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通信原理课程设计报告书 课题名称 Rayleigh无线衰落 信道的MATLAB仿真 姓 名 学 号 学 院 专 业 通信工程 指导教师 年 月 日 一、设计任务及要求： 设计任务： 设计一个Rayleigh无线衰落信道并进行MATLAB仿真与分析。 要 求： 1.设计一个瑞利无线衰落信道； 2．进一步地了解瑞利无线衰落信道对信号的影响； 3．在设计无线多径信道时，对路径的多少一定要选择合理。 指导教师签名： 2012年1月6号 二、指导教师评语： 指导教师签名： 2012 年 月 日 三、成绩 验收盖章 2012年 月 日 Rayleigh无线衰落信道的MATLAB仿真 1 设计目的（1）对瑞利信道的数学分析，得出瑞利信道的数学模型。（2）利用MATLAB对瑞利无线衰落信道进行编程。（3）针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真，加深对多径信道特性的了解。（4）对仿真后的结果进行分析，得出瑞利无线衰落信道的特性。 2 设计思路 无线衰落信道的MATLAB仿真： （1）分析出无线信道符合瑞利概率密度分布函数，写出数学表达式。 （2）建立多径衰落信道的基本模型。 （3）对符合瑞利信道的路径衰落进行分析，并利用MATLAB进行仿真。 3 设计过程 3.1 方案论证 3.1.1．瑞利信道环境与数学模型 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”，并且其包括服从瑞利分布。 瑞利衰落属于小尺寸的衰落效应，它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。 信道衰落的快慢与发展端和接收端的相对运动速度的大小有关，相对运动对导致接受信号的多普勒频移，一固定信号通过单径的瑞利衰落信道后，在1秒内的能量波动，这一瑞利衰落信道的多普勒频移最大分别为10Hz和100Hz，在GSM1800MHz的载波频率上，其相应的移动速度分别为约6千米每小时和60千米每小时。特别需要注意的事信号“深衰落”现象，此时信号能量的衰减达到数千倍，即30到40分贝。 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的无线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将无线信号大量散射。 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。信号振幅为r,相位为,则其包络概率密度函数为 （3.1.1） 相位概率密度函数为： （） （3.1.2） 3.1.2.多径衰落信道基本模型 小尺寸衰落信道一般分为平坦衰落信道和频率选择性信道。 平坦衰落信道 条件：BsBc，Ts 说明：当信道时延扩展远远小于信道周期时，信道为平坦的。从频域上来看，不同的频率分量经历了相同的衰落；从时域上看，接受信号只经历了相同的衰落；从时域上看，接受信号只经历了一个课分辨径的衰落，符号间干扰（ISI）忽略不计，这时接受信号的波动可以表示为发送信号和信道冲击响应的乘积。 频率选择性信道 条件：BsBc,Ts 说明：当信道时延扩展大于信号周期时，信道为频率选择性的。从频域上来看，不同的频率分量经历了不同的衰落；从时域上看，接受信号经历了多个可分辨径的衰落，出现了严重的ISI，这时接受信号的波动可以表示为发送信号和多径信道的卷积。 而根据ITU-RM.1125标准，离散多径衰落信道模型为 （3.1.3）其中,复路径衰落，服从瑞利分布; 是多径时延。 多径衰落信道模型框图如图3.1所示： 图3.1 多径衰落信道模型框图 3.1.3. 产生服从瑞利分布的路径衰落r(t) 利用窄带高斯过程的特性，其振幅服从瑞利分布，即 （3.1.4） 上式中，nc(t）、ns(t)分别为窄带高斯过程的同相和正