信道建模与仿真
无线传感器网络中的信道建模与仿真研究

无线传感器网络中的信道建模与仿真研究无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由大量的微型传感器节点组成的无线网络,可以用于环境监测、军事侦察、健康状况监测等领域。
在无线传感器网络中,数据是通过无线信道传输的,信道建模是WSN中的重要问题之一。
本文将探讨无线传感器网络中的信道建模与仿真研究。
一、信道建模的意义在无线传感器网络中,各个传感器节点之间的通信需要通过无线信道来进行传输。
而信道建模的作用就是模拟不同环境下的无线传输信道,预测信道的性能以及评估通信质量。
信道建模是无线传感器网络设计中非常重要的一部分,对于性能评估和网络规划有着至关重要的作用。
因此,信道建模的准确性是保证无线传感器网络正常工作的前提。
二、无线信道建模的方法无线信道建模的方法有很多种,常见的有几何模型、统计模型、物理模型等等。
其中,统计模型被广泛应用于无线信道建模。
统计模型通过测量不同环境下的信号参数,并基于这些参数构建概率模型来描述信道的变化。
这种方法不需要进行复杂的物理建模,可以快速获得较为准确的信道参数,因此得到广泛的应用。
另外,还有基于仿真的信道建模方法。
仿真方法能够快速地构建大尺度、复杂环境的信道模型,并可以通过改变信号参数和环境条件来模拟不同情况下的信道。
与理论模型相比,仿真方法更具可塑性,可以应对更多的信道条件和环境。
三、无线信道的噪声模型在考虑信道建模的时候,噪声模型是不可或缺的一部分。
噪声是指信道中的任何非预期、非信号的干扰,通常来自于其他电子设备、人造电磁干扰、自然干扰等。
信道噪声的强度会直接影响到接收信号的质量,因此噪声模型是信道建模的关键之一。
在实际使用中,常用的噪声模型有高斯噪声模型(Gaussian Noise Model)、脉冲噪声模型(Impulse Noise Model)等。
高斯噪声模型假设噪声服从高斯分布,可以用随机变量的均值和协方差来描述;脉冲噪声模型则假设噪声是由一些脉冲干扰构成的,可以用脉冲冲击的时间、幅度、位置等参数来描述。
《2024年无线通信系统的信道建模与仿真研究》范文

《无线通信系统的信道建模与仿真研究》篇一一、引言随着科技的不断发展,无线通信系统在人们的生活和工作中发挥着越来越重要的作用。
而信道作为无线通信系统中的重要组成部分,其建模与仿真研究对于提高系统的性能和可靠性具有重要意义。
本文旨在探讨无线通信系统的信道建模与仿真研究,以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、无线通信系统信道建模无线通信系统的信道建模是信道仿真研究的基础。
根据无线信道的特性,我们可以将其分为多种类型,如多径信道、时变信道等。
其中,多径信道是最常见的一种,其特点是由于无线电波的反射、散射和折射等作用,导致信号在传输过程中产生多条路径。
在信道建模过程中,我们需要考虑多种因素,如信号的传播环境、多径效应、衰落等。
针对这些因素,我们可以采用不同的建模方法,如基于统计的建模方法和基于物理过程的建模方法等。
这些方法可以有效地模拟无线信道的特性,为后续的仿真研究提供可靠的模型基础。
三、信道仿真方法信道仿真方法主要包括离散时间仿真和连续时间仿真两种。
离散时间仿真适用于对信道进行快速评估和算法验证,而连续时间仿真则能更准确地模拟信道的实际传输过程。
在仿真过程中,我们需要根据具体的信道模型和仿真需求选择合适的仿真方法。
此外,为了更真实地模拟无线信道的特性,我们还可以采用基于实际测量数据的信道模型。
这些模型能够更准确地反映无线信道的实际传输情况,有助于提高仿真结果的准确性和可靠性。
四、仿真研究应用无线通信系统的信道建模与仿真研究在多个方面具有重要的应用价值。
首先,它可以用于评估不同无线通信系统的性能和可靠性,为系统设计和优化提供依据。
