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1、内蒙古工业大学学报JOURNALOFINNERMONGOLIA第25卷第1期UNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.25No.12006文章编号:1001-5167(2006)01-0066-05基于面向对象的可视化无线信道建模方法12黎玉玲,张延华(1.内蒙古工业大学信息工程学院,呼和浩特010051;2.北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100022)摘要:移动无线信道特性的建模和仿真对于现代数字移动通信系统的研发具有重要意义.本文提出一种基于面向对象的可视化无线信道建模仿真方案,并对三种具有普适性的冲激响应信道模型
2、进行了从模型转换、参数设计到图形建模等环节的模拟实验,建立起统一的、一体化的信道建模仿真实验框架,为移动无线信道的建模仿真分析和传播预测提供了一种可视化的解决方案.关键词:面向对象;信道建模;可视化;仿真中图分类号:TN929.5文献标识码:A0引言无线通信系统的性能主要受到移动无线信道特性的制约.发射机和接收机之间的传播路径一般分布有复杂的地形地物,其信道往往是非固定的和不可预见的,具有复杂时变的电波传播特性,因而造成了信道分析和传播预测的困难.随着通信系统的日趋复杂化,无线信道特性的建模和仿真对于现代数字移动通信系统的研发具有重要意义.
3、近几年发展起来的无线信道建模仿真技术包括使用特定站址〔1〕(SISP)传播模型和地理信息系统(GIS)数据库.前者提供射线跟踪作为微小区或微微小区传播环境建模的主要方法,后者则使用标准地理信息软件包中的建筑物数据库.另一种常用的信道建模仿真方法〔2〕是用同相和正交调制的概念产生仿真信号,它的频谱和短时特性与实测数据非常吻合.此外,在现代〔3〕高速移动通信系统的设计中,需要为多径时延扩展和衰落效应建模,Rappaporth和Huang分别基于离散冲激响应信道模型开发了冲激响应信道模型仿真器,获得了广泛的应用.但限于当时的计算机软硬件技术,这类
4、仿真软件普遍存在着可读性、可重用性和可扩展性差,人机界面不友好,维护困难等缺点.本文提出了一种基于面向对象的可视化无线信道建模仿真方案.对三种具有普适性的冲激响应信道模型进行了从模型转换、参数设计到图形建模等环节的模拟实验,建立起统一的、一体化的信道建模仿真实验框架,为移动通信信道的建模仿真分析和传播预测提供了一种可视化的解决方案.1移动无线信道的特性描述在移动无线通信中,电波受到频率、距离、极化方式、天线高度、地形、地物、地面及各种散射与反射物体的电特性参数以及时间、季节等多种因素的影响,传播特性非常复杂.信号在信道中传输,会受到多种干扰
5、,产生各种衰落,信道参数随时间发生变化.因此,通信信道仿真首先必须研究移动通信的电波传〔4〕播特性,进而得到相应的通信信道传播预测模型.研究表明,移动无线信道可以用具有时变冲激响应的线性滤波器进行描述,它是时间和空间的函数.若多径信道是带限的带通信道(此假设往往是合理的),则带通信道冲激响应可以用复基带冲激响应等效描述.因为多径衰落随时间和距离随机变化,所以对无线信道进行仿真不能用确定信道模型,必须寻求合适的随机信道模型.〔5,9〕业已证明,当不相关的路径个数足够大时,高斯广义平稳非相关散射模型与许多实际感兴趣的收稿日期:2005-10-
6、21作者简介:黎玉玲(1974～),女,内蒙古呼和浩特人,讲师,硕士.主要研究方向:智能化信息处理.第1期黎玉玲等基于面向对象的可视化无线信道建模方法67通信信道相吻合.常用的高斯广义平稳非相关散射信道的计算机仿真方法有调相衰落仿真器和正交调幅衰落仿真器两种,它们可以用抽头延迟线滤波器实现.在调相衰落仿真器中,时变的信道冲激响应用〔6〕下式近似:Mh(t,)≈1ej(2vnt+n)(-n)(1)Mn=1式中,第n条路径的随机相位n为[0,2]内的均匀分布,多普勒频率vn和时延n具有与时延-多普勒功率谱(散射函数)成正比的
7、联合概率密度函数.在正交调幅衰落仿真器中,时变的信道冲激响应近似表示〔7〕为:Mj)h(t,)≈nn(t)e(-n(t))(2)n=1式中n(t)、n(t)和n(t)分别是第n个路径的幅值、相位和时延.其中抽头权系数n(t)为高斯过程,由散〔8〕射函数完全确定.1995年,Crespo与Jimenez又提出了一种近似时变冲激响应的新方法,这种方法中抽头权不再通过滤波实现,而是利用高斯随机过程的谐波分解技术来获得.这种方法弥补了正交调幅衰落仿真器在某些情况下数值不稳定的缺点.2移动无线信道的建模体系和仿真机制2.1移动无
8、线信道的建模体系构成面向对象模型的基本单元是类、对象及类与类之间的关系等.基于面向对象的系统模型中,类可以认为是构成最底层子系统的具有基本运算功能的一组单元集合;对象是问题域中系
