移动通信原理

admin管理员组

文章数量:1794759

移动通信原理

移动信道的特点

传播的开放性接收地点地理环境的复杂性和多样性通信用户的随机性

移动通信系统的电磁宝得适官网波传输可分为：直射波，反射波，以及绕射波。

在接收端，接收信号中存在三类损耗与四种效应

1、三类不同层次的损耗路径传播损耗（大尺度损耗）慢衰落损耗（中尺度损耗，是由于场强E的变化引起的）快衰落（可进一步划分为：空间选择性快衰落，频率选择性快衰落，时间选择性快衰落）

快衰落

空间选择性快衰落：在不同的地点与空间位置衰落特性不一样。（又称：平坦瑞利衰落，所谓平坦是指在时域和频域中不存在选择性衰落）

1）信道输入：

射频：单频等幅载波；角度域：在 \\varphi_{0} 角上输入一个 \\delta 脉冲式的点脉冲波束。

2）信道输出：

时空域：在不同接收点时域上的衰落特性是不一样的，即同一时间，不同地点（空间）衰落起伏是不一样的。

角度域：在原来樊其辉角度\\varphi_{0}上的点波束产生了扩散，其扩散宽度为 \\Delta\\varphi ：

3）结论：

由于开放性的时变信道使天线的点波束产生了扩散而引起了空间选择性衰落，其衰落周期 T_{1}=\\lambda/\\Delta\\varphi ，其中 \\lambda 为波长。

频率选择性衰落：指在不同频段上衰落特性不一样。

新西兰旅游攻略1)信道输入

频域：白色等幅频谱，时域： 在时刻 t_{0} 输入一个脉冲

2)信道输出

频域： 衰落起伏的有色谱

时域：在瞬间，脉冲在时域产生了扩散，其扩散宽度为 t_{0}+\\Delta t ,其中 \\Delta t 为绝对时延 。

3)结论：由于信道在时域的时延扩散，引起了在频域的频率选择性衰落。

时间选择性衰落：是指在不同的时间，衰落特性是不一样的。

1)信道输入

时域：单频等幅载波，频域： 在单一频率上单根谱线（脉冲）

2)信道输出

时域： 包络起伏不平；

频域nescafe：以为 f_{0} 中心产生频率扩散，其宽度为 f_{0}+\\Delta f 其中， \\Delta f 为绝对多普勒频移，f_{0}+\\Delta f为相对值

3)结论

由于用户的高速移动在频域引起多普勒频移，在相应的时域其波形产生时间选择性衰落，其衰落周期为 \\pi /B 。

1)第一类多径干扰：是由于快速移动用户附近的物体的反射而形成的 扰信号 其特点是由于用户的快速移动因此在信干 ，号的频域上产生了多普勒(Doppler)频移扩散，而引起信号在时域上时间选择性衰落。

2)第二类多径干扰：用户信号由于远处的高大建筑物与山丘的反射而形成的干扰信号。其特点是传送的信号在空间与时间上产生了扩散 空域上波束角度的扩散将引起接收点信号。产生空间选择性衰落，时域上的扩散将引起接收点信号产生频率选择性衰落。

3)第三类多径干扰：它是由于接收信号受基站附近建筑物和其它物体的反射而引起的干扰。其特点是严重影响到达天线的信号入射角分布 从而引起信号在空间的选择性衰落 。

2、四种主要效应阴影效应：由于大型建筑物和其他物体的阻挡，在电磁波的接收区域中产生传播半盲区。远近效应：由于接收用户的随机移动性， 移动用户与基站之间的距离也是在随机变化，若各移动用户发射信号功山东政法大学率一样， 那么到达基站时信号的强弱将不同，离基站近者信号强， 离基站远者信号弱。 通信系统中的非线性将进一步加重信号强弱的不平衡性，甚至出现了以强压弱的现象， 并使弱者， 即离基站较远的用户产生掉话(通信中断)现象，通常称这一现象为远近效应。多径效应：由于接收者所处地理环境的复杂性、使得接收信号不仅有直射的主径信号，还有从不同建筑物反射过来以及绕射过来的多条不同路径信号，而且他们到达时的信号强度，到达时间以及到达时的载波相位都是不一样的。所接收到的信号是上述各路径信号的矢量和，也就是说各径之间可能产生多径效应，这类多径干扰是非常复杂的，一些情况下，接收端是根本接收不到主径的直射波信号，收到的是一些连续的反射波等。多普勒效应：它是由于接收用户处于高速移动中，比如车载通信时传播频率的扩散而引起的，其扩散程度与用户运动的速率成正比，这一现象产生在高速（>=70km/h）车载通信时，而对于通常慢速移动的步行和准静态的室内通信，则不予考虑。典型的概率分布

Rice分布

移动通信中的主要噪声与干扰

在移动通信中严重影响移动通信性能的主要噪声与干扰可以分为以下三类：加性正态白噪声、多径干扰与多址干扰。

加性正态白噪声（AWGN信道）：

加性：是指噪声与信号之间的关系是遵从叠加原理的线性关系；

正态：是指噪声的分布服从正态分布；

白：是指噪声分布的频谱是平坦的。

产生这类噪声的来源主要有两个：有源约翰逊噪声，有缘散弹噪声。

多径干扰：

它是由于电磁波传播的开放性与地理环境的复杂性而引起的多条传播路径之间相互自干扰引起的噪声干扰。在数字与数据通信情况下主要表现为码间干扰，以及高速数据的符号间干扰。

