【正文】 ................... 30 路徑損耗模型仿真及結(jié)果分析 ................................................................................................. 30 自由空間模型仿真及結(jié)果分析 ...................................................................................... 30 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头抡婕敖Y(jié)果分析 ........................................................................................................ 32 OkumuraHata模型仿真及結(jié)果分析 .............................................................................. 32 COST231 Hata模型仿真及結(jié)果分析 ............................................................................ 34 COST231WI模型仿真及結(jié)果分析 .................................................................................. 36 結(jié) 論 ................................................................................................................................................ 39 參 考 文 獻(xiàn) ......................................................................................................................................... 41 附 錄 .................................................................................................................................................. 42 中英文翻譯 .................................................................................................................................... 42 Matlab程序 ................................................................................................................................... 49 致 謝 ................................................................................................................................................ 54 4 第一章 緒論 無線通信的發(fā)展和建模仿真的發(fā)展?fàn)顩r 無線通信的發(fā)展 無線通信的開端可以追溯到公元 1901 年 ， 當(dāng)年的 12月 12 日，意大利科學(xué)家列莫 178。二十世紀(jì)七十年代適于無線通信的高可靠、小型化的晶體射頻硬件也發(fā)明了。 具有復(fù)雜時變的電波傳播特性，因而造成了信 道分析和傳播預(yù)測的困難。在此基礎(chǔ)上對其他地區(qū)進(jìn)行修 正 。無線通信系統(tǒng)的性能主要受到移動無線信道的制約。 圖 23 移動臺 N條接收路徑信號 假設(shè)基站發(fā)射的信號為 )](e x p [)( 0000 ?? ?? tjatS （ 23） 式中， 0? 為載波角頻率 ， 0? 為載波初相。由式 (214)不難求得 )21exp(1)( ?? ??p （ 218） 當(dāng) r= 2ln2 σ ≈ 時， 有 21)( ?? drrp? （ 219） 信號包絡(luò)低于σ的概率為 )(0 21 ???? ?? rrp （ 220） 同理，信號包絡(luò) r低于某一指定值 ?k 的概率為 ? ????k krrp0 22e1d)( （ 221） 10 圖 25 瑞利衰落的累積分布 （ 3）慢衰落和衰落儲備 在移動信道中，由大量 統(tǒng)計測試表明：信號電平發(fā)生快衰落的同時，其局部中值電平還隨地點(diǎn)、時間以及移動臺速度作比較平緩的變化，其衰落周期以秒級計，稱作慢衰落或長期衰落。 圖 26(b)中，基站天線高度為 60m, 移動臺天線高度為 3m。 必須指出，多徑性質(zhì)是隨時間而變化的。 用 “2” 表示另一條射線，其信號為 )()( tji etrS ?? ， 這里 r 為一比例常數(shù)。 無線信道的 模型 各類信號從發(fā)射端送出之后，在到達(dá)接收端之前所經(jīng)過的路徑，我們統(tǒng)稱為信道。 