矿井宽带无线信道小尺度衰落特性分析

矿井宽带无线信道小尺度衰落特性分析

【摘要】现有的矿山通信系统分为有线与无线系统，前者是以线缆为媒介的通信形式，因其抗干扰力强、信号传输稳定的特点，长期以来一直是为矿山通信的重要形式，同时利用光纤等成熟技术很容易实现宽带化升级改造。但是，根据矿山生产实际情况，特别是井下生产特点，有线通信系统存在着许多局限性，如架线繁杂，缺乏灵活性，易受损，影响着系统有效运行。所以，大力发展矿井无线通信技术，是矿井通信的现实需求和未来发展方向。

【关键词】矿井通信；信号传输；技术先进；经济合理；大尺度衰落；小尺度衰落

0 引言

近些年，随着“数字矿山”建设的稳步推进，对承载传输信息的矿山通信系统提出更高的要求。也就是说，现有的矿山通信系统，即单纯的话音和简单监测监控数据传输的矿山窄带通信系统已无法满足这种发展要求，矿山通信系统的宽带化（也就是高传输速率、大传输容量、低误码率、高实时性）已是发展的趋势。

1 矿井无线信道传播特性

1.1 大尺度衰落

当移动接收端在大的距离范围（一般的距离为大于几十个波长的范围）内移动时，由于机车、风门、立柱、综采机等障碍物对电波的遮挡所造成的电磁波传播阴影而引起的衰落，通常称为阴影衰落。这种衰落现象表现为，平均接收信号场强中值的变化，因此也称之为长期衰落或大尺度衰落。大尺度衰落主要受发射机和接收机之间的距离和周围的地物环境的影响。

1.2 小尺度衰落

电磁波信号在巷道环境中传播，大量的反射分量和散射分量造成了电磁波多路径传播，是矿井无线信道信号传输的主要形式，当移动台在一个小的范围内（一般小于几十个波长距离）运动时，引起接收信号的幅度、相位和到达角度的快速起伏变化，这种衰落通常称之为小尺度衰落。它是信号多径传播衰落现象最为直接的表现结果。

2 矿井宽带无线信道小尺度衰落特性

2.1 描述小尺度衰落的参数

描述矿井无线信道三组参数为：时延扩展（相关带宽），多普勒扩展（相关时间）和角度扩展（相关距离）。它们可以用包络相关函数来确定。包络的相关

无线信道传播特性分析总结

无线信道传播特性分析总结 班级学号姓名 随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念 要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。 与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。 另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性 信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声

移动信道的模型(多径衰落信道)

6.1.4 移动信道的模型（多径衰落信道） 、时变线性滤波器模型及其响应 1. 带通系统分析 1）离散多径 2）连续多径 信道：（，t ）, （t ）,即（，t ）表示在0时刻的冲激在T 时刻的响应。 响应： x(t) ( ,t)s(t )d 14-1-6) 信道：信道系数 n （t ），即（n ,t ），时延 n （t ） 响应： x(t) n (t)s(t n ( n ,t)s(t n n (t)) n (t)) 14-1-2)

2.等效低通分析 1)离散多径 由带通信道模型： 其中n(t) ( n,t)为实函数，所以有 即得到等效低通模型为 所以得到： 其中n(t) @ ( n;t)。 2)连续多径 信道：c( ;t) ( ;t)e j2 fc (t) 响应：r l (t) c( ;t)s l (t )d ( ;t)e j2 fc (t)s l(t )d 信道系数：n(t)e j2 fcn(t)或(n；t)e j2 fcn(t)14-1-5) 响应：r l (t)n(t)e j2 f n n(t)s l (t n(t))14-1-4) 若令c( ;t) n(t)e j2 f c n(t) n ( n (t)) ，则 可见c( ;t)是0时刻的冲激通过信道后在时刻上的响应。 14-1-8)

二、多径衰落信道的统计特性 1.等效低通信道 论冲激响应：即0时刻的冲激通过信道后在时刻上的响应。 其中n(t) 2 f c n(t) 离散多径：c( ；t) n(t)e jn⑴(n(t)) n 连续多径: c( ;t) ( ;t)e j⑴其中(t) 2 f c (t) 2.分析：c( ;t)由许多时变随机向量组成 幅度系数n(t)-随移动台运动而随机变化; 相位偏移n(t)—在［0,2 )内随机变化。且各条路径是独立的，各个向量分量是独立随机变量，且零均值的。 3.初步结论 (1) 根据中心极限定理，合成的时变随机向量c( ;t)是零均值，低通复高斯过程 其幅度c( ;t)服从Rayleigh分布，相位n (t)服从(0, 2 )均匀分布。 (2) 信道传输函数：C(f;t) c( ;t)e j2 f d (线性变换) 故C(f;t)也是零均值、低通复高斯过程。称为时变传递函数。 (3) 若其中有一条路径的分量相当强(如直射分量LOS，超过其他分量之总和)， 则合成向量幅度服从Rice分布。

