介N AKAGAMI随机变量的数学模型 (5)2.1.1 Nakagami随机变量的概率密度函数（PDF）表示方法 (5)2.1.2 Nakagami随机变量的累计分布函数（CDF）表示方法 (5)2.1.3 Nakagami随机变量中PDF与CDF之间的关系 (6)2.2 MATLAB编程仿真 (6)2.2.1 程序代码 (6)2.2.2仿真图像 (7)2.3.结论分析 (10)3.总结 (10)1关于Rice随机变量分布特性的简单研究1.1简介Rice随机变量的数学模型1.1.1 Rice随机变量的概率密度函数（PDF）表示方法如果X1和X2是两个独立的高斯随机变量，分别服从N（m1，σ2）和N（m2，σ2）分布（即方差相等，均值不同），则x=√x12+x22(1)是Rice随机变量，定义Rice因子k=0.5s2/σ2,A= s2+2σ2,则Rice的概率密度函数可表示为：2x(k+1)/A e–(k+1)/A(x^2+Ak/(k+1))I0(2x√k(k+1)/A), x≥0p(x)= (2)0，其他1.1.2 Rice随机变量的累计分布函数（CDF）表示方法Rice 随机变量的CDF为：1-Q(s/σ, x/σ), x＞0（3）P(x)=0, 其他1.1.3 Rice随机变量中PDF与CDF之间的关系Rice随机变量中PDF与CDF满足积分与微分的关系，从而可以在matlab编程仿真中利用积分函数cumtrapz来实现CDF图像的绘制，即P(x)=cumtrapz(x,p(x))。
RS与卷积级联码在Rice信道中的性能分析
收 稿 日期 ：０ ２０ － ２ １－ ２ ４ ７
其在 Ｒｃ 信道中的纠错性能 。 ｉ ｅ
１ Ｒｃ ｉ ｅ信道模 型分析
在视距无线通信 中 ， 如果信道中存在一条较 强的 直射路径 ， 而接 收的信号 幅度具有 Ｒｃ ｉ ｅ分布特性 ， 那
ｃ ｔ ｎ ｖ ｌ ｅ ａｉ ａｕ ． ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄｓ：ＲＳ ｃ ｄ ｙ ｒ ｏ ｅ；ｃ ｎ ｏ ｕ ｉｎ ｃ ｄｅ；ｃ ｓ ａ ｄ ｃ ｄ ｏ ｖ ｌ ｔｏ ｏ ａ ｃ ｄｅ ｏ ｅ；Ｒｉｅ ｃ ａ ｎ ｌ ｃ ｈ ｎ ｅ
０ 引 言
无线通信受到信道衰落 、 干扰等影响， 特性一般不 能用简单 的 Ａ Ｎ模型来进行描述 。在典 型的视距 ＷＧ 无线通信 中， 由于存在多径传播 ， 多径的数量和传播强 度受到环境的影响 ， 具有不确定性 ， 可用 Ｒｃ 分 布模 ｉ ｅ
误 比较严 重 ， 积 码无法 进行 全部 的纠正 ， 导致 突发 卷 则 性 错 误 的可能 性较 大 ， 过 交 织 可 以使 其 突发 性 错 误 通 部 分 转化 为随 机性错 误 ， 后 由 Ｒ 然 Ｓ码进 一 步 地 纠错 ，
纠正 ， 补卷 积码 的不 足 ， 分发 挥 了各级 编码 的 纠错 弥 充 性 能 ４。交 织 采 用 简 单 易 实 现 的分 组 交 织 ， 织 深 。 交 度设 为 ５ ｉｅ 道 的 Ｋ值 设 为 ７ 在 经 过 信 道 传 输 。Ｒｃ 信 ， 过程 中加 入高 斯 白噪声 Ｊ 。 仿 真 系统 框 图如 图 １ 所示 。
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｉ ｅ ｍｓ ｏ ｈｅ ｃ ｒ ｃ ｅｉｔｃ ｆ ｔ ｅ ｔ ａ ｔ ｎ ｔｒ ｆ ｔ ｈａ ａ ｔｒｓｉ ｓ ｏ ｈ Ｒｉ ｅ ｃ ｎ ｌ ｈｅ ｓ ｈ ｍｅ ｏ ｈ ｅ ｒ ｒ ｃ ｒｅ ｔｏ ｃ ｈａ ｎｅ ，ｔ ｃ ｅ ｆ ｔ ｅ ｒｏ ｏ ｒ ｃｉ ｎ
[doc格式]平坦Ricean衰落信道模型的DSP实现
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平坦Ricean衰落信道模型的DSP实现第30卷第9期V o1.3ONo.92008年9月Sep.2008文章编号:1673—9868(2008)09—0155—04平坦Ricean衰落信道模型的DSP实现刘东卓,匡红刚,周颖华1.西南大学电子信息工程学院,重庆400715;2.重庆电力公司万州供电局,重庆万州404000摘要:平坦Ricean衰落信道模型能模拟实际信道的复杂环境,但计算复杂度高,因此,有必要选择DSP来实现.本文提出了一种基于TMS320C5402的平坦Ricean衰落信道模型系统的软,硬件设计并实现之,实验证明了其可行性.关键词:无源定位;Ricean衰落信道;数字信号处理中图分类号:TN929.5;TP368.1文献标识码:A在阵列信号处理中,实际目标往往具有比点目标更复杂的空间分布特征,包括散射信号的波达分布,时延分布,多普勒频移分布,功率分布等口].