卫星衰落信道分析与建模

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Rayleigh衰落信道的建模与仿真

Rayleigh衰落信道的建模与仿真

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信 息通信
胡凯等: a lih R yeg 衰落信道的建模与仿真
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可见, 上式中的 + 与 一 是通过 关联的。 为此, 同样在文献 中, a is o 紧接着提出了另一种 M ru EP p 多普勒频移简化法, 即将 + 与 一 全部设置为两组独 立 的随机变量 , 有效避免了J k s a e 仿真器 中随机相移产 生相关
Ke wo d : Ra li h f d n ; a e d l c a n l smu ai n y rs y eg a i g J k s mo e ; h n e; i lto
对平坦衰落信道的模型描述最简单的就是瑞利过程 , 它是 dC a k 在16 年提 出的,  ̄ lre 98 假设信号经过无线信道到达接收
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衰落信道的无线通信系统的分析与仿真

衰落信道的无线通信系统的分析与仿真

摘要为了更好的了解和掌握衰落信道中无线通信系统的性能,提出了基于MATLAB的无线衰落信道仿真模型,采用64QAM调制方式,信道编码用了(7,4)线性分组码,利用MATLAB中SIMULINK通信系统仿真模型库进行(7,4)线性分组码建模仿真,并调用通信系统功能函数进行绘制频谱及误码率与信噪比关系曲线图。

在完成衰落信道的性能分析之后,并与高斯信道下的性能进行对比。

关键字:SIMULINK 64QAM 无线衰落高斯信道仿真目录前言 (3)1 64QAM设计原理及衰落信道 (4)1.1 64QAM通信系统基本模型 (4)1.2 无线衰落信道 (4)1.3 64QAM调制技术 (5)1.4 64QAM调制的主要技术指标 (6)2 线性分组码基本原理 (7)2.1 线性分组码 (7)2.2 编码原理 (7)2.3 纠错原理 (9)3 SIMULINK 概述 (11)3.1 Simulink的模块操作 (11)3.1.1 主要模块的简介 (12)3.2 Simulink的功能 (12)4 衰落信道的性能分析与仿真 (14)4.1 SIMULINK中模块仿真 (14)4.1.1 信号源及模块参数 (15)4.1.2 线性分组码(7,4) (15)4.1.3 主要模块参数设置 (16)4.2 64QAM通信系统仿真 (17)4.3 性能分析 (19)总结 (20)参考文献 (21)致谢 (22)前言在卫星移动通信系统、陆地移动通信系统中其电波传播方式主要以视距传播为主。

由于多径和接收端运动等因素的影响,使得无线信道对接收信号在时间、频率和角度上造成了色散,这种色散表现在接收信号幅度上就是所谓的信号衰落,因此,多径效应对通信质量有着至关重要的影响。

正交幅度调制QAM是数字通信系统中一种常用的调制技术。

尤其是多进制QAM,比如64QAM有着非常高的频谱利用率。

它的调制效率高,对传输途径的信噪比要求高,具有带宽利用率高,抗噪声强等特点,适合有线电视电缆传输;我国有线电视网中广泛应用的DVB-C 调制即QAM 调制方式。

临近空间衰落信道建模及其性能分析

临近空间衰落信道建模及其性能分析
树木、杆子或山丘而产生 , 散射体只能在某个高度 h以下 的范 围存在 ,因此 ,符合定 义
的点(, ,) Y z满足 以下 方程组 :

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K yn , P K) e ig Q S 调制方案下 的结果 。
其 中, () f 是过量延 时为 f的路径长 度。 模型假设 :散射体在整个 散射 区域内均匀分布 ,且每个 散射体产 生一条 反射 路径 。反射路 径产生条件是 :该散射体
LI Ch n , N e g CHEN h - i , U - o g S u x n S Yi n d ( ee o T l mmu ia o n ie r gI s t t, r o c n ie r gU ies y Xi l 7 0 7 , hn ) c nc t nE gn e i t ue Ai F r e g n ei n v ri , ’ l 1 0 7 C ia i n ni E n t a
衰落特性 。
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由于临近空 问信道 有小的时延扩展 ,因此产 生一个可 以

