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【通信基础知识补充10】25年9月通信基础知识补充1：NTN-TDL信道建模matlab代码（satellite-communications toolbox学习）
- 一、设置NTN信道参数 (Set NTN Channel Common Parameters)
- 二、NTN 窄带信道 (NTN Narrowband Channel)
- 三、NTN TDL 信道
matlab satellite-communications toolbox 代码地址
一、设置NTN信道参数 (Set NTN Channel Common Parameters)
设置用于建模非地面网络（NTN）窄带平坦衰落信道和 NTN 时域延迟（TDL）信道所需的通用参数。此示例对一颗在 600 千米高度运行的低地球轨道（LEO）卫星进行建模，其工作频段为 S 波段。假设移动设备或用户设备（UE）的速度为 3 千米/小时。这些默认参数来自 3GPP TR 38.821 表 6.1.2-4。
%% 1. Set NTN Channel Common Parameters
% ------------ 1.1 设置常规参数 ------------
commonParams = struct;
commonParams.CarrierFrequency = 2e9; % 载波频率，单位 Hz（2 GHz）
commonParams.ElevationAngle = 50; % 卫星仰角，单位度
commonParams.SatelliteAltitude = 600000; % 卫星高度，单位米（600 km）
commonParams.MobileAltitude = 0; % 移动设备高度，单位米（地面水平）
commonParams.MobileSpeed = 3*1000/3600; % 移动设备速度，单位 m/s（3 km/h 转换为 m/s）
commonParams.SampleRate = 7680000; % 采样率，单位 Hz（8 MHz）
commonParams.RandomStream = "mt19937ar with seed"; % 随机流设置，用于保证结果的可复现性% 选择项：% "mt19937ar with seed"：Mersenne Twister 算法（设定种子保证可复现性）% "Global stream"：使用全局随机流（适用于不需要控制随机性时）commonParams.Seed = 73; % 随机种子，用于初始化随机数生成器
commonParams.NumSinusoids = 48; % 用于多普勒扩展建模的正弦波数量% ------------ 1.2 计算卫星多普勒频移 ------------
% 使用卫星和用户的相对运动来计算卫星的多普勒频移
satelliteDopplerShift = dopplerShiftCircularOrbit( ...commonParams.ElevationAngle, ...commonParams.SatelliteAltitude, ...commonParams.MobileAltitude, ...commonParams.CarrierFrequency);% 计算由于移动设备的运动产生的最大多普勒频移
c = physconst('lightspeed'); % 光速
mobileMaxDoppler = commonParams.MobileSpeed * commonParams.CarrierFrequency / c;
卫星多普勒频移的计算函数如下：
function shift = dopplerShiftCircularOrbit(el,hs,hg,freq,time)
%dopplerShiftCircularOrbit Doppler shift due to satellite movement in circular orbit
% Copyright 2023-2024 The MathWorks, Inc.
%#codegen% 参数验证块（确保输入参数合法）arguments% 仰角（必须为实数/有限值/非空）el (1,:) {mustBeA(el,{'double','single'}), mustBeReal, mustBeFinite, mustBeNonempty}% 卫星高度（必须为正实数）hs (1,1) {mustBeA(hs,{'double','single'}), mustBeReal, mustBeFinite, mustBeNonempty, mustBePositive}% 地面站高度（必须非负且小于卫星高度）hg (1,1) {mustBeA(hg,{'double','single'}), mustBeReal, mustBeFinite, mustBeNonempty, mustBeNonnegative, mustBeLessThan(hg,hs)}% 载波频率（必须为实数）freq (1,1) {mustBeA(freq,{'double','single'}), mustBeReal, mustBeFinite, mustBeNonempty} % 时间序列（可选，默认0）time (1,:) {mustBeA(time,{'double','single'}), mustBeReal, mustBeFinite, mustBeNonempty} = 0end% 获取圆形轨道的多普勒统计信息% 内部调用 circularOrbitStats 计算轨道动力学参数info = satcom.internal.circularOrbitStats(el, hs, hg, time, freq);% 提取多普勒频移结果shift = info.DopplerShift;
end
二、NTN 窄带信道 (NTN Narrowband Channel)
如 3GPP TR 38.811 第 6.7.1 节所定义，该代码支持 NTN 平坦衰落窄带信道所有可用的陆地移动卫星 (LMS) 场景。S波段定义的 LMS 场景包括：城市 (Urban)、郊区 (Suburban)、乡村林地 (RuralWooded) 、住宅区 (Residential)。Ka 波段定义的 LMS 场景包括：郊区 (Suburban)、乡村林地 (RuralWooded)。下面是各场景的典型特征：
