频率选择性衰落信道模型研究与仿真

南京邮电大学通达学院毕业设计（论文）题目频率选择性衰落信道模型研究与仿真专业网络工程学生姓名班级学号指导老师何雪云评阅教师周克琴指导单位通信与信息工程学院无线电工程系日期：2012年11月26日至2013年6月21日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日摘要在移动通信中，信号经过不同的路径传送到接收端，合成的接收信号相对于发送信号会产生衰落，这就是多径衰落。本文研究了频率选择性衰落信道的特点；并且运用仿真软件Matlab对频率选择性衰落信道进行模拟仿真，实现了基于Jake模型的频率选择性衰落信道的建模。并利用建立起来的模型比较了具有不同载波频率、数据传输速率以及移动台移动速度的移动通信系统所具有的信道衰落特性。仿真结果表明：移动通信系统的参数会影响其信道的衰落特性。关键词：频率选择性衰落;瑞利衰落信道；Jake模型ABSTRACTInmobilecommunications,signalarrivesatthereceiverthroughdifferenttransmissionpaths.Thesynthesisofthereceivedsignalsinrelationtotheoriginalsignalwillbefaded,whichismulti-pathfading.Inthispaper,weresearchthefrequencyselectivefadingchannels’characteristics；AndmakethesimulationtofrequencyselectivefadingchannelswiththetoolMATLAB,whichisbasedonjackmodelmodeling.Usingtheestablishedmodels,wecomparethechannelfadingcharacteristicsofdifferentmobilecommunicationsystemswhichhavedifferentcarrierfrequencies,datatransmissionratesandmobilespeeds.Thesimulationshowsthat:Themobilecommunicationsystems’parameterswillaffecttheirchannelfadingcharacteristics.Keywords:Frequency-selectivefading;Rayleighchannels;Jakemodel目录第一章绪论......................................................................................................................11.1移动通信技术..............................................................................................................11.2移动通信信道..............................................................................................................21.3本次毕业设计的任务.................................................................................................3第二章移动通信信道.....................................................................................................42.1移动通信系统..............................................................................................................42.2移动通信信道的分类.................................................................................................52.3移动通信信道的特性.................................................................................................6第三章频率选择性衰落信道模型...........................................................................93.1瑞利衰落的特性..........................................................................................................93.2Jake模型的具体算法...............................................................................................123.3基于Jake模型和抽头延时线实现频率选择性衰落信道建模....................16第四章Matlab仿真技术.............................................................................................174.1Matlab仿真软件........................................................................................................174.2本次仿真过程中遇到的函数.................................................................................19第五章基于Jake模型的频率选择性衰落信道仿真.................................195.1仿真的基本过程.........................................................................................................215.2仿真结果及分析...........................................................................................................21结束语.........................................................................................................................................27致谢.........................................................................................................................................28参考文献...................................................................................................................................29附录..............................................................................................................................................30南京邮电大学通达学院2013届本科生毕业设计（论文）1第一章绪论1.1移动通信技术当今的社会已经进入了一个信息化的社会，没有信息的传递和交流，人们就无法适应现代化的快节奏的生活。移动通信可以说从无线电发明之日就产生了。1897年，马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的。而蜂窝移动通信的发展是在二十世纪七十年代中期以后的事。移动通信综合利用了有线、无线的传输方式，为人们提供了一种快速便捷的通讯手段。由于电子技术，尤其是半导体，集成电路及计算机技术的发展，以及市场的推动，使物美价廉、轻便可靠、性能优越的移动通信设备成为可能。第一代是模拟蜂窝移动通信网，时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期。1978年，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信系统。而其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。为了解决模拟系统中存在的技术缺陷，数字移动通信技术应运而生，并且发展起来，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年代中期开始。欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系。随后，美国和日本也制订了各自的数字移动通信体制。数字移动通网相对于模拟移动通信，提高了频谱利用率，支持多种业务服务，并与ISDN等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，因此又称为窄带数字通信系统。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统，IS-95和欧洲的GSM系统。由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS和IS-95B。移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。由于网络的发展，数据和多媒体通信的发展势头很快，所以，第三代移动通信的目标就是移动宽带多媒体通信。第三代移动通信系统最早由国际电信联盟于1985年提出，当时称为未来公众南京邮电大学通达学院2013届本科生毕业设计（论文）2陆地移动通信系统。主要体制有WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA。1999年11月5日，国际电联ITU-RTG8/1第18次会议通过了IMT-2000无线接口技术规范建议，其中我国提出的TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口规范建议中。总的来说，第一代模拟系统对应的接入技术是频分多址技术FDMA，它仅能提供9.6kbit／s通信带宽。其典型系统，如美国的模拟电话系统AMPS、北欧的移动电话系统NMT、英国的全接入通信系统TACS等。第二代窄带数字系统的接入技术主要有时分多址技术TDMA和码分多址技术CDMA两种，它可以提供9.6～28.8kbit／s的传输速率。其典型系统，如欧洲的全球移动通信系统GSM、北美的数字增强型系统IS-136、CDMAOn