16 由電磁場理論可知，若各向同性天線的輻射功率為 TP 瓦，則距輻射源 d m 出的電場強(qiáng)度有效值 0E 為 dPE T300 ? （ V/m） （ 228） 磁場強(qiáng)度有效值 0H 為 dPH T?120300 ? (A/m) （ 229） 單位面積上的電波功率密度 S為 24 dPS T?? （ 2/mW ） （ 230） 若用發(fā)射天線增益為 TG 的方向性天線取代各向同性天線，則上述公式應(yīng)該寫為 d GPE TT300 ? （ V/m） dGPH TT?120300 ? (A/m) 24 dGPS TT?? ( 2/mW ) （ 231） 接收天線獲取的電波功率等于該點(diǎn)的電波功率密度乘以接收天線的有效面積，即 RR SAP ? （ 232） 式中， RA 為接收天線的有效面積，它與接收天線增益 RG 滿足下列關(guān)系 ： RR GA ??42? （ 233） 式中， ??42 為各向同性天線的有效面積， 由式 231 至式 233 可得 2)4( dGGPP RTTR ??? （ 234） 當(dāng)收、發(fā)天線增益為 0dB，即當(dāng) 1?? RT GG 時，接收天線上獲得的功率為 24 ??????? dPP TR ?? （ 235） 由上式可見，自由空間傳播損耗 fsL 可定義為 17 24 ???????? ??dPPL RTfs （ 236） 以 dB計，得 ? ? )(4lg20)(4lg10)( 2 dBddBddBL fs ???? ???????? （ 237） 或 ［ fsL ］ (dB) = +20lg d(km)+20lg f(MHz) （ 238） 式 中， d 的單位為 km，頻率單位以 MHz 計。 實(shí)際的兩徑損耗特性如圖 215 所示： 19 圖 215 兩徑損耗特性 。 該模型中的主要參數(shù)有： 178。 基站天線高度 hb： 4～ 50m； 178。 w=b/2。 3 dB 的范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)偏差為 5～ 7 dB。 該多徑信道可以采用圖 220 所示的方法來仿真。 其中鄉(xiāng)村地區(qū) (RA)和典型市區(qū) (TU)及簡化的典型市區(qū)模型分別如表 2 25和 26所示。 (d)HT 鄉(xiāng)村地區(qū) (RA)： ????? ????0) x p ()( ssP ????? （ 270） 典型市區(qū) (TU)： ????? ????0)e x p ()( ssP ????? （ 271） 惡劣城市地區(qū) (BU) ? ?????????????0)5e x p ()e x p (ssP????? （ 272） 山區(qū)地形 (HT) ????????????0)15e x p () x p ()(ssP????? （ 273） 28 表 27 鄉(xiāng)村地區(qū) (沒有山坡 )(RA)的參數(shù) 抽頭號 延遲 /us 功率 /dB 多普勒頻譜類型 1 0 0 典型 2 — 2 典型 3 — 10 典型 4 — 20 典型 表 28 典型市區(qū) (沒有山坡 )(TU)的參數(shù) 抽頭號 延遲 /us 功率 /dB 多普勒頻譜類型 1 0 — 3 典型 2 0 典型 3 — 2 GAUS1 4 — 6 GASUS1 5 — 8 GASUS2 6 — 10 GASUS2 表 29 山區(qū)地形 (HT)的參數(shù) 抽頭號 延遲 /us 功率 /dB 多普勒頻譜類型 1 0 0 典型 2 — 2 典型 3 — 4 典型 4 15 — 7 典型 5 — 6 GASUS2 6 — 12 GASUS2 4).IMT2021 多徑信道模型 IMT2021（針對 2021MHZ）中給出了三種信道沖激響應(yīng)模型，其對應(yīng)的時延擴(kuò)展和所占的百分比如表 210所示。 Matlab 軟件介紹 MATLAB是一種科學(xué)計算機(jī)軟件，主要使用于矩陣運(yùn)算及控制和信息處理領(lǐng)域的分析設(shè)計，它使用方便，輸入簡潔，運(yùn)算高效，內(nèi)容豐富，并且很容易用戶自行擴(kuò)展。 MATLAB 語言比較好學(xué)，因?yàn)樗挥袛?shù)據(jù)類型，一種標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出語句，不用“指針”，不用編譯，比其他語言少了少了很多內(nèi)容。 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?仿真及結(jié)果分析 OkumuraHata 模型 仿真及結(jié)果分析 1. OkumuraHata 模型仿真 Okumura 模型是預(yù)測城市及周邊地區(qū)路徑損耗時使用最為廣泛的模型。 實(shí)測中在基本確定了設(shè)備的功率、天線的高度后，可利用 OkumuraHata 模型對信號覆蓋范圍做一個初步的測算。 但是再利用上述公式計算路徑損耗時，必須注意基站天線沒有采取空間分集，不能考慮分集增益。 COST231 Hata 模型路徑損耗的計算公式為： mbmbm CdHHaHfL ???????? lg)()( ( 37) 其中假設(shè)收發(fā)天線之間的距離為 d(km)，發(fā)射頻率為 f(MHz)，移動臺高度 mH (m)， 基站高度bH (m)； )( mHa 為移動天線修正因子。另外， COST231模型還增加了一個大城市中心36 衰減因子 CM。 非視距傳播 (NLOS)適用條件和主要參數(shù)如下表： 表 36 非視距傳播 (NLOS)適用條件和主要參數(shù) 頻率 f(MHz) 800~2021 基站高度 bH (m) 4~50 移動臺高 度 (m) 1~3 距離 d（ km） ~5 建筑物屋頂高度 Hroof(m) 道路寬度 w(m) 建筑物間隔 b(m) 相對直接無線路徑的道路方向性 hiP (度 ) 城區(qū)的范圍 所用的公式為： msdrtsb LLLL ??? 0 （ 39） 式中， 0L 是自由空間的損耗 ： fdL ??? （ 310） rtsL 是從屋頂?shù)浇值赖睦@射和散射損耗 ： c r imbr ts LHHfwL ??????? )l g ( （ 311） 37 其中， ???????????????????????9055)55(5535)35(P h iP h iP h iP h iP h iP h iL c r i （ 312） msdL 是多屏繞射損耗： bfkdkkLL fdab s hms d ????? （ 313） 其中， ??? ? ?????r oofbr