matlab瑞利衰落信道仿真

引言 由于多径和移动台运动等影响因素，使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散，如时间色散、频率色散、角度色散等等，因此多径信道的特性对通信质量有着至关重要的影响，而多径信道的包络统计特性成为我们研究的焦点。根据不同无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布和Nakagami-m分布。在本文中，专门针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真，进一步加深对多径信道特性的了解。 仿真原理 1、瑞利分布简介 环境条件： 通常在离基站较远、反射物较多的地区，发射机和接收机之间没有直射波路径，存在大量反射波；到达接收天线的方向角随机且在（0~2π）均匀分布；各反射波的幅度和相位都统计独立。 幅度、相位的分布特性： 包络 r 服从瑞利分布，θ在0～2π内服从均匀分布。瑞利分布的概率分布密度如图1所示：

图1 瑞利分布的概率分布密度 2、多径衰落信道基本模型 根据ITU-RM.1125标准，离散多径衰落信道模型为 () 1 ()()() N t k k k y t r t x t τ==-∑ (1) 其中,()k r t 复路径衰落，服从瑞利分布; k τ是多径时延。 多径衰落信道模型框图如图2所示： 图2 多径衰落信道模型框图

3、产生服从瑞利分布的路径衰落r(t) 利用窄带高斯过程的特性，其振幅服从瑞利分布，即 ()r t = （2） 上式中，()c n t 、()s n t 分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号。 首先产生独立的复高斯噪声的样本，并经过FFT 后形成频域的样本，然后与S （f ）开方后的值相乘，以获得满足多普勒频谱特性要求的信号，经IFFT 后变换成时域波形，再经过平方，将两路的信号相加并进行开方运算后，形成瑞利衰落的信号r(t)。如下图3所示 : 图3 瑞利衰落的产生示意图 其中， ()S f = （3）

小尺度衰落产生的原因分析

小尺度衰落产生原因 可伸缩的移动模型透视和无线Ad-Hoc网络中的路由协议性能（Mobility Model Perspectives for Scalability and Routing Protocol Performances in Wireless Ad-Hoc Network） 关键字： Ad-hoc网络可伸缩性移动路由协议 1、介绍 网络的发展刺激了经济的规模。那是因为根据互联网用户或主机的数目，网络用户的花费随着网络规模的增大而减小。Ad hoc 无线网络的可伸缩性引起了许多改变，如移动ad hoc网络（MANET）包括许多能够自由任意并且涉及到动态的编队拓扑中的移动节点。从而MANET构成了一个自主移动系统。并且MANET的一些其他特征如动态拓扑、宽带约束、资源约束和受限的物理安全。从而以上所需的特性可以实现其独特的可伸缩性。 另一个设计可伸缩的ad hoc 网络的主要问题在于那些流动的可移动节点。事实上那些节点的迅速复位和移动也是其中的一个难点所在。不同的流动模型如随机的航路点等问题已经被提出来。再说流动性模型在路由器发送方案的选择上起着主要的影响，从而影响其性能

表现。同时在一些如在场部署和应急响应操作的应用中，ad hoc网络同样能扩充到成百上千的节点。从而拥要有广泛的流动性同时还缺乏有力的指导，纯ad hoc网络连入大型的伸缩节点是其设计中所面临的一个紧急挑战。 移动自组网在是实际中是多跳的。因此自组网络的可伸缩性底层的路由协议直接相关。比如说一个移动自组网络可以通过减少路由协议的开销来实现更好的伸缩性。 所以在这篇论文里面我们调查一下移动自组网的可伸缩性。自从MANET的路由协议在移动自组网的设计中起着关键作用，我们看到了那些在可伸缩条件下的协议表现的问题。也是因为流动性模型对可伸缩性有着巨大影响，我们扩展了MANET在不同的流动模型中的路由协议的表现分析。 全文的组织如下：在第二部分，我们分析了各种不同的MANET路由协议和他们的对应的性能指标。在第三部分，我们描述了不同的流动性模型。在第四部分，纳秒环境下的仿真和结果讨论。第五部分描述了相关工作的一些细节。第六部分，提交论文。 2、MANET路由协议 移动自组网路由协议被分为主动的和反应式的路由协议。主动路由协议尝试着维持最新的彼此节点间的拓扑信息。反之，在反应式路由协议中，路由只有在需要的时候才被源节点创建。我们这部分所讨论的协议是DSDV--一种主动式的协议和DSR、AODV--反应式的路由协议。

移动无线信道多径衰落的仿真

******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2011年秋季学期 移动通信课程设计 题目：移动无线信道多径衰落的仿真专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：

在移动通信迅猛发展的今天，人与人的交流越来越多的依赖于无线通信。而无线信道的好坏直接制约着无线通信质量的提高，因此对无线信道的研究有利于提高通信传输速率。本次课程设计用simulink对移动无线信道多径衰落特性进行了仿真，并且和理想传输环境下的情况进行比较得出了结论。 关键词：移动通信；无线信道；频率选择性衰落；多径传播

