無線信道若干問題

2.關(guān)于無線信道的多普勒譜，請回答以下問題：在某些無線信道中，多普勒頻移會引起無線信道輸出信號的混疊。請描述產(chǎn)生混疊的各種原因；無線信道中的多普勒譜有一種經(jīng)典譜(classicspectrum),請解釋產(chǎn)生這種譜形狀的機(jī)理；請用Simulink工具編寫代碼(S-Function方式)，產(chǎn)生一單徑瑞利信道,其多普勒譜為經(jīng)典譜，其中移動速率為120km/h。并請回答：證明自己用計算機(jī)產(chǎn)生的經(jīng)典譜是正確的可能方法。答：多普勒頻移是由于移動臺位置的改變而產(chǎn)生的接受信道頻率的偏移，偏移量與移動臺的速度，運(yùn)動方向以及接受信道入射角度等因素有關(guān)，當(dāng)不同偏移量的入射波到達(dá)移動臺相互疊加時時就會引起混疊。多譜勒頻移不會引起無線信道輸出信號的混疊，因?yàn)槎嗥绽疹l移的可以在接受端通過鎖相技術(shù)校正。但是在非自由空間，由于存在多徑傳播(電波經(jīng)過反射、折射、散射等多條路徑傳播到達(dá)接收機(jī))，不同子徑產(chǎn)生了不同的多普勒頻移，接收機(jī)無法全部校正。由于不同子徑的相位不同，疊加到一起便造成信號采樣失真，而且存在多徑必定存在不同的時移，各路信號先后到達(dá)，接受端采樣得到的點(diǎn)不是同一個符號，基于以上的原因便造成了無線信道輸出信號的混疊。無線信道中的多普勒經(jīng)典譜(classicspectrum)的產(chǎn)生機(jī)理。若接收信號為N條路徑來的電波，其入射角都不盡相同，當(dāng)N較大時，多普勒頻移就成為占有一定寬度的多普勒頻展。設(shè)發(fā)射頻率為fc,對于到達(dá)移動臺有單個路程，若入射角為。，則多普勒頻移為fd=f?COS9，這里擊；,為最大多普勒頻移。dm假設(shè)移動臺天線為全向天線，且入射角9服從0~2沢的均勻分布，即多徑電Pavx|d|波均勻的來自各個方向，則角度9到9+d9之間到達(dá)電波功率為2" 9，這里仃是所有到達(dá)電波的平均功率。來自角度9到-9的電波引起相同的多普勒頻移，使信號的頻率為2-0)f=f+fcos92-0)cm

多普勒頻移f為入射角。的函數(shù)，當(dāng)入射角從e變化到0+d0時，信號的頻率從f變化到f+df.因此，在頻率域從f到f+df之間的射頻功率為PS(fPS(f)Id\=\d0\(0<0<冗)2-1)式中，S（f）為接收信號功率普。（2-1）式還考慮了多普勒頻移關(guān)于入射角的對稱性。由（2-1）式可得2-2)S(f)=k?\竹\兀 d2-2)f由式(2-0)可得sin0?dsin0=V1一sin0=V1一cos20)2m代入式（2-2）可得P f-fis(f)=n-(mi

兀f fmm盡發(fā)射頻率為單頻fc，但接收電波的功率譜S（f）卻擴(kuò)展到fc一fm到fc+fm范圍，這相當(dāng)于單頻電波在通過多徑移動信道時受到隨機(jī)調(diào)頻。接收信號的這種功率譜展寬就稱為多普勒頻展。（3）利用Simulink產(chǎn)生單徑瑞利信道。下面的就是在軟件平臺所搭建的鏈路圖。因?yàn)橐苿铀俣仁?20Km/h,為了方便起見，我們設(shè)發(fā)射載波頻率為900MHz,我們得到Fm=100Hz。

圖2-1圖2-1-Inlx|通過上面搭建的鏈路，進(jìn)行仿真，可以觀測到相應(yīng)的波形，其波形的圖示如面的圖所示。-Inlx|」Bodel^rayleigh/VectorScopempnl--dE<□ 0.05Frame:4010.1 0.15Time(s)0.2￡ileAxes;mpnl--dE<□ 0.05Frame:4010.1 0.15Time(s