其次,它还可以用于研究新的无线通信技术和算法的性能表现,为相关研究提供参考。
此外,信道建模与仿真研究还可以用于预测无线通信系统的未来发展趋势和市场需求,为企业的战略规划和产品开发提供支持。
五、结论无线通信系统的信道建模与仿真研究是提高系统性能和可靠性的重要手段。
通过建立准确的信道模型和采用合适的仿真方法,我们可以更真实地模拟无线信道的传输过程,为相关领域的研究和应用提供可靠的依据。
面向5G通信的无线信道建模与仿真

面向5G通信的无线信道建模与仿真随着5G时代的到来,快速、高效、可靠的无线通信成为网络建设的关键。
而这其中最基础的一环就是无线信道的建模与仿真。
无线信道建模与仿真能够评估无线信道的性能,并对无线通信系统进行优化设计。
本文将从无线信道的特性、建模方法、仿真技术等方面进行探讨。
一、无线信道的特性无线信道是指从一个地方到另一个地方,在空气中传递的无线电磁波。
其性质具有随机性、时变性、多径传播、衰落和噪声等特点。
1. 随机性无线信道依赖于传输距离和环境,因而其传播路径不确定,且受到人造和自然噪声的影响。
一个无线信道能够体现很多的随机变量,如接收信号功率、相位、时间延迟和多径等。
2. 时变性无线信道时刻都处在不停变化之中,信道的不稳定性影响到了信号的传输质量。
这种不稳定性主要是受到环境的影响,如障碍物、人造噪声、电磁干扰等都可能导致信道的时变。
3. 多径传播多径传播是指无线信号在传递时经历多次反射、折射、绕射等物理现象。
多径效应导致信道的复杂度增加,影响通信设备的收发性能。
4. 衰落衰落是指电磁波经过传播路径时,因信号的反射、折射、散射等多种机制造成的信号功率的损失。
这种损失会导致信道的质量下降。
5. 噪声噪声是指电磁环境中除了信号以外的随机电磁干扰信号。
噪声会对无线信道的性能造成影响,因此必须对噪声进行建模和仿真。
二、无线信道建模方法无线信道的建模是指将无线信道的不稳定性和复杂性抽象成为数学模型,以便于分析无线信道的特性和性能。
常见的无线信道建模方法有解析法、经验法和仿真法。
1. 解析法解析方法是基于物理原理,根据信号的物理特性和传播特性,数学上建立的物理模型。
它的优点是可以得到良好的物理解释和更为准确的结果。
代表方法有弗瑞斯公式、莱斯分布和射线跟踪法等。
2. 经验法经验方法主要是通过大量的统计数据,以最小二乘法等数学方法求解出无线信道参数的估计值。
该方法优点是建模速度快,缺点是对统计数据的质量要求较高。
基于单片机的多级通信系统信道建模与仿真

基于单片机的多级通信系统信道建模与仿真一、引言多级通信系统是一种广泛应用于现代通信领域的系统,通常由多个传输节点和相应的信道组成。
信道是多级通信系统中非常重要的部分,它承载着传输的信号。
信道的建模与仿真对于评估通信系统性能和设计有效的通信策略至关重要。
本文将介绍如何基于单片机对多级通信系统的信道进行建模与仿真。
二、信道建模信道建模是将现实中的信道抽象为数学模型,以便对其进行仿真和性能评估。
基于单片机的多级通信系统信道建模主要包括以下几个方面:1. 传输介质模型:不同的传输介质具有不同的传输特性,例如电缆、光纤等。
传输介质模型是将传输介质的特性抽象为数学表达式,包括传输延时、损耗等。
通过获取传输介质的特性参数,可以利用单片机实现信道的准确建模。
2. 信道传输模型:信道传输模型是模拟信号在信道中传输过程的数学模型。
常用的信道传输模型包括增益模型、衰落模型和噪声模型等。
通过选择合适的信道传输模型,可以准确描述信号在多级通信系统中的传输过程。
3. 信道编码模型:信道编码是保证传输信号可靠性的重要手段。
信道编码模型是对信道编码算法的抽象和模拟,包括纠错码、压缩码等。
通过基于单片机对信道编码模型进行仿真,可以评估不同编码方案对信号传输质量的影响。
三、信道仿真信道仿真是通过模拟信道的传输过程,以验证信道建模的准确性和评估通信系统的性能。
