无线信道建模与仿真(5)

plot, the micro plot approximately and slightly the plot and so on several channelings ways. At present, the big area system, the great plot and micro plot oneself has the recognition to have the universal significance the channel model. To the big area system and the great plot (R ≈ 20km) in radio wave propagation, often acts according to counts the result to obtain the forecast the empirical formula, again acts according to actual carries on the revision. The internationally recognized big area system and the great plot model is the 0kumura-Hata model, it is a group based on the test data statistical graph fitting, has the computation different region path of propagation to lose the value empirical formula;It take the urban district way propagation loss as the datum. Carries on in this foundation to other areas repairs I.. Because its forecast value and the measured data tally well, oneself is widely applied in the big area system and the great honeycomb small this wireless cover design, at present this side work main centralism for wireless channel modeling and simulation technology inevitably development tendency. 2.翻译

1）.无线信道的特性

不同频段的无线电波，其传播方式和特点是不相同的。对工作于VHF和UHF频段的移动通信来说，电波传播的方式主要是空间波，即直射波、折射波、散射波以及它们的合成波。陆地移动系统中，移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域，其天线将接收从多条路径传来的信号，再加移动台本身的运动，使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。

与其它通信信道相比，移动信道是最为复杂的一种。例如，模拟有线信道中典型的信噪比约为46dB，也就是说，信号电平要比噪声电平高40000倍。而且对有线信道来说，其传输质量是可以控制的。通过选择合适的材料与精心加工，可以确保在有线传输系统中有一个相对稳定的电气环境。有线传输线路中，信噪比的波动通常不超过l一2dB。只有当某段线路运行了相当长一段时间后，由于线路损坏逐步带来的损耗也许可达10一15dB，但在这种情况下，就需要对这段线路进行更新了。与此相对照，陆地移动无线信道中信号强度的骤然降低即所谓衰落是经常发生的，衰落深度可达30dB。在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量，影响通信可靠性。在蜂窝移动环境中，同频干扰是一个必须考虑的问题。当发生衰落时，要接收的信号也许比同频小区基站来的干扰信号还要弱，接收机就会锁定在错误信号上。模拟移动通信多采用调频传号，调频方式的捕获效应对同频干扰有一定的抑制作用。而衰落现象会显著改变调频信号特性，消弱其捕获效应。对于数字传输来说，衰落将使比特误码率(BER)大大增加。移动信道与非移动点对点无线情道相比，信号传输的误比特串前者比后者高106

46

倍。与此相对照，有线信道中能够很好工作的语音编码器、调制解调器和同步装置在移动环境中工作性能将会大大恶化。 移动信道的衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境，其传播特性也不尽相同。例如，一个有许多高层建筑的大城市与平坦开阔的农村相比，其传播环境有很大不同，两者的移动信道特性也大有差异。而传播环境本身是相当复杂的，这就使得移动信道特性也是十分复杂的。 复杂、恶劣的传播条件是移动信道的特征，这是由在运动中进行无线通信这一方式本身所决定的。对于移动通信来说，恶劣的信道特性是不可回避的问题。要在这样的传播条件下保持可以接受的传输质量，就必须采用各种技术措施来抵消衰落的不利影响。这就是各种抗衰落技术，包括分集、扩频／跳频、均衡、交织和纠错编码等。另外，信号传输方式，如调制方式，对信道中的衰落也要有一定的适应能力。许多抗衰落实用技术已成功地应用于模拟无线系统。在数字移动通信中，针对数字传输的特点又发展出许多新技术。各种抗衰落技术和数字传输技术的研究对发展数字移动通信系统是十分重要的。

2）.无线信道的模型

研究和开发移动道中数字传输技术的第一步工作就是认识移动信道本身的特性。实际上，移动信道已成为许多理论分析和现场实测的课题，并已得出许多有关其特性的结果。其中有些可给出精确的数学描述，另一些则给出统计模型。然而，由于移动信道的复杂性，仍有许多待研究课题。例如，不可能用单一的数学模型来描述所有的移动环境。这样，不同地区、不同城市中的移动信道特性究竟如何，只有在这些环境中用场强实测获取的数据中来确定。

对移动信道进行研究的基本方法有三种：

（1）理论分析，即用电磁场理论或统计理论分析电波在移动环境个中的传播特性，并用各种数学模型来描述移动信道。往往要提出一些假设条件使信道数学模型简化，所以数学模型对信道的描述都是近似的。即使这样，信道的理论模型对人们认识和研究移动信道仍可起指导作用。

（2）现场电波传播实测，即在不同的传播环境中，做电波传播实测试验。测试参数包括接收信号幅度、延时以及其它反映信道特征的参数。对实测数据进行统计分析，可以得出一些有用的结果。由于移动环境的多样性，现场实测一直被作为研究移动信道的重要方法。 （3）移动信道的计算机模拟，是近年来随着计算机技术的发展新出现的研究方法。如前所述，任何理论分析，都要假设一些简化条件，而实际移动传播环境是干变万化的，这就限制了理论结果的应用范围。现场实测，较为费时、费力，并且也是针对某个特定环境进行的。计算机在硬件支持下，具有很强的计算能力，能灵活快速地模拟各种移动环境。因而，计算机模拟越来越成为研究移动情道的重要方法。

47

可以说，上述三种研究方法是相辅相成的。在许多实际研究工作中，这些方法用于研究进程的不同阶段。移动环境中电波传播特性研究的结果往往用下述两种方式给出：

第一，对移动环境中电波传播特性给出某种统计描述。例如，理论分析和实测试验结果表明，在移动环境中接收信号的幅度在大多数情况下符合瑞利（Rayleigh）分布。在有些情况，则更符合莱斯（Rice）分布。电波衰落特性的统计规律，为研究移动信道抗衰落技术提供了基本依据。

