無線通信系統(tǒng)中信道的仿真研究

李 芬

（東海縣科技情報(bào)研究所，江蘇 東海 222300）

無線通信系統(tǒng)中信道的仿真研究

李 芬

（東?？h科技情報(bào)研究所，江蘇 東海 222300）

近年來，無線通信得到了多方面的利用，因?yàn)樗泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，在將來的個(gè)人通信網(wǎng)絡(luò)中也會(huì)產(chǎn)生巨大的作用。無線通信現(xiàn)是當(dāng)前通信領(lǐng)域最活躍、發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域之一。隨著現(xiàn)代生活對(duì)無線通信服務(wù)行業(yè)要求的逐步提升，無線通信信道的探究成為一個(gè)難點(diǎn)。在無線通信系統(tǒng)解析和設(shè)計(jì)的探究中，無線電波傳播的環(huán)境決定了無線信道的衰落特性。不同的環(huán)境，其傳播特點(diǎn)也不一樣。通信環(huán)境是非常復(fù)雜的，在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行通信，使得無線信道的特性非常復(fù)雜。文章對(duì)此進(jìn)行了研究，希望能提出有價(jià)值的參考意見。

無線通信；信道；仿真

1 無線通信介紹

無線通信技術(shù)的運(yùn)用是近代交通技術(shù)快速成長和經(jīng)濟(jì)成長的產(chǎn)品，在生成型過渡到信息時(shí)期的人類時(shí)期，希望實(shí)現(xiàn)無論何人隨時(shí)隨地都能得到全世界的交流信息的目標(biāo)。經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，這一目標(biāo)可以由無線通信來實(shí)現(xiàn)。由于人們?cè)絹碓街匾暉o線通信的成長，無線通信已經(jīng)成為當(dāng)代通信技術(shù)的發(fā)展方向。

無線通信的主要特點(diǎn)如下：

（1）使用無線電波來傳輸信息的無線通信。無線電波必須在基站和無線通信的用戶之間傳輸。但是無線通信環(huán)境十分繁瑣，使無線電波傳輸很不方便，載波的傳輸一般是一個(gè)疊加的直達(dá)波和繞射波，隨著時(shí)間變化的反射波、散射波，引起信號(hào)場強(qiáng)高低變換，110 Hz是最大差別。這種現(xiàn)象被稱為衰落。無線電臺(tái)在恒定的運(yùn)動(dòng)中，速率達(dá)到一定程度的時(shí)候，不變點(diǎn)收到的載波速率會(huì)依照不一樣的行動(dòng)速率引發(fā)不一樣的速率偏移，這都會(huì)引起信號(hào)強(qiáng)度幅值，相位隨著時(shí)間、地點(diǎn)不停地改變，極大地影響通信的質(zhì)量。那么這些目標(biāo)就需要無線通信系統(tǒng)的設(shè)想，必須采用抗衰落的方案，來保證通信的質(zhì)量。

（2）在強(qiáng)干擾環(huán)境下的無線通信工作。在無線通信過程之中，不但自身會(huì)產(chǎn)生各種干擾，而且還會(huì)有來自外部的干擾，比如城市噪聲、各種車輛發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噪聲等等。所以，在程序設(shè)想方案和網(wǎng)絡(luò)之間充分考慮各種干擾問題是非常有必要的。

（3）有限的通信能力。必須合理安排和分配的頻率作為資源。能夠使用的信道容量極為有限，因?yàn)闊o線通信有適合的頻段來操作。為了滿足用戶的需求，在已有的頻段才能查找設(shè)備，像載帶、載帶隙、信道復(fù)用等都可以這樣解決。目前，信道復(fù)用的方法是用來擴(kuò)展容量和增加用戶容量。所有的城市需要作出長久的容量計(jì)劃，以滿足未來發(fā)展需要。

（4）通信系統(tǒng)的復(fù)雜性。由于在通信區(qū)內(nèi)的無線電臺(tái)任何時(shí)間都能夠運(yùn)動(dòng)，所以要對(duì)隨機(jī)選擇的無線頻道、頻度效率和速率控制、地點(diǎn)注冊(cè)、跨區(qū)切換和漫游等技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控。這使得它比固定網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜。