众所周知,无线通信系统的性能主要受到移动无线信道的制约.无源定位中检测信号的好坏尤其与无线信道有很大关系,目标信号到接收站的传播路径非常复杂,遭遇各种复杂的地物,如建筑物,山脉和树叶等.无线信道不像有线信道那样固定并可遇见,而是具有很大的随机性,因此,在实际研究过程中对信道的模拟尤为重要,常见的衰落统计模型,如Clarke模型,一般的Rayleigh模型以及平坦Ricean衰落信道模型,文章就是利用DSP(数字信号处理)对平坦Ricean衰落信道模型进行模拟.1平坦Ricean衰落信道模型的数学模型当存在一个主要的静态(非衰落)信号分量时,如视距传播,小尺度衰落的包络分布服从Ricean分布,这种情况下,从不同角度随机到达的多径分量叠加在静态的主要信号上.包络检波器的输出端就会在随机多径分量上叠加一个直流分量.正如从热噪声中检测出正弦波一样,主要的信号到达时附有许多弱多径信号,形成Ricean分布,其分布概率密度函数为如一.()A≥0,r≥0r<0(1)其中:参数A指主信号幅度的峰值,o(?)是0阶第一类修正贝塞尔函数.贝塞尔分布常用参数K来描述,K被定义为主信号的功率与多径分量方差之比.K的表示式为K一或用dB表示为K一0log参数K是Ricean因子,完全确定了Ricean分布.当A一0,K一一..dB,且主信号幅度减小时,Ricean分布转变为Rayleigh分布.移动通信环境中,在辐射源周围,散射物的空间分布常常是分簇的,同一簇的不同散射信号具有近似相同的波达时间,不同簇的散射信号的时间延迟较大,表现为频率选择性衰落信道.这里暂考虑散射物都位于辐射源附近一个簇的局部散射信号源,即平坦Ricean衰落信道.图1是平坦Ricean衰落信道模收稿日期:2007—11～16基金项目:西南大学青年基金资助项目(SWUQ2006007).作者简介:刘东卓(1974一),男,四川平昌人,讲师,主要从事通信信号处理,无源定位,DSP处理器应用等方面的研究,dE∞学m科然N自(报学.>学U大r以南西S盯.156西南大学(自然科学版)投稿网址第3O 卷型的框图.假设窄带辐射信号,局部散射信号源由N条多径合成,接收的基带信号矢量表示为z()一[l(t)z2()KzM()].r(2)将频率平坦Ricean衰落信道的标量信号推广到矢量情况,可得0z()一s(￡)[a.十口()+(,0,)](3)其中:s(￡)为辐射信号,ae业(口)为直达波成分,a为信号增益因子,为信号相移,为多谱勒频移,r2一一(t,0,)一I口(,t)n(+)dO为非直达波成分.随机矢量(t,0,)近似为零均值复高斯分布,协方J”差矩阵为r2E(v(￡,0,)(f,0,))=(,)一口Ip(,)n(+O)a(+)d0(4)为了归一化处理的需要,与(3)式不同,输入fp(,)dO—l且引入了.Ricean因子定义为.R,:==矗.在Rayleigh衰落信道情况下,一般假设随机矢量(t,0,∞)近似为零均值复高斯分布,并且发射信号为非随机的恒模,即阵列接收的信号矢量满足零均值复高斯分布z(t)～CN(0,PR(,GO))(5)‘0,口)图1平坦Ricean衰落信道模型框图输出其中:信号能量P为不随时间变化的常数,未知信号的参数集合为{P,0,0”o).由于恒模信号模型具有较少的未知参数,因此,往往不加区别的采用恒模信号处理方法估计分布式信号源参数,但是,在Ricean衰落信道情况下,恒模信号处理方法将因为模型误差出现参数估计性能恶化的现象,恒模信号假设可能不再成立,阵列接收的信号矢量满足零均值复高斯分布(￡)～CN(0,PR(,))(6)其中:P一l(z)I.为信号瞬时能量,是随时间变化的未知量.未知信号参数集合为{P,P.,…,P,0,Go},K为快拍数.Ricean衰落的多普勒滤波模型l_4适用于郊区最短路径,它由典型谱和一条直射路径谱相加构成,其表达式为n1.厂)一—————_一+0.913(f一0.7)一<f<fd(7)《2l1一(手)l}2平坦Ricean衰落信道模型的软,硬件实现2.1硬件实现整个系统采用的是双DSP芯片,硬件原理框图如图2,输入模拟信号经过滤波器滤波,然后再进行A/D转换,送入TMS320C5402A进行运算处理,随之经过D/A转换器,滤波器输出.滤波器主要是滤出噪声,采用8个精密运放OP--08组成的5阶带通滤波器[5],阻带衰减大于3OdB,±15V供电时,总的耗电流为4.8mA.A/D转换器采用的是单通道,8位逐次比较型A/D转换器图2硬件原理框图ADCO805:,是美国NS公司的产品,与国产CAD080X系列产品兼容.FPGA用AL TERA公司EP1K30cs系列芯片,D/A转换器采用的是AD558嘲,它是完备的8位电压输出D/A转换器,片内含有输出运算放大器,高精度参考电压源及微处理器完全兼容的接口,因此,不需外接元件和调整,即可与微处理器直接接口.