基于单片机的多级通信系统信道仿真可通过以下步骤进行:1. 设计仿真实验:根据具体的多级通信系统要求,设计仿真实验,包括选择仿真模型、设定实验参数等。
根据实验需求,可以选择不同的信道建模方法和仿真算法。
2. 编写仿真程序:基于单片机,编写仿真程序实现信道建模与仿真。
根据实验需求设计程序结构,包括信道模型的搭建、信号传输过程的模拟、仿真数据的记录和分析等。
3. 进行仿真实验:将编写好的仿真程序加载到单片机中,进行实时的信道仿真实验。
观察实验结果,分析仿真数据,评估通信系统的性能和信道建模的准确性。
《2024年无线通信系统的信道建模与仿真研究》范文

《无线通信系统的信道建模与仿真研究》篇一一、引言无线通信系统是现代信息社会的重要基础设施,它支持着日益增长的数据传输需求。
为了更好地理解无线通信系统的性能和优化其设计,对信道建模与仿真研究显得尤为重要。
本文将深入探讨无线通信系统的信道建模及仿真研究,以期为无线通信技术的发展提供一定的理论依据和实践指导。
二、无线通信系统信道建模1. 信道类型与特性无线通信系统的信道可以划分为多种类型,如视距信道、非视距信道、多径信道等。
这些信道具有不同的传播特性和影响通信质量的因素。
为了准确描述信道的传播特性,需要建立相应的信道模型。
2. 信道建模方法(1)统计性信道模型:基于实测数据的统计性信道模型,能够反映信道的统计特性,如多径效应、衰落等。
(2)确定性信道模型:根据电磁波传播理论,建立信道的物理模型,能够更准确地描述信道的传播特性。
三、无线通信系统仿真研究1. 仿真软件与工具为了进行无线通信系统的仿真研究,需要使用专业的仿真软件和工具。
这些软件和工具能够模拟无线通信系统的各种环境和条件,以便对信道模型进行验证和优化。
2. 仿真流程(1)根据信道模型设定仿真参数;(2)建立仿真环境,包括传播环境、干扰因素等;(3)进行仿真实验,记录数据;(4)分析仿真结果,优化信道模型。
四、信道建模与仿真的应用1. 信号处理与优化通过信道建模与仿真,可以更好地理解信号在信道中的传播过程,从而对信号进行处理和优化,提高通信质量。
2. 系统设计与优化信道建模与仿真能够帮助设计人员更好地理解无线通信系统的性能和限制,从而进行系统设计和优化。
同时,仿真结果还可以为实际系统的部署和运维提供参考。
五、研究展望随着无线通信技术的不断发展,信道建模与仿真研究将面临更多的挑战和机遇。
未来研究方向包括:1. 更加精确的信道模型:随着电磁波传播理论的不断完善,需要建立更加精确的信道模型,以更好地描述信道的传播特性。
2. 人工智能与机器学习在信道建模与仿真中的应用:利用人工智能和机器学习技术,可以提高信道建模与仿真的效率和准确性,为无线通信系统的设计和优化提供更有力的支持。
《2024年无线通信系统的信道建模与仿真研究》范文

《无线通信系统的信道建模与仿真研究》篇一一、引言随着科技的进步与社会的快速发展,无线通信系统已广泛应用于我们日常生活的各个方面。
由于无线信道复杂多变,因此对其信道建模与仿真研究变得尤为重要。
本文将就无线通信系统的信道建模与仿真研究展开探讨,以进一步增强无线通信系统的性能与稳定性。
二、无线通信系统信道建模1. 信道类型与特性无线通信系统的信道主要分为视距信道和非视距信道。
视距信道主要指通信双方之间存在直接路径的信道,而非视距信道则指通信双方之间存在障碍物或反射、衍射等现象的信道。
信道的特性主要包括衰落、多径效应、噪声干扰等。
2. 信道建模方法针对无线信道的特性,常用的信道建模方法包括统计性建模和确定性建模。
统计性建模主要是通过收集实际信道数据,分析其统计特性,如路径损耗、多径时延等。
确定性建模则是根据实际环境,建立物理信道的数学模型,如射线追踪法、几何绕射法等。
三、无线通信系统仿真研究1. 仿真软件与平台为了更好地研究无线通信系统的信道特性,需要借助仿真软件与平台。
目前常用的仿真软件包括MATLAB、Simulinks等,这些软件具有强大的数学计算与图形化展示功能,可以方便地建立无线通信系统的仿真模型。
