一种移动通信信道模拟器的设计与实现

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1、一种移动通信信道模拟器的设计与实现一种移动通信信道模拟器的设计与实现摘要：介绍了一种实时模拟移动信道基本特性的信道模拟器的研制方法，包括模拟器数字原理及其实现方案。本模拟器的衰落率在8～80Hz内可调，模拟衰落深度超过20dB，最大多径时延为μs。关键词：信道模拟多径传播瑞利衰落时延1移动移动通信信道模拟器研制背景移动通信是近年来发展十分迅速的通信方式，在陆地移动通信系统中，由于移动台所处区域地形复杂，加上移动台稳本身的运动，使接收到的信号其包络和相羔位随机变化。为了评价移动通信设备祝的性能，需要在实际通信环境中进行反复申实验，这必将耗费大量人力物力。为了缩匚短研制周期，节省研制费用，在移

2、动通信┸设备的研制过程中，广泛采用了各种信道殃模拟器。本文介绍了一种针对信号频ж率为70MHz、基站天线高度为18m迥的移动通信信道的模拟器。该模拟器可以雳模拟移动通信信道的主要特点，如瑞利衰丧16/16落、多径传播、电池传播路径损耗、多普嗲勒频移等。2移动通信信道模拟е器的研制依据瑞利衰落陆地移动通信由于受地形、环境等因素的影响，其刳衰落机理是非常复杂的。但在移动通信信道模拟器模拟的众多信道参数中，呈频率裙选择性的瑞利衰落占主要地位。即实现信堵号包络的瑞利分布和相位的均匀分布是信粘道模拟的核心。实现瑞利衰落的数学掩原理设一个随机过程ξ可以表示为：式中ξc与ξs分别为ξ的同相分瘟量和正

3、交分量。16/16可以证明：一个均值擘为零的窄带平稳高斯过程，其同相分量ξ眦c和正交分量ξs同样是平稳高斯过程，籽且均值都为零，方差也相同。另外，在同拗一时刻得到的ξc与ξs是不相关或统计敢独立。还可以证明：一个均值为零，方差为σ2ξ的平稳高斯窄带过程，其包络的搭一维分布服从瑞利分布，其相位的一维分＄布服从均匀分布，并且就一维分布而言，胶两者是统计独立的。综上所述，一个壹均值为零的平稳高斯窄带过程，其包络的顸一维分布服从瑞利分布，其相位服从均匀渑分布，且两者是统计独立的。同时，一个愧均值为零的窄带平稳高斯过程也可由两个唏同为平稳高斯过程的同相分量和正交分量巾合成。单径瑞利衰落设单径衰落囗

4、信道输入为：式中A和θ分别为碧频率ωc的载波信号的实际幅度调制和相禽16/16位调制。用X和Y两个相互独立而分布相同的高斯随机变量调制，输出信号So可ぁ以表示为：于是随机包络R是瑞冻利分布，随机相位φ在0～2л范围内均浙匀分布。由上面的推导可以看出：对铳输入信号进行正交调制，即为单径无频率选择性瑞利衰落模拟，可实现输入信号的彦振幅和相位按要求随机干扰，从而实现式婀所示的数学模型。多径瑞利衰落喟为了简化分析，设输入为一单频正弦信号拜经多径传输，输出为：16/16贮式中：αi为幅主加权系数，τi是时延艟，φi是随机相位，N是径数。在仅议有二径的情况下，输出幅度为：即二径存在时延差，△τ≠

5、0，合成信号坫场强随频率ω变化。在实际移动通信信道盗中，由于多径传输，各径时延不同，相对时延差也就不同，从而造成频率选择性衰＿落。多径传播多径传播径数选择在移动通信中，存在两个以上的散射体圮时，接收信号必存在频率选择性衰落。本缋模拟器使用三径，即能产生三路互相独立逮的衰落，以便较真实地模拟实际通信环境挚。16/16多径传播时延值的确定典型的蝻实测多径时延最大值为20μs[1]，┟国内测试结果为15μs，而均方根时延视在10μs左右[1，2，3]。本方案愕采用多种延时灵活选择以便接受实际信道逞的均方根时延。总延时最小为μs，最大疡为μs，且包含一直达通路。电波传兆播路径损耗的确定目前人们对

6、陆地移动通信传播路径损耗预测一般都使用奥村慑经验模型。但是奥村模型适用范围为：频僳率100MHz～1500MHz，基站拿天线高度30m～200m，移动台天线癖高度1m～10m，传输距离1km～2ツ0km。而研制的模拟器所针对信号频率朋为70MHz，基站天线高度为18m。迭这与奥村模型适用范围不符，故该模型不霸能直接应用于本方案。美籍华裔通信崧专家李建业先生提出了电波传播预测的Lee模型。该模型不对基站天线高度作具靛体限制，其思路是先求得区域与区域之间锨的信号传输损耗，再求得具体地点点到点夹之间的传输损耗。16/16由于本模拟器模拟胆的是一般环境下的典型路径损耗，不需精咧确模拟特定到某地

7、区的点到点传输。所以芙Lee模型的区-区电波损耗计算适用于模拟方案，不需再作误差修正。用L仲ee模型计算传播损耗需预先知道各环境下传播距离1英里处的确定损耗值。而模娜拟器模拟的是一般环境，不必一一实地测综量，故先用奥村模型计算一般环境下传达室播距离1km处的典型值，再转换运用尤于Lee模型中。也就是说，所研制的模慊拟器综合运用奥村模型和Lee模型计算铅电波传播损耗。具体传播损耗量如表齐1所示。表1电波传播的路径损琨