多址干扰：

由于在移动通信网中，同时进行通信的是多个用户，这多个用户的信号之间一定要采用一类正交隔离手段，否则就会互相干扰，在通话时串话。在移动通信系统中，第一代采用频段隔离，一个用户使用一个频段。

无线信道模型1）均匀分布随机数

a)乘同余算法

W(k)=ceil(aW(k-1)胶原蛋白丰胸+b)modN

其中ceil局域网监控软件表示向上取整，N 是随机序列周期，一般取为大素数，0<a<N 是乘因子系统集成，b是加因子，通常取值为0和1，0<W（0）<N 是递推公式的初始值，也称随机种子。

b）Wichman-Hill算法

该算法的思想是将多个随机数发生器进行组合，可以极大提高输出序列的周期，其生成公式如下所示：

W_{1}(k)=171W_{1}(k-1)mod302对缝69

W_{2}(k)=172W_{2}(k-1)mod30307

W_{3}(k)=173W_{3}(k-1)mod30323

所产生的序列周期 N=30268\\times30306\\times30322\\approx7\\times c5驾照10^{12}

gb9684c）Marsaglia-Zanman算法

2 AWGN信道

为了产生白噪声，首先需要产生均值为0，方差为1的独立高斯随机变量。有两种生成算法如下：

a）中心极限定理法

根据中心极限定理，可以将多个独立同分布的随机变量求和，得到高斯随机变量，即

Y=\\sum_{k=1}^{12}{U(k)}-6

b)Box-Muller算法

设U1和U2是独立均匀分布随机变量，令X、Y是独立高斯随机变量，其生成公式如下所示

X=\\sqrt{-2ln(U_{1})}神农架攻略cos(2\\pi U_{2})

Y=\\sqrt{-2ln(U_{1})}sin(2\\pi U_{2})

一般，Box-Muller算法产生的高斯随机变量数值范围大于中心极限定理算法，但后者计算速度要快于前者。

3 单径衰落信道

平坦衰落是窄带复高斯随机过程，可以建模为单径衰落信道，常用的功率谱有三种；

平坦功率谱： P_{F}(f)=A,|f|\\leq B

高斯功率谱： P_{G}(f)=Ae^{-kf^{2考研专业课真题}}

典型（Jakes）功率谱： P_{J}=A/\\sqrt{1-(f/f_{d})^{2}} ,|f|<f_{d}

单径衰落信道建模为窄带随机过程，采样值满足高斯分布，同时功率谱密度满足特定要求，有以下三种建模方法。

a) 时域滤波法

首先产生均值为0，方差为1的复白高斯噪声，然后送入谱成型滤波器，就可以得到具有特定功率谱的窄带随机过程。

时域滤波算法适合多普勒频率较低，滤波器带宽较窄的衰落信道建模，为了降低计算复杂度，可以采取多速率变换的方法与发送信号相乘。

b)频域变换法

这里使用的是，一个信号经过系统的输出在时域上是卷积，频域上相乘得到专营店。得到频域信号之后，在进行IFFT得到时域信号。

c)Jakes算法

其中N=4M+2鉴黄师工资

Jackes模型是确定性模型，实现简单，但不符合广义平稳要求，并且高阶统计量有偏差。

4）多径衰落信道

多径衰落信道可以采用WSSUS（广义平稳非相干散射）模型表示如下

通常多径信道可以采用延迟抽头结构建模，每径信道yinshi可以建模为单径衰落，然后经过相对时延求和，得到总的多径信道响应。

5）MIMO信道

常用的MIMO信道模型可分为两类：分析模型与物理模型。

分析模型主要根据MIMO信道的空时特征进行建模，物理模型主要根据MIMO信道的传播特征进行建模

一般而言，分析模型算法较简单，适合于链路级技术评估，物理模型算法较复杂，适合于系统级性能评估。

a)分析模型

假设基站端由M个天减肥经验线构成阵列，移动台由N个proto天线构成阵列。

MIMO信道响应可以表示为：H(t)=\\sum_{l=0}^{L-1}{A_{l}\\delta(t-\\tau_{t})}

MIMO信道建模的关键是对空时响应矩阵各个分量相关性建模

定义基站天线相关矩阵：

定义移动台天线相关矩阵：

因此我们可以得到MIMO信道相关矩阵

MIMO信道建模首先要生焦恩俊电视剧成LMN个非相关复高斯分量，然后通过滤波获得满足空间相关特网站建设教程性的空时响应向量。

其中： a_{j}^{l} ,j=1,2,...,MN 是均值为0，方差为1的独立复高斯分量。矩阵G是空时相关矩阵的平方根，即满足 R=GG^{T} 。

一般情况下：若天线距离很小，则需要考虑天线阵列的到达角度相位差。阵列响应矩阵可以表示为：

b)物理模型

3GPP基于子径的空间信道模型(SCM，首先根据仿真的具体环境不同选择市宏区，市区微小区和郊区宏小区模型。然后根据不同的小区环境设置信道模型参数。一般而言，到达接收端天线阵列包括N个时延可分辨的多径 每径有各自的时延和功率 。同时每径由M个子径(Subpath)组成。 SCM模型假设上下行链路的AoD/AoA是一致的，而在FDD系统中，一般认为上下行链路的随机子径的相位不同。不同移动台之间的距离如果足够大，则认为其阴影衰落是不相关的。

一般情况下，在进行仿真时，我们采用的时MIMO信道的分析模型进行计算仿真。

本文标签： 移动通信原理