基于MATLAB的无线信道的传播与衰落(附完整代码与分析)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了基于MATLAB的无线信道的传播与衰落(附完整代码与分析)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

一. 一般路径损耗模型

1. 1自由环境下路径损耗

1. 2 考虑实际情况

1.3 考虑阴影衰落

二. 代码仿真与理解

(1)函数文件

(2)函数文件

(3)主运行文件

三. 运行结果及理解

3.1 

3.2 

3.3


一. 一般路径损耗模型

1. 1自由环境下路径损耗

根据著名的Friis公式,基站发射一个功率,用户得到的功率为:

其中,代表接收功率,代表发射功率,与分别代表发射、接收天线增益,为波长,d代表基站和用户之间的距离,L代表损耗系数

天线增益:衡量天线性能的标准之一,该值越大越好;

损耗系数:系统总存在损耗,L>1。如果是自由空间L=1;

在自由空间中,路径损耗定义为发射功率与接收功率的对数比值,可得:

1. 2 考虑实际情况

如果考虑实际环境,则需要引入损耗指数n(自由空间损耗指数为2),如下:

基于MATLAB的无线信道的传播与衰落(附完整代码与分析)

为参考距离,因实际情况而定,比如在小区半径为1km的宏蜂窝系统,参考距离大约为100m。通过该式子可以说明,障碍物越多,损耗指数越大,路径损耗也越大

环境 损耗指数
自由空间 2
市区蜂窝 2.7~3.5
市区蜂窝阴影 3~5
建筑物内视距传输 1.6~1.8
建筑物内障碍物遮挡 4~6
工厂内障碍物阻挡 2~3

1.3 考虑阴影衰落

由于周围环境会随着接收机的实际位置不同而改变,即使发射机到接收机之间的距离相同,每条路径也会具有不同的路径损耗。因此在更加真实的环境中,对数正态阴影将更为实用。对数正态阴影衰落模型为:

基于MATLAB的无线信道的传播与衰落(附完整代码与分析)

其中,代表均值为0,标准差为的高斯随机变量

二. 代码仿真与理解

本节将配合代码,利用公式严格说明每行代码的意义。

(1)函数文件

%本函数文件用来构建自由空间路径损耗模型,输出PL,单位为dB
function PL=PL_free(fc,dist,Gt,Gr)
lamda=3e8/fc; %fc代表载波频率[Hz]
tmp=lamda./(4*pi*dist); %dist代表基站和用户之间的距离
if nargin>2, tmp=tmp*sqrt(Gt); %Gt代表发射机天线增益
end
if nargin>3, tmp=tmp*sqrt(Gr); %Gr代表接收机天线增益
end
PL=-20*log10(tmp);

本代码的理解如下:

基于MATLAB的无线信道的传播与衰落(附完整代码与分析)

(2)函数文件

%本函数用来产生正态阴影路径损耗
% 部分参数已在上一个函数文件说明
function PL=PL_logdist_or_norm(fc,d,d0,n,sigma)
lamda=3e8/fc;
PL=-20*log10(lamda/(4*pi*d0))+10*n*log10(d/d0); %n为路径损耗指数,d0为参考距离
if nargin>4
    PL=PL+sigma*randn(size(d)); %sigma为方差 单位dB
end
    

 本代码的理解如下:

基于MATLAB的无线信道的传播与衰落(附完整代码与分析)

(3)主运行文件

%绘制图
clear all,clf,clc
fc=1.5e9; %载波频率为1.5✖10^9
d0=100; %参考距离为100m;
sigma=3; %标准差为3
distance=[1:2:31].^2;  %距离从1m开始,间隔2m,一直到31m(注意每个值都会平方)
%发射天线与接收天线三个增益值
Gt=[1 1 0.5]; 
Gr=[1 0.5 0.5];
Exp=[2 3 6];
for k=1:3
    y_Free(k,:)=PL_free(fc,distance,Gt(k),Gr(k)); %遍历天线增益计算路径损耗
    y_logdist(k,:)=PL_logdist_or_norm(fc,distance,d0,Exp(k)); %遍历损耗指数计算路径损耗
    y_lognorm(k,:)=PL_logdist_or_norm(fc,distance,d0,Exp(1),sigma); %自由空间下,考虑正态阴影
end

