多径信道的信道模型

*****************

实践教学

*******************

兰州理工大学

计算机与通信学院

2013年春季学期

通信系统仿训练真课程设计

题 目：基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪

专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩：

摘 要

本次课程设计做的是多径时变信道模型的仿真与性能分析，首先需要建立信道模型，通过对输入信号和移动台的有些参数进行调整，使用MATLAB进行仿真，得到时域和频域图，对比分析掌握多径信道的特点；其次，对瑞利衰落的多径信道仿真，分析信道模型的特点；最后，观察单频和数字信号经过多径信道后接收信号的情况。经过多次修改调试，最终完成了设计任务。 关键词：多径时变信道；瑞利衰落；仿真；信道模型

*****************

实践教学

*******************

兰州理工大学

计算机与通信学院

2013年春季学期

通信系统仿训练真课程设计

题 目：基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪

专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩：

摘 要

本次课程设计做的是多径时变信道模型的仿真与性能分析，首先需要建立信道模型，通过对输入信号和移动台的有些参数进行调整，使用MATLAB进行仿真，得到时域和频域图，对比分析掌握多径信道的特点；其次，对瑞利衰落的多径信道仿真，分析信道模型的特点；最后，观察单频和数字信号经过多径信道后接收信号的情况。经过多次修改调试，最终完成了设计任务。 关键词：多径时变信道；瑞利衰落；仿真；信道模型

信道模型 学习文档

信道模型

1. Okumura-Hata模型

Okumura-Hata模型是根据测试数据统计分析得出的

经验公式，应用频率在150MHz到1500MHz之间，适用于小区半径大于1 km的宏蜂窝系统，基站有效天线高度在30 m到200 m之间，移动台有效天线高度在1 m到10 m之间。

Okumura-Hata模型路径损耗计算的经验公式为：

Lp?dB??69.55?26.16logfc?13.82loghte???hre???44.9?6.55loghte?logd?Ccell?Cterrain

fchte—工作频率，单位符号：MHz

— 基站天线有效高度，单位符号：m，定义为基站天线实际海拔高度与

基站沿传播方向实际距离内的平均地面海波高度之差，即hte?hBS?hga

hre— 移动台有效天线高度，单位符号：m，定义为移动台天线高出地表的

高度

d— 基站天线和移动台天线之间的水平距离，单位符号：km

??hre? — 有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数。

中小城市????hre???大城市、郊区、乡村??Ccell?1.11logfc?0.7?hre??1.56logfc?0.8??8.29?log1.54hre?

信道模型 学习文档

信道模型

1. Okumura-Hata模型

Okumura-Hata模型是根据测试数据统计分析得出的

经验公式，应用频率在150MHz到1500MHz之间，适用于小区半径大于1 km的宏蜂窝系统，基站有效天线高度在30 m到200 m之间，移动台有效天线高度在1 m到10 m之间。

Okumura-Hata模型路径损耗计算的经验公式为：

Lp?dB??69.55?26.16logfc?13.82loghte???hre???44.9?6.55loghte?logd?Ccell?Cterrain

fchte—工作频率，单位符号：MHz

— 基站天线有效高度，单位符号：m，定义为基站天线实际海拔高度与

基站沿传播方向实际距离内的平均地面海波高度之差，即hte?hBS?hga

hre— 移动台有效天线高度，单位符号：m，定义为移动台天线高出地表的

高度

d— 基站天线和移动台天线之间的水平距离，单位符号：km

??hre? — 有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数。

中小城市????hre???大城市、郊区、乡村??Ccell?1.11logfc?0.7?hre??1.56logfc?0.8??8.29?log1.54hre?

系统仿真学报０

Ｉｏ啪ａｌ

０ｒＳｖｓｔｃｍＳｊｍｕＩａｔｊｏｎ

多径瑞利衰落信道建模与智能天线算法研究

曾志华

忘伟正、李岳霖，￡玉毒

ｉ舶＊。ｒ１，‘＿’ｏ＿Ｉ丑■Ｐ

Ｆ％，…ｍ，‘０＊Ｉ

５…，Ｉ

摘要：选用Ｊａｃｋｓ方法对寿在多普勒扩展的多轻璃利童蕃恬遣进行骨鼻走棋．井在此模型的基础上分析７瑞利袁蓐和多昔勒扩展对基于ｉ小均方误堇（ＭＭｓＥ）准刖和最大惦干晕比（ＭｓＩＮＲ）

