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：Mathworks Matlab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 = 4ht hr /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 = 4ht hr /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' )grid on;hold on;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')hold on;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')hold on;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)],[-100 40], '--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：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：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 = 4ht hr /l 。
当d足够大时，d >> ht + 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：clear allf=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grid on;hold on;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：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；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f D。
2、当多普勒频率f D =1Hz 、f D =10Hz、f D =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=[1 10 100];Wm=2*pi*fm;for i=1:3for n=1:Mfor t=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：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 <= Pout < 1)，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 = [0 5 10 15 20]; %接收信噪比dBsnr = 10.^(r./10);P = [0.25 0.2 0.25 0.2 0.1]; %出现概率C = zeros(1,100); %能被正确接收的平均接收速率Cmax = [0 0 0 0 0 0];%能被正确接收的最大平均速率rr = zeros(1,100);Pout = [0 0.25 0.45 0.7 0.9 1];for rr = 1:ceil(snr(1))-1 %rmin < r1C(rr) = (1-Pout(1))*band*log2(1+rr);Cmax(1) = (1-Pout(1))*band*log2(1+snr(1));endfor rr = ceil(snr(1)):ceil(snr(2))-1 %r1<=rmin<r2C(rr) = (1-Pout(2))*band*log2(1+rr);Cmax(2) = (1-Pout(2))*band*log2(1+snr(2));endfor rr = ceil(snr(2)):ceil(snr(3))-1 %r2<=rmin<r3C(rr) = (1-Pout(3))*band*log2(1+rr);Cmax(3) = (1-Pout(3))*band*log2(1+snr(3));endfor rr = ceil(snr(3)):ceil(snr(4))-1 %r3<=rmin<r4C(rr) = (1-Pout(4))*band*log2(1+rr);Cmax(4) = (1-Pout(4))*band*log2(1+snr(4));endfor rr = ceil(snr(4)):ceil(snr(5))-1 %r4<=rmin<r5C(rr) = (1-Pout(5))*band*log2(1+rr);Cmax(5) = (1-Pout(5))*band*log2(1+snr(5));endfor rr = 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：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。