【正文】 ；了解移動(dòng)信道的特點(diǎn)是解決移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)的前提。 移動(dòng)無(wú)線信道基本理論在移動(dòng)通信中，由于障礙物阻擋了視距路徑，發(fā)出的電磁波經(jīng)常不能直接到達(dá)接收天線，事實(shí)上，接收到的電磁波是由建筑物、樹木及其他障礙物導(dǎo)致的反射、衍射和散射而產(chǎn)生的來(lái)自不同方向的波疊加而成的。除了多徑傳播，多普勒效應(yīng)同樣會(huì)對(duì)移動(dòng)信道的傳輸特性產(chǎn)生負(fù)面影響。由第條入射波的入射方向和移動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)方向定義的入射角按照如下關(guān)系式?jīng)Q定第條入射波的多普勒頻率： （21） 式中， 與移動(dòng)單元的速度V、光速和載波頻率的關(guān)系可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示如下 （22）由于多普勒頻移從而引起的多普勒色散，造成信道的時(shí)變特性，也就是信道出現(xiàn)了時(shí)間選擇性衰落。信號(hào)尾端時(shí)的信道特性與信號(hào)前端時(shí)的信道特性已經(jīng)發(fā)生了變化。信號(hào)的失真隨著信號(hào)的持續(xù)時(shí)間的增長(zhǎng)而增加。這種模型中較常使用的模型有:自由空間傳播模型、對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型、及Hata模型。遮蔽效應(yīng)可以用一個(gè)隨機(jī)變數(shù)來(lái)描述,大部分的文獻(xiàn)都一致的假設(shè):遮蔽效應(yīng)會(huì)使接收到的信號(hào)功率呈現(xiàn)對(duì)數(shù)常態(tài)分布。大尺度傳播中的衰落包括:信號(hào)經(jīng)過(guò)一段距離時(shí)信號(hào)的平均衰落。 小尺度傳播模型小尺度模型是用來(lái)描述在很短的距離(或時(shí)間)內(nèi),接收信號(hào)功率所呈現(xiàn)快速的變動(dòng)。這些變化包括振幅、相位、頻率、多重路徑所造成的延遲等等。簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō),大尺度傳播模型是用來(lái)描述在一段較長(zhǎng)的時(shí)間之內(nèi),信號(hào)所呈現(xiàn)的平均功率變化。小尺度傳播中的衰落是多徑傳播和多普勒頻移兩者作用的結(jié)果。多普勒效應(yīng)則會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的頻散效應(yīng)與時(shí)間選擇性衰落[2]。由于障礙物的阻擋,電波通常不能從發(fā)射端直接到達(dá)接收天線。同時(shí),用戶在空間的運(yùn)動(dòng)將使接收信號(hào)產(chǎn)生多普勒擴(kuò)展。因此深入研究信道衰落機(jī)制,建立無(wú)線信道傳播模型是研究與開發(fā)高質(zhì)量移動(dòng)通信系統(tǒng)的首要任務(wù)。根據(jù)移動(dòng)通信衰落信道的工作機(jī)理,建立了基于加性高斯白噪聲信道、瑞利衰落信道、萊斯衰落信道的仿真模型,并利用MATLAB進(jìn)行了衰落信道的性能的仿真分析。這種模型假設(shè)信號(hào)通過(guò)無(wú)線信道之后，其信號(hào)幅度是隨機(jī)的，即“衰落”，并且其包絡(luò)服從瑞利分布。密集的建筑和其他物體使得無(wú)線設(shè)備的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間沒有直射路徑，而且使得無(wú)線信號(hào)被衰減、反射、折射、衍射。通過(guò)電離層和對(duì)流層反射的無(wú)線電信道也可以用瑞利衰落來(lái)描述，因?yàn)榇髿庵写嬖诘母鞣N粒子能夠?qū)o(wú)線信號(hào)大量散射。信道衰落的快慢與發(fā)射端和接收端的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的大小有關(guān)。圖中所示即為一固定信號(hào)通過(guò)單徑的瑞利衰落信道后，在1秒內(nèi)的能量波動(dòng)，這一瑞利衰落信道的多普勒頻移最大分別為10Hz和100Hz，在GSM1800MHz的載波頻率上，其相應(yīng)的移動(dòng)速度分別為約6千米每小時(shí)和60千米每小時(shí)。 多普勒效應(yīng)的主要內(nèi)容是物體輻射的波長(zhǎng)因?yàn)楣庠春陀^測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化。當(dāng)觀察者移動(dòng)時(shí)也能得到同樣的結(jié)論。假設(shè)原有波源的波長(zhǎng)為，波速為c，觀察者移動(dòng)速度為v。圖21多普勒功率譜密度當(dāng)觀察者走近波源時(shí)觀察到的波源頻率為，如果觀察者遠(yuǎn)離波源，則觀察到的波源頻率為。