（5）廣播電臺(tái)的要求。廣播臺(tái)在外界一直沒有確定的地點(diǎn)，外界對(duì)其干擾非常難預(yù)測，所以需要一個(gè)強(qiáng)大的接收能力強(qiáng)的電臺(tái)。另外，需要其具備性能可靠、攜帶方便、體積小、耗能低、耐高溫的特點(diǎn)。同時(shí)，盡可能地讓客戶能簡便操控，盡快適應(yīng)新的工作，開發(fā)新的技術(shù)，滿足不同人的需要。

2 無線通信信道

環(huán)境是無線通信系統(tǒng)最主要的要素。這是一個(gè)很繁瑣的傳送方式。這不是固定和可預(yù)感到的有線信道的無線渠道。此外，無線電臺(tái)的方向和速度，對(duì)無線對(duì)象附近的信號(hào)有很大影響。綜上所述，能夠肯定無線通信信道是一種根據(jù)時(shí)間、空間等外界成分的改變而改變的環(huán)境。無線通信信道衰落分類如圖1所示。

圖1 無線通信信道衰落分類

3 信道仿真

3.1 高斯白噪聲信道

信號(hào)傳輸中最基本的一種信道是加性高斯白噪聲信道，加性高斯白噪聲信道是高斯分布的噪聲信號(hào)，增加信號(hào)使其產(chǎn)生相應(yīng)的偏移和噪聲值通過信道信號(hào)，并圍繞平均值隨機(jī)波動(dòng)。通過探究蒙特卡羅的仿真原理；依靠加性白高斯噪聲信道的特點(diǎn)，文章挑選出幾個(gè)適合的參量：仿真結(jié)果誤差，置信度和最大相對(duì)誤差；提出了仿真數(shù)據(jù)信道選擇的一般結(jié)論。用MATLAB建立高斯白噪聲信道的誤碼率如圖2所示。

圖2 高斯白噪聲信道誤碼率

3.2 Rayleigh信道

在無線通信信道中，Rayleigh信道是一種分布類型，它描繪了平坦衰落訊號(hào)會(huì)改變的特征和多條路徑的時(shí)變特征。

瑞利分布的情況如下：各組成部分應(yīng)具有隨機(jī)的振幅和相位，并滿足統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性的條件；每一個(gè)部件都有大約相等的功率；隨機(jī)的相位在[0，2π]內(nèi)均勻分布；信號(hào)至少有5個(gè)獨(dú)立的路徑。

當(dāng)發(fā)射天線和接收天線不存在作為一個(gè)路徑，衰落幅度是根據(jù)瑞利分布：

其中 x和y都是均值為0。

瑞利衰落幅度的概率密度函數(shù)：

式中：r為衰落信號(hào)幅度；σo為均方根電壓的接收信號(hào)包絡(luò)檢測值。在接收信號(hào)包絡(luò)時(shí)間平均功率（方差）前進(jìn)行包絡(luò)檢測，瑞利信道與高斯信道的誤碼率對(duì)比如圖3所示。

圖3 瑞利信道與高斯白噪聲信道誤碼率對(duì)比

4 結(jié)語

本文對(duì)加性高斯白噪聲信道、Rayleigh信道作了仿真實(shí)驗(yàn)。由仿真結(jié)果知，在同樣的信噪比前提下，信號(hào)在Rayleigh信道中的誤碼率稍稍比加性高斯白噪聲信道差。當(dāng)信號(hào)的信噪比比5分貝低的時(shí)候，Rician信道的誤碼率與加性高斯白噪聲信道差不多。

[1]樊昌信，張甫翊.通信原理[M].6版.北京：國防工業(yè)出版社，2006.

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[4]吳志忠.無線通信無線電波傳播[M].北京：人民郵電出版社，2002.

Research on simulation of channel in wireless communication system

Li Fen
（Donghai County Institute of Science and Technology, Donghai 222300, China）

In recent years, wireless communication has been used in many aspects, because it has many advantages in personal communication network which will play a great role in the future.Wireless communication is one of the most active and fastest developing fields in the communication area.With the requirement of wireless communication service industry gradually improve, the wireless communication channel has become a diffcult problem to explore, the radio propagation environment determines the fading characteristics of wireless channel. Different environment has different propagation characteristics.The communication environment is very complex, and the communication in motion makes the characteristics of wireless channel much complex. This article has carried on the research, hoping to propose valuable reference.

wireless communication; channel; simulation

李芬（1978— ），女 ，江蘇東海。