无线信道建模方法综述

第２２卷第５期　２０１５年５月　电光与控制　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｏｐｔｉｃｓ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｖｏ１．２２　Ｎｏ．５　Ｍａｖ　２０１５　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—６３７Ｘ．２０１５．０５．０２２　

航空无线信道建模与仿真　

曹　博，　刘文评，　沈笑云　

（中国民航大学智能信号和图像处理天津市重点实验室，天津３００３００）　

摘要：结合航空信道特点，对Ｅｇｌｉ，Ｏｋｕｎｍｒａ—Ｈａｔａ，Ｌｏｎｇｌｅｙ—Ｒｉｃｅ模型产生的背景和适用范围进行了分析，提出了使用　Ｌｏｎｇｌｅｙ—Ｒｉｃｅ模型对航空无线信道建模，并推导了Ｌｏｎｇｌｅｙ—Ｒｉｃｅ模型的实现算法。利用仿真分析了该模型在不同频　率、气候类型、地形下的衰落情况。实测数据验证了Ｌｏｎｇｌｅｙ－Ｒｉｃｅ模型的准确性和有效性，为航空通信３－程的建模提　

供参考。　关键词：航空；无线信道；Ｌｏｎｇｌｅｙ—Ｒｉｃｅ；建模　中图分类号：ＴＰ３９１．９　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７１—６３７Ｘ（２０１５）０５—００９３—０４　

Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｃｈａｎｎｅｌ　

ＣＡＯ　Ｂｏ，ＬＩＵ　Ｗｅｎ—ｐｉｎｇ，　ＳＨＥＮ　Ｘｉａｏ—ｙｕｎ　

（Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｋｅｙ　Ｌａｂ　ｆｏｒ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｃｉｖｉｌ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｖｉａｔｉｏｎ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗａｓ　ｍａｄｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ａｎｄ　

ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｅｇｌｉ，Ｏｋｕｍｕｒａ—Ｈａｔａ，ａｎｄ　Ｌｏｎｇｌｅｙ—Ｒｉｃｅ　ｍｏｄｅｌｓ．Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｖｉａｔｉｏｎ　

笨２５卷　笨１期　内蒙古二业大学学报　ｊ（）ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＩＮＮＥＲ　ＭＯＮＧ（）Ｉ　ＩＡ　ＵＮＩＶＥＲＳ１ＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮ（）Ｌ（）ＧＹ　一一…一　＝＝一＝　！　

文章编号：１００ｌ一５１６７（２００６）０１—００６６一（）５　

基于面向对象的可视化无线信道建模方法　

黎ｊｉ玲　，张延华　

（１．内蒙古］：业大学信息］　程学院．呼和浩特０１（、ｆｌ５１；２．北京工业大学电子信．　与控制１　程学院．北京１０００２２）　

摘要：移动无线信道特　的健模御仿真时ｌ　现代数字棒功ｊｊ１ｊ侪系统的研，苴具有晕　要意义．本文提出…种基１　Ｉ＝ｆｌｉ　对象的可视化光线信道建模仿真方案・并对三种具　有普适性的冲激响应信道模型进行丁从模型转换、参数设计到罔形建模等环节的　模拟实验・建立起统一的、一体化的信道建模ｆ）ｉ真蛮验框架・为移动祀线信遘的建　模仿真分析和传播预测提供丁　种可视化的解决方案．　关键词：面向对象　信道建模；可视化；仿真　

中图分类号：ＴＮ９２９．５　文献标识码：Ａ　

０　引　言　

无线通信系统的性能主要受到移动无线信道特性的制约．发射机和接收桃之间的传播路径…般分　

布有复杂的地形地物，其信道往往是非固定的和不呵预见的，肄有复杂时变的电波传播特性，因而造成　ｒ信道分析和传播预测的困难．随着通信系统的翻趋短杂化，庀线倩道特性的建模和仿真对：＿ｆ现代数字　

移动通信系统的研发肄有莺要意义．近儿午发展起来的无线信道建模仿真技术包括使用特定站址　

（ＳＩＳＰ）传播模型和地理信息系统（ＧＩＳ）数据库　．前者提供射线跟踪作为微小区或微微小区传播环境　

建模的主要疗法，后者则使用标准地理信息软件包巾的建筑物数据库．另一种常用的信道建模仿真方法　

是用同相和正交调制的概念产　仿真信号，它的频谱和短时特性与实测数据非常吻合　．此外，在现代　

高速移动通信系统的设计中。需要为多径时延扩展和衰落效应建模，Ｒａｐｐａｐｏｒｔｈ和Ｈｕａｎｇ　∞分别基于离　

无线电通信的信道建模和信道估计研究

无线电通信是一种广泛应用的技术，无论是我们日常生活中常用的手机通话，还是高科技领域中的卫星通信，都离不开无线电通信技术。在无线电通信中，信道是一个重要的概念，它是指无线电波在传输过程中经过的传播媒介。信道建模和信道估计是无线电通信中关键的技术，这两个技术的研究对于信号的传输质量和系统的性能有着至关重要的作用。