2. 仿真流程与步骤仿真流程主要包括确定仿真目标、建立仿真模型、设置仿真参数、运行仿真以及分析仿真结果等步骤。
在建立仿真模型时,需要根据实际信道特性选择合适的建模方法,并设置合理的仿真参数。
在运行仿真后,需要对仿真结果进行详细分析,以得出有价值的结论。
四、仿真结果与分析通过对无线通信系统的信道进行建模与仿真,我们可以得到一系列的仿真结果。
首先,通过统计性建模可以得到信道的衰落特性、多径效应等参数;其次,通过确定性建模可以得到物理信道的传播特性;最后,通过仿真平台可以直观地展示出无线通信系统的性能与稳定性。
对仿真结果进行分析,我们可以得出以下结论:1. 不同信道类型对无线通信系统的性能与稳定性具有显著影响,需要根据实际环境选择合适的信道类型;2. 统计性建模与确定性建模各有优缺点,需要根据具体需求选择合适的建模方法;3. 通过仿真研究可以更好地了解无线通信系统的性能与稳定性,为实际系统的设计与优化提供有力支持。
4G通信系统中的信道建模与仿真

4G通信系统中的信道建模与仿真第一章:引言随着移动通信技术的发展,无线通信成为了人们日常生活中必不可少的一部分。
信道建模是无线通信系统设计的重要环节,它可以模拟无线信道的传输特性,确定通信系统的性能和带宽利用率,保证系统的可靠性和适应性。
在2010年左右,4G通信系统逐渐成熟,取代了3G通信系统。
4G通信系统特点是无线传输速度快、频段宽、通信容量大、多用户支持、信道选择灵活、接入方式多样等。
因此,本文将从信道建模和仿真两个方面,讨论4G通信系统的技术。
第二章:信道建模在4G通信系统中,信道模型是通信系统的关键环节。
现有的4G通信系统主要包括OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)和SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access)。
这两种技术都是以频段为基础进行系统设计的。
OFDMA把频谱分成一系列的子信道(子载波),每个子载波由一个符号一个符号地传输,所以它适用于多用户和高速率的传输。
SC-FDMA主要用于向移动终端发送数据,占用的频带更少,占用带宽更窄,适用于高速率和低功耗的传输。
信道模型类型主要包括瑞利信道、高斯信道和纯虚拟信道模型,具体使用哪种信道模型取决于系统的需求和场景特征。
第三章:信道仿真信道仿真是通信系统中关键的一步,它可以有效评估通信系统的性能。
在4G通信系统中,信道仿真技术有很多发展,如基于Matlab的仿真平台。
利用Matlab,可以从设计、参数分析、试验验证、结果比较等方面对4G通信系统进行仿真。
其中,OFDMA和MIMO系统的仿真是应用最广泛的,MIMO系统主要是为了增加系统的吞吐量和频谱利用效率,减小传输误码率。
需要注意的是,在信道建模和信道仿真中,需要对信号干扰和传输损耗进行修正。
信号干扰指在信号传输过程中干扰信号的其他无线传输信号,从而造成误差和数据丢失。
通信网络中的无线信道建模与仿真技术

通信网络中的无线信道建模与仿真技术随着无线通信技术的不断发展,人们对于无线信道的建模与仿真技术也提出了更高的要求。
无线信道建模与仿真技术是指通过建立数学模型来模拟无线信道的传输特性,并通过仿真方法来验证和分析这些模型。
本文将介绍通信网络中的无线信道建模与仿真技术的相关理论与应用。
一、无线信道的特性无线信道是指无线通信中传输信号的媒介,其特性对无线通信系统的性能具有重要影响。
无线信道的主要特性包括衰落、多径效应、路径损耗、干扰和噪声等。
在进行无线信道建模和仿真时,需要准确描述这些特性,以便更好地了解无线信号的传输行为。
二、无线信道建模方法无线信道建模是通过建立适当的数学模型来描述和分析信号在无线信道中传输的过程。
常用的无线信道建模方法包括几何模型、统计模型和物理模型等。
1. 几何模型几何模型是通过对无线信道的传输路径进行几何描述来建模的方法。
