1. 研究目的与意义
移动通信由于其具有独特的优点,例如传播的开放性、接收环境的复杂性和通信用户的随机移动性,这些特点近年来得到广泛应用,在未来个人通信中发挥重要作用[1]。无线信道是通信信道中较为恶劣的一种通信媒介。无线电波是看不见、摸不着的,所以它的传播过程是不可预见的[2]。因为多径信号具有多样性和时变性,所以移动无线信道是一个充满复杂干扰的信道[3]。由环境中的各种障碍物所引起的信号多径传播是其主要特点之一[4]。在实际的传播过程中,由于障碍物的阻挡,通常不能从发射端直接到达接收天线。没有了视距传播信号,由于电波的反射、绕射及散射现象,接收端所接收到的信号是各个方向到达的电磁波的叠加,这导致了发送和接收天线之间通常存在多于一条的信号传播路径[5]。这种多径信号的接收和处理,在很大程度上决定了通信系统的设计方案,也决定了通信设备的复杂程度。移动通信系统的性能主要受到这种特性的制约,具有复杂时变的电波传播特性,因而造成了信道分析和传播预测的困难。随着通信系统的日趋复杂化,无线信道的建模和仿真对于现代数字移动通信系统的研发具有越来越重要的意义[7]。
衰落现象是无线信道的一个典型特征,表现为信号幅度在时间、频率上的波动。衰落给信道造成了巨大的影响,同时也制约着无线通信系统的性能。衰落包含大尺度衰落和小尺度衰落[8]。大尺度衰落主要是建筑物、高山等的阻挡等因素,因此也叫阴影衰落[9]。这些因素一般都是未知的,因此只能用统计模型才能表达这种随机衰减。移动通信信道中的3种电磁波传播分别是:反射,绕射和散射。接收端收到的信号通常是由发射信号经过多径传输后的矢量合成,多径的随机性使信号的相位也具有随机性,因此接收端信号经过矢量合成后有可能发生严重的衰落。这种衰落往往只要求无线信号经过短时间或短距离传输,我们称之为衰落叫做小尺度衰落,也叫快衰落[10]。影响小尺度衰落的因素有:多径传播,移动台的运动速度,坏境物体的移动速度,信号的传输带宽等等。
现代移动通信的发展涉及通信信号与信道、信源编码与信道编码、数字调制与解调等多方面技术,而无线信道及信道建模构成了移动通信传输技术的理论基础。移动无线信道属于衰落信道,由于电波传播的多样性无法用精确的数学模型来描述其信道模型,只能通过用数学上随机过程和统计模型的方法建立无线电信号的传播环境来分析和仿真实际物理信道。因此,移动衰落信道的建模、分析与仿真将为移动通信传输系统的设计与应用奠定基础。
2. 研究内容与预期目标
1.了解移动信道的背景、应用领域、典型算法、技术特点;
2.使用MATLAB对大尺度衰落进行建模,得出在不同条件下的信号衰减仿真图,为实际工程中建立基站以及提高信号的传输效率提供参考;
3.使用MATLAB对小尺度衰落进行建模,通过比较不同参数下的信号衰减,得出瑞利和莱斯模型的信号波形衰落仿真图;
3. 研究方法与步骤
研究方法:
运用MATLAB实现移动信道衰落模型的程序,调整关键参数,得到仿真结果,并对得出的结果进行分析和比较,从而获得该移动信道衰落模型的性能特性。
4. 参考文献
[1] 樊昌信曹丽娜. 通信原理 : 6版[M]. 国防工业出版社, 2006.
[2] 吴伟陵, 牛凯. 移动通信原理.第2版[M]. 电子工业出版社, 2009.
[3] 宋晓晋, 宋铁成, 沈连丰. 移动通信衰落信道的建模与仿真[J]. 东南大学学报(自然科学版), 2005, 35(3): 338-342.
5. 工作计划
(1)2022年01月15日~2022年02月14日课题调研,了解相关技术和要求。
(2)2022年02月15日~2022年03月05日查阅资料,撰写并提交开题报告。
(3)2022年03月06日~2022年03月31日熟悉matlab环境及通信处理工具箱。
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