关于多径衰落的特点

实践教学信息工程学院201年月课程设计：通信系统建模与仿真题目：移动无线信道多径衰落的仿真专业班级：姓名：学号：指导老师：成绩:信号在多径衰落信道中传输特性的研究多径衰落：在通信系统中，由于通信地面站天线波束较宽，受地物、地貌和海况等诸多因素的影响，使接收机收到经折射、反射和直射等几条路径到达的电磁波，这种现象就是多径效应。这些不同路径到达的电磁波射线相位不一致且具有时变性，导致接收信号呈衰落状态；这些电磁波射线到达的时延不同，又导致码间干扰。若多射线强度较大，且时延差不能忽略，则会产生误码，这种误码靠增加发射功率是不能消除的，而由此多径效应产生的衰落叫多径衰落，它也是产生码间干扰的根源。对于数字通信、雷达最佳检测等都会产生十分严重的影响。多径衰落信道：在无线信道中，发送和接受天线之间通常存在于一条的信号传播路径。多径的存在是因为发射和接收之间建筑物和其他物体的发射，绕射，散射等引起的。当信号在无线信道传播时，多径发射和衰减的变化将使信号经历随机波动。因此，无线信道的特性是不确定的，随机变化的。首先我们令频率和移动台速度都不改变只改变移动台和反射墙之间的距离当r0=10时clearallf=2;%发射信号频率v=0;%移动台速度，静止情况为0c=3e8;%电磁波速度，光速r0=10;%移动台距离基站初始距离d=40;%基站距离反射墙的距离t1=0.1:0.0001:12;%时间E1=cos(2*pi*f*((1-v/c).*t1-r0/c))./(r0+v.*t1);%直射径信号E2=cos(2*pi*f*((1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c))./(2*d-r0-v*t1);%反射径信号figureplot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r')%画出直射径、反射径和总的接收信号legend('直射径信号','反射径信号','移动台接收的合成信号')axis([012-0.50.5])figureplot(t1,E1-E2)（图1）即使移动台是静止的，由于反射径的存在，使得接收的合成信号最大值要小于之射径的信号。（图2）当r0=30时clearallf=2;%发射信号频率v=0;%移动台速度，静止情况为0c=3e8;%电磁波速度，光速r0=30;%移动台距离基站初始距离d=40;%基站距离反射墙的距离t1=0.1:0.0001:12;%时间E1=cos(2*pi*f*((1-v/c).*t1-r0/c))./(r0+v.*t1);%直射径信号E2=cos(2*pi*f*((1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c))./(2*d-r0-v*t1);%反射径信号figureplot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r')%画出直射径、反射径和总的接收信号legend('直射径信号','反射径信号','移动台接收的合成信号')axis([012-0.50.5])figureplot(t1,E1-E2)（图3）（图4）即使移动台是静止的，由于反射径的存在，使得接收的合成信号最大值要小于之射径的信号。通过图1和图3的对比我们不难发现当r0=10时，它的的反射径信号比r0=30时（图3）的反射径信号幅度要小，由于r0=30更靠近反射墙处使得直射信号比r0=10处要弱一些，而反射信号要比r0=10的位置处更强一些，但是移动台接收到的合成信号（图中红线）更弱了一些，不仅小于直射信号而且还小于反射信号。由此可以看出当移动台不动时在距离反射墙较远的距离其接收合成信号的强度会更好一些。上述实验是发生在频率相同时线面当我们改变频率令f=1时clearallf=1;%发射信号频率v=0;%移动台速度，静止情况为0c=3e8;%电磁波速度，光速r0=10;%移动台距离基站初始距离d=40;%基站距离反射墙的距离t1=0.1:0.0001:12;%时间E1=cos(2*pi*f*((1-v/c).*t1-r0/c))./(r0+v.*t1);%直射径信号E2=cos(2*pi*f*((1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c))./(2*d-r0-v*t1);%反射径信号figureplot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r')%画出直射径、反射径和总的接收信号legend('直射径信号','反射径信号','移动台接收的合成信号')axis([012-0.50.5])figureplot(t1,E1-E2)令f=7时clearallf=7%发射信号频率v=0;%移动台速度，静止情况为0c=3e8;%电磁波速度，光速r0=10;%移动台距离基站初始距离d=40;%基站距离反射墙的距离t1=0.1:0.0001:12;%时间E1=cos(2*pi*f*((1-v/c).*t1-r0/c))./(r0+v.*t1);%直射径信号E2=cos(2*pi*f*((1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c))./(2*d-r0-v*t1);%反射径信号figureplot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r')%画出直射径、反射径和总的接收信号legend('直射径信号','反射径信号','移动台接收的合成信号')axis([012-0.50.5])figureplot(t1,E1-E2)0当我们把频率f=1改到f=7时我们会发现移动台接收到的信号得到增强。通过改变频率的得到图形我们可以得到结论，在同一位置，由于反射信号的存在，发射不同频率的信号时，在接受机处接受到信号有的频率是被增强了，有的是被消弱了。频率选择性衰减由此产生。上面的两个实验我们都是令试验台静止的现在我们让试验台想着反射墙移动，速度为V，在时刻t移动台距离基站的位置为r0=r0+vt令v=3时clearallf=2;%发射信号频率v=3;%移动台速度，静止情况为0c=10;%电磁波速度，光速r0=1;%移动台距离基站初始距离d=30;%基站距离反射墙的距离t1=0.1:0.0001:12;%时间E1=cos(2*pi*f*((1-v/c).*t1-r0/c))./(r0+v.*t1);%直射径信号E2=cos(2*pi*f*((1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c))./(2*d-r0-v*t1);%反射径信号figureplot(t1,E1,t1,E2,'-g',t1,E1-E2,'-r')%画出直射径、反射径和总的接收信号legend('直射径信号','反射径信号','移动台接收的合成信号')axis([012-0.50.5])figureplot(t1,E1-E2)（图5）（图5-1）从上面的几个实验可以知道多经导致了频率选择性。当移动台运动起来后，发现即使是在同一频率，在不相同的时间点时，合成信号的强度也会不相同，在图5-1中我们可以看到在t=1s,2s,3.5s,5.5s,9s,11s时，接收信号强度相对处于波底，特别是当t=5.5s时其合成信号的接收几乎为0，而在t=1.5s,3s,5s,6.5s,9s,11.5s时其接收信号的强度相对处于波峰位置，而在t=6.5s时其接收信号也几乎为0，而对比图5中t=6.5s时我们会发现这是的直射信号和反射信号比合成信号要大很多。这种由移动台运动而引起的信号增强或衰弱的情况就是时间选择性衰弱。当我们随着时间的推移移动台距离反射墙越来越近时，我们的接收合成信号就有所减弱，而这种衰减的幅度是不定的，它和直射信号和反射信号都有着一定关系。综合以上三个实验我们不难发现，造成多径衰落信道的原因还有很多，例如当发射的频率不同时其信号会有所衰减或增强，随着移动台的运动其信道也会有所变化。当然在不同的频率、速度以及移动台距离反射墙的距离不同都会对信号产生影响。当移动台随着时间变化而运动的同时，信号的接收也会随着时间变化而衰减或增强。但是通过本次实验我们可以的处一个结论，就是接收合成信号的强度和移动台距离反射墙的距离、移动台是否移动以及发射的频率是有关联的。