莱斯信道中QPSK信号Matlab仿真.docx

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1、1移动无线信道的定义及分类各类信号从发射端发送出去以后,在到达接收端之前经历的所有路径统称为信道。如果其中传输的是无线电信号,电磁波所经历的路径称之为无线信道。与其他通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种。无线传播环境是影响无线通信系统的基本因素。发射机与接受机之间的无线传播路径,因从经历简单的视距传播,到遭遇各种复杂的地物(如建筑物、山脉和树林等)所引起的反射、绕射和散射传播等而显得非常复杂。另外,移动台相对于发射台移动的方向和速度,甚至收发双方附近的移动物体也对接受信号有很大的影响。因此,这使得无线信道具有极度的随机

2、性。移动通信信号在空间传播中所经历的衰落大体可以分为2类,即大尺度衰落和小尺度衰落,如图1所示。大尺度衰落是因为发射机与接收机之间的距离和两者之间障碍物(如山丘、森林、建筑物等)的遮蔽影响而造成的信号强度的衰减,它反映了移动信号在较大区域中的平均能量的减少或称为路径损失。而小尺度衰落是指当移动台在一个较小的范围运动时,引起接收信号的幅度、相位和到达角等的快速变化。图1移动无线信道的分类信号在传播的过程中,受各种环境的影响会产生反射、衍射和散射,这样就使得到达接收机的信号是许多路径信号的叠加,因而这些多径信号的叠加在没有视

3、距传播情况下的包络服从瑞利分布。当多径信号中包含一条视距传播路径时,多径信号就服从莱斯分布。根据信号多径附加时延的大小,小尺度衰落又可以分为平坦衰落和频率选择性衰落。另外,由于移动台的移动性而导致接收到的信号产生多普勒频移(频率色散),根据多普勒扩展的大小,信道又可以分为快衰落信道和慢衰落信道。2瑞利分布和莱斯分布的特性在实际情况中对数字通信系统来说,调制符号的周期比由多径传播引起的时延扩展要大,因此在一个符号周期内的所有频率分量都会经历相同的衰减和相移。信道对于所有频率分量来说是平坦的,因而定义这类信道为平坦衰落信道。

4、理论分析和实测试验结果表明:平坦衰落的幅度在大多数情况下,符合瑞利分布(rayleighdistribution)或莱斯分布(ricedistribution)。由于移动通信信道的复杂性,其仿真一般是以平坦衰落信道建模为基础的,然后在此基础上,再对频率选择性信道等进行建模和仿真。用Matlab中能生成伪随机序列的randn语句就可以得到期望的莱斯衰落序列。瑞利衰落序列可以由K=0得到。图2是一个当K=7dB时典型的莱斯衰落信号包络,衰落幅度用分贝表示。图2当K=7dB时莱斯衰落信号的包络3MATLAB仿真接下来,利用Ma

5、tlab对莱斯分布的累积分布函数(CDF)进行近似估计。莱斯分布的累积分布函数是通过迭代法得到的,在每一步的迭代中利用Matlab中的find和length函数来得到符合要求的衰落序列,并使用上面产生莱斯分布的M文件rice_fading.m得到K=7dB时的莱斯分布的累积分布函数(CDF)的近似估计,如图3所示。然后通过Matlab中的hist函数得到的瑞利分布PDF的估计值与式子分析求得的PDF进行比较,结果如图4所示,所得的估计值与式子分析求得的PDF非常的接近。程序如下：functionr=rice_fading

6、(Kdb,N,Mi)K=10^(Kdb/10);const=1/(2*(K+1));x=randn(1,N);y=randn(1,N);r=sqrt(const*((x+sqrt(2*K)).^2+y.^2));rt=zeros(1,Mi*length(r));ki=1;fori=1:length(r)rt(ki:i*Mi)=r(i);ki=ki+Mi;endr=rt;Kdb=7;N=100000;Mi=1;r=rice_fading(Kdb,N,Mi);RdB=20*log10(r);Rt=[min(RdB):max(

7、RdB)];form=1:length(Rt)fade=find(RdB

8、step=0.1;range=0:step:3;h=hist(r,range);fr_approx=h/(step*sum(h));fr=(range/0.5).*exp(-range.^2);plot(range,fr_approx,'ko',range,fr,'k');set(gcf,'paperunits','