实验九 多径衰落信道

本科学生综合性实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 学号  114090315  姓名      李开斌    学院  物电学院  专业、班级    11电子 实验课程名称      多径衰落信道          教师及职称        金 争                开课学期 2013  至  2014 学年  下 学期 填报时间  2014  年    5  月    13    日 云南师范大学教务处编印 一、实验设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 班级 11级电子 姓名 李开斌 学号 114090315 日期 2014-05-13 实验题目 多径衰落信道 实验目的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 1.认识Matlab/Simulink的基本功能。 2.理解无线多径衰落信道的特征及其产生机理。 3.观察恒定包络信号通过多径衰落信道后的信号幅值，加深对多径衰落信道的认识和理解。 实验仪器，用具 1. 装有 Matlab 的电脑一台 实验原理： 1. 多径衰落信道模型 多径衰落信道模型假设，信宿接收的信号是发送信号经过多条路径传输后信号的叠加结果。其中每条传输路径信号具有独立的信号幅度、延迟。因此，接收信号可表示为 (1) 式中，n对应第n条路径；g(t)为信号包络； 为第n条路径在t时刻的延迟； 为载波角频率， 表示接收信号的等效基带信号，记为Z(t)，试验中对该信号进行仿真。 2. 简化模型 下面对式(1)的模型进行简化，并对该简化模型进行仿真。实验目的仅仅是观察多路径衰落对信号幅度的影响，而与具体信号无关，所以可以假设发送的是等幅载波信号，即g(t)=1，则Z(t)简化为 (2) 在一个较短时间内基本不发生变化，可假设其为常数，即 ，下面讨论 。假设 的变化主要由信宿的移动引起，那么在 时刻附近，对 可做如下近似： (3) 式中，v为 时刻信宿的移动速度； 为第n条路径信号 时刻信宿的入射角；c为光速； 为第n条路径长度随时间变化的斜率； 为路径n的时间延迟相对于 时刻的变化，那么 (4) 式中， = ，为最大多普勒频移； = ，对应 时刻的初始相位。 综合上述简化，可以得到 (5) 在假设反射路径均匀分布的情况下， 和 均为 上的均匀分布随机变量。另外对于 ，处于简化考虑假设其为0~1的均匀分布。各条传输路径的 、 和 是独立的，与其他传输路径不相关。 3. 实验方案设计 本实验的仿真模型文件名是multipath_fading.mdl，打开该文件可以看到如图1所示的仿真模型结构。整个仿真系统可以分为三个主要的部分：第一部分在图1的左部，主要完成最大多普勒频移的计算、时间t的计算和产生输入信号；第二部分是传输路径的计算，仿真了总共4 0条 超市营销方案100条新疆维吾尔自治区教学常规60条中医养生知识100条工伤保险条例第30条感动服务100条 独立传输路径；第三部分将40条传输路径的信号进行累加，并统计总的信号幅值和作图。 图1 仿真模型结构图 数据记录和数据处理（包括列出必要的算式和误差处理）： 1.打开matlab应用软件，如图2所示。 2.在图2中右边的命令窗(Command Window)的光标处输入：simulink,回车。 图2 Matlab界面 3.在图2中，选择：File>New>Model新建文件，保存在matlab工作目录下，并取名为 multipath_fading.mdl。 4. 在Find命令行处输入：Ramp，就在窗口的右边找到了该仿真模块图标。用鼠标右键选择该模块，将其添加到创建的multipath_fading窗口中。 5. 用相同的方法创建零阶保持模块（Zero-Order Hold）、数字函数模块（Math Function）、子系统模块（Subsystem）、直方图（Histogram）和矢量示波器（Vector Scope）等，观察每个设备的连接点，用鼠标左键把设备连接起来，如图1所示。 6. 进行参数设置 1）最大多普勒频移的计算、时间t的计算、输入信号（如图3、图4所示） 该部分实现了最大多普勒频移的计算： m = 。其中载波频率 ，光速 ,信宿的移动速度 取33.33 (相当于120 )。而仿真计算中用到的时间t是通过一个零阶采样保持器对一个斜率为1的斜坡函数进行采样，可按照后续模块需要的采样速率得到时间t。根据实验原理的简化假设，输入信号固定为1。 图3 最大多普勒频移的计算 图4 时间t的计算 2）无线传输路径的仿真（如图5所示） 路径的入射角度常数 （图5中Angle模块）设为0~2 上的随机值，初始相位常数 （图5中的Phase模块）设为0~2 的随机值，路径的增益 （图5中的Gainl模块）设为0~1的随机值。输入信号为常数1，表示输入信号复包络为1。 图5 每条无线路径的仿真模型 3）求和、统计和显示（如图6所示） 该部分实现了40条路径的复包络求和，将求和之后的信号幅值取绝对值，然后一起被送去直方图统计，并显示其直方图；另一支路换算成dB单位，并显示其时域波形。 图6 求和、统计和显示 7. 用鼠标点击“运行仿真模型按钮”即可运行multipath_fading.mdl,观察实验结果。 8. 实验结果 运行multipath_fading.mdl,可以得到以下的仿真结果。图7显示了仿真1s 得到的时域波形，该时域波形反映了信号经过多径衰落信道传输，1s内信宿接收到的信号幅值的变化情况。可以看到信号幅值随时间发生剧烈变化（衰落），最高幅值和最低幅度之间相差超过了40dB。 经过局部放大，可以看到如图8所示的细节。从图8可以看到信号幅值的波动具有一定的周期规律，相邻的深衰落之间的时间间隔比较稳定，经过测量大致是0.006s，对应33.33m/s的信宿移动速度，信宿大致移动了20cm，对应900MHz的载波频率，20cm大致相当于1/2波长。 图7 经过多径衰落信道接收到的信号幅值 图8 图7的局部 恒定幅度信号经过多径衰落信道后幅值统计结果如图9所示， 图9 直方图统计结果 讨 论 1. 综述无线多径衰落信道的特征及其产生机理。 答：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。 2. 分析仿真中各模块的作用并结合实验内容得出相关结果，综述你的见解。 答：仿真模型中左上角四个Constant模块以及一个Divide模块实现了最大多普勒频移的计算，即 m = 。Constant1为信宿的移动速度 取33.33 ，Constant2为载波频率 ，Constant3为光速 , Constant4为 ，Divide模块实现了以上数据的乘除；Ramp模块为一个斜率为1的斜坡函数和Zero-Order Hold模块为一个零阶采样保持器，这两个模块可以按照后续模块需要的采样速率得到时间t；每一个Subsystem模块中，都是一个无线路径的仿真模型，最后通过Sum模块求和再经Abs模块、Math Function模块、Gain模块、Scope模块和Histogram模块、Vector Scope模块进行统计和显示功能的实现。 仿真结果的时域波形反映了信号经过多径衰落信道传输，1s内信宿接收到的信号幅值的变化情况。可以看到信号幅值随时间发生剧烈变化即衰落，最高幅值和最低幅度之间相差超过了40dB。经局部放大可以看到信号幅值的波动具有一定的周期规律，相邻的深衰落之间的时间间隔比较稳定，经过测量大致是0.006s，对应33.33m/s的信宿移动速度，信宿大致移动了20cm，对应900MHz的载波频率，20cm大致相当于1/2波长。   签名： 年 月 日