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1、无线移动信道传输特性分析论文福建水利电力职业技术学院郑倩目录摘要3绪论41无线移动通信技术的发展及应用51.1无线移动通信技术发展历史和趋势51.2无线移动通信技术相关业务及频谱51.3无线移动通信技术应用设想7本章小结82无线信道的概念和特性92. 1无线信道的定义92.2无线信道的类型92. 2. 1 传播路径损耗模型(Propagation Path Loss Model) 92. 2. 2 大尺度传播模型(Large Scale Propagation Model)92. 2. 3 小尺度传播模型(Small Scale Propagation Model)92.3无线移动信道的概念1
2、02.4移动信道的特点102. 4. 1移动通信信道的3个主要特点102.4. 2移动通信信道的电磁波传输102.4.3接收信道的3类损耗10(1) 4. 4三种快衰落(选择性衰落)产生的原因10(1) 5接收信号的4种效应11本章小结113移动信道的传输特性和信道模型12(2) 1传输损耗的初步定量分析123. 1. 1大范围传输损耗的定量分析123.1.2中小范围传输损耗的定量分析123.1.3移动信道中的噪声和干扰13本章小结134移动通信衰落信道的仿真分析144.1无线信道的衰落144. 2无线衰落信道模型14(3) 2. 1大尺寸衰落和小尺寸衰落144. 2. 2 Rayleigh
3、分布和 Rician 分布144. 3平坦衰落的Mat lab仿真154. 3. 1系统的组成164. 3.2系统仿真与结果分析16本章小结16结论18致谢19参考文献20移动通信衰落信道的仿真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仿真。建立了多径衰落信道模型七详细分析了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。仿真的结果表明,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
4、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扩展而引起的符号间干扰的现状。在对多径 信道特性进行分析研究的基础上,总结利用了 MATLAB对无线移动信道进行仿真分析的一般 方法,对多种调制方式下的注入瑞利和莱斯衰落,AWGN信道等信道模型下的多径传播进行 进一步仿真分析。这将为研究移动信道抗衰落技术提供基本依据,对实际工程有一定的理 论指导意义。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Simulation of Mobile Communication Fading ChannelAbstractThe basic concepts and the
5、 characteristics of mobile radio channel are introduced .The simulation of CDF and PDF of Rician and Rayleigh fading channel is done .The models of multipath fading channel are established .The relationship of BER and SNR in BFSK is analysed in detail. The simulation results in MATLAB show that the
6、performance of BER in Rayleigh channel is worse than AWGN and Rician channel, and the models method can be applied to the method of analysis of multipath fading channel.Aim at uncertainty and decline of current wireless channel issues which have greatly limited the development of mobile wireless com
7、munications systems, to improve the inter-symbol Interference arising from the multi-path delay In this paper, based on the characteristics analysis of a multi-path channel transmission,and the general approach of simulating wireless mobile channel with MATLAB is summarized .This will provides the s
8、tudy on mobile channelanti-fading technology which the fundamental basis and has a certain theoretical significance for the actual projectKey words: fading channel, BER (bit error rate), Rayleigh fading channel, Rician fading channel, AWGN channel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