两个TMS32OC54O2之间是通过HPI接口连接起来,使得主处理器TMS320C5402A可第9期刘东卓,等:平坦Ricean衰落信道模型的DSP头现157以直接访问TMS320C5402B,TMS320C5402B处理输人和显示延时.8279用以驱动一个键盘开关阵列和一个l6x8的显示器.2.2软件实现对于大规模的运算,采用单片机来实现显然力不从心,由于TMS320C54x的中央处理器(CPU)包括:1个40位的算术逻辑单元(ALU);2个40位的累加器(ACCA和ACCB);1个桶形移位器;17×17位乘法器;40位加法器;比较,选择和存储单元(CSSU);指数编码器;各种CPU寄存器(CPU寄存器是存储器映射的,能够快速恢复和保存);先进的多总线结构(3条数据总线,1条程序总线和4条地址总线),多条数据总线可以同时读取多个数据,使得指令集的功能强,效率高;速度快,指令周期为10ns,运算能力为IOOMIPS;因此利用DSP芯片对数字信号处理特有的优势,来完成复杂的运算使之模拟出平坦Ricean衰落信道模型.主处理器TMs320c5402A对采集的信号进行处理,包括傅立叶变换,卷积,求和,傅立叶反变换,插值以及通过HPI接VI与TMS320C5402B交换数据,TMs320C5402A一方面将处理后的数据输出到D/A,一方面将处理前后的数据传给TMS320C5402B;TMS32OC5402B将键盘输入指令传给TMS320C5402A,并将需要显示的数据输出到显示器上,另外,TMS320C5402B把TMS320C5402A处理前后的数据通过FPGA完成与上位机的通讯.上位机将接收来的数据实时显示比较.主要程序框图见图3,主程序采用高级语言进行编写.从)AJD变换取s(傅立叶正变换妫傅立叶正变换aea(.)的傅立叶正变换卜-’.f—喜厂幂Hv(￡.,.)的傅立叶正变换求和傅立叶反变换插值输出到D/A图3程序框图软件开发过程包括:利用任何文本编辑器编写源代码文件,然后通过编译,汇编和链接,生成DSP可执行的COFF目标代码,最后将生成的可执行目标代码通过仿真器下载到DSP目标系统中运行,再利用调试工具进行调试,达到设计要求.待程序调试通过后,就可以将所调试通过的程序代码利用Hex转换工具转换为二进制文件,再用编程器将程序写人EPROM中,形成独立的DSP系统.当系统启动时,可由键盘设置,输入延时数据,同时在显示器上进行显示以确认数据正确,并由TMS32OC54O2B以中断方式通知TMS320C5402A接收输入的数据,以便完成整个衰落过程.3模拟信道信号测试输入信号采用窄脉冲,在输出端观察到图4波形,多径多时会出现显着的五径;输入另一>乓罂时间/vs图4多径效应特性曲线信号进行测试,程序中设置多普勒频率为10Hz,输入信号的采样时间为1000s,观察输入端和输出端的信号幅频特性曲线(图5),由实验数据可得,改变输入信号的频率,但其衰落情况相同,能够满足平坦Ricean衰落信道…的全部特性.由DSP输出数据可得出模拟信道的功率谱曲缆(图6),图6基本符合(1)式和(7)式.158西南大学(自然科学版)投稿网址第30卷4结束语图5幅频特性曲线图6模拟信道的功率谱曲线文章介绍了平坦Ricean衰落信道模型的原理,并在此基础上利用DSP芯片进行实现.信道模拟器可以通过从键盘输入数据,人为的改变辐射信号的特性,进而发现信号传输的变化,模拟出信号在实际信道中传输的衰落效应及其它特性,实验证明了其可行性,对无源定位和移动通信系统的研究者具有重要的实际意义.参考文献:L1]ErtelRB,CardieriP,SowerbyKW,eta1.OverviewofSpatialChannelMo desforAntennaArrayCommunicationSvs—tern[J1.IEEEPersonalcommunication,1998,2:1O一22.[2]魏牧,王琳.m序列扩频CDMA系统与混沌扩频CDMA系统在Rayleigh选择性衰落信道下的性能比较[J].西南师范大学(自然科学版),2002,27(5):718—721.[31王永良.空间谱估计理论与算法[MI.北京:清华大学出版社,2004:315—316.[4]郭梯云,杨家玮,李建.数字移动通信FMI.北京:人民邮电出版社,2001:126—132.[5]中国计量出版社.新编电子电路大全[M].北京:中国计量出版社,2001:382—384.[6]李朝青.单片机和DSP外围数字IC技术手册[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003:482—485.[7]朱华贵,何光普,陈光祸.基于PCI总线的边界扫描主控器的FPGA 设计与实现[J].四JII师范大学(自然科学版),2005,28(4):501—504.