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2信道模型

信道模型

  • 1概述
    • 1.1调制信道模型:
    • 1.2信道参数
  • 2不考虑空间特性的信道模型
    • 2.1基本特性
      • 2.1.1多径
      • 2.1.2多普勒频移
      • 2.1.3快慢衰落
    • 2.2传播预测模型
    • 2.3信道冲击响应
      • 2.3.1多普勒功率谱cost 207
      • 2.3.2多径时延的主要参数
    • 2.4信道响应模型理论(==这个part有点看不太懂==)
  • 3考虑空间特性的信道模型
    • 3.1有到达角的信道模型
    • 3.2角度扩展
  • 4信道仿真模型
    • 4.1宏小区基站
    • 4.2典型城市TU
    • 4.3BU仿真模型

1概述

在这里插入图片描述

1.1调制信道模型:

r ( t ) = f [ s i ( t ) ] + n ( t ) , r(t)=f[s_i(t)]+n(t), r(t)=f[si(t)]+n(t),对于 f [ ] , f[], f[],

  • 若为 c , c, c,加性高斯噪声模型
  • 若为 c ( t ) , c(t), c(t),带有加性噪声的线性滤波器模型
  • 若为 c ( t , τ ) , c(t,\tau), c(t,τ),带有加性噪声的时变线性滤波器模型

1.2信道参数

  • 弥散损耗,阴影效应
  • 多径,电平快衰落和时延扩展
  • 多普勒频移,随机调频

2不考虑空间特性的信道模型

2.1基本特性

2.1.1多径

  • 直射波
  • 反射绕射
  • 散射

2.1.2多普勒频移

  1. f m a x = v c o s θ / λ f_{max}=vcos\theta/\lambda fmax=vcosθ/λ
    在这里插入图片描述
  2. Δ ϕ = 4 π h t h r / λ d \Delta \phi=4\pi h_th_r/\lambda d Δϕ=4πhthr/λd
    Δ ϕ \Delta \phi Δϕ越小,代表同相叠加的可能性越大
    在这里插入图片描述
  3. d c = 4 h t h r / λ d_c=4h_th_r/\lambda dc=4hthr/λ
    d c d_c dc范围内,代表是 P r P_r Pr − 2 -2 2次幂衰落,否则呈 − 4 -4 4次幂衰落
    在这里插入图片描述

2.1.3快慢衰落

在这里插入图片描述

  • 快衰落
    • 瑞利衰落
      没有主的散射体占主导地位
    • 莱斯衰落
      有一个衰落占主导地位
    • N a k a g a m i − m Nakagami-m Nakagamim衰落
      实际测量得到的衰落
  • 慢衰落
    对数正态分布

2.2传播预测模型

  • Hata模型
  • IMT-2000室内路径损耗模型,12dB对数正态阴影衰落标准偏差
  • 室内宏小区,6dB
  • METIS信道模型

2.3信道冲击响应

在多径信道下,信道的冲击响应为 h ( t ) = ∑ k = 0 N a k δ ( t − t k ) e j θ k h(t)=\sum_{k=0}^Na_k\delta (t-t_k)e^{j\theta_k} h(t)=k=0Nakδ(ttk)ejθk

2.3.1多普勒功率谱cost 207

在这里插入图片描述

  • RA乡村地区
    在这里插入图片描述
  • TU典型城市
    在这里插入图片描述
  • BU恶略城市地区
    在这里插入图片描述
  • HT山地地区
    在这里插入图片描述

2.3.2多径时延的主要参数

  • 平均时延
    D = ∫ 0 ∞ τ P ( τ ) d τ / ∫ 0 ∞ P ( τ ) d τ D=\int_0^{\infty}\tau P(\tau)d\tau/\int_0^{\infty}P(\tau)d\tau D=0τP(τ)dτ/0P(τ)dτ
  • RMS扩展时延
    σ r m s = ∫ 0 ∞ ( τ − D ) 2 P ( τ ) d τ ∫ 0 ∞ P ( τ ) d τ \sigma_{rms}=\sqrt{\frac{\int_0^{\infty}(\tau-D)^2 P(\tau)d\tau}{\int_0^{\infty}P(\tau)d\tau}} σrms=0P(τ)dτ0(τD)2P(τ)dτ

2.4信道响应模型理论(这个part有点看不太懂)

