移動通信信道模型的歸納

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上移動通信信道模型歸納報告13信息 XXXXXXX摘要移動通信中，無線電波傳播特性非常復雜，在傳播過程中信號收到各種干擾。對無線通信信道的建模研究可以在理論上抑制部分干擾，因此信道模型的研究作為推動整個移動通信發(fā)展的關鍵技術之一，國內外都對它做了大量的研究，并得到了一些成果。本文將對現(xiàn)有的移動通信信道模型進行分類，并舉例對典型的移動通信信道模型進行詳細介紹。關鍵詞：移動通信，信道模型 1. 簡介移動通信的迅猛發(fā)展使移動信道無線電波傳播預測成為移動通信領域的研究熱點。移動信道與其它信道相比是穩(wěn)定性最差的一種，由于電波在移動信道中傳輸時在時域和空域上都會有較大隨機性的波動和

2、起伏，要對其進行控制和測量都比較困難，且實地設站檢測費用極高。如果能建噪聲立一些模型，通過數(shù)值計算就可以較好地預知信道特性，那它們將比實地測量方法更可取。近年來國內外都有不少相關論文發(fā)表，建立了一些較實用的電波傳播預測模型，本文根據(jù)已有的研究成果進行歸納展示。移動通信信道是多徑衰落信道，數(shù)字信號在信道中傳輸時，容易發(fā)生突發(fā)性誤碼和嚴重的碼間串擾。對于多徑衰落的信道，根據(jù)不同的標準有不同的分類方法。根據(jù)尺度不同，可以分為大尺度模型（數(shù)米范圍內的均值）和小尺度模型（在波長范圍內的測量值）。根據(jù)環(huán)境特征不同，可分為室內、室外、陸地、海洋、空間等等。根據(jù)應用區(qū)域不同，可分為宏蜂窩（2km）、微蜂窩（5

3、00m）、微微蜂窩。根據(jù)建模方式可分為統(tǒng)計性模型 (經(jīng)驗模型 )、半經(jīng)驗或半確定性模型和確定性模型1。統(tǒng)計性模型 (經(jīng)驗模型 )是根據(jù)大量的測量結果統(tǒng)計分析后得出的圖表和公式 ,不需要相關環(huán)境的詳細信息。確定性模型是對具體的現(xiàn)場環(huán)境直接應用電磁理論計算的方法。半經(jīng)驗或半確定性模型是基于把確定性方法用于一般的市區(qū)或室內環(huán)境中導出的等式 ,有時為改善它們和實驗結果的一致性，則根據(jù)實驗結果對等式進行修正2。本文將以建模方式為分類標準，從原理、特點、用途等方面剖析不同信道模型的特點。2. 經(jīng)驗模型2.1 Okumura-Hata由于使用Okumura模型，需要查找其給出的各種曲線，不利于計算機預測。H

4、ata模型是在Okumura大量測試數(shù)據(jù)的基礎上用公式擬合得到的，叫做Okumura-Hata模型。Hata-Okumuram模型是根據(jù)實測數(shù)據(jù)建立的模型，該模型提供的數(shù)據(jù)較齊全，應用較廣泛，適用于VHF和UHF頻段。該模型的特點是：以準平坦地形大城市地區(qū)的場強中值路徑損耗作為基準，對不同的傳播環(huán)境和地形條件等因素用校正因子加以修正。為了簡化，Okumura-Hata模型做了三點假設：作為兩個全向天線之間的傳播損耗處理；作為準平滑地形而不是不規(guī)則地形處理；以城市市區(qū)的傳播損耗公式作為標準，其他地區(qū)采用校正公式進行修正。2.1.1 適用范圍頻率范圍f：150-1500MHz；基站天線有效高度hb

5、：30-200m；移動臺天線有效高度hm：1-10m；移動臺與基站之間的距離d：1-20km。2.1.2 Hata-Okumura模型路徑損耗公式當移動臺的高度為典型值為hr=1.5m時，按Hata-Okumura模型計算路徑損耗的公式為：Lb=69.55+26.16lgf13.82lghb(hm)+（44.96.55lghb）lgd3公式1Lb：市區(qū)準平滑地形電波傳播損耗中值（dB）a(hm)：移動臺天線高度修正因子需要說明的是，基站天線有效高度計算有多種方法，如：基站周圍510公里的范圍內的地面海拔高度的平均；基站周圍510公里的范圍內的地面海拔高度的地形擬合線；等等；不同的計算方法一方面

6、與所使用的傳播模型有關，另外也與計算精度要求有關。ahm=1.1lgf-0.7hm-1.56lgf-0.8 中小城市8.29lg21.54hm-1.1 大城市，f200MHz3.2lg211.75hm-4.97 大城市，f400MHz0 h=1.5 公式22.2 COST231-Hata歐洲研究委員會（陸地移動無線電發(fā)展）COST 231傳播模型小組建議，根據(jù)Okumura-Hata模型，利用一些修正項使頻率覆蓋范圍從1500MHz擴展到2000MHz，所得到的傳播模型表達式稱為COST 231-Hata模型。2.2.1 適用范圍使用頻段f：15002000MHz；基站天線有效高度hb為302