[81王世元,谢开明,石亚伟,等.一种新的可控分频器的FPGA实现EJ].西南大学(自然科学版),2007,29(1):89—93.[9]赵红怡.DSP技术与应用实例[M].北京:电子工业出版社,2003:256—258.[101刘东卓,彭代渊.双射线Rayleigh衰落信道模型的DSP实现[J].四川大学(自然科学版),2004,41(9):312—316.[11]李式巨,姚庆栋,赵民建.数字无线传输I-M].第2版.北京:清华大学出版社,2007:22—48. RealizationofaSmoothRiceanFadingChannelModelwithDSPLIUDong—zhuo,KUANGHong—gang.,ZHOUYing—hua7.SchoolofElectronicsandInformationEngineering,SouthwestUniversity, Chongqing400715,China;2.WanzhouPowerSupplyBureauofChongqingEelectricityCompany,Cho ngqing404000,ChinaAbstract:SmoothRiceanfadingchannelmodelcansimulatethecomplicatedt hingsofpracticalchannels.Nevertheless,thecomputationiscomplex,SODSPisnecessaryforitsrealizat ion.Thepurposeofthisstud—yistorealizethedesignofasmoothRiceanfadingchannelmodelsystemforsof tandhardwarebasedonDSP.Itsfeasibilityhasbeenconfirmedbyourexperiment.Keywords:passivelocation;Riceanfadingchannel;DSP责任编辑潘春燕。
适用于LTE-A的SCME信道模型设计与定点仿真
适用于LTE-A的SCME信道模型设计与定点仿真陈发堂;陈雷成;郭鹏程;董丽;徐雯雯【摘要】针对LTE-A对高载频、高带宽的要求,以及SCM不再适用于未来通信系统研究的现状,实现了支持100MHz带宽、2～5GHz载频的SCME信道模型.通过对SCME特性的研究,基于Matlab平台对SCME进行了浮点链路搭建,之后采用Matlab提供的Fixed-Point Toolbox将链路定点化仿真,最后通过与浮点型数据做误差对比验证了模型的有效性和可靠性,可应用于后期FPGA实现的数据对比.【期刊名称】《广东通信技术》【年(卷),期】2014(034)009【总页数】4页(P49-52)【关键词】LTE-A;SCME;信道模型;定点仿真【作者】陈发堂;陈雷成;郭鹏程;董丽;徐雯雯【作者单位】重庆邮电大学重庆市移动通信技术重点实验室;重庆邮电大学;重庆邮电大学;重庆邮电大学重庆市移动通信技术重点实验室;重庆邮电大学重庆市移动通信技术重点实验室【正文语种】中文1 前言鉴于瑞利（Rayleigh）和莱斯（Rice）等粗略型信道模型的不精确性，为建立更贴合实际的MIMO系统信道模型，国际上各通信组织与公司对MIMO通信系统做了相应的实地测试和分析[1]，在此基础上确定了许多贴近实际的MIMO无线信道模型。
比如3GPP/3GPP2组织发布的空间信道模型（SCM, Spatial Channel Model）[2]、空间信道扩展模型（SCME, Channel Model Extended）[3]以及WINNER项目中Work Package 5提出的WINNER模型[4]等。
针对LTE-A高载频、高带宽的要求，支持载频2GHz，带宽5MHz系统的室外场景模型SCM已不再适用。
因此，为了适应更大带宽，支持更多场景和不同载频的要求，需要在SCM建模方法不变的情况下进行改进和扩展。
2005年WINNERII 提出了SCME模型，随后，它被改进并应用于3GPP LTE计划，可支持2GHz和5GHz载频以及100M带宽，完全适用于LTE-A的需求。
无线通信网络场景中的信道建模和仿真
无线通信网络场景中的信道建模和仿真随着信息时代的到来，无线通信网络已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从智能手机到无人驾驶汽车，几乎所有的智能设备都依赖于无线通信网络。
然而，无线通信网络经常会受到环境中各种干扰和传输信号的损失，这不仅会影响到网络的性能，也会影响到人们的生活。
因此，在无线通信网络中，信道建模和仿真是极其重要的。
一、无线通信网络场景中的信道建模信道建模是指用数学模型对无线通信信道进行描述。