准删的于空闻方法和重小均方（ＩＭｓ）算法以＿爰递归曩小二采（Ｒｌ，ｓ）算墙性她的形响．进ｉ提《一静罗径瑞‘一衰善信道Ｔ的智能ｔ鼓兽击训蚌序列长度¨选取ｉ女适一于信道发生；普勒扩展

对曲Ｈ彤

关键词：阵列ｔ巍：瑞；．袁落，；普轱扩展．自适Ⅱ穗谴中图分类号：ＴＨ艟ｌ＋，Ｉ

文献标识码：Ａ

文章编号：ⅢＨ”】×ｆ２ｑ）７｝ｓ２．∞】８．｛Ｈ

ＭｏｄｅｌｉｎｇＯｆＭｕ儿ｉｐａｔｈ

ＲａｙｌｅｉｇｈＦａｄｉｎｇＣｈａｎｎｅｌ

ａｎｄＳｔｕｄｖ

ｏｎ

ＳｍａｒｔＡｎｔｅｎｎａＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓ

（Ｈ０到“ｆＥ删ｆ，烈ⅣＧＨ☆ｆ＿ｚ＾＃ｎ目Ｕ拙ｅ．ｆⅢ，ＭⅣＧＥｎ９１…“ｇｍ，ｐＨＰ

黼础：Ｂ…＆≈ｉ鼬ｂ删虹ｍ．…、３曲ｉ±ｘⅢ３ｈ删ｄｄ哪｜ｈ，ｎ、ｍ曲硫‰｜｝ｈ＆日，一ｍｆｈ如忡ｂｒｏⅢ

系统仿真学报０

Ｉｏ啪ａｌ

０ｒＳｖｓｔｃｍＳｊｍｕＩａｔｊｏｎ

多径瑞利衰落信道建模与智能天线算法研究

曾志华

忘伟正、李岳霖，￡玉毒

ｉ舶＊。ｒ１，‘＿’ｏ＿Ｉ丑■Ｐ

Ｆ％，…ｍ，‘０＊Ｉ

５…，Ｉ

摘要：选用Ｊａｃｋｓ方法对寿在多普勒扩展的多轻璃利童蕃恬遣进行骨鼻走棋．井在此模型的基础上分析７瑞利袁蓐和多昔勒扩展对基于ｉ小均方误堇（ＭＭｓＥ）准刖和最大惦干晕比（ＭｓＩＮＲ）

准删的于空闻方法和重小均方（ＩＭｓ）算法以＿爰递归曩小二采（Ｒｌ，ｓ）算墙性她的形响．进ｉ提《一静罗径瑞‘一衰善信道Ｔ的智能ｔ鼓兽击训蚌序列长度¨选取ｉ女适一于信道发生；普勒扩展