| 场景 (Scenario) | 环境描述与特点 | 对信道的影响 |
|---|---|---|
| 城市 (Urban) | 密集的高层建筑、街道峡谷。 | 最恶劣的场景。直射路径（LOS）被严重遮挡甚至完全阻挡（NLOS为主），信号经历严重的阴影衰落和丰富的多径反射，导致深衰落和信号波动剧烈。 |
| 郊区 (Suburban) | 低层建筑、住宅区、更开阔的道路，有一些树木。 | 环境介于城市和乡村之间。存在LOS的概率比城市高，但也会经历一定程度的遮挡和多径效应。信道条件优于城市，但劣于乡村。 |
| 乡村林地 (RuralWooded) | 开阔地、农田，但存在成片的树林或小森林。 | 主要遮挡物是树木。树林会部分遮挡或散射信号，导致信号强度发生中等到显著的变化。LOS条件比郊区更常见，但可能因树叶密度而季节性地变化。 |
| 住宅区 (Residential) | 独立的房屋、低密度住宅区，有花园和零星的树木。 | 与郊区类似，但建筑密度更低，环境更开阔。直射路径通常较好，多径分量相对较弱且主要来自房屋和地面的反射。信道条件通常较好。 |
| S波段 vs Ka波段 | S波段（2-4 GHz）频率较低，Ka波段（26.5-40 GHz）频率非常高。 | Ka波段信号波长短，更容易被小雨滴、树叶等小物体吸收和散射，因此雨衰和植被衰减比S波段严重得多。这意味着即使在相同名称的场景（如Suburban）下，Ka波段的信道条件也会比S波段更差。 |
总结：选择不同的LMS场景，实质上是在选择不同环境遮挡程度和载波频率的组合。Urban代表最严重的遮挡和衰落，Residential代表较好的条件。而相同名称的场景在Ka波段下会比在S波段下更具挑战性。在仿真中，这些差异会通过不同的统计模型参数来实现，从而影响最终的链路性能和系统设计选择（如所需的链路余量）。
以下代码为 NTN 窄带信道配置了一个城市 (Urban) LMS 场景，步骤如下：
1.设置特定于 NTN 平坦衰落窄带信道的信道参数。
2.生成 NTN 平坦衰落窄带信道。
3.可视化衰落或滤波后信号的频谱。
%% 2. NTN Narrowband Channel
% ------------ 初始化 NTN 平坦衰落窄带信道 ------------
% 使用 p681LMSChannel 初始化 NTN 信道模型
ntnNarrowbandChan = p681LMSChannel;
ntnNarrowbandChan.SampleRate = commonParams.SampleRate;
ntnNarrowbandChan.CarrierFrequency = commonParams.CarrierFrequency;
ntnNarrowbandChan.ElevationAngle = commonParams.ElevationAngle;
ntnNarrowbandChan.MobileSpeed = commonParams.MobileSpeed;
ntnNarrowbandChan.SatelliteDopplerShift = satelliteDopplerShift;
ntnNarrowbandChan.RandomStream = commonParams.RandomStream; % 设置随机数流为 "mt19937ar with seed"
ntnNarrowbandChan.Seed = commonParams.Seed;
ntnNarrowbandChan.Environment = "Urban"; % 环境模型选择："Urban", "Suburban", "Rural", "Custom"% 可选：% "Urban"：城市环境模型，建筑物的反射、多径衰落影响% "Suburban"：郊区环境模型，适用于中等密度地区% "Rural"：乡村环境，远离城市的自然环境% "Custom"：自定义环境设置，可手动定义路径损失、多径等ntnNarrowbandChan.AzimuthOrientation = 0; % 方位角朝向为0度，表示移动终端的运动方向与卫星方位完全一致
ntnNarrowbandChan.FadingTechnique = "Sum of sinusoids"; % 衰落模型选择： "Sum of sinusoids" 或 "Filtered Gaussian noise"% "Sum of sinusoids"：正弦波叠加模型，模拟平坦衰落% "Filtered Gaussian noise"：滤波高斯噪声模型，适用于复杂衰落ntnNarrowbandChan.NumSinusoids = commonParams.NumSinusoids;% 如果选择"Custom"则需要自定义环境，则需要进一步设置环境参数
if strcmpi(ntnNarrowbandChan.Environment,'Custom')% 定义自定义环境中的路径损失、多径功率系数等ntnNarrowbandChan.StateDistribution = [3.0639 2.9108; 1.6980 1.2602];ntnNarrowbandChan.MinStateDuration = [10 6];ntnNarrowbandChan.DirectPathDistribution = [-1.8225 -15.4844; 1.1317 3.3245];ntnNarrowbandChan.MultipathPowerCoefficients = [-0.0481 0.9434; -14.7450 -1.7555];ntnNarrowbandChan.StandardDeviationCoefficients = [-0.4643 -0.0798; 0.3334 2.8101];ntnNarrowbandChan.DirectPathCorrelationDistance = [1.7910 1.7910];ntnNarrowbandChan.TransitionLengthCoefficients = [0.0744; 2.1423];ntnNarrowbandChan.StateProbabilityRange = [0.05 0.1; 0.95 0.9];
