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无线通信原理实验题目之二：
实验报告
2.2：两径模型的仿真实验二(**)实验工具：Mathworks Matlab 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：
实验代码：
clc;Pt = 1;%发送功率归一化0dB ht = 50;%发送天线的高度 hr = 2;%接收天线的高度
db_ht=10*log10(ht);%运用log10，化为db单位 f = 900000000;%频率 c = 300000000;%波速 lam = c/f;%波长即λ R =-1;Gl = 1;%发射天线增益 Gr =1;%接收天线增益
d = 1:100000;%1m~100km db_d = 10*log10(d);%运用log10，化为db单位 l=sqrt((ht-hr)^2 + d.^2)x=sqrt((ht+hr)^2 + d.^2)deltax = x-l;%即时延△x deltafai = 2*pi*deltax/lam;%即△φ
Pr = Pt*((lam/(4*pi))^2)*((abs(sqrt(Gl)./l + R*sqrt(Gr)*exp(-j*deltafai)./x)).^2);%接收功率 dc = 4*ht*hr/lam;%临界距离
db_Pr = 10*log10(Pr)-10*log10(Pr(1));%运用10log10，化为db单位，并归一化起点
plot(db_d,db_Pr,'r');%Gr=1时，接收功率与距离的关系，红色 hold on;grid on;%网格
plot([db_ht db_ht],[-100 40],'--g');%绘制临界距离dc，用虚线
plot([10*log10(dc)10*log10(dc)],[-100 40],'--b');%绘制临界距离dc，用虚线
legend('两径模型的功率下降','发射天线高度ht','临界距离dc');%对各关系曲线的备注 xlabel('10log10(d)');ylabel('接收功率Pr（dB）');title('两径模型，接收信号功率');
hold on;plot([0,db_ht],[0,0],'k');hold on;b1=2*db_ht;x1=10*log10(dc);y1=-2*x1+b1;plot([db_ht,x1],[0,y1],'k');hold on;b2=y1+4*x1;x2=(-100-b2)/(-4);plot([x1,x2],[y1,-100],'k');运行结果：
2.5：瑞利衰落的仿真实验(**)实验工具：Mathworks Matlab 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； 版本 1 2014.10.9 实现内容：
1、根据 3.2.1 节中给出的同相分量和正交分量的功率谱密度设计一个让高斯过程通过的滤波器。
2、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Df。
3、当多普勒频率Df =1Hz、Df =10Hz、Df =100Hz时，给出两秒钟时间内，接收幅度(dB)随时间变化的关系图。实验报告要求：
1、根据 3.2.1 节中给出的同相分量和正交分量的功率谱密度设计一个让高斯过程通过的滤波器，建
立移动通信信道中的瑞利衰落仿真器。
2、列出上机的调试程序。
3、进行实验结果的分析和讨论。
4、简述实验心得体会及其他 实验代码： %Jake’s Method close all;clear all;%choose N=30 N=30;
M=0.5*(N/2-1);Wn(M)=0;beta(M)=0;%We choose 1000 samples/sec ritemp(M,2001)=0;rqtemp(M,2001)=0;rialpha(1,2001)=0;fm=[1 10 100];Wm=2*pi*fm;for i=1:3
for n=1:1:M
for t=0:1:2000
%Wn(i)=Wm*cos(2*pi*i/N)
Wn(n)=Wm(i)*cos(2*pi*n/N);
%beta(i)=pi*i/M
beta(n)=pi*n/M;
%ritemp(i,2001)=2*cos(beta(i))*cos(Wn(i)*t)
%rqtemp(i,2001)=2*sin(beta(i))*cos(Wn(i)*t)
ritemp(n,t+1)=2*cos(beta(n))*cos(Wn(n)*t/1000);
rqtemp(n,t+1)=2*sin(beta(n))*cos(Wn(n)*t/1000);
%Because we choose alpha=0,we get sin(alpha)=0 and cos(alpha)=1
%rialpha=(cos(Wm*t)/sqrt(2))*2*cos(alpha)=2*cos(Wm*t)/sqrt(2)
%rqalpha=(cos(Wm*t)/sqrt(2))*2*sin(alpha)=0
rialpha(1,t+1)=2*cos(Wm(i)*t/1000)/sqrt(2);
end
end
%summarize ritemp(i)and rialpha
ri=sum(ritemp)+rialpha;
%summarize rqtemp(i)
rq=sum(rqtemp);
%r=sqrt(ri^2+rq^2)
r=sqrt(ri.^2+rq.^2);
%find the envelope average