9、。无线业务需求的不断增长使得无线频谱资源口益匮乏矛盾变得相当突出,为此需要研 究能够提高天线与电波”通信链路频谱效率的传输理论和技术,为达此FI的,衰落信道容 量的研究收到广泛的重视。对无线移动信道特性的分析,是移动通信系统研究中最重要的部分之一,也是近年来 人们研究的热点之一。其中多径传播和阴影效应是信道的主要特点,儿乎所有统计特性都 建立在此基础上。无线信道是通信系统中较为恶劣的通信介质。根据电波传送规律。由于 障碍物的阻挡,通常不能从发射端直接到接收天线。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。同时,用户在空间的运动将使接 收信号产生多普勒扩展
10、。衰落直接体现了无线信道的复杂性和随机性,是决定移动通信系 统性能基本问题。移动无线信道的建模与仿真有许多不同的理论和方法,所以研究移动无 线衰落特性,对建立无线信道传播模型研究与开发高质量移动通信系统有重要意义。1无线移动通信技术的发展及应用1.1无线移动通信技术发展历史和趋势无线移动通信技术的发展始于上一世纪20年代,经历了五个发展阶段。第一阶段从上一世纪20年代至40年代,为早期发展阶段。在这期间,首先在短波儿个 频段上开发出专用移动通信系统,其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该 系统工作频率为2MHz,到40年代提高到3040MHz。可以认为这个阶段是现代移动通信 的起步阶
11、段,特点是专用系统开发,工作频率较低。第二阶段从40年代中期至60年代初期。在此期间内,公用移动通信业务开始问世。这 一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡,接续方式为人工,网的容量较小。第三阶段从60年代中期至70年代中期,使用150MHz和450MHz频段,实现了无线频道 自动选择并能够自动接续到公用电话网。这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段,其 特点是采用大区制、中小容量,使用450MHz频段,实现了自动选频与自动接续。第四阶段从70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1978年底,美国 贝尔试验室研制成功先进移动电话系统(AMPS),建成了蜂窝状移动通信网,大大提
12、高了 系统容量。第五阶段从80年代中期开始,这是数字移动通信系统发展和成熟时期,开发了新一代 数字蜂窝移动通信系统。数字无线传输的频谱利用率高,可大大提高系统容量。另外,数 字网能提供语音、数据多种业务服务,并与ISDN等兼容。实际上,早在70年代末期,当模 拟蜂窝系统还处于开发阶段时,一些发达国家就着手数字蜂窝移动通信系统的研究。到80 年代中期,欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系。目前,我们正处在这一阶段的第三代数字移动通信系统时代。这一时代的特点是通信 频带进一步加宽,数据业务所占的比重大幅度增加,全面走向移动多媒体通信。当今无线 移动通信的发展主要体现在五大技术的发展中:
13、一是举世瞩目的3G技术,二是3.5GHz宽 带固定无线接入网的推广应用,三是WLAN标准的选用,四是宽带无线技术新宠W1MAX,五 是超宽带无线接入技术UWB。这些技术的发展和应用导致无线移动通信的总体走势是接入 多元、网络一体和综合布局。1.2无线移动通信技术相关业务及频谱信息产业部最新公布的电信业“十一五”规划应前期研究的22项课题,这些课题广泛 涵盖了通信业发展战略、法制与行管、网络融合、第三代移动通信、普遍服务、电子商务 与电子政务等关系到未来通信发展的重点业务领域,总共包括69个子课题。分析这些课题, 我们可从中找到适合我们自身特点的研究方向。从图一和图二中可看出,在各种不同的应用环
14、境下,其业务带宽需求是不同的,从而 产生不同的频谱分配和应用差异。图一无线移动通信业务环境及带完需求状况图二各种业务应用情况对比(1) 卫星移动通信系统卫星移动通信系统,其最大特点是利用卫星通信的多址传输方式,为全球用户提供大 跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务,是陆地蜂窝移动通信系统的 扩展和延伸,在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具 独特的优越性。(2) 无线接入系统无线接入系统(乂称无线本地环路),就是通过无线的方式,在有线管道铺设比较困 难、投资大、电话用户密度大的市和近郊区,或电话用户稀少的远郊区、农村、巾区等地 方,提供固定电话的服务
15、,作为有线电话网的补充和延伸。无线答入系统所使用的频段有 150MHZ、450MHZ、800/900MHZ、1-3GHZ及3GHZ以上;所采用的技术有模拟蜂窝技 术(包括TACS、AMPS、NMT等技术),数字蜂窝技术(包括GSM - DCS 1800-PCS1900 800/1900MHZ CDMA DAMPS PDC 等技术),数字无线技术(包括 DECT、PHS、PACS 及美国Unlicensed PCS等),扩展频谱技术及TDMA技术等等。(3) 无线寻呼业务无线寻呼业务是近儿年发展非常迅速的移动通信业务之一。我国曾是世界上头号寻呼 大国。无线寻呼信息除传统的个人信息外,还有大量的公共信息,如天气预报、国内外要 闻、娱乐节RI预告,以及专用信息,如股票、期货、银行对帐、日用商品、灾情等信息。 目前,应该利用现有的无线寻呼网络,朝向规模经营、文字化、自动化、大联网、高速率、 多业务、多用途,以及语音寻呼、双向信息寻呼和小区复用频率的组网方式等方面发展。(4)未来公众陆地移动通信系统FPLMTSFPLMTS 乂名IMT-2000,表示该系统将在2000年后使用。FPLMTS属于第三代移动 通信系统,WARC 92为 FPLMTS 分配的频段为:1885-2025MHZ 和21102200MHZ。 其中19802010MHZ