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一種移動通信信道模擬器的設(shè)計與實現(xiàn)

時間:2023-05-01 11:54:37 電子通信論文 我要投稿
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一種移動通信信道模擬器的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要:介紹了一種實時模擬移動信道基本特性(如瑞利衰落、多徑傳播、電波傳播路徑損耗、多普勒頻移等)的信道模擬器的研制方法,包括模擬器數(shù)字原理及其實現(xiàn)方案。本模擬器的衰落率在8~80Hz內(nèi)可調(diào),模擬衰落深度超過20dB,最大多徑時延為10.2μs。

    關(guān)鍵詞:信道模擬 多徑傳播 瑞利衰落 時延

1 移動移動通信信道模擬器研制背景

移動通信是近年來發(fā)展十分迅速的通信方式,在陸地移動通信系統(tǒng)中,由于移動臺所處區(qū)域地形復(fù)雜,加上移動臺本身的運動,使接收到的信號其包絡(luò)和相位隨機變化。

為了評價移動通信設(shè)備的性能,需要在實際通信環(huán)境中進行反復(fù)實驗,這必將耗費大量人力物力。為了縮短研制周期,節(jié)省研制費用,在移動通信設(shè)備的研制過程中,廣泛采用了各種信道模擬器。

本文介紹了一種針對信號頻率為70MHz、基站天線高度為18m的移動通信信道的模擬器。該模擬器可以模擬移動通信信道的主要特點,如瑞利衰落(Rayleigh fading)、多徑傳播、電池傳播路徑損耗、多普勒頻移等。

2 移動通信信道模擬器的研制依據(jù)

2.1 瑞利衰落

陸地移動通信由于受地形、環(huán)境等因素的影響,其衰落機理是非常復(fù)雜的。但在移動通信信道模擬器模擬的眾多信道參數(shù)中,呈頻率選擇性的瑞利衰落占主要地位。即實現(xiàn)信號包絡(luò)的瑞利分布和相位的均勻分布是信道模擬的核心。

2.1.1 實現(xiàn)瑞利衰落的數(shù)學原理

設(shè)一個隨機過程ξ(t)可以表示為:

式(1)中ξc(t)與ξs(t)分別為ξ(t)的同相分量和正交分量。

可以證明:一個均值為零的窄帶平穩(wěn)高斯過程,其同相分量ξc(t) 和正交分量ξs(t)同樣是平穩(wěn)高斯過程,且均值都為零,方差也相同。另外,在同一時刻得到的ξc(t)與ξs(t)是不相關(guān)或統(tǒng)計獨立。還可以證明:一個均值為零,方差為σ2ξ的平穩(wěn)高斯窄帶過程,其包絡(luò)的一維分布服從瑞利分布,其相位的一維分布服從均勻分布,并且就一維分布而言,兩者是統(tǒng)計獨立的。

綜上所述,一個均值為零的平穩(wěn)高斯窄帶過程,其包絡(luò)的一維分布服從瑞利分布,其相位服從均勻分布,且兩者是統(tǒng)計獨立的。同時,一個均值為零的窄帶平穩(wěn)高斯過程也可由兩個同為平穩(wěn)高斯過程的同相分量和正交分量合成。

2.1.2 單徑瑞利衰落

設(shè)單徑衰落信道輸入為:

[1] [2] [3] [4] [5] 

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