mean=sum(r)/2001;
subplot(3,1,i);
time=0:0.001:2;
%plot the figure and shift the envelope average to 0dB
plot(time,(10*log10(r)-10*log10(mean)));
titlename=['fd = ' int2str(fm(i))' Hz'];
title(titlename);
xlabel('time(second)');
ylabel('Envelope(dB)');end 运行结果：
2.6：平衰落信道的仿真实验(*)实验工具：Mathworks Matlab 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；
实验代码： close all;clear all;Bd=20*10.^6;dB_r=[20,15,10,5,0];p=[0.1,0.2,0.25,0.2,0.25];P=0;Pout=1;Co=0;for i=1:1:5
r=10.^(dB_r(i)/10);%将信噪比化为实数
P=P+p(i);
Pout=1-P;
Co=(1-Pout)*Bd*log2(1+r);
plot([Pout,Pout],[0,Co],'b');
axis([0,1,0,4*10.^7]);
xlabel('中断率Pout');
ylabel('Co');
title('Co与中断率的关系');
hold on;
grid on;end 运行结果：
2.7：频率选择性衰落信道的仿真实验(**)实验工具：Mathworks Matlab 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；
实验代码： %C=13.98Mbps Gammabar = [1,0.5,0.125];=0.001;P = 30e-3;N0 =0.001e-6;%接收端噪声功率谱密度
Bc = 4e6;%相干带宽 Pnoise = N0*Bc;hsquare = [::10*max(Gammabar)];gamma = hsquare*(P/Pnoise);
for i = 1:length(Gammabar)
pgamma(i,:)=(1/Gammabar(i))*exp(-hsquare/Gammabar(i));end
gamma0v = [1:.01:2];for j = 1:length(gamma0v)
gamma0 = gamma0v(j);
sumP(j)= 0;
for i = 1:length(Gammabar)
a = gamma.*(gamma>gamma0);
[b,c] = max(a>0);
gammac = a(find(a));
pgammac = pgamma(i,c:length(gamma));
Pj_by_P =(1/gamma0)-(1./gammac);
sumP(j)= sumP(j)+ sum(Pj_by_P.*pgammac)*;
end end [b,c] = min(abs((sumP-1)));gamma0ch = gamma0v(c);
C = 0;for i = 1:length(Gammabar)
a = gamma.*(gamma>gamma0ch);
[b,c] = max(a>0);
gammac = a(find(a));
pgammac = pgamma(i,c:length(gamma));
C = C + Bc**sum(log2(gammac/gamma0ch).*pgammac);End 运行结果：
2.8：信道容量对比的仿真实验(**)实验工具：Mathworks Matlab 实验目的：了解容量随平均接收信噪比变化的关系，熟练操作 matlab软件；
代码： clc;clear all;
%对数正态衰落下RX_CSI的香农容量 for i=1:30;
p_1=(@(x)log2(1+x).*10./((2*pi)^0.5.*x*8*log(10)).*exp(-(10*log10(x)-i).^2/(2*(8)^2)));
y(i)=quadgk(p_1,0,inf);end i=1:30;plot(i,y,'-*b');xlabel('平均接收信噪比（dB）');ylabel('C/B(bit/s/Hz)');hold on
%瑞利衰落下RX_CSI的香农容量 for i=1:30;
p_1=(@(x)log2(1+x).*(1./10^(0.1*i)).*exp(-(x./10^(0.1*i))));
y(i)=quadgk(p_1,0,inf);%计算函数p_1在[0,1]上的积分 end i=1:30;plot(i,y,'-+r');xlabel('平均接收信噪比（dB）');ylabel('C/B(bit/s/Hz)');hold on
%nakagami衰落下RX_CSI的香农容量 m=2;for i=1:30;
p_1=(@(x)log2(1+x).*(m./10^(0.1*i)).^m.*x.^(m-1)/gamma(m).*exp(-(x.*m./10^(0.1*i))));
y(i)=quadgk(p_1,0,inf);end i=1:30;plot(i,y,'--g');xlabel('平均接收信噪比（dB）');ylabel('C/B(bit/s/Hz)');hold on
title('三种衰落情况下容量随平均信噪比变化的曲线');legend('对数正态衰落','瑞利衰落','nakagami衰落(m=2)');运行结果：