%自由空间下的路径增益
figure(1)
subplot()
semilogx(distance,y_Free(1,:),'k-o',distance,y_Free(2,:),'k-^',distance,y_Free(3,:),'k-s') %横轴为对数值,可维持曲线为直线
grid on, axis([1 1000 40 110])
title(['自由空间路径损耗,载波频率=',num2str(fc/1e6),'MHz'])  %将载波频率值转换为数组显示到图上
xlabel('距离(米)'),ylabel('路径损耗[dB]')
legend('G_t=1,G_r=1','G_t=1,G_r=0.5','G_t=0.5,G_r=0.5')

%考虑损耗指数的路径增益
figure(2)
subplot()
semilogx(distance,y_logdist(1,:),'k-o',distance,y_logdist(2,:),'k-^',distance,y_logdist(3,:),'k-s')
grid on, axis([1 1000 40 110]) %横轴范围1~1000,纵轴范围40~110
title(['考虑损耗指数路径损耗模型,载波频率=',num2str(fc/1e6),'MHz'])
xlabel('距离(米)'),ylabel('路径损耗[dB]')
legend('n=2','n=3','n=6')

%考虑阴影衰落的路径损耗
figure(3)
subplot()
semilogx(distance,y_lognorm(1,:),'k-o',distance,y_lognorm(2,:),'k-^',distance,y_lognorm(3,:),'k-s')
grid on, axis([1 1000 40 110])
title(['考虑高斯阴影衰落的路径损耗模型,载波频率=',num2str(fc/1e6),'MHz,','\sigma=',num2str(sigma),'dB']) %此处sigma显示Latex格式
xlabel('距离(米)'),ylabel('路径损耗[dB]')
legend('路径1','路径2','路径3')

三. 运行结果及理解

本仿真一共有三个文件,两个函数文件,一个主运行文件。主运行文件会产生三个图。此处分别解释:

3.1 

基于MATLAB的无线信道的传播与衰落(附完整代码与分析)

(1)因为将距离转换为了对数值,所以路径损耗关于距离形成的是一条直线;

(2)随着距离的增大,路径损耗也在变大;

(3)天线增益减小,路径损耗增大,接收功率变小;

(4)三个图形的载波频率均为1500MHz

3.2 

基于MATLAB的无线信道的传播与衰落(附完整代码与分析)

(1)纵轴是从40dB开始的,所以导致直线有一部分被截断;

(2)随着距离的增大,路径损耗也在变大;

(3)天线增益固定为1,参考距离设定为100米(通常小区半径为1km的宏蜂窝系统,参考 距离大约就为100米;

(4)n=2对应自由空间,n=3通常为市区蜂窝,n=6通常为建筑物内障碍物遮挡;

(4)障碍物增多,损耗指数n变大,路径损耗增大;

3.3

基于MATLAB的无线信道的传播与衰落(附完整代码与分析)

 (1)引入高斯随机量后,曲线非单一直线;

(2)由于随机量每次产生略有不同,图形可能会发生略微差异,但影响不大;

(3)整体上,随着距离的增大,路径损耗也在变大。但由于高斯阴影的影响,部分位置会出现距离增大,但路径损耗减小的现象;

(4)在确定性的对数路径损耗模型上叠加了阴影产生的随机效应(在图2上叠加随机量)文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-449581.html

到了这里,关于基于MATLAB的无线信道的传播与衰落(附完整代码与分析)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 基于MATLAB的极限与求导(附完整代码)

    MATLAB格式: 我们知道数学中极限有两种形式: 所以,MATLAB中格式为: 求解极限问题: 解: 代码: 运行结果: L =b*exp(a) 求解单边极限问题: 解: 代码如下: 运行结果: ans =12 MATLAB格式: 如果x0或y0不是确定的值,而是另一个变量的函数,如x=g(y),则上述的极限求取顺序不

    2024年02月08日
    浏览(38)
  • 基于MATLAB的特征值与特征向量(附完整代码)

    目录 一. 一般矩阵的特征值与特征向量 例题1 二. 广义特征向量问题 例题2 三.稀疏矩阵的最大特征值 例题3 数学理论部分,推荐阅读: 利用矩阵特征值解决微分方程【1】-CSDN博客 矩阵特征值解决微分方程问题【2】-CSDN博客 A为n阶矩阵,若数和向量x满足,那么数称为A的 特征

