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
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[],有
- 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
- f m a x = v c o s θ / λ f_{max}=vcos\theta/\lambda fmax=vcosθ/λ
- 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
- d c = 4 h t h r / λ d_c=4h_th_r/\lambda dc=4hthr/λ
在 d c d_c dc范围内，代表是 P r P_r Pr呈 − 2 -2 −2次幂衰落，否则呈 − 4 -4 −4次幂衰落
2.1.3快慢衰落
- 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 Nakagami−m衰落
实际测量得到的衰落
- 瑞利衰落
- 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=0∑Nakδ(t−tk)ejθk
2.3.1多普勒功率谱cost 207
- RA乡村地区
- TU典型城市
- BU恶略城市地区
- HT山地地区
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=∫0∞τP(τ)dτ/∫0∞P(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=∫0∞P(τ)dτ∫0∞(τ−D)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(t−τ)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)e−2jπftdτ
- 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)e−2jπvtdt
- 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(t−τl,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
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(θ−θˉ)2ψA(θ)dθ/∫−ππψA(θ)dθ
- 平均AOA
- 相干距离
D c ∝ 1 θ R M S D_c\propto \frac{1}{\theta_{RMS}} Dc∝θRMS1
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
- 定义
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
- Lee模型
- 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
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
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。