移动通信是指双方或至少其中一方在运动状态中进行信息传递的通信方式，是实现通信理想目标的重要手段。移动通信满足了人们在任何时间任何空间上通信的需求，同时，由于集成电路、计算机和软件工程的迅速发展为移动通信的发展提供了技术支持，移动通信的发展速度远远超过了人们的预料。移动通信追求在任何时间任何地方以任何方式与任何人进行通信，也就是移动通信的理想境界——个人通信。要实现这个理想，高效率、高质量是前提。所以，除了研究发射机接收机可以达到目的外，对于无线信道的研究更为重要。无线信道的好坏直接影响无线通信的质量和效率，对无线信道建立数学模型是一种科学的研究方法，通过建模可以了解影响信号传输质量的因素以及解决的方法。无线信道中，小尺度衰落占有重要地位，所以，研究小尺度衰落的特性和建模方法对于无线信道的研究具有重大意义。

第1章移动通信概述 (1) 1.1移动通信的发展史 (1) 1.2移动通信的特点 (2) 第2章无线信道的概念和特性 (4) 2.1 无线信道的定义 (4) 2.2 无线信道的类型 (4) 2.2.1 传播路径损耗模型(Propagation Path Loss Model) (4) 2.2.2 大尺度传播模型(Large Scale Propagation Model) (5) 2.2.3 小尺度传播模型(Small Scale Propagation Model) (5) 2.3 无线移动信道的概念 (5) 2.4 移动信道的特点 (6) 2.4.1 移动通信信道的3个主要特点 (6) 2.4.2 移动通信信道的电磁波传输 (6) 2.4.3 接收信道的3类损耗 (6) 2.4.4 三种快衰落（选择性衰落）产生的原因 (7) 第3章调制解调 (8) 第4章系统仿真及结果分析 (9) 4.1 QPSK 调制解调系统的仿真 (9) 4.2 利用Matlab研究QPSK信号 (11) 总结 (15) 参考文献 (16) 附录一： (17) 附录二： (19)

(精选)信道衰落模型汇总

简单模型2种：常量（Constant ）模型和纯多普勒模型 1. 常量（Constant ）模型： 常量模型既没有衰落，也没有多普勒频移，适用于可预测的固定业务无线信道。其幅度分布的概率密度函数（PDF ）为： 0(r)A (r r ) p δ=- 式中r 为信道响应的幅度，A 为概率常数。 常量模型的多普勒谱为： ()db d f P B f δ= 式中fd 为最大多普勒频移，f 为基带频率，B 为常数。 2. 纯多普勒模型： 纯多普勒模型无衰落，但有多普勒频移，适用于可预测的移动业务无线信道。其幅度分布与常量模型相同，多普勒谱为： ()x db d d f f P C f f δ=-，C 为常数。 由于移动通信中移动台的移动性，无线信道中存在多普勒效应。在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低。我们在移动通信中要充分考虑“多普勒效应”。虽然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但是这不可否认地会给移动通信带来影响，为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了移动通信的复杂性。 3. 瑞利模型： 瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel ）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号（LoS ，Line of Sight ）的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。在无线通信信道环境中，电磁波经过反射折射散射等多条路径传播到达接收机后，总信号的强度服从瑞利分布。 同时由于接收机的移动及其他原因，信号强度和相位等特性又在起伏变化， 故称为瑞利衰落。

小尺度衰落产生的原因

小尺度衰落产生原因 作者：白舸 摘要：本文先对小尺度衰落的有关概念进行了解释和梳理，然后就小尺度衰落的产生原因提出了作者自己的看法，并试图通过实验论证自己的观点。 关键词：小尺度衰落，多径时延扩展，多普勒扩展 1、引言 从上世纪60至70年代，贝尔实验室的研究人员提出了蜂窝的概念起，人们开始研究移动通信的信道，移动通信要克服的一大困难就是小尺度衰落，因此，小尺度衰落历来是无线电波传播研究的重要环节。小尺度衰落指的是信号在小尺度区间（距离或时间的微小变化）的传播过程中，信号的幅度、相位和场强瞬时值的快速变化。前人对小尺度衰落进行了很多研究，建立了多种模型，如Ricean 衰落、Reyleigh衰落和Nakagami衰落。 说到小尺度衰落的产生原因，很多人都会想到两个词：多径和多普勒。但是与之相关的一些概念由于表述方式相近，导致人们对这些概念产生了误解，进而也影响到大家对小尺度衰落产生原因的理解。 本文将根据作者的体会，对小尺度衰落的生成原因进行阐述。接下来的一节会说明与多径和多普勒有关的概念，第三节解释小尺度衰落与多径以及多普勒的关系，文章的最后一节将通过实验论证作者的观点。 2、多径和多普勒 多径（multipath），是指在无线信道中，由于反射或者折射，在发射机和接收机之间不会只有单一视距传输路径，会形成的多种不同的传输路径。不难理解，若信号从发射机到接收机有多条传输路径，通过每条路的传播时间以及传播距离就会不同，这可导致各多径分量上，信号到达接收机的时间也不一样。这些路径

