無線通信系統中信道的仿真研究

李 芬

（東海縣科技情報研究所，江蘇 東海 222300）

無線通信系統中信道的仿真研究

李 芬

（東海縣科技情報研究所，江蘇 東海 222300）

近年來，無線通信得到了多方面的利用，因為它有很多優點，在將來的個人通信網絡中也會產生巨大的作用。無線通信現是當前通信領域最活躍、發展最為迅速的領域之一。隨著現代生活對無線通信服務行業要求的逐步提升，無線通信信道的探究成為一個難點。在無線通信系統解析和設計的探究中，無線電波傳播的環境決定了無線信道的衰落特性。不同的環境，其傳播特點也不一樣。通信環境是非常復雜的，在運動中進行通信，使得無線信道的特性非常復雜。文章對此進行了研究，希望能提出有價值的參考意見。

無線通信；信道；仿真

1 無線通信介紹

無線通信技術的運用是近代交通技術快速成長和經濟成長的產品，在生成型過渡到信息時期的人類時期，希望實現無論何人隨時隨地都能得到全世界的交流信息的目標。經過大量的實踐證明，這一目標可以由無線通信來實現。由于人們越來越重視無線通信的成長，無線通信已經成為當代通信技術的發展方向。

無線通信的主要特點如下：

（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疊加的直達波和繞射波，隨著時間變化的反射波、散射波，引起信號場強高低變換，110 Hz是最大差別。這種現象被稱為衰落。無線電臺在恒定的運動中，速率達到一定程度的時候，不變點收到的載波速率會依照不一樣的行動速率引發不一樣的速率偏移，這都會引起信號強度幅值，相位隨著時間、地點不停地改變，極大地影響通信的質量。那么這些目標就需要無線通信系統的設想，必須采用抗衰落的方案，來保證通信的質量。

（2）在強干擾環境下的無線通信工作。在無線通信過程之中，不但自身會產生各種干擾，而且還會有來自外部的干擾，比如城市噪聲、各種車輛發動機點火噪聲等等。所以，在程序設想方案和網絡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，因為無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備，像載帶、載帶隙、信道復用等都可以這樣解決。目前，信道復用的方法是用來擴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劃，以滿足未來發展需要。

（4）通信系統的復雜性。由于在通信區內的無線電臺任何時間都能夠運動，所以要對隨機選擇的無線頻道、頻度效率和速率控制、地點注冊、跨區切換和漫游等技術進行監控。這使得它比固定網絡更加復雜。

（5）廣播電臺的要求。廣播臺在外界一直沒有確定的地點，外界對其干擾非常難預測，所以需要一個強大的接收能力強的電臺。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。同時，盡可能地讓客戶能簡便操控，盡快適應新的工作，開發新的技術，滿足不同人的需要。

2 無線通信信道

環境是無線通信系統最主要的要素。這是一個很繁瑣的傳送方式。這不是固定和可預感到的有線信道的無線渠道。此外，無線電臺的方向和速度，對無線對象附近的信號有很大影響。綜上所述，能夠肯定無線通信信道是一種根據時間、空間等外界成分的改變而改變的環境。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，增加信號使其產生相應的偏移和噪聲值通過信道信號，并圍繞平均值隨機波動。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，文章挑選出幾個適合的參量：仿真結果誤差，置信度和最大相對誤差；提出了仿真數據信道選擇的一般結論。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會改變的特征和多條路徑的時變特征。

瑞利分布的情況如下：各組成部分應具有隨機的振幅和相位，并滿足統計獨立性的條件；每一個部件都有大約相等的功率；隨機的相位在[0，2π]內均勻分布；信號至少有5個獨立的路徑。

當發射天線和接收天線不存在作為一個路徑，衰落幅度是根據瑞利分布：

其中 x和y都是均值為0。

瑞利衰落幅度的概率密度函數：

式中：r為衰落信號幅度；σo為均方根電壓的接收信號包絡檢測值。在接收信號包絡時間平均功率（方差）前進行包絡檢測，瑞利信道與高斯信道的誤碼率對比如圖3所示。

圖3 瑞利信道與高斯白噪聲信道誤碼率對比

4 結語

本文對加性高斯白噪聲信道、Rayleigh信道作了仿真實驗。由仿真結果知，在同樣的信噪比前提下，信號在Rayleigh信道中的誤碼率稍稍比加性高斯白噪聲信道差。當信號的信噪比比5分貝低的時候，Rician信道的誤碼率與加性高斯白噪聲信道差不多。

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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。