仿真移动台在不同位置的多径信号.docx

1、仿真移动台在不同位置的多径信号1. 仿真移动台在不同位置的多径信号：a. 移动台处于静止状态，移动台距离基站初始距离1300m、1000m、800m、500m、300m,基站距离反射墙的距离3000m时,直射径信号clear allf=9e8; %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r1=1300; %移动台距离基站初始距离d=3000; %基站距离反射墙的距离t1=0:0.00000000005:0.00000001; %时间E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r1/c)./(r1+v.*t1);r2=1000E2=cos(2*pi

2、*f*(1-v/c).*t1-r2/c)./(r2+v.*t1); r3=800E3=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r3/c)./(r3+v.*t1);r4=500E4=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r4/c)./(r4+v.*t1);r5=300E5=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r5/c)./(r5+v.*t1);figureplot(t1,E1,k,t1,E2,b,t1,E3,g,t1,E4,c,t1,E5,r) legend(直射径信号r1=1300,直射径信号r2=1000,直射径信号r3=800,直射径信号r4=500,直射径信号r5

3、=300)分析:移动台处于静止的状态，直射径信号是由基站发出的电磁波到达移动台后被移动台接收后的信号。假设移动台距离基站为r，当基站发出一个余弦信号为cos(2ft),移动台接收到基站发出的信号所需的时间为r/c，也就是说，移动台收到了从时刻t-r/c,基站发出的直射信号。但是电磁波在传播的过程中是不断在进行衰减的，在自由空间中，电磁波的衰减是随着移动台到基站的距离的倒数呈现规律性的衰减，因而可得，直射径信号的强度为E（t）=cos2f(t-r/c)/r,所以，当移动台到基站的距离从1300m不断减小时，移动台接收到的信号强度不断减弱，如图所示，得到波形的幅度在减小。b. 移动台处于静止状态，

4、移动台距离基站初始距离1300m、1000m、800m、500m、300m,基站距离反射墙的距离3000m时,反射径信号clear allf=9e8; %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r1=1300; %移动台距离基站初始距离d=3000; %基站距离反射墙的距离t1=0:0.00000000005:0.00000001; %时间E1=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r1-2*d)/c)./(2*d-r1-v*t1);r2=1000E2=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r2-2*d)/c)./(2*d-r2-v*t1

5、); r3=800E3=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r3-2*d)/c)./(2*d-r3-v*t1);r4=500E4=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r4-2*d)/c)./(2*d-r4-v*t1);r5=300E5=cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r5-2*d)/c)./(2*d-r5-v*t1);figureplot(t1,E1,k,t1,E2,b,t1,E3,g,t1,E4,c,t1,E5,r) legend(反射径信号r1=1300,反射径信号r2=1000,反射径信号r3=800,反射径信号r4=500,反射径信号r5=300)分析

6、：当基站发出一个余弦信号时，移动台接收到两个信号，一个是有基站发出的直射信号，另一个则是由障碍物反射电磁波被移动台接收到即反射信号。假设基站到障碍物的距离为d且障碍物能够完全反射基站发射过来的电磁波，但是电磁波在传播的过程中是不断在进行衰减的，在自由空间中，电磁波的衰减是随着移动台到基站的距离的倒数呈现规律性的衰减,则移动台接收到的反射信号强度为E（t）=cos2ftt-(2d-r)/c/(2d-r),因此，反射信号的强度与距离有关，距离越长，强度就越强，与直射信号的相位相反，且没有直射信号受距离的影响明显，上图清楚的反映了这些特点。c. 移动台处于静止状态，移动台距离基站初始距离1300m、

7、1000m、800m、500m、300m, 基站距离反射墙的距离3000m时,移动台接收的合成信号clear allf=9e8; %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r1=1300; %移动台距离基站初始距离d=3000; %基站距离反射墙的距离t1=0:0.00000000005:0.00000001; %时间E1=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r1/c)./(r1+v.*t1)-cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r1-2*d)/c)./(2*d-r1-v*t1);r2=1000E2=cos(2*pi*f*(1-v/c

8、).*t1-r2/c)./(r2+v.*t1)-cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r2-2*d)/c)./(2*d-r2-v*t1); r3=800E3=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r3/c)./(r3+v.*t1)-cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r3-2*d)/c)./(2*d-r3-v*t1);r4=500E4=cos(2*pi*f*(1-v/c).*t1-r4/c)./(r4+v.*t1)-cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r4-2*d)/c)./(2*d-r4-v*t1);r5=300E5=cos(2*pi*f*(1-v/c).