中肯定存在一条最短路径，则信号通过其它路径到达接收机的时间，肯定会比通过最短路径到达接收机的时间延长，这种时间的延长称为多径时延（multipath time delay ）。在各径的时延中，有一部分时延并不大，使得接收机不能把它们跟最早到达的信号解析出来，这些时延信号相加，造成接收信号在时间上宽度扩展，这种现象叫多径时延扩展(delay spread)。 多普勒效应（Doppler effect ）是指，当电波传输收发双方有相对运动时，其传输频率随瞬时相对距离的缩短和增长而相应增高和降低的现象。多普勒频移（Doppler shift ）说的也就是上述现象，是同一种现象更具体地定义，因为它把多普勒效应的本质——频率偏移直接描述了出来。把多普勒频移应用到实际的移动通信中，通常，基站相对地面静止，而移动台相对地面运动。通过推导[1]，多普勒频移d f 为： cos d v f θλ=? （1） 其中，v 是移动台相对地面的运动速度，λ是无线电波（信号）波长，θ是移动台运动方向和信号入射方向之间的夹角。由公式（1），我们可以看出，多普勒频移d f 与收发双方相对运动速度、信号波长和信号入射方向与相对运动方向之间 的夹角有关。当具有相对运动的收发双方之间的信号传输是通过多条路径时，每个分量到达接收机的角度θ会各不相同，进而导致每个分量产生的多普勒频移d f 也不一样，这些信号相加，从频域角度来看，跟发送信号相比，接受信号的频谱展宽了，这个频域上扩展的宽度就叫多普勒扩展。 3、小尺度衰落的产生原因 有了对上述概念的梳理，现在回到问题“小尺度衰落是否由多径和多普勒联合引起？”上来。首先，这个表述是不准确的，因为正如上文所提到的，与多径和多普勒有关的概念十分繁多，我们不能确定问题所涉及的是哪两个，我也就不在此片面的回答“是”或“否”。下面将讨论我对小尺度产生原因的一些看法。 3.1 基于多径时延扩展的小尺度衰落 信号经过多径传播后，入射电波从不同的方向传播到达，具有不同的传播时

MATLAB仿真瑞利衰落信道实验报告结果

封面: 题目:瑞利衰落信道仿真实验报告 题目:MＡTLＡＢ仿真瑞利衰落信道实验报告 引言 由于多径效应与移动台运动等影响因素,使得移动信道对传输信号在时间、频率与角度上造成了色散,即时间色散、频率色散、角度色散等等,因此多径信道得特性对通信质量有着重要得影响,而多径信道得包络统计特性则就是我们研究得焦点。根据不同无线环境,接收信号包络一般服从几种典型分布,如瑞利分布、莱斯分布等。在此专门针对服从瑞利分布得多径信道进行模拟仿真,进一步加深对多径信道特性得了解、 一、瑞利衰落信道简介: 瑞利衰落信道(Ｒaｙleigh faｄiｎg chaｎnｅｌ)就是一种无线电信号传播环境得统计模型、这种模型假设信号通过无线信道之后,其信号幅度就是随机得,即“衰落”,并且其包络服从瑞利分布。 二、仿真原理 (1)瑞利分布分析 环境条件: 通常在离基站较远、反射物较多得地区,发射机与接收机之间没有直射波路径(如视距传播路径),且存在大量反射波,到达接收天线得方向角随机得((0～２π)均匀分布),各反射波得幅度与相位都统计独立。

幅度与相位得分布特性: 包络 r 服从瑞利分布,θ在0～2π内服从均匀分布。瑞利分布得概率分布密度如图2－1所示: 图2-１瑞利分布得概率分布密度 (2)多径衰落信道基本模型 离散多径衰落信道模型为 其中,复路径衰落,服从瑞利分布; 就是多径时延。多径衰落信道模型框图如图2—２所示:

图2-2 多径衰落信道模型框图 (３)产生服从瑞利分布得路径衰落ｒ(t) 利用窄带高斯过程得特性,其振幅服从瑞利分布,即 上式中,分别为窄带高斯过程得同相与正交支路得基带信号。 三、仿真程序: function[h］＝rａｙｌｅｉgｈ(fｄ,t) %产生瑞利衰落信道 fc=900*10^6;％选取载波频率 v1=３0*1０0０／36００;％移动速度ｖ1=3０ｋｍ／h ｃ＝3*1０＾8; ％定义光速 fd=v1＊ｆc/c; %多普勒频移 ts＝1/10000; ％信道抽样时间间隔 t=０:ts:1; ％生成时间序列 h1=raylｅiｇｈ(fd,ｔ); ％产生信道数据 v2=12０＊１０００／360０; %移动速度v2=120km/h ｆd＝v２*fｃ/c; ％多普勒频移 h2=ｒａｙleigｈ(fd,ｔ); ％产生信道数据 sｕbplot(2,1,１),plot(2０＊lｏg1０(aｂｓ(ｈ1(１:１0000)))) ｔｉｔｌｅ(’v=30kｍ／h时得信道曲线’) ｘlａbeｌ(’时间’);ylａbel(’功率’) sｕｂplｏt(2,1,2),plot(20＊log10(abs(h2(1:10０00)))) title(＇v=120ｋm／h时得信道曲线') xｌａbel('时间＇);ｙlａbeｌ(’功率’)