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忽略的 时间色散 ,只在 宽带信号的情况下是频率选择性 的。

另一方面 ,频率色 散比普通 传输信道严重得多 ,因为平 台和
移动用户 的共 同运动对 多普勒扩展都有 贡献。
道的参数。 假设临近空问平 台发射机高度 Z= 0k o 2 m,地面移动用户
作者简介 : 林
圈 1 椭球模型
诚( 8 -) 男 , 1 2 , 9 硕士 研究生 , 主研 方向 : 移动通信 Em i i enw r@13 o - al z as eI 6. m :s h c

面向卫星通信的信道建模与传输优化方法研究

面向卫星通信的信道建模与传输优化方法研究

面向卫星通信的信道建模与传输优化方法研究卫星通信作为一种重要的无线通信方式,在现代社会中扮演着关键角色。

然而,由于卫星通信中存在的信道特性不同于传统的地面通信,信道建模和传输优化成为了卫星通信技术的重点研究方向之一。

本文将重点探讨面向卫星通信的信道建模和传输优化方法。

一、信道建模卫星通信的信道建模是研究卫星通信系统中信道特性的过程。

这种建模有助于了解信号在卫星信道中的行为,并为系统设计和优化提供基础。

在卫星通信中,信道的主要特点包括大气传播衰落、自由空间传播损耗、多径效应以及地球弯曲效应等。

1. 大气传播衰落卫星信道中的大气传播衰落是由于大气中水汽、云、雨滴等物体对电磁波的吸收和散射引起的。

这种衰落会导致信号的强度和相位的随机变化,而且具有快速衰落的特点。

研究人员可以使用统计方法对大气传播衰落进行建模,例如使用纯对数正态分布或韦布尔分布来描述衰落的统计特性。

2. 自由空间传播损耗自由空间传播损耗是指信号由卫星发射到地球接收点时经过的自由空间中的损耗。

这种损耗与卫星与接收点之间的距离成正比,其表达式为L=32.44+20log(d)+20log(f),其中L为损耗(dB),d为距离(km),f为频率(GHz)。

在信道建模中,可以使用这个公式来计算信号的损耗。

3. 多径效应多径效应是指信号在传播过程中由于经历了多个路径引起的多次反射、衍射和散射,从而导致信号到达接收点时发生时延和相位畸变等问题。

针对多径效应,可以使用雷克空间CORASAN模型或尺度HATA模型等来进行建模。

4. 地球弯曲效应地球弯曲效应是指信号在经过地球曲率时发生的衰落和有效面积减小现象。

在信道建模中,可以通过考虑地球曲率来模拟这种效应。

二、传输优化方法在对卫星通信信道进行建模之后,研究人员可以基于模型提出一系列传输优化方法来改善卫星通信系统的性能。

1. 编码技术优化在卫星通信中,编码技术是一种常用的传输优化方法。

通过引入纠错码或调制码,可以提高信道的可靠性和抗干扰性。

无线通信中信号衰落模型的应用研究分析

无线通信中信号衰落模型的应用研究分析

无线通信中信号衰落模型的应用研究分析在当今数字化和信息化的时代,无线通信已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。

