无线信道建模与仿真

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1、InformationTechnology信息科技基于MATLAB的无线信道传播特性分析陆建东中铁通信信号集团公司，北京100071摘要无线移动信道是一种典型的时变信道，作为无线传输中相当重要的一部分，得到了国内外业界的广泛关注。所以研究并模拟其传输特性，具有重要的理论意义和实用价值。本文从无线电波的传播特点出发，对移动无线信道特性进行了MATLAB仿真，对仿真结果进行了对比分析，主要做了以下几个方面的工作：1）简要介绍了无线电通信的发展史及信道建模与仿真的意义；论述了信道对无线信号主要影响，分析了无线通信传播环境，移动无线通信信道仿

2、真的基本模型；2）对移动无线信道特性进行了MATLAB仿真，对仿真结果进行了对比分析，对影响信道特性的主要参数设置进行了分析仿真。关键词无线信道；移动通信；衰落；建模仿真中图分类号TN911文献标识码A文章编号1674-6708（2010）28-0193-05N0引言RD(t)=E0/cncos(wct+wnt+zn)（2.1）无线信道在传播中由于电磁波受到反射、绕射、散射甚或地n=1其中，E是电场余弦波的幅度；c表示第n条路径的衰减；表的吸收、移动终端的移动速度的影响，要用信道建模仿真进行0nw表示载波角频率；w表示第n条路径的多普

3、勒频移；zn表示第分析一直以来都是无线通信系统的难点所在。无线信道衰落主要cn包括瑞利衰落、莱斯衰落、阴影衰落、多径时延、大尺度损耗衰弱，n条路径的附加相移；不同路径的附加相移zn是相互独立的，且小尺度损耗衰落等等。无线信道是移动通信的传输媒介，所有的是在[0，2π]均匀分布的随机变量。信息都在这个信道中传输，信道性能的优劣直接决定着信息传送Clarke模型是瑞利衰落信道的理论模型，可以作为理想的参的正确率、时效性和无线通信的质量。因此，要在有限的频谱资考模型，用于评价其他各种仿真模型的性能。由Clarke参考模型源上保证有效传输高质

4、大容量的信号，根据信道的特性采取一系可知，当N趋向于无穷大的时候，二阶统计特性(衰落包络同相列的抗干扰和抗衰落技术来保证传输质量和传输容量方面的要求分量与正交分量的自相关函数和互相关函数)趋向于真实的瑞利尤为重要。衰落信道。从已有的研究成果知道Rayleigh衰落仿真在无线信道仿真研1.1.2Jakes仿真模型究中极其重要，所以本文基于MATLAB仿真软件，选取一种改在上一节所介绍的Clarke参考模型的基础上，我们可以简化进型的瑞利衰落信道作为模型基础来模拟单径瑞利衰落信道，用考虑，假设：MATLAB编程进行验证的方法进行系统模拟研

5、究无线信道的传播从而可以得出著名的瑞利衰落信道的Jakes仿真模型。这个特性。模型的归一化的低通衰落过程表示如下：1移动信道仿真建模u(t)=uc(t)+jus(t)（2.4）M移动信道仿真模型对于无线移动通信的研究具有重大意义，uc(t)=2/ancos(wnt)（2.5）在数学模型设计中，在特性上尽可能接近现实的环境，并且实现Nn=0M性和易用性也是通常需要着重考虑的，目前常用如下移动信道建2（2.6）ux(t)=/bncos(wnt)模：Nn=01）统计分析方法对实测的信道数据进行统计，并建模。但需其中N=4M+2，且要耗费大量

6、的时间和人力，而且只局限于特定的区域范围，所以an=2cosb0n=0（2.7）这种仿真方法并不经常使用。an=2cosbnn=1,2,…M（2.8）2）高斯噪声随机序列，通过特性滤波器，产生仿真数据。低bn=2sinb0n=0（2.9）通滤波器滤波器法由于采样频率和带宽的限制，给设计和硬件实bn=2sinbnn=1,2,…M（2.10）r现带来了困难b=4n=0（2.11）rnb=3）马尔可夫（MarkovProcess）建模。但是随着阶数的增加，mn=1,2,…M（2.12）w=w计算复杂度也提高。而且Markov模型多用于分组数

7、据通信的协议ndn=0（2.13）研究，很少应用于物理信道的研究。通过计算该模型的自相关函数和互相关函数，我们会发现即4）使用一定数量的低频正弦信号发生器，通过运算得到伪随使在正弦波条数趋于无穷大的情况下，Jakes模型的二阶统计值也机噪声序列以逼近对象信道。能够克服滤波器采样频率和带宽限不能完全达到预期的统计特性的要求，因此这个模型并不是很理制给设计和硬件实现带来的困难。想，还需要进行必要的改进。所以本文采用第四种方法通过正弦和理论建立移动信道的确1.1.3进一步的改进完善定性仿真模型，并涉及相应的MATLAB的实现。综合上述Cla

8、rke模型和Jakes模型的优缺点进行考虑，又可1.1瑞利衰落信道模型以提出一种改进过后的模型。这个模型是通过再次引入三个随机变量c、αn、zn来实现的。适当的引入随机数给变量cn、αn、1.1.1瑞利衰落信道的参考模型