无线信道传播特性分析总结

无线信道传播特性分析总结 姓名随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30 ?B。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径

传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声(如高斯白噪声)、乘性噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时，会使有用信号难以恢复。无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到由于建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。下面将对无线信道的一些特性来进行分析。 2、1 大尺度衰落通常情况下，当接收机和发射机之间的相对位置在1-lOm的范围内变化时，接收信号功率的平均值基本保持不变。但当它们的相对位置的改变远超过上述范围时，接收信号的平均功率将会有几个数量级的变化。大尺度衰落正是用来描述接收机和发射机之间的距离有大尺度变化时，接收信号平均功率值的变化规律。在自由空间传播条件下，接收机接收的平均功率Pr可由下式给出：

移动通信瑞利衰落信道建模及仿真

移动通信瑞利衰落信道建模及仿真 信息与通信工程学院 09211123班 09212609 蒋砺思 摘要：首先分析了移动信道的表述方法和衰落特性，针对瑞利衰落，给出了Clarke模型，并阐述了数学模型与物理模型之间的关系，详细分析了Jakes仿真方法，并用MATLAB进行了仿真，并在该信道上实现了OFDM仿真系统，仿真曲线表明结果正确，针对瑞利衰落的局限性，提出了采用Nakagami-m分布作为衰落信道物理模型，并给出了新颖的仿真方法。 关键词：信道模型；Rayleigh衰落；Clarke模型；Jakes仿真；Nakagami-m分布及仿真 一．引言 随着科学技术的不断进步和经济水平的逐渐提高，移动通信已成了我们日常生活中不可缺少的必备品。然而，移动通信中的通话常常受到各种干扰导致话音质量的不稳定。本文应用统计学及概率论相关知识对移动通信的信道进行建模仿真和详尽的分析。 先来谈谈移动通信的发展历史和发展趋势。所谓通信就是指信息的传输、发射和接收。人类通信史上革命性的变化是从电波作为信息载体（电信）开始的，近代电信的标志是电报的诞生。为了满足人们随时随地甚至移动中通信的需求，移动通信便应运而生。所谓移动通信是指通信的一方或双方处于移动中，其传播媒介是无线电波，现代移动通信以Maxwel1理论为基础，他奠定了电磁现象的基本规律；起源于Hertz的电磁辐射，他认识到电磁波和电磁能量是可以控制发射的，而Marconi无线电通信证实了电磁波携带信息的能力。第二次世界大战结束后，开始了建立公用移动通信系统阶段。这第一代移动通信系统最大缺点是采用模拟技术，频谱利用律低，容量小。90年代初，各国又相继推出了GSM等第二代数字移动通信系统，其最大缺点是频谱利用率和容量仍然很低，不能经济的提供高速数据和多媒体业务，不能有效地支持Internet业务。90年代中期以后，许多国家相继开始研究第三代移动通信系统，目前，我国及其他国家已开始了第四代移动通信的研究。相比之前的系统，3G或4G有以下一些特点：1.系统的国际通用性：全球覆盖和漫游。2.业务多样性，提供话音、数据和多媒体业务，支持高速移动。3.频谱效率高，容量大。4.提供可变速率业务，具有QoS保障。在3G或4G的发展中，一个核心问题就是系统的高速数据传输与信道衰落之间的矛盾。从后面的分析中，我们会看到多径衰落是影响移动通信质量的重要因素，而高速数据传输和移动终端高速移动会加剧多径衰落，因此，抗衰落是3G或4G的重要技术，对移动信道的研究是抗衰落的基础，建模及仿真是研究衰落信道的基本方法之一。 再来看看移动通信系统组成及移动信道特点。移动通信组成如图（1）所示，包括信源、信道、信宿，无线信道是移动通信系统的重要