从手机通话、无线网络连接到卫星通信,无线通信技术的广泛应用极大地改变了人们的生活方式和社会运行模式。

然而,在无线通信中,信号衰落是一个不可忽视的问题,它会严重影响通信质量和可靠性。

为了有效地应对信号衰落,深入研究和应用信号衰落模型显得尤为重要。

信号衰落,简单来说,就是无线信号在传播过程中由于各种因素的影响而发生的强度减弱现象。

这些因素包括传播路径中的障碍物、多径传播、大气条件、移动终端的移动速度和方向等。

信号衰落模型就是对这些衰落现象进行数学描述和分析的工具,通过建立模型,我们可以更好地理解信号衰落的特性,预测信号的变化趋势,并采取相应的措施来提高通信质量。

在众多的信号衰落模型中,瑞利衰落模型和莱斯衰落模型是最为常见和重要的两种。

瑞利衰落模型通常适用于没有直射路径的情况,比如在城市环境中,信号经过建筑物的反射和散射后到达接收端。

在这种情况下,接收信号的幅度服从瑞利分布。

而莱斯衰落模型则适用于存在直射路径和多个散射路径的情况,比如在郊区或者农村地区,信号既有较强的直射分量,又有较弱的散射分量。

此时,接收信号的幅度服从莱斯分布。

信号衰落模型在无线通信系统的设计和优化中发挥着重要作用。

在通信系统的规划阶段,通过对信号传播环境的分析和衰落模型的应用,可以合理地确定基站的位置和覆盖范围,以确保信号能够有效地覆盖目标区域。

例如,在城市高楼密集区域,由于信号的反射和散射较为严重,需要采用较小的基站间距和较高的发射功率来弥补信号衰落的影响。

而在开阔的农村地区,则可以适当增大基站间距,降低发射功率,以节约成本和减少电磁辐射。

在无线资源管理方面,信号衰落模型也具有重要意义。

无线资源管理的主要任务是合理地分配频谱资源、功率资源和时隙资源等,以提高系统的容量和性能。

通过利用衰落模型对信号强度的预测,可以动态地调整发射功率、调制方式和编码速率等参数,以适应信道条件的变化。

卫星通信的信道测量和建模

卫星通信的信道测量和建模

卫星通信信道的建模和测量一、通信卫星分类卫星可以分类的方式有很多种,这里只列出常见的分类。

1.1 轨位卫星可以根据轨道的高度分为以下几种。

其中,近地轨道卫星(Land mobile satellite-LMS)为当前研究的热点。

因为在高轨位上,卫星信道更加趋近于高斯信道。

而在低轨位工作的卫星,由于其运动性,会存在遮挡、时变、多径效应和多普勒效应。

1.LEO (low earth orbit): 160~2000km2.MEO (medium earth orbit): 2000~36000km3.HEO (high earth orbit):>36000km4.GEO (geostationary orbit):36000km1.2 频段按照卫星工作的频段,一般可以分为以下几类。

其中,在卫星信道测量上,要特别考虑高频段所带来的阴影衰落,以及天气状况。

工作在ka波段的卫星,雨衰严重。

1.L-band: 0.3~3G2.S-band: 2-4G3.C-band: 4~8G4.X-band: 8~12G5.Ku-band: 12~18G6.Ka-band: 27~40G1.3 服务区域根据卫星服务的区域不同,又可以把卫星分为以下几类。

