实验报告CC

无线通信原理实验报告2.1：两径模型的仿真实验一(**)实验工具：MathworksMatlab实验目的：了解两径模型中接收功率与距离的关系，熟练操作matlab软件；实现内容：1、根据两径模型中，窄带信号的接收功率公式为：其中，Δϕ=2π(x+x'-l)/l是直射信号和反射信号的相位差。d表示收发天线的水平距离，ht表示发送天线高度，hr表示接收天线高度。由几何关系有下式：当Δϕ=π时，可近似得到临界距离为dc=4hthr/l。2、如果两径模型的参数为f=900MHz、R=-1、ht=50m、hr=2m，Gl=1，请按照不同的Gr值，Gr=1，Gr=0.3、Gr=0.1、Gr=0.01时，画出d=1m到100km内分贝接收功率和对数距离的关系曲线。3、计算出临界距离dc=4hthr/l，并标注在关系曲线中。将图的起点归一化为0dB。实验代码：f=900000000;c=300000000;%光速r=c/f;%波长R=-1;ht=50;%发送天线高度hr=2;%接收天线高度Gl=1;%Gr=[1,0.3,0.1,0.01];Pt=0;%发送功率自定义为0dBd=[1:0.5:100000];%收发天线的水平距离x=sqrt((ht+hr)^2+d.^2);%x+x'l=sqrt((ht-hr)^2+d.^2);a=2*pi*(x-l)/r;%直射信号和反射信号的相位差dc=4*ht*hr/rGr=1;%画出Gr=1时，d=1m到100km内分贝接收功率和对数距离的关系Pr1=Pt+20*log10(r/(4*pi))+20*log10(abs(sqrt(Gl)./l+R*sqrt(Gr)*exp(-1i.*a)./x));plot(log10(d),Pr1-Pr1(1),'r')gridon;holdon;Gr=0.3;%画出Gr=0.3时，d=1m到100km内分贝接收功率和对数距离的关系Pr2=Pt+20*log10(r/(4*pi))+20*log10(abs(sqrt(Gl)./l+R*sqrt(Gr)*exp(-1i*a)./x));plot(log10(d),Pr2-Pr2(1),'g')holdon;Gr=0.1;%画出Gr=0.1时，d=1m到100km内分贝接收功率和对数距离的关系Pr3=Pt+20*log10(r/(4*pi))+20*log10(abs(sqrt(Gl)./l+R*sqrt(Gr)*exp(-1i*a)./x));plot(log10(d),Pr3-Pr3(1),'b')holdon;Gr=0.01;%画出Gr=0.01时，d=1m到100km内分贝接收功率和对数距离的关系Pr4=Pt+20*log10(r/(4*pi))+20*log10(abs(sqrt(Gl)./l+R*sqrt(Gr)*exp(-1i*a)./x));plot(log10(d),Pr4-Pr4(1),'y')plot([log10(dc)log10(dc)],[-10040],'--b')legend('1','0.3','0.1','0.01','dc')实验效果图：其中：Pr=Pt+20*log10(r/(4*pi))+20*log10(abs(sqrt(Gl)./l+R*sqrt(Gr)*exp(-1i.*a)./x))就是对公式的表述。2.2：两径模型的仿真实验二(**)实验工具：MathworksMatlab实验目的：了解两径模型中的路径损耗，熟练操作matlab软件；实现内容：1、根据两径模型中，窄带信号的接收功率公式为：其中，Δϕ=2π(x+x'-l)/l是直射信号和反射信号的相位差。d表示收发天线的水平距离，ht表示发送天线高度，hr表示接收天线高度。由几何关系有下式：当Δϕ=π时，可近似得到临界距离为dc=4hthr/l。当d足够大时，dht+hr时，接收功率近似为：2、当两径模型的距离范围是1m到1000m，参数为f=900MHz、R=-1、ht=50m、hr=2m，Gl=Gr=1，请确定三段折线近似模型的参数，画出此距离范围内的路径损耗和其折线的近似结果。实验代码：clearallf=900000000;c=300000000;%光速r=c/f;%波长R=-1;ht=50;%发送天线高度hr=2;Gl=1;Gr=1;Pt=0;%发送功率自定义为0dBdc=4*ht*hr/rd=[1:0.5:100000];%收发天线的水平距离x=sqrt((ht+hr)^2+d.^2);%x+x'l=sqrt((ht-hr)^2+d.^2);a=2*pi*(x-l)/r;%直射信号和反射信号的相位差Pr=Pt+20*log10(r/(4*pi))+20*log10(abs(sqrt(Gl)./l+R*sqrt(Gr)*exp(-1i.*a)./x));Pr(1)plot(log10(d),Pr-Pr(1))%两径模型路径损耗归一化曲线gridon;holdon;d1=[1:0.05:50];x1=sqrt(ht^2);%x+x'l1=sqrt(ht^2);a1=2*pi*(x1-l1)/r;Pr1=Pt+20*log10(r/(4*pi))+20*log10(abs(sqrt(Gl)./l1)-R*sqrt(Gr)./x1);%第一段折线d2=[50:0.05:dc];x2=sqrt((ht+hr)^2+d2.^2);%x+x'l2=sqrt((ht-hr)^2+d2.^2);Pr2=Pt+20*log10(r/(4*pi))+20*log10(abs(sqrt(Gl)./l2)-2*R*sqrt(Gr)./x2);%第二段折线d3=[dc:0.05:100000];Pr3=Pt+20*log10(ht*hr*sqrt(Gl))-40*log10(d3);%第三段折线plot(log10(d1),Pr1-Pr1,log10(d2),Pr2-Pr1,log10(d3),Pr3-Pr1)实验效果图：2.5：瑞利衰落的仿真实验(**)实验工具：MathworksMatlab实验目的：设计移动通信信道中的瑞利衰落仿真器，熟练操作matlab软件；实现内容：1、产生幅度随时间瑞利衰落的信号，要求：取样率至少为每秒1000样值，包络的平均值为1，仿真参数包括多普勒频率fD。