矿井宽带无线信道小尺度衰落特性分析

矿井宽带无线信道小尺度衰落特性分析 【摘要】现有的矿山通信系统分为有线与无线系统，前者是以线缆为媒介的通信形式，因其抗干扰力强、信号传输稳定的特点，长期以来一直是为矿山通信的重要形式，同时利用光纤等成熟技术很容易实现宽带化升级改造。但是，根据矿山生产实际情况，特别是井下生产特点，有线通信系统存在着许多局限性，如架线繁杂，缺乏灵活性，易受损，影响着系统有效运行。所以，大力发展矿井无线通信技术，是矿井通信的现实需求和未来发展方向。 【关键词】矿井通信；信号传输；技术先进；经济合理；大尺度衰落；小尺度衰落 0 引言 近些年，随着“数字矿山”建设的稳步推进，对承载传输信息的矿山通信系统提出更高的要求。也就是说，现有的矿山通信系统，即单纯的话音和简单监测监控数据传输的矿山窄带通信系统已无法满足这种发展要求，矿山通信系统的宽带化（也就是高传输速率、大传输容量、低误码率、高实时性）已是发展的趋势。 1 矿井无线信道传播特性 1.1 大尺度衰落 当移动接收端在大的距离范围（一般的距离为大于几十个波长的范围）内移动时，由于机车、风门、立柱、综采机等障碍物对电波的遮挡所造成的电磁波传播阴影而引起的衰落，通常称为阴影衰落。这种衰落现象表现为，平均接收信号场强中值的变化，因此也称之为长期衰落或大尺度衰落。大尺度衰落主要受发射机和接收机之间的距离和周围的地物环境的影响。 1.2 小尺度衰落 电磁波信号在巷道环境中传播，大量的反射分量和散射分量造成了电磁波多路径传播，是矿井无线信道信号传输的主要形式，当移动台在一个小的范围内（一般小于几十个波长距离）运动时，引起接收信号的幅度、相位和到达角度的快速起伏变化，这种衰落通常称之为小尺度衰落。它是信号多径传播衰落现象最为直接的表现结果。 2 矿井宽带无线信道小尺度衰落特性 2.1 描述小尺度衰落的参数 描述矿井无线信道三组参数为：时延扩展（相关带宽），多普勒扩展（相关时间）和角度扩展（相关距离）。它们可以用包络相关函数来确定。包络的相关

移动衰落信道现状与发展

1.2研究现状分析 近年来，常用的信道建模方法可以分为两类:第一类是统计模型，它总结了建筑地形的统计特性(包括建筑物本身)，这种无线传播的统计描述包括地形和多次反射、散射、衍射的次数等；第二类是确定性射线跟踪模型，它利用了从地形 中各个障碍点到达接收机的多条射线进行直接计算，在接收点统计多条射线，以得到接收信号的统计特性，包括幅度、相位等，这样得到的结果十分精确。第二 种方法在未对环境进行功率测量的情况下就可以进行建模，因此比较省时方便。 使用统计模型来对无线信道建模的研究分析比较早。最早出现的是瑞利模 型、莱斯模型和对数正态模型，其中前面两个模型都是针对小尺度衰落而建立的，而对数正态模型则是针对大尺度衰落而建立的。后来随着人们对无线信道建模精确性要求的提高，越来越多的统计混合模型出现了，但都是以这三个模型为基础。 1960年Nakagami.M提出了以其名字命名的模型，这种衰落信道模型适用性十分广泛，比瑞利、莱斯和对数正态模型更适应复杂的环境，Suzuki提出瑞利对数正态模型，该模型同时反映了大尺度衰落和小尺度衰落的特性，描述了这样一种传播场景，在发射端发射的信号主波经过几次反射和衍射后，达到了一个建筑物密集的地方，主波由于当地物体的散射、衍射等的结果将会分为许多子路径。 模型令发射端到小区的路径服从对数正态分布，因为路径经历了乘法效应；而当地路径由于是加性散射效应导致的，服从瑞利分布；这时接收信号的包括服从瑞利一对数正态模型。 第一个移动信道多径统计模型是由Ossana在1964年提出，它基于入射波和建筑物表面随机分布的反射波相互干涉的原理。但该模型假设在收发之间存在一条直射路径，且反射的角度局限于一个严格的范围之内，所以该模型对于市区传播环境来说，既不方便也不准确。后来Clarke建立了移动台接收信号场强的统计特性是基于散射的统计模型，他认为接收端的电磁波由N个平面波组成，这些平面波具有任意载频相位、入射方位角及相等的平均幅度，Clarke模型已经被广泛使用。 以上都是针对小尺度衰落的统计模型，在大尺度衰落的统计建模方面的研究