其中常用的模型有几何扩散模型和射线跟踪模型。
几何扩散模型基于微观尺度上的路径传播理论,将信号的传输路径描述为扩散过程。
射线跟踪模型则通过追踪无线信号在环境中的传播路径来模拟信号的传输特性。
2. 统计模型统计模型是基于统计学原理对无线信道进行建模的方法。
其中最常用的模型是瑞利衰落模型和纯多径模型。
瑞利衰落模型适用于描述直射路径较弱或完全不存在的室内环境,而纯多径模型则适用于室外环境和复杂多径环境。
3. 物理模型物理模型是通过模拟无线信号传播的物理规律来建模的方法。
常用的物理模型有衍射模型和散射模型。
衍射模型适用于描述信号在障碍物周围的传播情况,而散射模型则适用于描述信号与物体表面发生散射的情况。
三、无线信道仿真技术无线信道建模是为了对信号的传输特性进行描述,而无线信道仿真技术则是为了通过实验和计算来验证和分析这些模型。
无线信道仿真技术可以分为离散事件仿真和连续时间仿真两类。
离散事件仿真是将无线信道的传输行为划分为离散的时间步进,通过事件触发机制来模拟和计算信道响应。
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第七章标量信道建模及其仿真 (187)7.1平坦衰落信道建模 (188)7.1.1平坦衰落信道理论模型 (188)7.1.1.1 Clarke信道模型 (188)7.1.1.2 Suzuki 信道模型 (189)7.1.2 多普勒功率谱 (191)7.1.2.1 经典功率谱 (192)7.1.2.2 高斯功率谱 (194)7.1.2.3 平均多普勒频移和多普勒扩展 (195)7.2平坦衰落信道仿真[13] (196)7.2.1 正弦波叠加法 (197)7.2.1.1 等距离法(MED)[8] (203)7.2.1.2 等面积法(MEA)[8] (205)7.2.1.3 Monte Carlo法(MCM)[8] (209)7.2.1.4 最小均方误差法(MSEM)[8] (212)7.2.1.5 精确多普勒扩展法(MEDS)[14] (214)7.2.1.6 多普勒相位的计算方法 (217)7.2.1.7 Jakes仿真器(JM)[1] (218)7.2.1.8 仿真方法的性能分析 (233)7.2.2 成形滤波器法 (236)7.3频率选择性衰落信道建模[13] (238)7.4频率选择性衰落信道仿真 (242)参考文献 (244)第七章标量信道建模及其仿真前面的章节从总体上介绍了信道的基本知识和基本特性,包括大尺度传播、小尺度衰落等等。
无疑,了解这些信道特性对我们要在频谱资源有限的信道上,尽可能高质量、大容量传输有用信息起着指导性的作用:讨论大尺度传播不仅对分析信道的可用性、选择载波频率以及切换有重要意义,而且对于移动无线网络的规划也很重要;而讨论小尺度衰落则对传输技术的选择和数字接收机的设计至关重要。
因此,信道建模和仿真是研究移动无线通信各种技术和网络规划的基础和关键。
建模的评估标准是在不同的环境下所建立的模型与真实无线信道的吻合程度;而仿真的评估标准则在于运算量的复杂度。
因此,研究人员需要根据实际情况的不同来进行建模和仿真。
下面的章节将重点讲述信道的建模和仿真,本章先介绍标量信道的建模和仿真。
在6.4节中已经介绍了小尺度衰落信道的分类:根据信道的频率选择性,可以把信道分为平坦衰落信道和频率选择性衰落信道;根据信道的空间选择性,可以把信道分为标量信道和矢量信道。
因此,本章在介绍不考虑空间角度信息的标量信道建模和仿真时,将分别讨论平坦衰落信道和频率选择性衰落信道。
事实上,平坦衰落信道只有一个可分辨径(包括了多个不可分辨径),而频率选择性衰落信道是由多个可分辨径组合而成(其中每一个可分辨径就是一个平坦衰落信道),这也就是说,频率选择性衰落信道的建模比平坦衰落信道的建模更复杂,它是由多个具有不同时延的平坦衰落信道组合而成。