end% 获取 p681 LMS 基带信道模型的信息，并检查信道滤波延迟为0（由于平坦衰落）
p681ChannelInfo = info(ntnNarrowbandChan);
% ------------ 生成 NTN 平坦衰落窄带信道 ------------
% 生成一个随机输入信号
rng(commonParams.Seed);
in = randn(commonParams.SampleRate, 1, 'like', 1i); % 生成复数高斯信号
% 通过 NTN 信道对输入信号进行滤波，得到路径增益和输出
[narrowbandOut, narrowbandPathGains, narrowbandSampleTimes] = ntnNarrowbandChan(in);% 可视化接收信号的频谱
% ntnNarrowbandAnalyzer = spectrumAnalyzer('SampleRate', ntnNarrowbandChan.SampleRate);
% ntnNarrowbandAnalyzer.Title = "Received Signal Spectrum " + "NTN Narrowband with " + string(ntnNarrowbandChan.Environment) + " environment";
% ntnNarrowbandAnalyzer.ShowLegend = true;
% ntnNarrowbandAnalyzer.ChannelNames = "Rx Antenna 1";
% ntnNarrowbandAnalyzer(narrowbandOut);
三、NTN TDL 信道
该代码支持 3GPP TR 38.811 第 6.9.2 节中定义的所有四种 NTN TDL 信道配置文件。这四种信道配置文件分别为：NTN-TDL-A、NTN-TDL-B、NTN-TDL-C、NTN-TDL-D，具体如下表所示：
关键特性说明：
1.NTN-TDL-A 和 NTN-TDL-B 信道配置文件定义为非视距（NLOS） 条件。
2.NTN-TDL-C 和 NTN-TDL-D 信道配置文件定义为视距（LOS） 条件。
3.所有四种信道配置文件均在50度仰角下定义（可以认为是比较理想的情况）。
补充：NTN TDL 信道与地面 TDL 信道的主要区别：
1.多普勒频移补偿：NTN TDL 信道除了考虑移动终端或用户设备（UE）运动引起的多普勒频移外，还考虑了卫星运动引起的多普勒频移。
2.延迟特性差异：由于大传播延迟（单程传播时延为ms级）和不同的散射环境（由于卫星离地很远，这些反射路径与直射路径的夹角非常小），NTN TDL 信道的延迟配置文件与地面 TDL 信道配置文件不同。
按照 3GPP TR 38.811 第 6.9.2 节 [1] 的规定，对 NTN 频率选择性衰落 TDL 信道进行建模步骤如下：
1.设置特定于 NTN 频率选择性衰落 TDL 信道的参数
2.生成 NTN 频率选择性衰落 TDL 信道
3.可视化衰落或滤波后信号的频谱
%% 3. NTN TDL Channel
% ------------ 初始化 NTN TDL 信道 ------------
% 使用 nrTDLChannel 设置 NTN-TDL 信道（选择 DelayProfile）
ntnTDLChan = nrTDLChannel;
ntnTDLChan.DelayProfile = "NTN-TDL-D"; % 选择 NTN-TDL-C 配置% 可选：% "NTN-TDL-A"：适用于视距（LOS）环境的延迟配置% "NTN-TDL-B"：适用于视距（LOS）环境的不同配置% "NTN-TDL-C"：适用于视距（LOS）环境的另一种延迟配置（常用于卫星通信）% "NTN-TDL-D"：适用于非视距（NLOS）环境的配置% "Custom"：自定义延迟配置，手动设置多径和延迟ntnTDLChan.DelaySpread = 30e-9; % 设置延迟扩展（30 ns）
ntnTDLChan.TransmissionDirection = "Downlink"; % 下行链路
ntnTDLChan.MIMOCorrelation = "Low"; % MIMO 相关性设置为低% 可选：% "Low"：低相关性，天线间信号独立性强% "Medium"：中等相关性，适合密集环境% "High"：高相关性，适合非常密集的环境% "Custom"：自定义MIMO相关性矩阵ntnTDLChan.Polarization = "Co-Polar"; % 极化方式% 可选：% "Co-Polar"：同极化，发送和接收天线使用相同的极化方式% "Cross-Polar"：交叉极化，发送和接收天线使用相对垂直的极化方式% "Custom"：自定义极化设置ntnTDLChan.SampleRate = commonParams.SampleRate;
ntnTDLChan.MaximumDopplerShift = mobileMaxDoppler; % 设置最大多普勒频移
ntnTDLChan.SatelliteDopplerShift = satelliteDopplerShift; % 卫星的多普勒频移
ntnTDLChan.RandomStream = commonParams.RandomStream;
ntnTDLChan.Seed = commonParams.Seed;% ------------ 设置天线配置 ------------
if ~strcmpi(ntnTDLChan.MIMOCorrelation,'Custom')ntnTDLChan.NumTransmitAntennas = 1; % 发送天线数ntnTDLChan.NumReceiveAntennas = 2; % 接收天线数