信道特性

恒参信道： 有线电信道（明线，同轴电缆，双绞线电缆），光纤信道，无线电视距中继，卫星中继信道。 ? 由于恒参信道对信号传输的影响是固定不变的或者是变化极为缓慢的，因而可以等效为一个非时变的线性网络。 从理论上讲，只要得到这个网络的传输特性，则利用信号通过线性系统的分析方法， 就可求得已调信号通过恒参信道后的变化规律。 网络的相位-频率特性还经常采用群迟延-频率特性 来衡量，要满足不失真传输条件，等同于要求群迟延-频率特性应是一条水平直线. 随参信道: 短波电离层反射信道，超速波及微波对流层散射信道，超短波电离层散射信道，超短波超视距绕射信道。 属于随参的传输媒质主要以电离层反射、对流层散射等为代表。 ? 随参信道的特性比恒参信道要复杂得多，其根本原因在于它包含一个复杂的传输媒质。 ? 虽然，随参信道中包含着除媒质外的其它转换 器，但是，从对信号传输影响来看，传输媒质的影响是主要的，转换器特性的影响可以忽略不计。在此，仅讨论随参信道的传输媒质所具有的一般特性以及它对信号传输的影响。 随参信道图： 共同特点是：1.对信号的损耗随时间变化而变化，2，传输时延随时间变化而变化，3由发射点出发的电波可能经多条路径到达接收点，也就是所谓的多径传播。 多径传播后的接收信号将是衰减和时延随时间变化的各路径信号的合成。 —— 由第i 条路径的随机相位； ————由第i 条路径到达的接收信号振幅 _______ 由第i 条路径达到的信号的时延； 都是随机变化的 (1) 从波形上看，多径传播的结果使确定的载频信号变成了包络和相位都随机变化的窄带信号，这种信号称为衰落信号； （2）从频谱上看，多径传播引起了频率弥散（色散），即由单个频率变成了一个窄带频谱。 通常将由于电离层浓度变化等因素所引起的信号衰落称为慢衰落；而把由于多径效应引起的信号衰落称为快衰落。 ) ()(0t t i i τω?-=)(t i μ)(t i τ) (),(),(t t t i i i ?τμω ω?ω τd d )()(=

MATLAB仿真瑞利衰落信道实验报告结果

封面： 题目：瑞利衰落信道仿真实验报告

题目：MATLAB仿真瑞利衰落信道实验报告 引言 由于多径效应和移动台运动等影响因素，使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散，即时间色散、频率色散、角度色散等等，因此多径信道的特性对通信质量有着重要的影响，而多径信道的包络统计特性则是我们研究的焦点。根据不同无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布等。在此专门针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真，进一步加深对多径信道特性的了解。 一、瑞利衰落信道简介： 瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。 二、仿真原理 （1）瑞利分布分析 环境条件： 通常在离基站较远、反射物较多的地区，发射机和接收机之间没有直射波路径（如视距传播路径），且存在大量反射波，到达接收天线的方向角随机的（（0~2π）均匀分布），各反射波的幅度和相位都统计独立。 幅度与相位的分布特性： 包络 r 服从瑞利分布，θ在0～2π内服从均匀分布。瑞利分

布的概率分布密度如图

2-1所示： 图2-1 瑞利分布的概率分布密度 （2）多径衰落信道基本模型 离散多径衰落信道模型为 ()1()()() N t k k k y t r t x t τ==-∑ 其中,()k r t 复路径衰落，服从瑞利分布; k τ是多径时延。 多径衰落信道模型框图如图2-2所示：

图2-2 多径衰落信道模型框图 （3）产生服从瑞利分布的路径衰落r(t) 利用窄带高斯过程的特性，其振幅服从瑞利分布，即 22()()()c s r t n t n t =+ 上式中()()c s n t n t 、，分别为窄带高斯过程的同相和正交支路的基带信号。

VANET网络中小尺度衰落信道仿真

2010年第12期，第43卷 通 信 技 术 Vol.43，No.12,2010 总第228期 Communications Technology No.228,Totally VANET网络中小尺度衰落信道仿真 熊 飚， 张小桥 (南昌大学 计算机技术研究所，江西 南昌 330029) 【摘 要】车载网络（VANET）是智能交通系统的核心部分，能够提高道路交通的安全性与高效性。分析电波在VANET网络中的传播特点，着重分析该网络中双移动节点间的小尺度衰落信道，包括多普勒功率谱模型和用成型滤波器法仿真VANET 网络中小尺度衰落信道特性，给出经历该信道后接收信号的包络。仿真结果表明，随着移动车辆速度比增大，接收信号衰落更深。该结果对于VANET网络下无线多媒体业务性能评估有着重要的作用。 【关键词】车载网络；无线电波；小尺度衰落信道 【中图分类号】TN929.25 【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2010)12-0056-02 Simulation on Short-term Fading Channel for Radio Link between Dual Mobile Nodes in VANET XIONG Biao， ZHANG Xiao-qiao (School of Computer Institute, Nanchang University, Nanchang Jiangxi 330029, China) 【Abstract】Vehicle Ad Hoc Network(VANET) is the key part of intelligent transportation system (ITS), which can improve the safety and effectiveness of road traffic. The paper analyzes the propagation performance of radio signal in VANET, with focus on the short-term fading channel for radio link between dual mobile nodes, including the Doppler spectrum model and the received-signal envelop under the short-term fading channel for radio link based on IFFT method. The simulation results show that, with the increasing speed of moving vehicle, the wireless channel becomes worse. The results could serve as a valuable reference for performance evaluation of wireless multi-media traffic in VANET. 【key words】VANET; radio wave; short-term fading channel 0 引言 创造性的将移动自组网及无线传感器网络技术应用于车辆，使得传统的用于交通角色的车辆变成“智能终端”，即形成车载自组网。V ANET网络是智能交通系统 (ITS )的核心部分，旨在提高道路交通的安全性与高效性，同时提高旅客出行的舒适性[1]，具有巨大的潜在商业价值。在2003年ITU-T的汽车通信标准化会议上，各国专家提出车载自组网技术有望在2010年将交通事故引起的损失降低50%[2] 。 相比较于传统的无线蜂窝网络，V ANET网络具有无中心性、双高速移动节点和节点的移动模型可预见性等独特特点，使得V ANET网络的拓扑结构具有快速的动态变化性，这些导致V ANET网络运行环境更复杂，应用于V ANET网络的关键技术存在很大的难点，特别是在实现服务质量(QoS)和安全性方面。关于V ANET网络技术的研究已经成为近十年的最热门的研究课题之一，然而对于研究V ANET网络首先需要解决的问题——无线电波在V ANET网络环境中的传播特点，并没有得到很好的研究。 首先，V ANET由于其自身独特特点（节点高速移动、拓扑结构快速动态变化和运行环境的更复杂性等）使得V ANET中的无线电波传播特性与传统无线蜂窝网络中的无线电波传播特性有所不同。其次，通信过程是信号与噪声通过通信系统(无线传播环境)的过程，对通信过程的研究就离不开对无线传播环境中的无线电波传播特点的研究。另一方面，文献[3]综合研究MANET物理层因素对其他各层的影响。文献[4]具体研究了MANET物理层特性对MAC层的重要作用。故对V ANET网络中电波传播特性的研究是很有必要的。 收稿日期：2010-04-22。 作者简介：熊 飚（1978-），男，学士，主要研究方向为计算机网络及短距无线通信；张小桥（1989-），学士，主要研究方向为无 线电波传播及其工程应用。 56

