无线通信衰落信道建模及其在信道仿真器中的应用

摘要

随着人类对无线通信需求的增加，无线通信技术也在飞速发展。从第一代移动通信系统(1G)被制定出一直到现在第四代无线移动通信(4G)开始兴起与快速发展，人类对无线通信的需求越来越高，通信系统的设计越来越复杂。在设计通信系统的时候，不可能对每一种真实的、复杂多样的实际环境进行实验。因此，无线通信信道建模与仿真在现代无线通信设备研发与测试的过程中所占的比重越来越大，一直是研究的重点问题。
　　本文主要研究内容如下:
　　首先，分析比较了典型的确定性过程模型中多普勒系数和离散多普勒频率参数的计算方法:等距法(MED)、均方误差法(MSEM)、等面积法(MEA)、蒙特卡罗法(MCM)和精确多普勒扩展法(MEDS)，并且研究分析了Zheng模型的多普勒系数取值方法。为了提高衰落信道的统计特性，在蒙特卡罗法(MCM)的到达角(AOA)中引入多径因素p，提出了两种改进的MCM瑞利衰落模型。
　　其次，对信道模型参数AOA、多径因素p、低频振荡器个数N以及均方误差(MSE)进行了仿真分析。与原始的MCM瑞利衰落模型相比较，两种新模型分别在自相关统计特性和互相关统计特性的精度上有着一定程度的提高，根据仿真数据计算，在实现开销相同的情况下，自相关函数的均方误差(MSE)约为原来的四分之一，互相关函数的精度提高了大约二分之一。
　　最后，针对高速无线通信系统，介绍了高速无线系统理论分析、模型建立以及硬件设计的架构，给出了信道模型建立的软件仿真平台，把改进蒙特卡罗法信道模型应用到仿真平台中，分析了各径信道的非相关性，扩展了无线通信信道建模的方法。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 项目来源

1．4 本文整体结构和章节安排

第二章 无线信道基本理论与模型分析

2．1 无线信道传播特性与模型

2．1．1 大尺度衰落

2．1．2 传播损耗预测模型

2．2 无线信道多径效应

2．3 确定性过程模型及参数分析

2．3．1 莱斯法

2．3．2 MCM离散多普勒频率计算方法

2．4 本章小结

第三章 改进的MCM信道建模与仿真分析

3．1 平坦瑞利衰落信道

3．1．1 Clarke参考模型

3．1．2 基于SOS的参考模型

3．2 自相关性能改进的MCM信道模型

3．2．1 改进MCM模型的AOA表示

3．2．2 改进的MCM模型分析

3．2．3 自相关性能仿真分析

3．3 改进的不相关MCM信道模型

3．3．1 改进的MCM模型表示与分析

3．3．2 互相关性能仿真分析

3．4 本章小结

第四章 建模与仿真在无线通信系统设计中的应用

4．1 高速无线通信系统架构设计

4．2 高速无线通信系统软件仿真平台

4．2．1 LTEMIMO测试

4．2．2 改进MCM仿真分析

4．3 高速无线通信系统信道模拟器FPGA设计

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况