其目的是为了更好地理解和描述在无线通信网络中的信号传输机制。
信道建模通常包括：路径损耗和多径衰落模型、阴影衰落模型、小尺度回波模型和大尺度回波模型等。
1.路径损耗和多径衰落模型路径损耗模型是指阳台区域中的信号强度随着距离增加而衰减的模型。
这是因为唯一的直射路径在传输过程中遇到了各种障碍和干扰。
然而，在这个区域内存在其他径路，这些径路会引起多径衰落。
所以我们需要同时考虑这两种现象。
路径损耗模型通常使用功率关系来描述信道中不同距离的信号强度。
而多径衰落模型则是一些更复杂的模型，用来描述信道中的多路径现象。
2.阴影衰落模型阴影衰落模型是指由于环境影响而导致的信号损失模型。
在某些情况下，例如高楼大厦和山区，都可能会对无线信号产生影响。
这种情况下，信号的传输路径与接收机之间不仅会存在多径损耗，还会有一些其他的影响。
这可能导致在接收机处接收到的信号强度出现更大的波动。
此时，我们需要具备一定的阴影衰落模型。
3.小尺度回波模型小尺度信道模型用于描述在无线通信网络中短距离的信号传输过程。
例如，当移动电话用户在城市中行走时，无线信号可能穿过各式各样的物体并被反射、散射。
小尺度回波模型可以更好地解释这些现象。
4.大尺度回波模型大尺度信道模型用于描述移动和换手等长距离通信情况下的信号传输过程。
这种信号传输受到经度、纬度、海拔、地理和大气条件等因素的影响。
例如在城市中行驶的汽车或高速移动的火车等，都需要使用大尺度回波模型进行信道建模。
信道建模与仿真
第七章标量信道建模及其仿真................................................................平坦衰落信道建模............................................................................平坦衰落信道理论模型 .....................................................................信道模型.............................................................................信道模型.............................................................................多普勒功率谱............................................................................经典功率谱.........................................................................高斯功率谱.........................................................................平均多普勒频移和多普勒扩展......................................................... 平坦衰落信道仿真[13]..........................................................................正弦波叠加法............................................................................等距离法（MED）[8] ..................................................................等面积法（MEA）[8] ..................................................................法（MCM）[8] ........................................................................最小均方误差法（MSEM）[8]............................................................精确多普勒扩展法（MEDS）[14].........................................................多普勒相位的计算方法...............................................................仿真器(JM)[1] .......................................................................