对曲Ｈ彤

关键词：阵列ｔ巍：瑞；．袁落，；普轱扩展．自适Ⅱ穗谴中图分类号：ＴＨ艟ｌ＋，Ｉ

文献标识码：Ａ

文章编号：ⅢＨ”】×ｆ２ｑ）７｝ｓ２．∞】８．｛Ｈ

ＭｏｄｅｌｉｎｇＯｆＭｕ儿ｉｐａｔｈ

ＲａｙｌｅｉｇｈＦａｄｉｎｇＣｈａｎｎｅｌ

ａｎｄＳｔｕｄｖ

ｏｎ

ＳｍａｒｔＡｎｔｅｎｎａＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓ

（Ｈ０到“ｆＥ删ｆ，烈ⅣＧＨ☆ｆ＿ｚ＾＃ｎ目Ｕ拙ｅ．ｆⅢ，ＭⅣＧＥｎ９１…“ｇｍ，ｐＨＰ

黼础：Ｂ…＆≈ｉ鼬ｂ删虹ｍ．…、３曲ｉ±ｘⅢ３ｈ删ｄｄ哪｜ｈ，ｎ、ｍ曲硫‰｜｝ｈ＆日，一ｍｆｈ如忡ｂｒｏⅢ

　山西电子技术2011年第1期通信技术　
　
收稿日期: 2010-11-06
作者简介:李正宙(1985-),男,河南南阳人,硕士研究生,研究方向:卫星通信技术。
文章编号: 1674-4578(2011)01-0052-03
卫星移动通信信道特性与模型研究
李正宙,贺　思,沈大伟
(解放军理工大学通信工程学院研究生四队,江苏南京210007)
摘　要:从多径效应、阴影效应、多普勒效应和电离层闪烁等方面具体分析了卫星移动通信信道传输特性,并
从单状态统计模型和多状态统计模型两方面详细介绍了瑞利信道模型、莱斯信道模型、对数正态衰落信道模型、
Loo模型、Corazza模型、Lutz两状态信道模型和五状态Markov信道模型,最后对未来卫星移动通信信道模型研究做
了展望。
关键词:卫星移动通信;信道特性;信道模型
中图分类号:TN927. 2　　文献标识码:A
0　引言
研究任何一个通信系统,首先必须分析该通信系统的信
道特征。之所以需要对信道特征进行分析和建模,一方面因
为信道特征决定了信道的容量,另一方面,通信系统中的编
解码、调制解调和各种接收技术等通信模块都要针对特定的
信道特征来进行设计,所以,卫星信道的特征分析和相应数
学模型的建立对进一步的研究和仿真非常重要。信道的测

　山西电子技术2011年第1期通信技术　
　
收稿日期: 2010-11-06
作者简介:李正宙(1985-),男,河南南阳人,硕士研究生,研究方向:卫星通信技术。
文章编号: 1674-4578(2011)01-0052-03
卫星移动通信信道特性与模型研究
李正宙,贺　思,沈大伟
(解放军理工大学通信工程学院研究生四队,江苏南京210007)
摘　要:从多径效应、阴影效应、多普勒效应和电离层闪烁等方面具体分析了卫星移动通信信道传输特性,并
从单状态统计模型和多状态统计模型两方面详细介绍了瑞利信道模型、莱斯信道模型、对数正态衰落信道模型、
Loo模型、Corazza模型、Lutz两状态信道模型和五状态Markov信道模型,最后对未来卫星移动通信信道模型研究做
了展望。
关键词:卫星移动通信;信道特性;信道模型
中图分类号:TN927. 2　　文献标识码:A
0　引言
研究任何一个通信系统,首先必须分析该通信系统的信
道特征。之所以需要对信道特征进行分析和建模,一方面因
为信道特征决定了信道的容量,另一方面,通信系统中的编
解码、调制解调和各种接收技术等通信模块都要针对特定的
信道特征来进行设计,所以,卫星信道的特征分析和相应数
学模型的建立对进一步的研究和仿真非常重要。信道的测

设某对称离散信道的信道矩阵为

?1?3P???1??6131616131?6? ?1?3??求其信道容量。

解：由对称信道的信道容量公式，得

C?logs?H(P的行矢量)111111111111

?log4?H(,,,)?2?log?log?log?log336633336666?0.0817 比特/符号

在这个信道中，每个符号平均能够传输的最大信息为0.0817比特，而且只有当信道输入是等概分布时才能达到这个最大值。 设某信道的转移矩阵为：

?1?p?qP??p?qq??

1?p?q?p求其信道容量。

解：分析该转移矩阵，可知这是一个准对称信道。

N1?1?p?q?p?1?q,M1?1?p?q?p?1?q,N2?qM2?2q

根据准对称离散信道的信道容量公式得

n?,?,ps?)?C?logr?H(p1?,p2?log2?H(1?p?q,q,p)??Nk?12k?1klogMklogMk?Nk 21?q?log2?H(1?p?q,q,p)?(1?q)log(1?q)?qlog2q?plogp?(1?p?q)log(1?p?q)?(1?q)log当p?0时，可得信道转移矩阵为

?1?qP???0qq0?? 1?q?这时可得该信道

§4.2信道容量的计算

这里，我们介绍一般离散信道的信道容量计算方法，根据信道容量的定义，就是在固定信道的条件下，对所有可能的输入概率分布P(x)求平均互信息的极大值。前面已知I?X;Y?是输入概率分布的上凸函数，所以极大值一定存在。而I(X;Y)是r个变量

r{p(x1),p(x2),?p(xr)}的多元函数。并且满足?p(xi)?1。所以可用拉格朗日乘子法来

i?1计算这个条件极值。引入一个函数：??I(X;Y)???p(xi)解方程组

i?[I(X;Y)?????p(xi)?ip(xi)]?p(xi)?0

?ip(xi)?1 （4.2.1）

可以先解出达到极值的概率分布和拉格朗日乘子?的值，然后在解出信道容量C。因为

rsI(X;Y)???i?1j?1p(xi)Q(yixi)logQ(yixi)p(yi)

r而p(yi)??i?1p(xi)Q(yixi)，所以

??p(xi)logp(yi)?(?p?lnp(yi))loge?(x)iQ(yixi)p(yi)loge。

解（4.2.1）式有

s?j