(13)MATLAB莱斯(Rician)衰落信道仿真3


前言

本文使用复高斯随机过程对莱斯衰落信道进行建模,给出MATLAB仿真代码,并和瑞利分布的PDF理论值进行了对比。


一、复高斯随机过程的莱斯衰落信道模型

在《(11)MATLAB莱斯(Rician)衰落信道仿真2》中,给出以下莱斯衰落信道模型:

在这里插入图片描述

该模型可以看作一个复高斯随机过程,该过程的实部和虚部都如从高斯分布,高斯的均值为

在这里插入图片描述

标准差为

在这里插入图片描述

下面使用该复高斯随机过程对莱斯衰落信道进行MATLAB建模仿真。

二、仿真代码

代码如下:

clc
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%% 莱斯衰落信道模型
Kdb = -50;                                        % 莱斯因子K的dB值
K = 10^(Kdb/10);                                  % 莱斯因子K转换成线性值
mu = sqrt(K/(2*(K+1)));                           % 均值
sigma = sqrt(1/(2*(K+1)));                        % 标准差

N = 1e5;                                          % 样本数
ric = mu + sigma.*randn(1,N) + 1j*(mu + sigma.*randn(1,N));

% 利用直方图计算莱斯随机变量的概率密度函数估计值
bins_number = 50;
[elements_number,x] = hist(abs(ric),bins_number);
px = elements_number/N/(mean(diff(x)));

%% 瑞利分布概率密度函数(pdf)的理论值
s = sqrt(0.5);
r = 0: 0.1 : 4;                                   % rayleigh随机变量
pdf = (r/s^2).*exp(-r.^2/(2*s^2));                % 理论pdf

% 画图对比
figure()
plot(x,px,'ro','LineWidth', 1.5)
hold on
grid on
plot(r,pdf,'b-' ,'LineWidth', 1.5);
grid on;
title('莱斯分布随机变量的概率密度');
legend('莱斯随机变量的PDF估计值(K=-50dB)' ,'瑞利分布PDF的理论值' );
xlabel('随机变量x');
ylabel('概率密度px');

三、仿真结果画图

在这里插入图片描述

四、几点补充说明

(1)关于randn函数
MATLAB中randn函数用于正态分布伪随机数。正态分布,也即高斯分布。若高斯分布的均值为1,标准差为2,要生成该高斯分布的随机变量的100个样本,可以用这行代码实现:r = 1 + 2.*randn(100,1)。

(2)关于莱斯因子的形式
由于莱斯因子K是直射路径与反射路径信号的相对功率,所以,莱斯衰落信道仿真时,莱斯因子一般以dB值的形式给出。

(3)仿真中莱斯因子取值
上面给出的代码中,设置莱斯因子Kdb=-50,得到的随机变量的分布近似瑞利分布。另外,当设置莱斯因子Kdb=15时,得到的pdf估计值将近似高斯分布。


内容概要:本文档详细介绍了在三台CentOS 7服务器(IP地址分别为192.168.0.157、192.168.0.158和192.168.0.159)上安装和配置Hadoop、Flink及其他大数据组件(如Hive、MySQL、Sqoop、Kafka、Zookeeper、HBase、Spark、Scala)的具体步骤。首先,文档说明了环境准备,包括配置主机名映射、SSH免密登录、JDK安装等。接着,详细描述了Hadoop集群的安装配置,包括SSH免密登录、JDK配置、Hadoop环境变量设置、HDFS和YARN配置文件修改、集群启动与测试。随后,依次介绍了MySQL、Hive、Sqoop、Kafka、Zookeeper、HBase、Spark、Scala和Flink的安装配置过程,包括解压、环境变量配置、配置文件修改、服务启动等关键步骤。最后,文档提供了每个组件的基本测试方法,确保安装成功。 适合人群:具备一定Linux基础和大数据组件基础知识的运维人员、大数据开发工程师以及系统管理员。 使用场景及目标:①为大数据平台建提供详细的安装指南,确保各组件能够顺利安装和配置;②帮助技术人员快速掌握Hadoop、Flink等大数据组件的安装与配置,提升工作效率;③适用于企业级大数据平台的建与维护,确保集群稳定运行。 其他说明:本文档不仅提供了详细的安装步骤,还涵盖了常见的配置项解释和故障排查建议。建议读者在安装过程中仔细阅读每一步骤,并根据实际情况调整配置参数。此外,文档中的命令和配置文件路径均为示例,实际操作时需根据具体环境进行适当修改。
在无线通信领域,天线阵列设计对于信号传播方向和覆盖范围的优化至关重要。本题要求设计一个广播电台的天线布局,形成特定的水平面波瓣图,即在东北方向实现最大辐射强度,在正东到正北的90°范围内辐射衰减最小且无零点;而在其余270°范围内允许出现零点,且正西和西南方向必须为零。为此,设计了一个由4个铅垂铁塔组成的阵列,各铁塔上的电流幅度相等,相位关系可自由调整,几何布置和间距不受限制。设计过程如下: 第一步:构建初级波瓣图 选取南北方向上的两个点源,间距为0.2λ(λ为电磁波波长),形成一个端射阵。通过调整相位差,使正南方向的辐射为零,计算得到初始相位差δ=252°。为了满足西南方向零辐射的要求,整体相位再偏移45°,得到初级波瓣图的表达式为E1=cos(36°cos(φ+45°)+126°)。 第二步:构建次级波瓣图 再选取一个点源位于正北方向,另一个点源位于西南方向,间距为0.4λ。调整相位差使西南方向的辐射为零,计算得到相位差δ=280°。同样整体偏移45°,得到次级波瓣图的表达式为E2=cos(72°cos(φ+45°)+140°)。 最终组合: 将初级波瓣图E1和次级波瓣图E2相乘,得到总阵的波瓣图E=E1×E2=cos(36°cos(φ+45°)+126°)×cos(72°cos(φ+45°)+140°)。通过编程实现计算并绘制波瓣图,可以看到三个阶段的波瓣图分别对应初级波瓣、次级波瓣和总波瓣,最终得到满足广播电台需求的总波瓣图。实验代码使用MATLAB编写,利用polar函数在极坐标下绘制波瓣图,并通过subplot分块显示不同阶段的波瓣图。这种设计方法体现了天线阵列设计的基本原理,即通过调整天线间的相对位置和相位关系,控制电磁波的辐射方向和强度,以满足特定的覆盖需求。这种设计在雷达、卫星通信和移动通信基站等无线通信系统中得到了广泛应用。
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