因此,平坦衰落信道建模是标量信道建模的基础,我们将在第七章的前半部分重点讲述;在此基础上,第七章的后半部分将介绍频率选择性衰落信道的建模和建模。
7.1 平坦衰落信道建模本节将讲述平坦衰落信道建模的两个模型――Clarke 信道模型和Suzuki 信道模型,和与信道建模密切相关的多普勒功率谱。
7.1.1平坦衰落信道理论模型以下介绍两种描述平坦衰落信道的模型:Clarke 信道模型和Suzuki 信道模型,其中前者用于描述小尺度衰落,后者综合考虑大尺度衰落和小尺度衰落。
7.1.1.1 Clarke 信道模型Clarke [11] 提出了一种用于描述平坦小尺度衰落的统计模型,即瑞利衰落信道。
其移动台接收信号场强的统计特性是基于散射的,这正好与市区环境中无直视通路的特点相吻合,因此广泛应用于市区环境的仿真中。
基站和移动台之间传播环境主要特征是多径传播,即并不仅仅来自一条直射路径,而更包括由于建筑物、树木及起伏的地形引起反射、散射及绕射后的信号,由于电波通过各个路径的距离不同,因而各路径来的反射波到达时间不同,相位也就不同。
不同相位的多个信号在接收端迭加,有时同相迭加而加强,有时反相迭加而减弱。
这样,接收信号的幅度将急剧变化,即产生了衰落。
对于典型的市区环境(图6-2-7中的RX2),具有以下特点:发射天线放置在建筑物顶端,在接收天线的远场区空间上只存在很少的可分离的远端散射体,且每个主反射体一般只有一个主要路径;在发送端和接收端的附近存在大量的散射体(称为本地散射体),由于它们产生的多径信号相对时延很小,所以可以认为任何平面波都没有附加时延,又由于不存在直射路径,只存在散射路径,使得到达波都经历了相似的衰落,具有几乎相等的幅度,只是具有不同的频移和入射角。
如图7-1-1,由于移动台的移动,使得每个到达波都经历了多普勒频移。
假设发射天线是垂直极化的,入射到移动天线的电磁场由N 个平面波组成。
对于第n 个以角度n α到达x 轴的入射波,多普勒频移为:n n vf αλcos =(7-1-1)其中的λ为入射波波长。
到达移动台的垂直极化平面波存在电场E 和磁场H 的场强分量分别为:∑=+=Nn n c n z t f C E E 10)π2cos(θ(7-1-2) ∑=+-=Nn n c n n x t f C E H 1)π2cos(sin θαη(7-1-3) ∑=+-=Nn n c n n y t f C E H 1)π2cos(cos θαη(7-1-4)这里的0E 是本地平均E 场(假设为恒定值)的实数幅度,n C 表示不同电波幅度的实数随机变量,η是自由空间的固有阻抗)377(Ω,c f 是载波频率,第n 个到达分量的随机相位n θ为:n n n t f ϕθ+=π2(7-1-5)图6-2-3(b) 入射角到达平面示意图图7-1-1 入射角到达平面示意图对场强进行归一化后,即∑==Nn n C 121(7-1-6)由于多普勒频移与载波相比很小,因而三种场分量可以用窄带随机过程表示。
若N 足够大,三个分量y x z H H E 、、可以近似为高斯随机变量。
假设相位角在π)2,0[间隔内有均匀的概率密度函数,则(7-1-2)式可以用同相分量和正交分量表示:t t T t t T E c s c c z ωωsin )(cos )(-=(7-1-7) 其中∑=+=Nn n n n c t f C E t T 10)π2cos()(ϕ(7-1-8) ∑=+=Nn n n n s t f C E t T 10)π2sin()(ϕ(7-1-9)根据中心极限定理,)()(t T t T s c 、都是高斯随机过程,且具有以下的统计特性:0)]([)]([==t T E t T E s c(7-1-10) 2)]([)]([2022Et T E t T E s c ==(7-1-11) 0)]()([)(=+=ττt T t T E R s c T T c s(7-1-12) 0)]()([)(=+=ττt T t T E R c s T T s s(7-1-13) 即它们是互不相关的、均值为零、方差为1的高斯随机过程。
