无线信道测量及仿真实现

题目：宽带无线通信系统的信道
测量研究及仿真实现
内容：
1.了解无线信道大小尺度衰落特点以及基本测量方法；
2.掌握滑动相关法测量小尺度衰落原理及仿真实现；
3.掌握矢量信号分析技术在小尺度衰落中的应用；
4.SISO和MIMO系统的信道测量及误差修正；
5.实测数据处理及结果分析。

无线信道基础
无线通信系统的性能主要受到无线信道的制约。

发射机与接收机之间的传播路径非常复杂，电波传播的机制是多种多样的，但总体上可以归结为反射，绕射和散射。

无线信道的特性
•大尺度特性
大尺度传播描述了长距离内接收信号强度的缓慢变化。

这些变化是由发射天线和接收天线之间传播路上的山坡或湖泊以及建筑物等造成的。

一般来说，大尺度衰落与发射天线和接受天线之间的距离成反比，而且在不同地区有不同的衰减因子。

大尺度可以由天线分集和功率控制得到补偿。

•小尺度特性
小尺度衰落的主要特性是多径传播。

传播过程中会遇到很多建筑物，树木以及起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射及绕射，这样，无线信道是充满反射波的传播环境。

大尺度测量
•连续波测量方法
•宽带信号测量法√
小尺度测量
•扩频滑动相关测量法√•直接脉冲测量法
•扫频测量
连续波测量方法
•连续波测量就是尽可能获取某一地区各地理位置的本地均值，因此要获取本地均值就必须除去瑞利衰落的影响。

对于无线移动通信系统，在特征长度为40个波长，采样50个样点时，可使测量数据与实际本地均值之差小于1dB.
•随机衰落现象：
扩频滑动相关法
•扩频信道检测系统基本框图如下
•该系统的优点是，尽管所探测的信号可能为宽带信号，接收机仍然可以用一个宽带混频器加一个窄带接收机来检测发送信号。

•实际中，理想的高斯白噪声用确定的伪噪声来代替。

在发射端发射一串伪随机码，在接收端对接信号进行采样，计算采样样本序列和伪随机序列的相关值，得出不同时刻的冲激响应。

•小尺度测量方法
在测试过程中，我们采用基于伪噪声序列的扩频滑动相关测试法。

该方案的基本思路是在发射周期性的PN序列，在接收端本地产生同样的PN序列并与接收下来的信号做互相关运算。

测量流程
（1）选择站址
（2）测量平台搭建
（3）扫频测量
（4）测量数据采集
PN码相关特性研究
•PN码是目前广泛应用的一种伪随机序列，其拥有均衡性，游程特性，移位相加等特性。

•序列的相关性定义为：
C(m)=E[A(n+m)*conj(B(n))]=E[A(n)*conj(B (n))]
当A，B都是双极性序列时，序列的相关函数定义为：
由上式可知，若是A=B时，相关函数求得的是PN
码的自相关函数；否则求得的是不同PN码的互相
关函数。

按照定义编写程序求得不同码长的PN码的自相关函数：
PN码互相关特性：•N=511
建立信道函数
•建立一个SISO信道，假设这个无线信道在测量过程中是时不变的，也就是在测量过程中，信道的衰减因子和时延参数均是不变，在测量过程中，信道可以等效为一个线性时不变系统。

建立的信道冲击相应函数如下
修正算法
•在测量中考虑到PN序列的自相关函数不是理想的冲激函数，即是在R（0）之外不严格为零，所以在滑动相关中，这些非零值对于测量结果有一定影响，使得测量值和实际中有一定的误差。

设计方向
•打算设置一个具有四条不同路径的多径环境，并设置了无噪声环境和有噪声环境，另外噪声环境分别为
SNR=5dB,SNR=0dB,SNR=-5dB三种不同的噪声环境，实验仿真中使用码长N=511的PN序列，利用滑动相关法在上述四种场景中分别对信道进行测量，并分别使用修正算法对结果进行修正，并分析比较结果和理想的误差。

完成进度
1.了解无线信道大小尺度衰落特点以及基本测量方法；√
2.掌握滑动相关法测量小尺度衰落原理及仿真实现；√
3.掌握矢量信号分析技术在小尺度衰落中的应用；
4.SISO和MIMO系统的信道测量及误差修正；
5.实测数据处理及结果分析。

谢谢！。