移动信道中的噪声分析

移动信道中的噪声分析

随着现代科学技术的发展移动通信是通信领域中最具活力.最有发展前途的一种通信方式。本文主要讨论了通信系统中信道和噪声的特点通过仿真对比不同信道在移动通信系统中的效果.分析模型性能并提出了一些改进建议。

通信的目的是传递信息而实现通信的方式也有很多种.目前使用最广泛的方式就是电通信。近些年来移动通信的飞速发展使其成为通信领域一个主要的通信方式和产业。本文将从移动通信系统模型开始分析移动通信中的信道和噪声。

一、通信系统信道模型及其分类

各种发送信息传送到既定的信宿:可选用适于传输的物理媒体完成通信功能。连接发信号与收信号设备、适用于不同类型通信业务的各种物理媒体通称为信道。

信道可分为有界与无界两大类，即通常历说的有线信道与无线信道。前者如双绞线、电缆、光纤、波导等后者为自由空间提供的各种频段或波长的电磁波传播信道。

根据各种信道不同的特征和参量及其变化情况?又将它们分为恒参信道和随参信道。前者如有线信道、微波与卫星信道等后者如无线系统的短波和超短波散射信道。

一般地如单指传输媒体而言称为狭义信道.在具体的通信系统构成中往往把信源发出的模拟信号和数宇编码基带信号视为信息部分.从调制器到接收端解调器这--:中间变换历程中经过了包括物理媒体在内的线路设备(如交换、放大、中继等中间部件)传输路径因此将图1所表示的调制信道和编码信道称为广义信道

1.恒参信道

恒参信道是指由架空明线、电缆、中长波地波传输超短波及微波视距传输人造卫星中继光导纤组以及光波视距传输等传输媒体构成的信道。恒参信道以有线信道为最典型其特征参数主要是频率特征，如幅度频率特征与相位频率特征及频率漂移等。反映在时域，如信道时延抖动.尚有电平波动和非线性等。其中幅度频率特性就理想而言.可表示为理想传输函数。

2.随参信道

随参信道包括短波电离层反射.超短波流星余迹散射超短波及微波对流层散射.超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等传输媒质所分别构成的信道*1。随参信道的特性比恒参信道要复杂的多。由于地面以上不同高度大气的电离层浓度不同并随机流性变化对短波传输具有反射作用对超短波具有对流层散射作用。秉性T扰的现象表现为各种类型的衰落，在多径信道中，发送端发出的信号通过多个反射之后沿多条路径到达接收端这些路径具有不同的时延和不同的接收强度它们之间的相互作用就形成了衰落。衰落可分为以下三种情况。

(1)慢衰落。它是由电离层随机变化引起的衰落。

(2)快衰落。它是由于短波信道的多径引起的衰落，对信号的影响更为严重。

由于发射电磁波束传播到不同的电离层，反射后到地面构成不同的信号路径而至接收天线，也可能是地面反射回电离层经两次反射后到达接收天线。

(3)选择性衰落。频率选择性衰落是由于多径衰落导致的幅度随机性起伏衰落

和相位随机性变化所引起的。

二、移动通信中两个非常重要的衰落信道

(1)瑞利衰落信道

瑞利衰落信道是移动通信中相当重要的衰落信道，它在很大程度上影响着移动通信系统的质量。在移动通信中发送端和接收端都可能处在不停的运动状态之中发送端和接收端之间的相对运动将产生多普勒频移。多普勒频移与运动速度和方向有关，它的计算公式如下:

其中，V是发送端和接收端的相对运动速度，日是运动方向与发送端和接收端连线之间的夹角，2 =c/f是载波的波长。

(2)伦琴衰落信道

在移动通信系统中，如果发送端和接收端存在一条占优势的视距传播路径，这种信道就可以模拟成伦琴衰落信道。当发送端和接收端既存在视距传播路径，又有多条反射路径时它们之间的信道可以利用MATLA B中Simulink 的伦琴衰落信道模块和多径瑞利衰落信道模块的组合来进行仿真。

三、通信系统中噪声概述及高斯白噪声

1.噪声概述!

信号在信道中传输，要受到信道特性及噪声的影响，致使信号接收造成某些差错.此时受到于扰及噪声影响的信号可称为受扰信号。加性干扰的噪声其来源可分为人为噪声自然噪声和内部噪声三个方面。通常将宇宙噪声散弹噪声和热噪声归为起伏噪声它们的统计特性基本上是高斯分布。

3.高斯白噪声

在研究通信系统时，为了分析方便把噪声假想成一种理想化的形式认为它通信的频段不受限于实际通信系统的频段，并包括电磁辐射全部可见频率，这种噪声称为白噪声。由于高斯过程的普遍存在和高斯噪声过程在通信中的重要意义因而我们纳它们的统计特征的特点。高斯随机过程的一维统计特性只取决于均值和方差，二维统计特性主要取决于自协方差或白相关函数。高斯过程若广义平稳则同时也严格平稳。窄带高斯噪声及其同相，正交分均值皆为0.方差均等十窄带高斯噪声本身的方差，同相分量与正交分量不相关且统计独立。窄带噪声包络为瑞利分布，相位为均匀分布。载波信号加窄带噪声-般为赖斯分布当信号幅度很大时，为高斯分布;幅度很小时，接近于瑞丽分布;信号包络与噪声包络相差不大时，为赖斯分布。

黄川

网络工程2016级3班

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