移动信道仿真是在移动信道特征分析的基础上对信道进行数学模型的建立,在实验室条件下把已经建立的数学模型用于对实际信道的模拟。因此,对移动信道的数学模型的研究显得十分必要。现存的信道模型的建立都是为了追求更加接近实际物理信道的统计特性。目前已经有了很多这方面得文献,其中瑞利(Rayleigh)衰落信道模型包括很多:自回归模型和正弦和函数模型等。Clarke于1962提出了典型的SOS模型,简称为Clarke模型[1]。Jakes等人也提出了一种简化模型。由于这两种模型实现简单而被广泛应用于无线衰落信道仿真。由于Jakes等人提出的模型存在统计特性和信道平稳方面的不足,因而很多文献都试图对此进行改进。本文来自辣)文!论(文@网,
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本文重点对瑞利衰落信道进行了数学建模,通过产生高斯白噪声,多普勒滤波等一系列算法,最终在Matlab软件平台上实现该模型的仿真。通过对结果的分析,该模型能够基本实现瑞利衰落信道的基本特性。
1.移动衰落信道的特性
移动通信中信号随接受机与发射机之间的距离不断变化即产生了衰落。其中,信号强度曲线的中直呈现慢速变化,称为慢衰落;曲线的瞬时值呈快速变化,称快衰落。可见快衰落与慢衰落并不是两个独立的衰落(虽然他们的产生原因不同),快衰落反映的是瞬时值,慢衰落反映的是瞬时值加权平均后的中值。
1.1 慢衰落
它是由于在电波传输路径上受到建筑物或山丘等的阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗,一般遵从对数正态分布。
1.1.1 路径损耗
是在发射器和接收器之间由传播环境引入的损耗的量。功率损耗当 RF 波传输在空气中时发生。这个损耗发生是因为空气提供对信号的过滤作用。特定的电磁频率(非常高且非商业化)被完全地阻塞或被空气过滤。
根据电磁场理论能够得出,自由空间环境中,接收信号功率P可表示为
(1)
式中,为发射机送至天线的功率,和,分别为接收天线增益,为波长,为接收天线与发射天线之间的距离[2]。
在移动通信中,电波通过传输媒质时的功率损耗常用传输损耗来表示。定义发送功率与接收功率之比为传输损耗。由式(1)可将表示为
(2)
以分贝的形式表示为
(3)
式中,距离的单位为km,频率的单位为MHz。
由式(2)可知,在自由空间条件下,距离的平方与接收信号功率成反比,即
(4)
但在实际环境中,与的关系可表示为
(5)
在不同的传播条件下,的取值因而定。
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