  • 时变信道
    y ( t ) = ∫ ∞ ∞ h ( t , τ ) x ( t − τ ) d τ + n ( t ) y(t)=\int_{\infty}^{\infty}h(t,\tau)x(t-\tau)d\tau+n(t) y(t)=h(t,τ)x(tτ)dτ+n(t)
    h ( t , τ ) h(t,\tau) h(t,τ)是二维随机过程,描述该过程的参数有时延,Doppler频移,反射系数等
  • 确定性信道的表示
    • 时变函数: H ( t , f ) = ∫ ∞ ∞ h ( t , τ ) e − 2 j π f t d τ H(t,f)=\int_{\infty}^{\infty}h(t,\tau)e^{-2j\pi ft}d\tau H(t,f)=h(t,τ)e2jπftdτ
    • 信道扩展函数: S ( v , τ ) = ∫ ∞ ∞ h ( t , τ ) e − 2 j π v t d t S(v,\tau)=\int_{\infty}^{\infty}h(t,\tau)e^{-2j\pi vt}dt S(v,τ)=h(t,τ)e2jπvtdt
  • 信道冲击响应
  • 相干时间 T c = 9 16 π f m T_c=\frac{9}{16\pi f_m} Tc=16πfm9
  • 相干带宽 B c = 1 2 π σ t B_c=\frac{1}{2\pi \sigma_t} Bc=2πσt1

3考虑空间特性的信道模型

3.1有到达角的信道模型

  • AOA=angle of arrival
    确定信号的分量多了AOA。
  • 窄带冲击响应
    较之之前,变为 h 1 ⃗ ( t , τ ) = ∑ l = 0 L ( t ) − 1 A l , 1 ( t ) e j ϕ l , 1 ( t ) a ⃗ ( θ l , 1 ( t ) ) δ ( t − τ l , 1 ( t ) ) \vec{h_1}(t,\tau)=\sum_{l=0}^{L(t)-1}A_{l,1}(t)e^{j\phi_{l,1}(t)}\vec{a}(\theta_{l,1}(t))\delta(t-\tau_{l,1}(t)) h1 (t,τ)=l=0L(t)1Al,1(t)ejϕl,1(t)a (θl,1(t))δ(tτl,1(t))
    其中 a ⃗ ( θ l , 1 ( t ) ) \vec{a}(\theta_{l,1}(t)) a (θl,1(t))是阵列响应向量
    在这里插入图片描述

3.2角度扩展

  • 计算角度扩展
    • 平均AOA
      θ ˉ = ∫ − π π θ ψ A ( θ ) d θ / ∫ − π π ψ A ( θ ) d θ \bar{\theta}=\int_{-\pi}^{\pi}\theta\psi_A(\theta)d\theta/\int_{-\pi}^{\pi}\psi_A(\theta)d\theta θˉ=ππθψA(θ)dθ/ππψA(θ)dθ
    • RMS角度扩展
      θ R M S = ∫ − π π ( θ − θ ˉ ) 2 ψ A ( θ ) d θ / ∫ − π π ψ A ( θ ) d θ \theta_{RMS}=\sqrt{\int_{-\pi}^{\pi}(\theta-\bar{\theta})^2\psi_A(\theta)d\theta/\int_{-\pi}^{\pi}\psi_A(\theta)d\theta} θRMS=ππ(θθˉ)2ψA(θ)dθ/ππψA(θ)dθ
  • 相干距离
    D c ∝ 1 θ R M S D_c\propto \frac{1}{\theta_{RMS}} DcθRMS1
    相干距离正比于角度扩展的倒数,若相干距离小,则角度扩展大
  • Homogeneous Channel(同性质的信道)
    • 定义
      若满足 R ( t 1 , t 2 ; τ 1 , τ 2 ; d 1 ⃗ , d 2 ⃗ ) = R ( t 1 , t 2 ; τ 1 , τ 2 ; d 1 ⃗ − d 2 ⃗ ) , R(t_1,t_2;\tau_1,\tau_2;\vec{d_1},\vec{d_2})=R(t_1,t_2;\tau_1,\tau_2;\vec{d_1}-\vec{d_2}), R(t1,t2;τ1,τ2;d1 ,d2 )=R(t1,t2;τ1,τ2;d1 d2 ),则称之为Homogeneous Channel
    • 性质
      Homogeneous Channel任意位置来自不同的方位角的信号是不相关的
      在这里插入图片描述

4信道仿真模型

幅度+时变特性 → \rightarrow 加入时延特性 → \rightarrow 加入空间特性

4.1宏小区基站

  • 定义
    散射角不是 ( 0 , 2 π ) (0,2\pi) (0,2π),而是限制在一个比较小的区域内
    在这里插入图片描述
  • Lee模型
    在这里插入图片描述
  • 改进的Lee模型
    考虑多普勒频移,散射簇是可以以一定的角速度移动的
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4.2典型城市TU

120个散射体随机分布,若移动终端移动在5m距离以内,则散射体不动,否则跟着移动
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4.3BU仿真模型

对比TU,在 4 5 。 45^。 45的地方多加了一个120个散射体的散射簇。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

http://www.lryc.cn/news/2414206.html

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