else% 自定义 MIMO 相关性配置if any(strcmpi(ntnTDLChan.Polarization,{'Co-Polar','Cross-Polar'}))ntnTDLChan.TransmitCorrelationMatrix = 1;ntnTDLChan.ReceiveCorrelationMatrix = [1 0; 0 1];end% 自定义交叉极化设置if strcmpi(ntnTDLChan.Polarization,'Cross-Polar')ntnTDLChan.TransmitPolarizationAngles = [45 -45]; % 发送极化角度ntnTDLChan.ReceivePolarizationAngles = [90 0]; % 接收极化角度ntnTDLChan.XPR = 10; % 极化交叉比，单位 dBendif strcmpi(ntnTDLChan.Polarization,'Custom')ntnTDLChan.SpatialCorrelationMatrix = [1 0; 0 1]; % 空间相关矩阵end
end% ------------ 生成 NTN TDL 信道的随机输入信号 ------------
% 生成一个随机输入信号
rng(commonParams.Seed);
in = randn(commonParams.SampleRate, ntnTDLChan.NumTransmitAntennas, 'like', 1i);% 通过 NTN-TDL 信道生成衰落波形
[tdlOut, tdlPathGains, tdlSampleTimes] = ntnTDLChan(in);% ------------ 可视化 NTN TDL 信道的接收信号频谱 ------------
% 可视化 NTN TDL 信道的频谱
ntnTDLAnalyzer = spectrumAnalyzer('SampleRate', ntnTDLChan.SampleRate);
ntnTDLAnalyzer.Title = "Received Signal Spectrum " + "NTN TDL with " + string(ntnTDLChan.DelayProfile) + " delay profile";
ntnTDLAnalyzer.ShowLegend = true;for nRx = 1:size(tdlOut,2)ntnTDLAnalyzer.ChannelNames{nRx} = "Rx Antenna " + nRx;
end
ntnTDLAnalyzer(tdlOut); % 显示接收信号的频谱
上述代码都是封装好的，修改起来没那么丝滑，若想进一步修改函数定义，同时学习TDL信道是如何设定的，则需要找到函数nrTDLChannel.m进一步学习。例如，以下为根据指定的延迟配置文件（自定义或预定义）生成TDL信道的路径延迟和增益的代码，特别处理了LOS路径的拆分与合并，最终输出合并后的路径延迟、增益以及第一抽头的K因子。
函数使用范例如下所示：
% 示例 1:
% 配置TDL信道，对输入信号进行滤波，并绘制接收波形频谱。
% 使用TDL-C延迟配置文件，300 ns时延扩展和UE速度30 km/h。
%
% v = 30.0; % UE速度，单位km/h
% fc = 4e9; % 载波频率，单位Hz
% c = physconst('lightspeed'); % 光速，单位m/s
% fd = (v*1000/3600)/c*fc; % UE最大多普勒频移，单位Hz
%
% tdl = nrTDLChannel;
% tdl.DelayProfile = 'TDL-C';
% tdl.DelaySpread = 300e-9;
% tdl.MaximumDopplerShift = fd;
%
% % 创建1个子帧时长的随机波形（1天线），通过信道并绘制接收波形频谱
%
% SR = 30.72e6;
% T = SR * 1e-3;
% tdl.SampleRate = SR;
% tdlinfo = info(tdl);
% Nt = tdlinfo.NumTransmitAntennas;
%
% txWaveform = complex(randn(T,Nt),randn(T,Nt));
%
% rxWaveform = tdl(txWaveform);
%
% analyzer = spectrumAnalyzer('SampleRate',tdl.SampleRate);
% analyzer.Title = ['接收信号频谱 ' tdl.DelayProfile];
% analyzer(rxWaveform);
%
% % 示例 2:
% % 绘制SISO情况下TDL-E延迟配置文件的路径增益，多普勒频移为70 Hz。
%
% tdl = nrTDLChannel;
% tdl.SampleRate = 500e3;
% tdl.NumTransmitAntennas = 1;
% tdl.NumReceiveAntennas = 1;
% tdl.MaximumDopplerShift = 70;
% tdl.DelayProfile = 'TDL-E';
%
% % 虚拟输入信号，其长度决定生成的路径增益样本数
% in = zeros(1000,tdl.NumTransmitAntennas);
%
% % 生成路径增益
% [~, pathGains] = tdl(in);
% mesh(10*log10(abs(pathGains)));
% view(26,17); xlabel('信道路径');
% ylabel('样本（时间）'); zlabel('幅度（dB）');
%
% % 示例 3:
% % 配置交叉极化天线的信道并滤波输入信号。
% % 使用TDL-D延迟配置文件，10 ns时延扩展和期望总体K因子7.0 dB。
% % 根据TS 36.101附录B.2.3A.3 4x2高相关配置交叉极化天线。
%
% tdl = nrTDLChannel;
% tdl.NumTransmitAntennas = 4;
% tdl.DelayProfile = 'TDL-D';
% tdl.DelaySpread = 10e-9;
% tdl.KFactorScaling = true;
% tdl.KFactor = 7.0; % 期望模型K因子（K_desired），单位dB
% tdl.MIMOCorrelation = 'High';
% tdl.Polarization = 'Cross-Polar';
%
% % 创建4天线1个子帧时长的随机波形，通过信道
%
% SR = 1.92e6;
% T = SR * 1e-3;
% tdl.SampleRate = SR;
% tdlinfo = info(tdl);