當(dāng)然，由于日常生活中，我們移動(dòng)速度的局限，不可能會(huì)帶來(lái)十分大的頻率偏移，但是這不可否認(rèn)地會(huì)給移動(dòng)通信帶來(lái)影響，為了避免這種影響造成我們通信中不必要的影響，我們不得不在技術(shù)上加以各種考慮。 為了對(duì)移動(dòng)無(wú)線信道建模，我們經(jīng)常假設(shè)電磁波的傳播發(fā)生在二維平面即水平面來(lái)簡(jiǎn)化問(wèn)題。對(duì)于全向天線，可以很容易計(jì)算出散射成分的多普勒功率譜密度。式（24）通常被稱為JAKES功率譜密度。第一類方法是將高斯白噪聲通過(guò)成型濾波器。其中，又分幅度分布模擬法和頻率分布模擬法兩種。 （a）成型濾波器法 (b)幅度分布模擬法 (c)頻率分布模擬法圖31 三種多譜勒頻譜模擬方法在線性時(shí)不變?yōu)V波器的輸入端輸入白高斯噪聲，且，則輸出過(guò)程的功率譜密度滿足。 圖32成形濾波器法實(shí)現(xiàn)有色高斯隨機(jī)過(guò)程 如果用有限個(gè)諧波來(lái)代替無(wú)限個(gè)諧波，則隨機(jī)過(guò)程表示為 （31）式中，和表示多普勒系數(shù)和多普勒頻移，相移是[0,2)內(nèi)均勻分布的隨機(jī)變量，由于這里的是隨機(jī)變量，所以此模型稱為“隨機(jī)型仿真模型”。圖33，34，分別表示隨機(jī)仿真模型和確定型仿真模型。這樣的統(tǒng)計(jì)特性就非常接近基本零均值有色高斯隨機(jī)過(guò)程。所謂的確定性瑞利過(guò)程就是： （33）確定性萊斯過(guò)程： （34）式中，仍然表示接收信號(hào)的視距傳播分量，所得到的確定性過(guò)程的仿真模型結(jié)構(gòu)圖如圖35所示[6]。作為對(duì)確定性過(guò)程的說(shuō)明，即作為一種映射形式，可以使得我能夠?qū)@類過(guò)程的大部分基本特征參量（比如自相關(guān)函數(shù)、功率譜密度、多普勒擴(kuò)展等）一樣，推導(dǎo)出一些簡(jiǎn)單的封閉形式的解析解。其中0（=,…, ）,得到的均值函數(shù)為=0，通常都假設(shè)對(duì)所有的=,…, 和=都滿足0。那么，可以得到的平均功率為， (35)顯然平均功率取決于多普勒系數(shù)，而與離散多普勒頻率和多普勒相位無(wú)關(guān)。同樣也要注意，平均功率在時(shí)和自相關(guān)函數(shù)相等。功率譜密度：設(shè)是一個(gè)確定性過(guò)程。譜線分布在離散點(diǎn)=并通過(guò)因子來(lái)加權(quán)[7]。正如原始的萊斯法、等距法和均方誤差法等都具有相鄰離散多普勒頻率之間的距離相等的特點(diǎn)。由于離散多普勒頻率具有在兩個(gè)相鄰頻率對(duì)之間距離相等的特性，這三個(gè)過(guò)程有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是所設(shè)計(jì)的確定性高斯過(guò)程和所得到的仿真模型具有相對(duì)小的周期。對(duì)于無(wú)限數(shù)量的諧波函數(shù)，所有的設(shè)計(jì)方法都會(huì)產(chǎn)生具有相同統(tǒng)計(jì)特性的確定性過(guò)程，這恰好與參考模型的統(tǒng)計(jì)特性相符。多普勒相位可以獨(dú)立運(yùn)算，如果沒有一般性的限制，我們首先假設(shè)集合｛｝的元素都來(lái)自于區(qū)間[0，2）上服從均勻分布的統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)[8]。這里，我們將描述這個(gè)所謂經(jīng)典的方法，這種方法具有普及性。這里對(duì)多普勒系數(shù)進(jìn)行了修正，以便的平均功率滿足關(guān)系式，其中=。所得到的功率譜密度和以及相應(yīng)的自相關(guān)函數(shù)和如圖41所示，其中=9。 （43）另一方面，如圖所示，在區(qū)間[0,]上，復(fù)確定性過(guò)程的自相關(guān)函數(shù)與 （44）非常吻合[9]。然后使用極限，我們得到函數(shù) 和 （45）從而，即使取極限以后，不等于（=）也成立。最后得到一般表達(dá)式 （46）之后，再利用我們隨后將看到的正確關(guān)系式，這個(gè)事實(shí)就變得非常明顯。此外，我們將分析在和的極限條件下，分析譜密度和函數(shù)的趨向[10]。為了舉例說(shuō)明上面給出的結(jié)果，我們研究下圖，圖42示出了時(shí)功率譜密度，和及其相應(yīng)的自相關(guān)函數(shù)。因?yàn)樾阅軗p失不是很高，而且這種損失可以很容易地通過(guò)增加諧波函數(shù)的數(shù)量來(lái)得到補(bǔ)償，所以我們可以認(rèn)為，在選擇大于或等于9的情況下，JAKES法非常適合典型的多普勒功率譜密度的瑞利過(guò)程建模[11]。下面我們假設(shè)用精確多普勒擴(kuò)展法來(lái)計(jì)算多普勒系數(shù) ｛｝的集合和多普勒頻率 ｛｝的集合。但是，所有這些不同的實(shí)現(xiàn)都具有相同的統(tǒng)計(jì)特性，因?yàn)榛镜?