9、*t1-r5/c)./(r5+v.*t1)-cos(2*pi*f*(1+v/c)*t1+(r5-2*d)/c)./(2*d-r5-v*t1);figureplot(t1,E1,k,t1,E2,b,t1,E3,g,t1,E4,c,t1,E5,r) legend(移动台接收的合成信号r1=1300,移动台接收的合成信号r2=1000,移动台接收的合成信号r3=800,移动台接收的合成信号r4=500,移动台接收的合成信号r5=300)分析：各条路径传输时延差别不大，而传输波形的频谱较窄，且信道对信号传输频带内各频率分量强度和相位的影响基本相同。此时，接收点的合成信号只有强度的随机变化，而波形失真很

10、小，称为一致性衰落。基站发射一个余弦波cos2ft，接收端接收到的一致性衰落信号是一个具有随机振幅和随机相位的调幅调相波，从频域来看，由单一频率变成了一个窄带频谱，这叫频率弥散。可见衰落信号实际上成为一个窄带随机过程，移动台接受的合成信号的包络的一维统计特性服从瑞利分布，又称为瑞利衰落。而其强度为直射信号强度与反射信号强度的差，所以距离越长强度越差，即可忽略反射信号强度，上图很好的反应了这些特点。2. 移动台在不同频率下的多径信号a. 移动台处于静止状态时，移动台距离基站初始距离1300m, 基站距离反射墙的距离3000m时，频率分别为900MHZ，1200MHZ，1500MHZ，1800MH

11、Z，2100MHZ的直射径信号clear allf1=9e8; %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=1300; %移动台距离基站初始距离d=3000; %基站距离反射墙的距离t1=0:0.00000000001:0.000000002; %时间E1=cos(2*pi*f1*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1);f2=12e8E2=cos(2*pi*f2*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1); f3=15e8E3=cos(2*pi*f3*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1);f4

12、=18e8E4=cos(2*pi*f4*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1);f5=21e8E5=cos(2*pi*f5*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1);figureplot(t1,E1,k,t1,E2,b,t1,E3,g,t1,E4,c,t1,E5,r) legend(直射径信号f1=9e8,直射径信号f2=12e8,直射径信号f3=15e8,直射径信号f4=18e8,直射径信号f5=21e8)分析：移动台处于静止的状态，直射径信号是由基站发出的电磁波到达移动台后被移动台接收后的信号。但是电磁波在传播的过程中是不断在进行衰减的，在自由空间中，

13、电磁波的衰减是随着移动台到基站的距离的倒数呈现规律性的衰减，因而可得，直射径信号的强度为E（t）=cos2f(t-r/c)/r,所以，在同一时刻随着频率的增大，移动台所接收的信号的强度也在不断变大，通过上图可以得知，移动台接收到的信号的大小的差异不是很大。b.移动台处于静止状态时，移动台距离基站初始距离1300m, 基站距离反射墙的距离3000m时，频率分别为900MHZ，1200MHZ，1500MHZ，1800MHZ，2100MHZ的反射径信号clear allf1=9e8; %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=1300; %移动台距离基站

14、初始距离d=3000; %基站距离反射墙的距离t1=0:0.00000000001:0.000000002; %时间E1=cos(2*pi*f1*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1);f2=12e8E2=cos(2*pi*f2*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); f3=15e8E3=cos(2*pi*f3*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1);f4=18e8E4=cos(2*pi*f4*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1);f5=21e8E

15、5=cos(2*pi*f5*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1);figureplot(t1,E1,k,t1,E2,b,t1,E3,g,t1,E4,c,t1,E5,r) legend(反射径信号f1=9e8,反射径信号f2=12e8,反射径信号f3=15e8,反射径信号f4=18e8,反射径信号f5=21e8) 分析：当基站发出一个余弦信号且频率不断变化。障碍物能够完全反射基站发射过来的电磁波然后被移动台接收，但是电磁波在传播的过程中是不断在进行衰减的，在自由空间中，电磁波的衰减是随着移动台到基站的距离的倒数呈现规律性的衰减,则移动台接收到的反射信号强度为