% Nt = tdlinfo.NumTransmitAntennas;
%
% txWaveform = complex(randn(T,Nt),randn(T,Nt));
%
% rxWaveform = tdl(txWaveform);
%
% % 示例 4:
% % 配置自定义延迟配置文件的信道并滤波输入信号。
% % 设置两个信道抽头如下：
% % 抽头1：莱斯，平均功率0 dB，K因子10 dB，延迟零
% % 抽头2：瑞利，平均功率-5 dB，延迟45 ns
%
% tdl = nrTDLChannel;
% tdl.NumTransmitAntennas = 1;
% tdl.DelayProfile = 'Custom';
% tdl.FadingDistribution = 'Rician';
% tdl.KFactorFirstTap = 10.0; % 第一抽头K因子（K_1），单位dB
% tdl.PathDelays = [0.0 45e-9];
% tdl.AveragePathGains = [0.0 -5.0];
%
% % 创建1天线1个子帧时长的随机波形，通过信道
%
% SR = 30.72e6;
% T = SR * 1e-3;
% tdl.SampleRate = SR;
% tdlinfo = info(tdl);
% Nt = tdlinfo.NumTransmitAntennas;
%
% txWaveform = complex(randn(T,Nt),randn(T,Nt));
%
% rxWaveform = tdl(txWaveform);
%
% % 示例 5:
% % 为高度600 km、速度7562.2 m/s、与UE仰角50度的卫星配置NTN信道。
% % 使用NTN-TDL-A配置文件，100 ns时延扩展，UE速度3 km/h，载波频率2 GHz。
%
% % 计算卫星运动引起的多普勒频移和UE周围散射环境引起的最大多普勒频移
% r = physconst('earthradius'); % 地球半径，单位m
% c = physconst('lightspeed'); % 光速，单位m/s
% fc = 2e9; % 载波频率，单位Hz
% theta = 50; % 仰角，单位度
% h = 600e3; % 卫星高度，单位m
% vSat = 7562.2; % 卫星速度，单位m/s
% vUE = 3 * 1000/3600; % UE速度，单位m/s
% fdMaxUE = (vUE*fc)/c; % UE最大多普勒频移，单位Hz
% fdSat = (vSat*fc/c)*(r*cosd(theta)/(r+h)); % 卫星多普勒频移，单位Hz
%
% % 配置TDL信道
% ntnChan = nrTDLChannel;
% ntnChan.DelayProfile = 'NTN-TDL-A';
% ntnChan.DelaySpread = 100e-9;
% ntnChan.SatelliteDopplerShift = fdSat;
% ntnChan.MaximumDopplerShift = fdMaxUE;
%
% % 使用配置的天线数创建1个子帧时长的随机波形
% SR = 30.72e6;
% T = SR*1e-3;
% ntnChan.SampleRate = SR;
% ntnChanInfo = info(ntnChan);
% Nt = ntnChanInfo.NumTransmitAntennas;
% txWaveform = randn(T,Nt,'like',1i);
%
% % 使波形通过信道
% rxWaveform = ntnChan(txWaveform);
%
% 另见 nrCDLChannel, nrHSTChannel, comm.MIMOChannel,
% nrPerfectTimingEstimate, nrPerfectChannelEstimate.% 版权所有 2016-2024 The MathWorks, Inc.%#codegen% =========================================================================
% 公共接口
该函数的代码如下：
function [pathDelaysOut, pathGainsOut, K_1dB] = getDelayProfile(obj)% getDelayProfile - 获取TDL信道的延迟分布特性% 该函数根据指定的延迟配置文件生成路径延迟和路径增益%% 输入参数:% obj - nrTDLChannel对象实例%% 输出参数:% pathDelaysOut - 输出的路径延迟向量(单位:秒)% pathGainsOut - 输出的路径增益向量(单位:dB)% K_1dB - 第一抽头的莱斯K因子(单位:dB)，若无LOS路径则为-Inf% 声明外部函数(这些函数在代码生成时需要特殊处理)coder.extrinsic('nr5g.internal.nrTDLChannel.getTDLProfile');coder.extrinsic('wireless.internal.channelmodels.scaleDelaysAndKFactor');%% 处理自定义延迟配置文件if strcmpi(obj.DelayProfile, 'Custom')% 使用用户自定义的路径延迟和增益pathDelaysIn = obj.PathDelays;pathGainsIn = obj.AveragePathGains;% 检查是否存在LOS路径if nrTDLChannel.hasLOSPath(obj)% 存在LOS路径时，将第一抽头拆分为LOS部分和Rayleigh部分% 根据K_1因子进行拆分% 获取第一抽头的K因子(dB)并转换为线性值K_1dB = obj.KFactorFirstTap;K_1 = 10^(K_1dB/10);% 获取第一抽头的总功率(dB)并转换为线性值P_1dB = pathGainsIn(1);P_1 = 10^(P_1dB/10);% 拆分第一抽头:% LOS部分功率 = P_1 * K_1 / (1 + K_1)% Rayleigh部分功率 = P_1 / (1 + K_1)losPower = P_1 * K_1 / (1 + K_1);rayleighPower = P_1 / (1 + K_1);% 创建新的延迟向量:% 将原第一抽头的延迟拆分为两个相同的延迟值pathDelays = [pathDelaysIn(1), pathDelaysIn(1), pathDelaysIn(2:end)];% 创建新的增益向量:% 将原第一抽头的增益拆分为LOS和Rayleigh两部分pathGains = [10*log10(losPower), ... % LOS部分增益(dB)10*log10(rayleighPower), ... % Rayleigh部分增益(dB)pathGainsIn(2:end)]; % 其余抽头增益else% 无LOS路径时，直接使用自定义参数pathDelays = pathDelaysIn;pathGains = pathGainsIn;end%% 处理预定义延迟配置文件else% 初始化期望的K因子desiredKFactor = NaN;% 检查是否存在LOS路径if nrTDLChannel.hasLOSPath(obj)% 如果启用了K因子缩放，则使用指定的K因子if obj.KFactorScalingdesiredKFactor = obj.KFactor;endend% 获取预定义的延迟分布(PDP)pdp = coder.const(double(nr5g.internal.nrTDLChannel.getTDLProfile(obj.DelayProfile)));% 对非简化延迟配置文件执行延迟和K因子缩放% 简化配置文件列表(不进行缩放)simplifiedProfiles = {'TDLA30','TDLB100','TDLC300','TDLC60','TDLD30',...'TDLA10','TDLD10','NTN-TDLA100','NTN-TDLC5'};if ~any(strcmp(obj.DelayProfile, simplifiedProfiles))% 对延迟和K因子进行缩放pdp = coder.const(double(wireless.internal.channelmodels.scaleDelaysAndKFactor(...pdp, desiredKFactor, obj.DelaySpread)));end% 从PDP中提取路径延迟(第1列)和路径增益(第2列)pathDelays = pdp(:,1).'; pathGains = pdp(:,2).'; end%% 合并LOS和Rayleigh部分(如果存在)% 无论使用自定义还是预定义配置，如果存在LOS路径，% 此时第一抽头已被拆分为LOS和Rayleigh两部分if nrTDLChannel.hasLOSPath(obj)% 计算K因子: LOS增益 - Rayleigh增益K_1dB = pathGains(1) - pathGains(2);% 合并LOS和Rayleigh部分的功率:% 先将两部分功率转换为线性值，相加后再转换回dBtotalPower = 10^(pathGains(1)/10) + 10^(pathGains(2)/10);pathGainsOut = [10*log10(totalPower), pathGains(3:end)];% 更新延迟向量: 移除Rayleigh部分对应的延迟pathDelaysOut = pathDelays([1, 3:end]);else% 无LOS路径时，K因子设为-InfK_1dB = -Inf;% 直接使用原始增益和延迟pathGainsOut = pathGains;pathDelaysOut = pathDelays;end
end
函数doppler.m则为关于多普勒频移的模拟：
function s = doppler(specType, varargin)
%DOPPLER 构造多普勒频谱结构体，用于衰落信道系统对象
% 该函数创建特定类型的多普勒频谱结构体，用于衰落信道建模
%
% s = doppler(SPECTYPE) 构造指定SPECTYPE类型的多普勒频谱结构体
% 返回的结构体s包含SpectrumType字段，部分类型还包含其他依赖字段
%
% 支持的频谱类型及其依赖字段和默认值：
% -----------------------------------------------------------------------
% 频谱类型 | 依赖字段 | 默认值
% -----------------------|----------------------------|-----------------
% 'Jakes' | 无 | 无
% 'Flat' | 无 | 无
% 'Rounded' | Polynomial(多项式系数) | [1 -1.72 0.785]
% 'Bell' | Coefficient(系数) | 9
% 'Asymmetric Jakes' | NormalizedFrequencyInterval(归一化频率区间) | [0 1]
% 'Restricted Jakes' | NormalizedFrequencyInterval(归一化频率区间) | [0 1]
% 'Gaussian' | NormalizedStandardDeviation(归一化标准差) | 1/sqrt(2)
% 'BiGaussian' | NormalizedStandardDeviations(归一化标准差) | 1/sqrt(2)*[1 1]
% | NormalizedCenterFrequencies(归一化中心频率) | [0 0]
% | PowerGains(功率增益) | [0.5 0.5]
% -----------------------------------------------------------------------
%
% 函数也支持通过输入参数指定依赖字段的值。以下是各频谱类型的详细说明和解析表达式，
% 其中fd表示关联衰落信道系统对象的MaximumDopplerShift(最大多普勒频移)
%
% s = doppler('Jakes') 构造Jakes多普勒频谱结构体
% 理论Jakes多普勒频谱解析表达式：
% S(f) = 1/(pi*fd*sqrt(1-(f/fd)^2)) -fd <= f <= fd