它们的包络)()()(22t u t T t T E s c z =+=(7-1-14)服从瑞利分布,∞<≤=-u uu p u 0,e )(2222σσ(7-1-15)其中2/20E =σ(7-1-16)7.1.1.2 Suzuki 信道模型1 Suzuki 衰落分布[2]用图7-1-2所示的统计模型来说明多径强度从局部特性到全局特性的转变。
因为多次反射或折射而服从对数正态分布的主波,在移动终端所在地方因为当地物体的散射,而分裂成几条子径。
每条子径假定有大概相等的幅度和随机均匀分布的相位。
而且,它们到达移动终端时有大概相同的延时。
这些成分的包络之和服从瑞利分布,而瑞利分布的参数σ服从对数正态分布,从而构成一个混合分布。
发射机图7-1-2 城区无线多径信道示意图在前面章节介绍了瑞利分布和对数正态分布的基础上,综合考虑了这两种衰落过程,形成Suzuki 衰落分布[2],即其包络的概率分布满足σσσσσμσσd e xx p s s s x ⎰∞---=02)(ln )2(22222π21e)( (7-1-17)式中σ是瑞利分布中各高斯分量的标准差;s μ和s σ分别为对数正态分布的均值和标准差。
可以看出,上式是将瑞利分布的标准差σ在服从对数正态分布的情况下进行了积分,实现了从局部特性到全局特性的转化。
因此,Suzuki 分布的衰落模型是联合考虑了小尺度衰落和大尺度衰落的综合模型。
2 Suzuki 信道模型前面介绍Clarke 模型仿真的仅是小尺度衰落的瑞利衰落信道,现在介绍的Suzuki 信道模型,是将小尺度衰落模型和大尺度传播模型结合起来的一个混合模型,即在瑞利信道的基础上,考虑了阴影效应。
因此,用Suzuki 模型来仿真平坦衰落信道,意义更为重要。
考虑典型市区环境,即在移动台和基站之间没有视距存在,因此,接收信号是一系列来自各个方向的独立反射信号的叠加。
接收信号的包络服从瑞利分布,相位服从π)2,0[区间内的均匀分布。
如果移动台运动较短的距离,可以假设瑞利过程的平均功率保持恒定;如果运动距离较长,由于阴影效应,使瑞利过程的功率有显著的变化,在这种情况下,Suzuki 分布相比瑞利分布较为准确。
Suzuki 过程[2])(t η可以表示为瑞利过程)(t ξ(小尺度衰落)与对数正态过程)(t ς(大尺度衰落)的乘积:(如图1-2-1所示)()()()t t t ζξη⋅= (7-1-18)(1) 瑞利过程)(t ξ瑞利过程)(t ξ可以定义为窄带复高斯随机过程)(t μ的包络: ()()()t j t t 21μμμ+=(7-1-19)这里)(1t μ和)(2t μ是不相关的实正态随机过程,均值为0)}({==i i m t E μ,方差220)}({μμσσμ==i t Var i ,2,1=i 。
因此()()()()t t t t 2221μμμξ+==(7-1-20) 是瑞利分布的随机过程。
)(1t μ和)(2t μ要满足[1]中的经典功率谱分布函数(7-1-21)()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥<-=maxmax 2max max 2 0 /1π0f f f f f f f f S i i μμμσ 2,1=i这里的m ax f ,为最大多普勒频移。
根据功率谱密度,可以得到其自相关函数为())π2(max 020τστμμμf J r i i = (7-1-22)(2) 对数正态过程()t ζ对数正态过程()t ζ由均值为03=m ,方差123=σ的实高斯随机过程)(3t μ生成,()()t s m t 3e μζ+=(7-1-23) 参数m 和s 的引入是为了分别将3m 和23σ转换成实际的均值和方差。
实高斯随机过程)(3t μ与(7-1-19)式中定义的复高斯随机过程)(t μ不相关。