[精品]信道特性分析

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1、2.1时延扩展和相干带宽在移动通信中，市丁•多径效应的存在，使得接收端收到的信号与实际发送的信号相比在吋间上被拉长了，这种现象称为时延扩展。在数字通信屮，由于时延扩展，接收信号中一个码元的波形会扩展到相邻码元周期中而引起码间串扰。解决码元串扰的方法就是使码元周期大丁叩寸延扩展。与吋延扩展有关的一个重要的概念就是相干带宽。当在移动通信屮存在两个频率间隔较小的衰落信号时，曲于不同传播吋延的存在，使得原来不相干的这两个信号变得相干起来。使此种情况发生的频率间隔被称为相干带宽（％），它取决与吋延扩展。2.2信道衰落的分类根据发送信号与信道变化快慢程度的比较，信道可以分为快衰落信道和慢

2、衰落信道。快衰落信道是指信道冲击响应在符号周期内变化很快，即信道的相干时间比发送信号的信号周期要短。快衰落仅与由运动引起的信道变化率有关，实际上，它仅发生在数据率非常低的情况下。慢衰落信道是指信道冲击响应变化率比发送的基带信号S（t）变化率低得多，因此可以假设在一个或若干个带宽倒数间隔内，信道均为静态信道。对频域来说，慢衰落意味着信道的多普勒扩展耍比基带信号的带宽小得多。显然，信号经丿力的是快衰落述是慢衰落取决于移动站的速度（或信道路径小物体的移动速度）和基带信号的发送速率。根据相干带宽和信号带宽的比较，信道可以分为平坦衰落和频率选择性衰落。所谓平坦衰落是指当信号带宽远小于信

3、道的相干带宽时，信号通过该信道后各频率分量的变化是一致的，信号波形没有失真，也没有发生码间串扰。而当信号带宽大于信道相干带宽时，该信号中不同的频率分量在经过信道后遭受的衰落程度是不一样的，这就导致了信号波形失真，造成码间串扰，此时的衰落称为频率选择性衰落。不同的衰落类型Z间的关系如下图所示。频率选择性1频率选择性慢衰落1快衰落（相干时间）Tc（发送信号的符号周期）TsBs-Bc-（相干带宽）频率选择性快衰落频率选择性慢衰落平坦快衰落1平坦慢衰落Bd（频移扩展）（发送信号带宽）Bs图2-2信道衰落的分类2.3信道的统计特性2.3.1一阶统计特性设一随机过程R的概率密度函数为p（

4、r）,则其累计概率分布函数F（R）可以表示为RF（R）=P（r（/*）〃0概率密度函数和累计概率分布函数均属于一阶统计特性。2.3.2二阶统计特性概率密度函数和累计概率分布函数在反映接收信号包络电平低于某一门限的总概率（或总时间）是非常有用的。但是它们不能反映接收包络电平低于某一门限的次数和平均每次持续的时间，而这两个统计量对误差检测编码、空间分集和跳频等无线统计技术来说是非常重要的。因为它们不仅受到散射环境的影响述受到移动台速度的影响，所以它们是二阶统计量。电平通过率是指单位时间内接收信号包络一正的（或负的）斜率通过某一规定电平R的次数。LCR是由Lee于196

5、7年推导岀来的。为了求岀LCR的表达式，假设包络电平为a=r,包络斜率为d=

6、r

7、,.ft设它们的联合概率密度函数为〃(/&)。则对于给定的包络斜率&和持续时间力，在区间(Z?,/?+dQ)上要求的通过包络a的次数为ap(R,a)dadt其^a=da/dt,f=dr/dt.当给定包络斜率&，在持续的吋间段T内通过包络电平R的次数为T^ap(R,a)dadt=Tap{R.a}da0所以，以止斜率通过包络电平R的次数为OONr=T^ap(R.a)da0最后，每秒钟通过给定包络电平R的次数，即电平通过率S为O0Lr=^ap{R,a)da0电平通过率的实际意义：如果用接收门限作为

8、给定包络电平，这LCR就是单位吋间内信号包络低于门限的次数。rtr丁信号包络的起伏变化是随机的，所以电平通过率也是随机的。平均衰落持续时间是指信号包络电平保持在给定电平R以下的平均持续时间。尽管包络衰落持续时间的概率密度函数是不可知的，但是AFD还是可以计算出来的。若考虑一个吋间段T,设心为第i次衰落到给定电平R以下的持续时间，则接收包络低于屯平R的概率为所以平均衰落持续时间f为i=-Lyt=p{a-R)叫V'Lr上式表示了累计概率分布函数、电平通过率和平均衰落持续时间之间的关系。在多数情况卜，累计概率分布函数的表达式比较容易得到，而电平通过率和平均衰落持续时间的表达式不易得

9、到，经常根据物理意义采用数值分析的方法得到它们的数值曲线。2.4信道建模与仿真方法移动无线信道的仿真模型对移动通信系统的研究有着非常重要的意义，尤其在无线信道建模、性能分析及系统测试等方面作用重大。具休而言，可概括为如下儿个方面：⑴寻找最佳的调制解调方案；(2)寻找最佳的信道编码方案；(3)寻找最佳的信道均衡方案；(4)设计制作信道模拟器，检验系统各个模块的性能。在仿真模型的设计中，除了其统计特性对相应的仿真对彖应拥有良好的逼近外，实现的复杂度和速度是通常需要考虑的重要因素，以保证仿真模型的可实现性和实