仿真方法的性能分析.................................................................成形滤波器法............................................................................ 频率选择性衰落信道建模[13].................................................................... 频率选择性衰落信道仿真...................................................................... 参考文献.....................................................................................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。
现代通信系统仿真 Simulink仿真信道
上海电力学院现代通信系统仿真大作业报告实验名称： Simulink仿真信道专业：通信工程姓名：班级：学号：一．实验目的：(1) 熟悉MATLAB Simulink的使用方法；(2) 熟悉加性高斯白噪声信道的特点和多路径瑞利衰落信道的特点；(3) 熟悉BFSK(2进制频移键控) 调制的原理；(4)用Simulink仿真BFSK在加性高斯白噪声信道的传输性能；(5)用Simulink仿真BFSK在多径瑞利衰落信道中的传输性能；(6) 观测并记录仿真结果，对结果进行比较和分析；(7) 按照要求完成设计报告。
二．实验要求：利用SIMULINK和M函数相结合的方式仿真BFSK 调制在多路径瑞丽衰落信道中的传输性能。
其中 source产生速率为10Kbit/s、帧长度为1秒的二进制数据源data,并且通过BFSK产生调制信号。
BFSK调制的频率间隔为24KHz, BPSK 调制符号的样点数为2，调制信号通过多径瑞利衰落信道，移动终端相对运动速率为40公里/小时，接收端对信号进行解调，并把解调后的信号和原始数据信号相比较计算误比特率。
最后Sink模块根据SNR与误比特率的关系绘制曲线。
三．实验原理：1.加性高斯白噪声信道是最简单的一种噪声信道，表现为信号围绕平均值的一种随机波动过程。
AWGN的均值为零，方差为噪声功率的大小。
一般情况下，噪声功率越大信号的波动幅度越大，接收端接收到的信号误比特率越高。
衰落的成因：多径因素：多径具有不同的时延和不同的接收强度，它们之间形成了衰落。
Doppler：Doppler shift（由于无线信道移动台和基站的相对运动）和Doppler spread（多个多径分量经由不同的的方向到达接收机）。
衰落信道的统计特性：Gaussian分布Rayleigh(瑞利)分布Rice(莱斯)分布对数正态分布2.多径瑞利衰落信道:多径衰落是移动通信系统中的一种相当重要的衰落信道类型，它在很大程度上影响着移动通信系统的质量。
多径时变信道模型仿真及性能分析
*****************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2013年春季学期通信系统仿训练真课程设计题目：基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：摘要本次课程设计做的是多径时变信道模型的仿真与性能分析，首先需要建立信道模型，通过对输入信号和移动台的有些参数进行调整，使用MATLAB进行仿真，得到时域和频域图，对比分析掌握多径信道的特点；其次，对瑞利衰落的多径信道仿真，分析信道模型的特点；最后，观察单频和数字信号经过多径信道后接收信号的情况。
经过多次修改调试，最终完成了设计任务。
关键词：多径时变信道；瑞利衰落；仿真；信道模型目录一多径信道的基本原理 (1)1.1 移动通信 (1)1.2 多径时变信道 (1)1.2.1信道模型的分类 (1)1.2.2时变信道的特点 (1)1.3瑞利信道衰落 (2)二实现框图 (3)2.1多径时变信道性能仿真实现框图 (3)2.2多径时变信道仿真实现 (4)三详细设计 (5)3.1 瑞利信道的特性 (5)3.2多径时变信道的特性 (8)3.3单频信号经过时变信道 (11)3.4数字信号经过多径时变信道 (13)总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)致谢 (29)前言在无线移动环境下进行高速可靠通信是具有挑战性的,电波通过物理媒体传播并与环境中的物体相互作用,因此,无线电波的传播是个复杂过程。