7、00m；移動臺天線高度hm為110m；通信距離為120km。2.2.2 傳播損耗中值公式與Okumura-Hata模型一樣，COST 231-Hata模型也是以Okumura等人的測試結果作為根據(jù)。它通過對較高頻段的Okumura傳播曲線進行分析，得到的公式?；緜鞑p耗中值公式：L=46.3+33.9lgf-13.82lghb-ahm+44.9-6.55lghblgd+Cm公式3基站天線有效高度計算：設基站天線離地面的高度為hs，基站地面的海拔高度為hg，移動臺天線離地面的高度為hm，移動臺所在位置的地面海拔高度為hmg。則基站天線的有效高度hb=hs+hg-hmg，移動臺天線的有效高度為h

8、m。a(hm)移動臺天線高度修正因子。Cm城市修正因子：Cm=0dB 數(shù)目密度適中的中等城市和郊區(qū)的中心3dB 大城市中心 公式4其他各種修正因子同Okumura-Hata模型。2.3 Lee42.3.1 原理假設N個散射體均勻分布在半徑為R的圓上，并有一個散射體在移動臺和基站中間，則離散AOA為： 公式5從離散AOA表達式可以看出，任意兩個陣元間信號的相關表達式為： 公式6其中d是元素間的距離，0的計算方法如圖1：圖1 LEE模型圖示2.3.2 優(yōu)點模型中的主要參數(shù)易于根據(jù)測量值調整；路徑損耗預測算法簡單，計算速度快。2.3.3 LEE宏蜂窩模型無阻擋情況下：Pr=Pr1-logrr0+0+

9、20logh1h-nlogff0 公式7有阻擋的情況下：Pr=Pr1-logrr0+0+L-nlogff0 公式8h1：天線有效高度；h：天線實際高度。2.3.4 LEE微蜂窩模型小區(qū)路徑預測損耗公式：LdB=LiosdA,ht+LB 公式9LiosdA,ht是天線基站有效高度。3. 半經(jīng)驗模型3.1 Walfisch-Ikegami3.1.1 適用范圍考慮屋頂和建筑物高度的影響，適合高樓林立地區(qū)的中到大型蜂窩移動網(wǎng)絡的確定。頻率f：800-2000MHz；路徑長度：0.2-5km；基地天線高度：4-50m；移動臺天線高度：1-3m。3.1.2 兩種情況視距傳播情況，路徑損耗：Lb=42.6+

10、26lgd+20lgf 公式10非視距傳播情況，路徑損耗： L=L0+L1+L2 公式11其中：L0：自由空間損耗；L1：有屋頂沿最近的衍射引起的衰落損耗L2：沿屋頂?shù)亩嘀匮苌洌ǔ罱难苌洌㎜1=-16.9-10logw+10logf+20loghR-hm+L11 公式12L2=L21+ka+kdlogd+kflogf-9logb 公式13參數(shù)含義：w-接收機所在的街道寬度（m）hR-建筑物的平均高度（m）hm-接收天線的高度-街區(qū)軸線與連接發(fā)射機與接收機天線的夾角b-相鄰行建筑物中心距離d-基站與移動臺之間的水平距離（km）4. 其他模型模型特點離散均勻分布模型5l N個散射體到達角度AO

11、A均勻分布l 用離散AOA模型計算不同接收天線的相關系數(shù)l 相關系數(shù)下降趨勢比Lee模型快高斯廣義平穩(wěn)不相關散射模型6l N個散射體在空間分成d簇，其中每一簇的不同散射體造成的時延對于帶寬而言不可分辨l 提供了一個分析陣列協(xié)方差矩陣的方法時變矢量信道模型7-8l 假設離開移動區(qū)域的信號能量為瑞利衰落l 角度擴展值由主要反射物決定l 同時提供了瑞利衰落和空間的相關性信息典型城區(qū)6l 為GSM，DCS1800和PCS1900設計的仿真模型l 移動臺周圍半徑為1米的區(qū)域內隨機分布120個散射體l 時域的衰落特性與GSM05.05的定義類似5. 總結本文根據(jù)信道模型建立的方式對主流的信道模型進行了原理

12、，特點和用途方面的總結，由于篇幅關系還不夠完善，歡迎后繼學者繼續(xù)完善。對于信道模型的未來發(fā)展，近年來由于信道頻域彌散、時域彌散以及空時域彌散概念的提出,特別是采用空間分集技術的智能天線、寬帶技術、和多輸入多輸出系統(tǒng)(MI2MO)的引入,除了常規(guī)的如路徑損耗和延遲擴展等參數(shù)外,還需明確信號的空間傳播特性、散射體的空間分布、接收天線上多徑分量來波方向角度分布等信息,所以信道模型必然朝著空時域、空頻域信道模型方向發(fā)展,以便利用智能天線和MIMO系統(tǒng)提高移動通信系統(tǒng)的容量,促進移動通信系統(tǒng)的快速發(fā)展。6. 參考文獻1 蔣澤，顧朝志，無線信道模型綜述，重慶工學院學報，No.8 2005，63-67.2

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