一、信道建模

信道建模是指建立一个数学模型来描述无线电信号在传播过程中受到的环境影响，例如多径衰落、衍射、反射、散射等。对信道建模的研究可以帮助我们更好地理解无线电信号在传播过程中的行为，也有利于研究如何优化传输系统的设计。

在无线电通信中，最常见的信道模型是瑞利衰落模型和莱斯衰落模型。瑞利衰落模型适用于城市或室内环境，其中信号会经历多个反射、衍射、散射的效应，导致信号强度在空间和时间上的变化比较大。莱斯衰落模型则适用于开阔区域，如郊区和农村地区，其中信号以直线传播为主，但仍会受到某些特定地形的影响，例如山丘和建筑物等。

除了瑞利衰落模型和莱斯衰落模型以外，还有其他一些信道模型，例如对数正态衰落模型和广义贝塞尔分布模型等。每种模型都有其特定的应用场景和适用范围，不同模型之间也可能存在交叉和重叠，因此在具体应用中需要根据实际情况选择合适的模型。

二、信道估计

信道估计是指在无线电通信中根据接收信号，反推出应用于发送信号的信道状态，例如衰落程度、多径延迟等信息。信道估计是实现自适应调制、自适应编码、多天线技术等现代无线通信技术的重要前提。

传统的信道估计方法包括最大似然估计法和最小均方误差估计法。这些估计方法需要大量的计算，并且存在误差和不确定性。为了提高信道估计的精度和可靠性，人们一直在探索更高效、更准确的信道估计方法。近年来，深度学习技术的兴起为信道估计的研究带来了新的机遇。

基于深度学习的信道估计技术利用神经网络的强大拟合能力和泛化能力，能够更好地处理多变量、多信号源的问题。这种方法需要大量的训练数据和计算资源，但提高了精度和鲁棒性。

无线信道多径时延估计及信道建模

无线通信中，信号在传输过程中会受到多种影响，其中最主要的是多径效应。多径效应是指信号在传输过程中经过多条路径到达接收端，这些路径长度不同，导致信号在接收端产生时延和干扰。因此，对于无线通信系统的设计和优化，需要对无线信道的多径时延进行估计和建模。

一、无线信道多径时延估计

无线信道多径时延估计是指通过对接收信号进行处理，估计信号在传输过程中经过的多条路径的时延。常用的方法有两种：一种是基于时域的方法，另一种是基于频域的方法。

1. 基于时域的方法

基于时域的方法主要是通过对接收信号进行时域分析，估计信号在传输过程中经过的多条路径的时延。常用的方法有两种：一种是匹配滤波器法，另一种是相关法。

匹配滤波器法是指将接收信号与已知的信号进行匹配，通过比较它们之间的相似度来估计信号在传输过程中经过的多条路径的时延。这种方法需要事先知道已知信号的特征，因此适用于已知信号的情况。

相关法是指将接收信号与自身进行相关，通过寻找相关函数的峰值来估计信号在传输过程中经过的多条路径的时延。这种方法适用于未知信号的情况。

2. 基于频域的方法

基于频域的方法主要是通过对接收信号进行频域分析，估计信号在传输过程中经过的多条路径的时延。常用的方法有两种：一种是多普勒频移法，另一种是最小二乘法。

多普勒频移法是指通过对接收信号进行频谱分析，寻找频谱中的多普勒频移来估计信号在传输过程中经过的多条路径的时延。这种方法适用于高速移动的情况。

最小二乘法是指通过对接收信号进行频域分析，将信号分解成多个频率分量，通过最小化残差平方和来估计信号在传输过程中经过的多条路径的时延。这种方法适用于低速移动的情况。

二、无线信道建模

无线信道建模是指将无线信道的多径时延、衰落和干扰等特性进行建模，以便于对无线通信系统进行设计和优化。常用的无线信道模型有两种：一种是统计模型，另一种是几何模型。

1. 统计模型

统计模型是指通过对实际测量数据进行统计分析，建立无线信道的统计模型。常用的统计模型有两种：一种是瑞利衰落模型，另一种是莱斯衰落模型。