16、E（t）=cos2ftt-(2d-r)/c/(2d-r)，在同一时刻随着频率的增大，移动台接收的信号的强度在不断变大，相对于直射信号，接收到的反射信号的强度要弱一些。c.移动台处于静止状态时，移动台距离基站初始距离1300m, 基站距离反射墙的距离3000m时，频率分别为900MHZ，1200MHZ，1500MHZ，1800MHZ，2100MHZ的移动台接收的合成信号clear allf1=9e8; %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=1300; %移动台距离基站初始距离d=3000; %基站距离反射墙的距离t1=0:0.0000000000

17、1:0.000000002; %时间E1=cos(2*pi*f1*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1)-cos(2*pi*f1*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1);f2=12e8E2=cos(2*pi*f2*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1)-cos(2*pi*f2*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1); f3=15e8E3=cos(2*pi*f3*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1)-cos(2*pi*f3*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/

18、c)./(2*d-r0-v*t1);f4=18e8E4=cos(2*pi*f4*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1)-cos(2*pi*f4*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1);f5=21e8E5=cos(2*pi*f5*(1-v/c).*t1-r0/c)./(r0+v.*t1)-cos(2*pi*f5*(1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v*t1);figureplot(t1,E1,k,t1,E2,b,t1,E3,g,t1,E4,c,t1,E5,r) legend(移动台接收的合成信号f1=9e8,移动

19、台接收的合成信号f2=12e8,移动台接收的合成信号f3=15e8,移动台接收的合成信号f4=18e8,移动台接收的合成信号f5=21e8)分析：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收机处接收到信号频率有的增强了，有的则减弱了，产生了频率选择性衰落。其中T=（2d-r）/c-r/c恰好是反射径与直射径的传播时延差。频率的改变量远小于1/ T，所以信号是增强还是减弱并不会出现明显的改变，因而，参数1/ T就称为相干带宽。上图中所给的频率的改变量远小于1/ T所以信号是增强还是减弱并不会出现明显的改变，上图很好的体现了这些特点。3.仿真移动台移动时的多径信号a.发射频率为900

20、MHZ时的情况，移动台以100m/s,80m/s,60m/s,40m/s,20m/s的速度匀速移动，移动台距离基站初始距离1300m, 基站距离反射墙的距离3000m时直射径信号clear allf=9e8; %发射信号频率v1=100; c=3e8; %电磁波速度，光速r0=1300; %移动台距离基站初始距离d=3000; %基站距离反射墙的距离t1=0:0.00000000005:0.00000001; %时间E1=cos(2*pi*f*(1-v1/c).*t1-r0/c)./(r0+v1.*t1);v2=80E2=cos(2*pi*f*(1-v2/c).*t1-r0/c)./(r0+v

21、2.*t1); v3=60E3=cos(2*pi*f*(1-v3/c).*t1-r0/c)./(r0+v3.*t1);v4=40E4=cos(2*pi*f*(1-v4/c).*t1-r0/c)./(r0+v4.*t1);v5=20E5=cos(2*pi*f*(1-v5/c).*t1-r0/c)./(r0+v5.*t1);figureplot(t1,E1,k,t1,E2,b,t1,E3,g,t1,E4,c,t1,E5,r) legend(直射径信号v1=100,直射径信号v2=80,直射径信号v3=60,直射径信号v4=40,直射径信号v5=20)分析：当移动台开始运动时，移动台距离基站的距离为

22、r=r+rv,因移动台移动的速度有限，而电磁波的传播速度十分快，所以t-r/ct-r/c，由此可得，直射径信号的强度为E（t）=cos2f(t-r/c)/r,所以，无论移动台的速度怎样，移动台得到的信号的强度不会发生改变，上图由于给定的速度太小，所以移动台得到的信号强度基本不发生改变。b.发射频率为900MHZ时的情况，移动台以100m/s,80m/s,60m/s,40m/s,20m/s的速度匀速移动，移动台距离基站初始距离1300m, 基站距离反射墙的距离3000m时的反射径信号clear allf=9e8; %发射信号频率v1=100; %移动台速度，静止情况为0c=3e8; %电磁波速度