%
% s = doppler('Flat') 构造平坦多普勒频谱结构体
% 理论平坦多普勒频谱解析表达式：
% S(f) = 1/(2*fd) -fd <= f <= fd
%
% s = doppler('Rounded', POLY) 构造圆润多普勒频谱结构体
% 参数POLY设置Polynomial字段，理论表达式为4阶多项式(仅含偶次项)：
% S(f) = a0 + a2*(f/fd)^2 + a4*(f/fd)^4 -fd <= f <= fd
% 系数a0, a2, a4通过POLY = [a0 a2 a4]指定
%
% s = doppler('Bell', COEFF) 构造钟形多普勒频谱结构体
% 参数COEFF设置Coefficient字段，理论表达式：
% S(f) = 1/(1 + c*(f/fd)^2) -fd <= f <= fd
% 其中c = COEFF为非负实数标量
%
% s = doppler('Asymmetric Jakes', FREQINTERVAL) 构造非对称Jakes频谱
% 参数FREQINTERVAL设置NormalizedFrequencyInterval字段，理论表达式：
% S(f) = 1/(pi*fd*sqrt(1-(f/fd)^2)) fmin <= f <= fmax
% 其中fmin和fmax通过FREQINTERVAL = [fmin/fd fmax/fd]指定(归一化值)
%
% s = doppler('Restricted Jakes', FREQINTERVAL) 构造受限Jakes频谱
% 参数FREQINTERVAL设置NormalizedFrequencyInterval字段，理论表达式：
% S(f) = 1/(pi*fd*sqrt(1-(f/fd)^2)) fmin <= |f| <= fmax
% 其中fmin和fmax通过FREQINTERVAL = [fmin/fd fmax/fd]指定(归一化值)
%
% s = doppler('Gaussian', STDDEVIATION) 构造高斯多普勒频谱
% 参数STDDEVIATION设置NormalizedStandardDeviation字段，理论表达式：
% S(f) = 1/sqrt(2*pi*stdDev^2) * exp(-f^2/(2*stdDev^2))
% 其中stdDev通过STDDEVIATION = stdDev/fd指定(归一化标准差)
%
% s = doppler('BiGaussian', 'NormalizedStandardDeviations', STDDEVIATION,
% 'NormalizedCenterFrequencies', CENTERFREQ,
% 'PowerGains', GAIN) 构造双高斯多普勒频谱
% 参数说明：
% STDDEVIATION = [stdDev1/fd stdDev2/fd] (归一化标准差)
% CENTERFREQ = [fc1/fd fc2/fd] (归一化中心频率)
% GAIN = [gain1 gain2] (功率增益分量)
% 理论表达式：
% S(f) = gain1/sqrt(2*pi*stdDev1^2)*exp(-(f-fc1)^2/(2*stdDev1^2))
% + gain2/sqrt(2*pi*stdDev2^2)*exp(-(f-fc2)^2/(2*stdDev2^2))
%
% 示例：
% % 构造Jakes多普勒频谱
% doppler('Jakes')
%
% % 构造自定义多项式系数的圆润多普勒频谱
% doppler('Rounded', [1 2 1])
%
% % 构造系数为3的钟形多普勒频谱
% doppler('Bell', 3)
%
% % 构造受限Jakes频谱(归一化频率区间[0, 0.5])
% doppler('Restricted Jakes', [0 0.5])
%
% % 构造双高斯频谱(自定义中心频率)
% doppler('BiGaussian', 'NormalizedCenterFrequencies', [0.1 0.8])
%
% 另见：comm.RayleighChannel, comm.RicianChannel, comm.MIMOChannel% 版权所有 2012-2018 The MathWorks, Inc.% 确保specType为字符类型
specType = convertStringsToChars(specType);
coder.internal.errorIf(~ischar(specType), 'comm:doppler:InvalidSpecType');%% 根据频谱类型处理不同情况
switch specTypecase {'Jakes', 'Flat'} % Jakes和平坦频谱narginchk(1, 1); % 验证输入参数数量s = struct('SpectrumType', specType); % 创建基础结构体case 'Bell' % 钟形频谱narginchk(1, 2); % 验证输入参数数量if nargin == 2% 验证系数参数有效性validateattributes(varargin{1}, {'numeric'}, ...{'real','scalar','nonnegative','finite'}, ...'doppler(''Bell'', Coefficient)', 'Coefficient');coeff = varargin{1};elsecoeff = 9; % 默认系数end% 创建包含系数的结构体s = struct('SpectrumType', specType, ...'Coefficient', coeff);case 'Rounded' % 圆润频谱narginchk(1, 2); % 验证输入参数数量if nargin == 2% 验证多项式参数有效性validateattributes(varargin{1}, {'numeric'}, ...