    2023年04月09日
    浏览(45)
  • 【综合评价分析】熵权算法确定权重 原理+完整MATLAB代码+详细注释+操作实列

    【综合评价分析】 熵权算法 确定权重 原理+完整MATLAB代码+详细注释+操作实列 文章目录 1. 熵权法确定指标权重 (1)构造评价矩阵 Ymn (2)评价矩阵标准化处理 (3)计算指标信息熵值 Mj (4)计算各指标权重 Nj 2.完整代码 2.1 熵权法(正向化指标) 2.2熵权法(负向化指标)

    2024年01月21日
    浏览(41)
  • 基于MATLAB实现WSN(无线传感器网络)的LEACH(低能耗自适应集群层次结构)(Matlab代码实现)

        目录 💥1 概述 📚2 运行结果 🎉3 参考文献 👨‍💻4 Matlab代码 低能耗自适应集群层次结构(“LEACH”)是一种基于 TDMA 的 MAC 协议,它与无线传感器网络 (WSN) 中的集群和简单路由协议集成在一起。LEACH的目标是降低创建和维护集群所需的能耗,以延长无线传感器网络

    2024年02月02日
    浏览(41)
  • 基于注水算法的MIMO信道容量matlab仿真

    目录 1.算法描述 2.仿真效果预览 3.MATLAB核心程序 4.完整MATLAB       MIMO无线通信技术源于天线分集与智能天线技术,具有二者的优越性,MIMO系统的发射端与接收端都采用多天线单元,MIMO系统具有抑制干扰、抗多径衰落等特征。使用MIMO技术的好处在于能创建多个并行的正交子

    2024年02月16日
    浏览(38)
  • 【无人机】采用最基本的自由空间路损模型并且不考虑小尺度衰落(多径多普勒)固定翼无人机轨迹规划(Matlab代码实现)

    💥💥💞💞 欢迎来到本博客 ❤️❤️💥💥 🏆博主优势: 🌞🌞🌞 博客内容尽量做到思维缜密,逻辑清晰,为了方便读者。 ⛳️ 座右铭: 行百里者,半于九十。 📋📋📋 本文目录如下: 🎁🎁🎁 目录 💥1 概述 📚2 运行结果 2.1 文献结果:  2.2 Matlab代码复现结果 🎉

    2024年02月01日
    浏览(63)
  • 【MIMO】两种空间相关信道生成方式的记录(公式+MATLAB代码)

    关于MIMO空间相关信道的生成,《MIMO-OFDM wireless communications with MATLAB》中给出了“complex correlation”和“power (field) correlation”两种方式(P89),之前就没有理解两者的区别。 今天在进行5G NR空间相关信道仿真时又遇到了这一问题,这里进行记录和讨论。 5G NR空间相关信道仿真

    2023年04月08日
    浏览(38)
  • 【CNN回归预测】基于卷积神经网络的数据回归预测附matlab完整代码

    ✅作者简介:热爱科研的Matlab仿真开发者,修心和技术同步精进,matlab项目合作可私信。 🍎个人主页:Matlab科研工作室 🍊个人信条:格物致知。 基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的数据回归预测是一种利用CNN模型来进行数据回归问题的预测和估计。以下是一种

    2024年02月04日
    浏览(47)
  • 基于MATLAB的三维数据插值拟合与三次样条拟合算法(附完整代码)

    目录 一. 三维插值 例题1 二. 高维度插值拟合 格式一 格式二 格式三 格式四 格式五 例题2 三. 单变量三次样条插值 例题3 例题4 四. 多变量三次样条插值 例题6 首先三维网格生成是利用 meshgrid() 函数,在MATLAB中调用格式如下: 三维插值运算,主要利用griddata()函数与interp()函数

    2024年02月14日
    浏览(42)
  • 基于MATLAB的微分方程的解析解与欧拉算法的数值解(附完整代码)

    正常的求解微分方程的MATLAB格式如下: 如果需要指明自变量,则如下: 格式中的 fi 既可以描述微分方程,又可以描述 初始条件 或 边界条件 。 描述微分方程的MATLAB格式为: D4y=7 ; 描述条件的MATLAB格式为: D2y(2)=3 ; 输入信号u(t)如下: 求解如下微分方程的通解 解: 此题需

    2023年04月09日
    浏览(45)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包