在高频(HF)频段范围内,电磁波经由天波传播时经常发生的问题是信号多径。
电磁波的多径传播主要是因为电磁波经电离层的多次折、反射,电离层的高度不同,电离层不均匀性引起漫射现象等引起的。
当信号的多径发生在发送信号经由传播路径以不同的延迟到达接收机的时候,一般会引起数字通讯系统中的符号间干扰。
而且,由不同传播路径到达的各信号分量会相互削弱,导致信号能量衰减,造成信噪比降低。
移动无线信道是一个充满复杂干扰的信道。
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实验二 RICE信道模型仿真
实验目的和要求
1、学习移动通信系统信道概念；
2、了解移动通信系统信道多径效应与瑞利分布；
3、搭建RICE信道模型系统观察多径效应对移动通信性能的影响。
实验内容
1、搭建RICE信道模型系统并完成调试。
2、绘制并分析各种情况下系统的BER曲线。
主要实验仪器与器材
1. 安装有System View软件的计算机
实验指导
多径效应
多径效应移动体(如汽车)往来于建筑群与障碍物之间，其接收信号的强度，将由各
直射波和反射波叠加合成。多径效应会引起信号衰落。各条路径的电长度会随时间而变
化，故到达接收点的各分量场之间的相位关系也是随时间而变化的。这些分量场的随机
干涉，形成总的接收场的衰落。各分量之间的相位关系对不同的频率是不同的。因此，
它们的干涉效果也因频率而异，这种特性称为频率选择性。在宽带信号传输中，频率选
择性可能表现明显，形成交调。与此相应，由于不同路径有不同时延，同一时刻发出的
信号因分别沿着不同路径而在接收点前后散开，而窄脉冲信号则前后重叠。多径效应某
些情况下满足瑞利分布。
瑞利分布
一个均值为0，方差为σ2的平稳窄带高斯过程，其包络的一维分布是瑞利分布。
其表达式及概率密度如图所示。
瑞利分布是最常见的用于描述平坦衰落信号接收包络或独立多径分量接受包络统
计时变特性的一种分布类型。两个正交高斯噪声信号之和的包络服从瑞利分布。
Rice衰落信道
当多径扩展远远小于信号的符号周期时，衰落信道模型经常用于仿真通信系统在多
径信道上的性能。通常我们假设衰落过程相对于信号的符号速率要慢得多，因此我们可
以精确地估计信号的相位。所以我们只需考虑幅度衰落带来的影响，而不必关心相位的
影响。同时还假设符号间的衰落是相互独立的。Rice衰落信道模型经常用于仿真一个因
直射路径和多个散射路径共同产生的幅度衰落信道模型。通常假设这些路径的延迟远远
小于信号带宽的倒数，即延迟远小于符号宽度。一个信号x(t)经过Rice信道后的输出y(t)
可以表示为：
这里z(t)是幅度衰落因式，它表示为：
这里x1(t)和x2(t)是高斯随机变量N(0,σ),衰落信道的功率由以下条件归一化表示：
A和σ 的值由Rice衰落因子K决定。
当K＝0时为纯粹的散射信道，K＝∞时是简单的频带信道（无衰落）。
实验步骤
第1步：System View为用户提供了大量的移动通信信道模型，要使用Rice衰落信
道模型，首先从图符工具栏拖一个通信库图符到设计区域，双击打开通信库符窗口。
选择其中的Channel Models（信道模）组，然后选择Rice Chnl，单击Parameters按钮
打开属性设置窗口进行参数设置。
设置Rice信道参数如下：
第2步：进入SystemView系统视窗，设置“时间窗”参数如下：
第3步：调用图符块创建如下图所示的仿真分析系统：（注：在图中注明自己学号
与姓名。）一个Rice信道模型共有两个系统，最上面的用于绘制衰落信道的理论BER
（比特误码率）；下面的系统包含两个信道，分别是只有高斯噪声干扰的信道和高斯干
扰加Rice衰落信道。
图符块参数设置：
编号 Attribute Type Parameters
0 Source PN Seq Amp=1v,Offset=0v，Rate=1Hz, Levels=2，Phase=0 deg
1 Comm Rice Chnl Corr Time=1sec,K-Factor=0,RTDA Aware=Full
2、7 Function Limiter Max Input=0,Max Output=1
3、8 Comm BER Rate No.Trial=1e+3bits,Threshold=0v,Offset=0sec
5 Source Gauss Noise Pwr Density=1W/Hz,System=1ohm,Mean=0v
6、10 Adder
11 Source Step Fct Amp=146.e-3v,Start=0sec,Offset=0v
4、9、12 Sink Final Value
第4步：运行仿真，可以得到各种情况下系统的BER曲线。
实验报告要求
1、绘制并分析各种情况下系统的BER曲线。