无线移动信道特性分析(论文)

福建水利电力职业技术学院无线移动信道特性分析（论文)

福建水利电力职业技术学院信息工程系 09级通信工程技术专业毕业设计(论文）任务书 无线移动信道特性分析

摘要 本论文介绍了无线信道的基本概念和特性,对幅度服从莱斯分布和瑞利分布的衰落信道的概率密度函数进行分析。建立了多径衰落信道模型[2],详细分析了BFＳK信号在多种衰落信道中误比特率与信噪比的关系，并进行了性能比较。结果表明,瑞利衰落信道的误比特性能较高斯白噪声信道和莱斯信道的误比特性能更差,且所建立的仿真方法可以作为多径衰落信道的分析方法。 本文针对目前无线信道存在的不确定性的信道衰落对无线通信质量提高有不利因素的状态,为改善无线移动通信系统多径时延[3］扩展而引起的符号间干扰的现状。 关键词：衰落信道；误比特率;瑞利衰落信道;莱斯衰落信道;高斯白噪声信道 目录 无线移动信道特性分析?错误!未定义书签。

摘要?错误!未定义书签。 绪论?错误!未定义书签。 1 无线移动通信技术的发展及应用?错误!未定义书签。 1.1 无线移动通信技术发展历史和趋势[５]............................................................... 错误!未定义书签。 1.2 无线移动通信技术相关业务及频谱?错误!未定义书签。 １.3 无线移动通信技术应用设想?错误!未定义书签。 本章小结....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 2 无线信道的概念和特性?错误!未定义书签。 ２.1 无线信道的定义?错误!未定义书签。 2.2 无线信道的类型................................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2.1 传播路径损耗模型................................................................................. 错误!未定义书签。 2.2.2 大尺度传播模型....................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2．３小尺度传播模型................................................................................... 错误!未定义书签。 2．3 无线移动信道的概念......................................................................................... 错误!未定义书签。 ２.4 移动信道的特点................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.4.1 移动通信信道的３个主要特点 ............................................................... 错误!未定义书签。 2.4.2 移动通信信道的电磁波传输?错误!未定义书签。 2.4.3 接收信道的3类损耗 (11) 2.4.４三种快衰落(选择性衰落）产生的原因 ............................................. 错误!未定义书签。 2．４.5 接收信号的４种效应........................................................................... 错误!未定义书签。 本章小结?错误!未定义书签。 3 移动信道的传输特性和信道模型................................................................................. 错误!未定义书签。 3．１传输损耗的初步定量分析............................................................................. 错误!未定义书签。 3.1.1 大范围传输损耗的定量分析?错误!未定义书签。 3.1.2 中小范围传输损耗的定量分析?错误!未定义书签。 3.１.３移动信道中的噪声和干扰 ................................................................... 错误!未定义书签。 本章小结....................................................................................................................... 错误!未定义书签。４CDMＡ技术[１1]?错误!未定义书签。 4.1 CDMA技术含义.............................................................................................................. 错误!未定义书签。 4.2 CDMA技术的优点?错误!未定义书签。 本章小结?错误!未定义书签。 致谢....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 绪论 无线信道也就是常说的无线的“频段(Ｃhaｎneｌ）”，其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。