如果卫星服务的区域在城区,则遮挡会更加严重。

而在空旷的郊区,则遮挡会相应变少。

另外,最近有些工作是测量热带区域的卫星信道,主要是因为热带区域天气多变,因此,有必要单独考虑。

1.Rural2.Suburban3.Urban4.Tropical area1.4 极化方式根据卫星的极化方式不同,又可以把卫星分为多极化和双极化卫星。

1.Single-polarized2.Dual-polarized目前,大部分信道建模或者测量都是选择其中的一个子集,作为研究对象。

比如,研究近地轨道卫星在Ka波段下城区的信道的测量和建模。

就调研的结果来看,现在大部分文献都集中在低轨卫星条件下,研究卫星信道的测量和建模。

卫星通信中的信道建模和性能分析研究

卫星通信中的信道建模和性能分析研究

卫星通信中的信道建模和性能分析研究近年来,随着卫星通信技术的快速发展,卫星通信已成为人们日常生活中不可或缺的组成部分之一。

而信道建模和性能分析则是卫星通信中的重要研究课题。

本文将就卫星通信中的信道建模和性能分析进行深入探讨。

一、卫星通信的信道建模信道建模是卫星通信中的重要环节,它是指将信道上的多种物理现象抽象成数学模型,以便于信道特性的分析和研究。

卫星通信信道的建模方式有很多种,其中较为常用的有统计模型、物理模型、仿真模型等。

统计模型是基于实际测量数据的概率统计方法,通过大量数据的分析与处理,得出信道的统计特性。

物理模型则是将信道建模为各种信号传输过程中的物理现象,例如信号传输时的衰减、噪声、多径效应等,以便更好地描述信道特性。

其中,多径效应是卫星通信中信道建模的难点之一,因为它是由于信号在传播过程中与障碍物反射、折射等效应产生的。

仿真模型是通过计算机仿真来模拟卫星通信中的信号传播过程,以便更好地预测和分析信道性能。

二、卫星通信的性能分析性能分析是指对卫星通信中的信号传输过程进行定量和定性评估的过程,一般分为误码率、信噪比、传输速率等多个方面进行分析。

误码率是衡量卫星信道性能的重要指标之一,它指在信道传输中出现错误比例。

误码率越低,证明信道传输品质越好,即信号的正确传输率越高。

信噪比是指信号与噪声的比值,也是衡量信道质量的一个重要指标。

当信号传输时,由于信道中存在着各种噪声和干扰,因此信噪比越高,信号传输质量也就越好。

传输速率则是指在特定的信道条件下,通过信道传输数据的速度。

传输速率越快,则证明信道传输效率越高。

三、卫星通信的应用及未来发展卫星通信是目前最为广泛应用的通信技术之一。

它已经渗透到生活中的方方面面,例如航空、海洋、广播电视、电话、互联网等等。

而随着卫星技术的不断进步和卫星通信网络的不断完善,未来卫星通信将会在更多的领域得到应用。

例如,在互联网迅速发展的当下,卫星通信可以成为解决全球上网难题的重要手段,而在物联网方面,卫星通信将会成为物联网建设中不可或缺的技术手段。

卫星通信系统中的信道建模与性能优化研究

卫星通信系统中的信道建模与性能优化研究

卫星通信系统中的信道建模与性能优化研究引言卫星通信系统作为一种重要的通信技术,广泛应用于航天、航海、气象、农业等领域。

在卫星通信系统中,信道建模与性能优化是一个重要的研究方向。

本文将对卫星通信系统中的信道建模和性能优化进行分析与探讨。

一、卫星通信系统的信道建模1.1 大气信道建模大气在卫星通信中扮演着重要的角色,影响着信号的传输和接收。

大气信道建模是描述大气对信号传输的影响的数学模型。

其中,常见的影响因素包括大气湍流、雨淋、电离层等。

1.2 干扰信道建模卫星通信系统中存在着各种干扰,如天线间干扰、卫星间干扰、地面干扰等。

对这些干扰信道的建模能够为系统的优化提供指导。

1.3 多径信道建模卫星通信信号在传播过程中会遇到多径效应,造成信号的衰落和时延扩展。

多径信道建模可以描述不同路径导致的信号衰落和时延扩展情况,从而优化系统性能。

二、卫星通信系统性能优化2.1 调制与编码技术优化调制与编码技术是卫星通信系统的核心技术,直接影响着系统的传输速率和误码率。

通过优化调制与编码技术,可以提高系统的抗干扰性能和误码纠正能力。

2.2 天线设计与指向优化天线是卫星通信系统的重要组成部分,天线设计直接影响着系统的覆盖范围和信号质量。

通过优化天线的设计与指向,可以提高系统的覆盖能力和信号接收强度。

2.3 功率控制与功率分配优化在卫星通信系统中,功率控制和功率分配是保证信号传输质量的重要措施。

通过优化功率控制与功率分配策略,可以提高系统的传输效率和频谱利用率。

2.4 路径选择与切换优化在卫星通信系统中,路径选择和切换对整个系统的性能有着重要影响。

通过优化路径选择与切换策略,可以提高系统的容错性和数据传输速率。

三、卫星通信系统的性能评估与验证为了验证卫星通信系统的性能优化效果,需要进行性能评估和验证实验。

常用的评估指标包括误码率、传输速率、频谱效率等。

通过实验数据的收集和分析,可以验证系统的性能优化效果,并对系统进行进一步优化。

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Ke r s ae l e c a n l y wo d :s tl t h n e ;mu i ah f d n i h p t a ig;c a n l d l smp i e w —a d l h n e mo e ; i l d t o r y mo e i f