{'real','row','ncols',3,'finite'}, ...'doppler(''Rounded'', Polynomial)', 'Polynomial');poly = varargin{1};elsepoly = [1 -1.7200 0.7850]; % 默认多项式系数end% 创建包含多项式的结构体s = struct('SpectrumType', specType, ...'Polynomial', poly);case {'Asymmetric Jakes', 'Restricted Jakes'} % 非对称/受限Jakes频谱narginchk(1, 2); % 验证输入参数数量if nargin == 2% 确定频率区间的最小边界minBound = strcmp(specType, 'Restricted Jakes') - 1;% 验证频率区间参数有效性validateattributes(varargin{1}, {'numeric'}, ...{'real','row','ncols',2,'<=',1,'>=', minBound}, ...['doppler(''', specType, ''', NormalizedFrequencyInterval)'], ...'NormalizedFrequencyInterval');% 检查频率区间是否递增coder.internal.errorIf(diff(varargin{1}) < 0, 'comm:doppler:InvalidFreqInterval');freqInterval = varargin{1};elsefreqInterval = [0 1]; % 默认频率区间end% 创建包含频率区间的结构体s = struct('SpectrumType', specType, ...'NormalizedFrequencyInterval', freqInterval);case 'Gaussian' % 高斯频谱narginchk(1, 2); % 验证输入参数数量if nargin == 2% 验证标准差参数有效性validateattributes(varargin{1}, {'numeric'}, ...{'real','scalar','positive','finite'}, ...'doppler(''Gaussian'', NormalizedStandardDeviation)', ...'NormalizedStandardDeviation');stdDev = varargin{1};elsestdDev = 1/sqrt(2); % 默认标准差end% 创建包含标准差的结构体s = struct('SpectrumType', specType, ...'NormalizedStandardDeviation', stdDev);case 'BiGaussian' % 双高斯频谱narginchk(1, 7); % 验证输入参数数量% 检查是否为参数-值对形式coder.internal.errorIf((mod(nargin - 1, 2) ~= 0), ...'comm:doppler:InputNotPVParis');% 创建默认双高斯结构体s = struct('SpectrumType', specType, ...'NormalizedStandardDeviations', [1/sqrt(2), 1/sqrt(2)], ...'NormalizedCenterFrequencies', [0, 0], ...'PowerGains', [0.5, 0.5]);% 处理参数-值对输入for i = 1 : 2: nargin-2% 验证参数名称有效性coder.internal.errorIf(~comm.internal.utilities.isCharOrStringScalar(varargin{i}), ...'comm:doppler:InvalidBiGaussianField');% 根据参数名处理不同字段switch varargin{i}case 'NormalizedStandardDeviations' % 归一化标准差validateattributes(varargin{i+1}, {'numeric'}, ...{'real','row','ncols',2,'positive','finite'}, ...'doppler(''BiGaussian'', ''NormalizedStandardDeviations'', value)', ...'NormalizedStandardDeviations');s.NormalizedStandardDeviations = varargin{i+1};case 'NormalizedCenterFrequencies' % 归一化中心频率validateattributes(varargin{i+1}, {'numeric'}, ...{'real','row','ncols',2,'<=',1,'>=',-1}, ...'doppler(''BiGaussian'', ''NormalizedCenterFrequencies'', value)', ...'NormalizedCenterFrequencies');s.NormalizedCenterFrequencies = varargin{i+1};case 'PowerGains' % 功率增益validateattributes(varargin{i+1}, {'numeric'}, ...{'real','row','ncols',2,'nonnegative','finite'}, ...'doppler(''BiGaussian'', ''PowerGains'', value)', 'PowerGains');% 检查增益是否全为零coder.internal.errorIf(isequal(varargin{i+1}, zeros(1, 2)), ...'comm:doppler:PowerGainsBothZeros');s.PowerGains = varargin{i+1};otherwise % 无效参数名coder.internal.errorIf(true, 'comm:doppler:InvalidBiGaussianField'); endendotherwise % 无效频谱类型coder.internal.errorIf(true, 'comm:doppler:InvalidSpecType');
endend
)