23、，光速r0=1300; %移动台距离基站初始距离d=3000; %基站距离反射墙的距离t1=0:0.00000000005:0.00000001; %时间E1=cos(2*pi*f*(1+v1/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v1*t1);v2=80E2=cos(2*pi*f*(1+v2/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v2*t1); v3=60E3=cos(2*pi*f*(1+v3/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v3*t1);v4=40E4=cos(2*pi*f*(1+v4/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r

24、0-v4*t1);v5=20E5=cos(2*pi*f*(1+v5/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v5*t1);figureplot(t1,E1,k,t1,E2,b,t1,E3,g,t1,E4,c,t1,E5,r) legend(反射径信号v1=100,反射径信号v2=80,反射径信号v3=60,反射径信号v4=40,反射径信号v5=20)分析：当移动台开始运动时，移动台距离基站的距离为r=r+rv,因移动台移动的速度有限，而电磁波的传播速度十分快，所以2d-r/c2d-r/c，由此可得，直射径信号的强度为E（t）=cos2ftt-(2d-r)/c/(2d-r), 所以

25、，无论移动台的速度怎样，移动台得到的信号的强度不会发生改变，除此之外，相比于直射信号，移动台所获的反射信号的强度要小于直射信号。上图由于给定的速度太小，所以移动台得到的信号强度基本不发生改变，且反射信号的强度要小于直射信号。b. 发射频率为900MHZ时的情况，移动台以100m/s,80m/s,60m/s,40m/s,20m/s的速度匀速移动，移动台距离基站初始距离1300m, 基站距离反射墙的距离3000m时移动台接收的合成信号clear allf=9e8; %发射信号频率v1=100; %移动台速度，静止情况为0c=3e8; %电磁波速度，光速r0=1300; %移动台距离基站初始距离d=

26、3000; %基站距离反射墙的距离t1=0:0.00000000005:0.00000001; %时间E1=cos(2*pi*f*(1-v1/c).*t1-r0/c)./(r0+v1.*t1)-cos(2*pi*f*(1+v1/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v1*t1);v2=80E2=cos(2*pi*f*(1-v2/c).*t1-r0/c)./(r0+v2.*t1)-cos(2*pi*f*(1+v2/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v2*t1); v3=60E3=cos(2*pi*f*(1-v3/c).*t1-r0/c)./(r0+v3.*t1

27、)-cos(2*pi*f*(1+v3/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v3*t1);v4=40E4=cos(2*pi*f*(1-v4/c).*t1-r0/c)./(r0+v4.*t1)-cos(2*pi*f*(1+v4/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v4*t1);v5=20E5=cos(2*pi*f*(1-v5/c).*t1-r0/c)./(r0+v5.*t1)-cos(2*pi*f*(1+v5/c)*t1+(r0-2*d)/c)./(2*d-r0-v5*t1);figureplot(t1,E1,k,t1,E2,b,t1,E3,g,t1,E4,c,

28、t1,E5,r) legend(移动台接收的合成信号v1=100,移动台接收的合成信号v2=80,移动台接收的合成信号v3=60,移动台接收的合成信号v4=40,移动台接收的合成信号v5=20)分析：移动台移动的速度为v,但移动台移动的速度远远小于电磁波的速度，因而移动台的移动速度可以相对忽略不计，所以移动台接收到的合成信号基本不随速度的改变而改变。且基本与直射信号的强度相差不多。总结：多径效应：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

29、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。多径会导致信号的衰落和相移。多径效应在不同条件会使传输信号发生平坦衰落、时间选择性衰落和频率选择性衰落，主要还是频率选择性衰落。抗干扰措施：假设信号码元长度为T，第i条传输路径的信号时延与信号平均时延这差为t,则二者的不同组合可产生三种不同的衰落现象。1当信号码元长度T较小，且tT时，将引起“平坦衰落”；2当信号码元长度T较长，且tT时，将引起“时间选择性衰落”；3当信号码元长度T比较小，而t比较大，且不满足tT，将引起“频率选择性衰落”（这是时间扩散在频域中的反映）。因为多径合成波形有可能落在后续码元时间间隔内，引起码间干扰，因此，频率选择性衰落对于高速数据传输危害最大。