障 碍 物 , 而 产 生 反 射 、 射 和 散 射 , 图 1 示 , 些 信 号 从 衍 如 所 这 在 接 收端 叠 加 就 成 为 多径 信 号 。
这 种 模 型 ,就 可 以在 仿 真 实 验 中 较 好 的 模 拟 实 际 信 道 情 况 , 从 而 获 得 较 为 准 确 的信 号 传 输 结 果 , 卫 星 高 速 数 据 传 输 研 为
(pleSa eh ooy C . L d , e ' g 1 0 8 , h n ) s c trT c n lg o , t.B on 0 0 6 C ia c i
Ab t a t s r c :On t e b ss o e e r h a d a ay i o r d t n l R y eg n i e t e a h n e d l,u i g t o h a i fr s a c n n lss f t i o a a l ih a d R c i a i me d l y c a n l mo e sn w
由于 海 量 信 息 的快 速 增 长 , 卫 星 数 据 的 传 输 速 率 提 出 对 了更 高 要 求 。 当卫 星 数 据速 率 突 破 百 兆 时 , 道 对 接 收 信 号 信 将 产 生 严 重 影 响 。尤 其 是 多 径 衰 落 使 得 接 收 信 号 产 生 严 重 的
串 扰 而 发 生错 误 。本 文 在 研 究 一 般 R y i a e h和 R c 落 模 型 g i e衰 基 础 上 . 出 一 种 简 化 的 R mm e 模 型 , 需 要 选 择 适 当 的 提 u i r 只 两 个 参 数 。 可 以 获 得 较 为 理 想 的 实 际 信 道 幅 频 响应 。 采 用 就
衰 落 中 心 频 率 为 4 0 MHz 8 。
关键 词 : 星信 道 ;多径 衰 落 ;信 道 模 型 ;简化 两径 模 型 卫
中图 分 类 号 : N 2  ̄ 1 T 9 7. 2
文 献 标识 码 : A
文 章 编 号 :1 7 — 2 6 2 1 ) 8 0 8 — 3 6 4 6 3 (0 10 — 0 9 0
第 1 9卷 第 8 期
V0 .9 11
No 8 .
电 子 设 计 工 程
Elc r n c De i n En i e rng e to i sg g n e i
21 0 1年 4月
Ap .2 1 r 01
卫 星衰落信道分析与建模
郑 晓 天 , 勇 杰 ,张拯 宁 ,宋 振 宇 战
p t o r p a h ta ii n lc nn l a sm p i e a elt ha ahs t e lce t e r d to a ha e , i lf d s t li c nne o e t e ti x r s i s p es ned i e lm d lwih c ra n e p e son wa r e t .Th s i
( 天 恒 星科 技 有 限公 司 北 京 10 8 ) 航 0 0 6 摘 要 : 研 究分 析 传 统 R ye h信 道 和 R c 在 alg i i e信 道 抽 头 时延 模 型 的 基 础 上 , 用 两 条 多径 路 线 代 替 传 统 模 型 , 出一 采 提
个 具 有 确 定 数 学 表 达 式 的 简化 卫 星 信 道 模 型 , 需 对 该 模 型 中 的 两 个 参 数 取 适 当 的取 值 , 可 以得 到 不 同 频 率 的卫 星信 道 。理 论 和 仿 真 结 果表 明 , 时延 z 0 3n ,- . - 当 - . s - 7 -6  ̄ o 5时 , 以获 得 的 最 大 衰 落幅 度 为 1 B, 可 Od
Ana y i n m o lo a e lt a i ha l ss a d de fs t lie f d ng c nne l
Z E G Xa—a , H N Y n-e Z N h n—ig S N hny H N i t n Z A ogj , HA GZ egnn , O G Z e — oi i u
究奠 定 基 础 。
图 1 信 号 的反 射 、 射 和 散 射 衍
Fg Re eto , i rcin a d satrn fsg a i.1 l f cin df a to n c t i go in l f e
e p e so a w a a t r ih c n d c d h x mu fd n mp i d n e t lf q e c T e t e r n l ss x r si n h s t o p r me e swh c a e i e t e ma i m a i g a l u e a d c nr r u n y. h h oy a a y i t a e a d smu a in rs l h w e ma i m d n mp i d s 1 B a d c n r l r q e c s4 0 MHz w e i e a = n i lt u t s o t x mu f i g a l u e i 0 d n e t e u n y i 8 o e s h a t af h nt me d ly f
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