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1、第32卷第3期大连海事大学学报Vol.32No.32006年8月JournalofDalianMaritimeUniversityAug2006文章编号:1006-7736(2006)03-0089-04不同Nakagam-im信道仿真方法的性能*帅路军,王旭东,宫宇,高春禹(大连海事大学信息工程学院,辽宁大连116026)摘要:通过仿真概率密度曲线逼近理论曲线的程度和程序运行效率两方面对生成Nakagam-im分布随机变量的几种典型方法)))Bruteforce法、正弦求和法、逆变换法性能进行研究和比较.结果表明,无论是对理论曲线的逼近程度还是运行效率,逆变换法都是三种方法中最优的.Na
2、kagami-m衰落信道仿真时应优先考虑逆变换法.关键词:移动通信;衰落信道;随机变量;蒙特卡洛仿真中图分类号:TN920引言在移动通信环境中,当移动台和基站之间不存在视距分量时,接收信号由各个方向来的反射和散射波组成并遵循Rayleigh分布;当移动台和基站之间存在视距分量时,接收信号包络服从R-ician分布.Rayleigh分布即瑞利衰落模型常用于对短距离通信信道中的快衰落进行仿真,然而,该模型对长距离信道中快衰落的描述相当粗糙,这一现象首先由Nakagami观察到,并建立了基于变参文献标识码:A信广泛发展,Nakagam-im信道仿真逐渐成为热门课题,期间提出了多种Nakagam
3、-im衰落信道的仿真方法.但在这些方法中真正能够进行快速仿真的却很少,从而限制了这些方法的应用.本文对其进行了深入研究,对各种仿真方法进行分析比较,给出了几种典型方法的应用指导.1Nakagam-im衰落模型以及不同随机变量产生方法伽马分布的密度函数来拟合所获得的实验数据,得到近似分布.很多研究表明,用Nakagami-m分布能够更好地近似实际情况.Nakagam-im模型在仿真衰落信道时,通过参数m的调整,能够仿真信号衰落环境从严重、适中、轻微到无衰落,它包含了Rayleigh模型和R-ician模型,所以在衰落信道的仿真中有着广泛的应用.自从Nakagami在1960年提出Nakaga
4、m-im分布并给出其分布函数以来,便吸引了很多学者对其进行了深入研究,尤其是近年以来随着无线通1.1Nakagami-m衰落信道模型对于Nakagami-m信道模型,根据文献[1]可知其概率密度函数为2mmr2m-1-(mP8)r2fR(r)=e#(m)8mr ,m ,5,8 (1)式中:#(#)为gamma函数;8=E[R2]=R2,E[#]为取均值;m=(R2)21P2,它控制着22-R2)(R幅度衰落的情况,其具体含义为:当0.5[m[1时,对应信道衰落情况比瑞利衰落严重;当m=1*收稿日期:2006-03-301基金项目:辽宁省自然科学基金资助项目(20042121).作
5、者简介:帅路军(1981-),男,江西九江人,研究生;E-mail:shuailujun@163.com90大连海事大学学报第32卷时,等同于瑞利衰落;当m>1时,则表明信道衰落情况好于瑞利衰落;当m=]时没有衰落.1.2不同Nakagami-m随机变量产生方法能够产生服从Nakagami-m分布随机变量的方法有多种,Yip和Ng[2]提出了一种基于一个Beta过程的平方根和一个复高斯过程乘积的方法,它要求0.5[m[1.Dersch和Regg[3]提出了一种半经验的方法,通过一些已测量到的数据计算出某些系数.本文主要研究以下三种.1.2.1Bruteforce法文献[4]给出了n(n1
6、)个零均值独立同分布的高斯随机变量和的均方根服从m=nP2的Nakagami-m分布,其表达式为R=222(2)X1+X2+,+Xn式中:Xi(i=1,,,n)为均值为零、方差为R2X的独立同分布的高斯随机变量;R为参数m=nP2、二阶矩8=2m#R2X的Nakagami-m随机变量.很明显,这里要求n必须为整数,所以m被限制为0.5的整数倍,m越大,所需要的独立同分布高斯随机变量的个数也就越多.如果8保持恒定,m趋近于无穷大,其概率密度曲线趋近于脉冲形状.1.2.2正弦求和法第二种方法是正弦求和法[5],由于其简单实用的特性,正弦求和法已广泛应用于无线信道的仿真中.基于Jakes模型得到
7、的Rayleigh信号的方法在过去的十几年中被广泛应用,为仿真方便,预先假设它的相位变化是相关的,因此它并不具有严格的广义平稳特性.Pop[6]在Jakes模型中插入随机时延,使得改进模型更接近实际情况.正弦求和法利用改进的Jakes模型,以获得广义平稳特性,把随机序列分解成整数和小数两部分,其信号表示为pg(t)=2(t)+2AEg2I,kBg2Q(t)(3)k=1式中:A=2pm?2pm[(1+p)-2m];B=2m