2、当多普勒频率fD=1Hz、fD=10Hz、fD=100Hz时，给出两秒钟时间内，接收幅度(dB)随时间变化的关系图。实验代码：N=30;%路径数M=0.5*(N/2-1);Wn(M)=0;beta(M)=0;%选择每秒1000个样本ritemp(M,2001)=0;%通过一条路径的接收信号同相分量rqtemp(M,2001)=0;%通过一条路径的接收信号正交分量rialpha(1,2001)=0;%发射信号幅度fm=[110100];Wm=2*pi*fm;fori=1:3forn=1:Mfort=0:0.001:2Wn(n)=Wm(i)*cos(2*pi*n/N);beta(n)=pi*n/M;t1=floor(1000*t+1);ritemp(n,t1)=2*cos(beta(n))*cos(Wn(n)*t);rqtemp(n,t1)=2*sin(beta(n))*cos(Wn(n)*t);rialpha(1,t1)=2*cos(Wm(i)*t)/sqrt(2);endend%所有路径上接收信号的同相分量之和ri=sum(ritemp)+rialpha;%所有路径上接收信号的正交分量之和rq=sum(rqtemp);%r为接收信号幅度r=sqrt(ri.^2+rq.^2);%求幅度的均值mean=sum(r)/2001;subplot(3,1,i);time=0:0.001:2;%把幅度平均值归一化到0dBplot(time,(10*log10(r)-10*log10(mean)));title(['fd=',int2str(fm(i)),'Hz'])xlabel('time(second)');ylabel('Envelope(dB)');end实验效果图：2.6：平衰落信道的仿真实验(*)实验工具：MathworksMatlab实验目的：了解带中断的容量随中断率变化的过程，熟练操作matlab软件；实现内容：1、设平衰落信道的带宽为20MHz，若将发射功率固定为P，则接收信噪比有五个可能取值：r1=20dB，r2=15dB，r3=10dB，r4=5dB，r5=0dB，对应出现的概率为P1=0.1，P2=P4=0.2，P3=P5=0.25，假设只有接收端已知CSI。2、画出带中断率的容量随中断率变化的曲线(0=Pout1)，以及对应的能被正确接收的平均接收速率，得到能被正确接收的最大平均速率。实验代码：band=20000000;%20MHzr=[05101520];%接收信噪比dBsnr=10.^(r./10);P=[0.250.20.250.20.1];%出现概率C=zeros(1,100);%能被正确接收的平均接收速率Cmax=[000000];%能被正确接收的最大平均速率rr=zeros(1,100);Pout=[00.250.450.70.91];forrr=1:ceil(snr(1))-1%rminr1C(rr)=(1-Pout(1))*band*log2(1+rr);Cmax(1)=(1-Pout(1))*band*log2(1+snr(1));endforrr=ceil(snr(1)):ceil(snr(2))-1%r1=rminr2C(rr)=(1-Pout(2))*band*log2(1+rr);Cmax(2)=(1-Pout(2))*band*log2(1+snr(2));endforrr=ceil(snr(2)):ceil(snr(3))-1%r2=rminr3C(rr)=(1-Pout(3))*band*log2(1+rr);Cmax(3)=(1-Pout(3))*band*log2(1+snr(3));endforrr=ceil(snr(3)):ceil(snr(4))-1%r3=rminr4C(rr)=(1-Pout(4))*band*log2(1+rr);Cmax(4)=(1-Pout(4))*band*log2(1+snr(4));endforrr=ceil(snr(4)):ceil(snr(5))-1%r4=rminr5C(rr)=(1-Pout(5))*band*log2(1+rr);Cmax(5)=(1-Pout(5))*band*log2(1+snr(5));endforrr=ceil(snr(5))C(rr)=0;Cmax(6)=0;endplot(C);xlabel('SNR');ylabel('C');title('能被正确接收的最大平均速率随信噪比变化的曲线')figurestem(Pout,Cmax);xlabel('Pout');ylabel('Cmax');title('带中断率的容量随中断率变化的曲线')实验效果图：2.7：频率选择性衰落信道的仿真实验(**)实验工具：MathworksMatlab实验目的：了解频率选择性衰落信道的最佳二维注水法功率控制，熟练操作matlab软件；实现内容：1、设某频率选择性衰落信道的总带宽为12MHz，相干带宽为Bc=4MHz，将该信道划分为三个带宽为Bc的子信道，并假设各个子信道服从瑞利衰落且相互独立。各子信道平均增益分别为总发送功率为30mW，接收端噪声的功率谱密度为N0=0.001W/Hz。2、假设输入端都已知瞬时Hj[i]，j=1,2,3。计算该信道的最佳二维注水法功控及相应香农容量。实验代码：Gammabar=[1.5.125];ss=.001;P=30e-3;N0=.001e-6;Bc=4e6;Pnoise=N0*Bc;hsquare=[ss:ss:10*max(Gammabar)];gamm