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多径衰落信道的仿真模拟 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 多径衰落信道的仿真模拟 国防科学技术大学电子科学与工程学院《随机信号与分析》课程论文 组长:陈彬 200604015030 论文及MATLAB仿真 组员:曹务绅 200604015014 PPT制作及演讲 组员:杨瑒 200604015024 资料收集和参与讨论 组员:刘晓明200604015015 资料收集和参与讨论 摘要:本文先扼要地介绍和分析了多径效应及多径衰落的基本原理和成因，对于相关的概念给出了标准的定义和严格的数学表达式。然后基于理论模型，利用MATLAB软件中的动态系统建模和仿真软件包SIMULINK给出了相应的仿真模型，形象地再现了多径衰落信道的实际过程。 多径效应(multipatheffect)是电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应。在实际的无线电波传播信道中(包括所有波段)，常有许多时延不同的传输路径。各条传播路径会随时间变化，参与干涉的各分量场之间的相互关系也就随时间而变化，由此引起合成波场的随机变化，从而形成总的接收场的衰落。因此，多径效应是衰落的重要成因。多径效应对于数字通信、雷达最佳检测等都有着十分严重的影响。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。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。 多径时延特性可用时延谱或多径散布谱(即不同时延的信号分量平均功率构成的谱)来描述。与时延谱等价的是频率相关函数。实际上，人们只简单利用时延谱的某个特征量来表征。例如，用最大时延与最小时延的差，表征时延谱的尖锐度和信道容许传输带宽。这个值越小，信道容许传输频带越宽。 传播的多径效应经常发生而且很严重。它有两种形式的多径现象:一种是分离的多径，由不同跳数的射线、高角和低角射线等形成，其多径传播时延差较大;另一种是微分的多径，多由电离层不均匀体所引起，其多径传播时延差很小。对流层电波传播信道中的多径效应问题也很突出。多径产生于湍流团和对流层层结。在视距电波传播中，地面反射也是多径的一种可能来源。 多径效应也会导致信号的衰落和相移。瑞利衰落就是一种冲激响应幅度服从瑞利分布的多径信道的统计学模型。对于存在直射信号的多径信道，其统计学模型可以由莱斯衰落描述。 在陆地移动通信中，移动台常常工作在城市建筑群和其它地形物较为复杂的环境中，其传输信道的特性是随时随地而变化的，因此移—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 动信道是典型的随参信道。移动通信中最难克服的是快衰落引起的时变特性。 接收信号强度出现快速、大幅度的周期性变化，称为多径快衰落，也称小区间瞬时值变动。统计表明，在障碍物均匀的城市街道或森林中，信号包络起伏近似于瑞利(Rayleigh)分布，故多径快衰落又称为瑞利衰落。快衰落的衰落幅度变化与地形地物有关，可达 1 国防科学技术大学电子科学与工程学院《随机信号与分析》课程论文 10dB~30dB，且衰落速度与移动台移动速度有关。在没有直达路径的情况下(当多径数较多时，各路径信号幅度差异很小)，快衰落服从瑞利分布: μ?μ2 p(μ)=2e2σ2σ 式中信号幅度μ 均值为: 0?μ lt;? 2p(μ)取得最大值。 其中σ为方差，易知当σ=μ 时 在存在直达路径的情况下(在各径信号当中有一径信号强度明显高于其他各径)，快衰落服从莱斯(Rice)分布: ?μ2+μs2??μμs?μp(μ)=2exp???I0?2?22σ??σ?σ? 其中0?μlt;? I0(x