第二，建立电波传播模型。模型可包括图表、近似计算公式等。近年来，在计算机上建模也越来越流行。应用电波传播模型可对无线电波在传播过程中的各种干扰和损耗进行预测，直接为系统工程设计服务。

应该注意到，由于移动环境的复杂性，不可能建立单一的模型。不同的模型是从不同传播环境的实测数据中归纳而得出的，都有一定的适用范围。进行系统工程设计时，模型的选择是很重要的，有时不同的模型会给出不同的结果。因此，传播环境对移动信道特性起着关键作用。

另外，移动信道特性还受到系统工作频率和移动台运动状况的影响。在相同地区，工作频率不同，接收信号衰落状况有差异。而静止与低速运动的车辆所面临的移动环境问题与高速运动的车辆有很大的不同。一般来说，为解决移通信系统的设计问题，必须搞清三个问题：无线电信号在移动信道中可能发生的变化以及发生这些变化的原因；对于特定的无线传输技术，这些变化对传输质量和系统性能有什么影响；有哪些方法或技术可供用来克服这些不利。 3）.信道建模仿真技术的发展概况

移动通信系统的性能主要受到无线信道特性的制约。发射机私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，无线信道的建模和仿真对于现代数字移动通信系统的研发具有越来越重要的意义。随着移动通信用户的增多，划分给移动通信的频带却没有改变，为了更有效地利用频带以支持更多的用户，移动通信中蜂窝的覆盖半径越来越小，经历了由大区制到宏小区、微小区以及微微小区的演变。未来的个人通信系统，基站天线差不多是街灯的高度，传播距离在Ikm以内。按照蜂窝覆盖半径的大小，现代无线移动通信大致可分为宏小区、微小区和微微小区等几种频率复用方式。目前，大区制、宏小区和微小区己有公认的具有普遍意义的信道模型。对大区制和宏小区(R≈20km)内的电波传播，常根据统计结果得出预测的经验公式，再根据实测进行修正。国际公认的大区制和宏小区模型是0kumura-Hata模型，它是一组基于测试数据的统计图表拟合的、具有计算不同区域传播路径损耗中值的经验公式;它以市区路径传播损耗为基准。在此基础上对其他地区进行修I.。由于它的预测值与实测数据吻合较好，己被广泛应用于大区制和宏蜂窝小这

48

的无线覆盖设计中，目前这方的工作主要集中为无线信道建模与仿真技术的必然发展趋势。

Matlab程序

1.自由空间传播模型

wireless_free_space_attenuation.m文件

function y=wireless_free_space_attenuation(d,f); y=32.4+20*log(d)/log(10)+20*log(f)/log(10); Simulink_wireless_free_space_attenuation.m文件 clc; clear all f=900; d=0.1:0.1:100;

y=wireless_free_space_attenuation(d,f); plot(d,y);

2. Okumura-Hata模型

wireless_hata_attenuation.m文件

function y=wireless_hata_attenuation(Model,f,Hm,Hb,d)

y1=69.55+26.16*log(f)/log(10)-13.82*log(Hb)/log(10)+(44.9-6.55*log(Hb)/log(10))*log(d)/log(10); if Model==1

a=(1.11*log(f)/log(10)-0.7)*Hm-(1.56*log(f)/log(10)-0.8); elseif Model==2

a=8.29*(log(1.54*Hm)/log(10)).^2-1.1; elseif Model==3

a=3.2*(log(11.75*Hm)/log(10)).^2-4.97; elseif Model==4

a=(log(f/28)/log(10)).^2+5.4; elseif Model==5

a=40.98+4.78*(log(f)/log(10)).^2-18.33*log(f)/log(10); else

error('no that model'); end

49

y=y1-a;

Simulink_wireless_hata_attenuation.m文件 clc; clear all %f=900; %d=0.1:0.1:100;

%y=wireless_free_space_attenuation(d,f); d=1:0.1:100;

y=wireless_hata_attenuation(1,900,1.5,50,d); y1=wireless_hata_attenuation(3,900,1.5,50,d); y2=wireless_hata_attenuation(4,900,1.5,100,d); y3=wireless_hata_attenuation(5,900,1.5,100,d); plot(d,y,'-r',d,y1,d,y2,'-.',d,y3,'--c'); xlabel('距离(km)'); ylabel('损耗（dB)');

title('Okumura-Hata模型损耗');

legend('中小城市f=900MHz,Hm=1.5m,Hb=50m','大城市f=900MHz,Hm=1.5m,Hb=50m','郊区f=900MHz,Hm=1.5m,Hb=100m','农村f=900MHz,Hm=1.5m,Hb=100m') 3. COST-231 Hata模型

wireless_COST231_hata_attenuation.m文件

function y=wireless_COST231_hata_attenuation(Model,f,Hm,Hb,d)

y1=46.3+33.9*log(f)/log(10)-13.82*log(Hb)/log(10)+(44.9-6.55*log(Hb)/log(10))*log(d)/log(10); if Model==1

a=(1.11*log(f)/log(10)-0.7)*Hm-(1.56*log(f)/log(10)-0.8)-3; elseif Model==2

a=8.29*(log(1.54*Hm)/log(10)).^2-1.1; elseif Model==3

a=3.2*(log(11.75*Hm)/log(10)).^2-4.97; elseif Model==4

a=(log(f/28)/log(10)).^2+5.4; elseif Model==5

50

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库无线信道建模与仿真(5)在线全文阅读。