第三章无线信道的统计描述
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MIMO信道的统计模型MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)信道是一种在无线通信中使用多个天线进行传输和接收的技术。
MIMO系统可以显著提高通信系统的性能,提供更高的数据传输速率和更好的抗干扰能力。
MIMO信道的统计模型描述了信号在多天线之间传输时的统计特性,以便于系统设计和性能评估。
在MIMO信道的统计模型中,主要包含两个方面的信息:空间相关性和信号传输特性。
1.空间相关性:MIMO信道中的多个天线之间通常存在空间相关性。
这是因为无线信号在传播过程中受到多径效应的影响,信号会经过不同的传播路径到达接收天线,导致信号之间存在相关性。
空间相关性可以用相关矩阵或协方差矩阵来表示,其中的元素表示不同天线之间的相关程度。
2.信号传输特性:MIMO信道的信号传输特性包括信道增益、信道衰落和信噪比等。
信道增益表示信号在信道中的增益或损耗;信道衰落表示信号在传输过程中受到的衰落或干扰;信噪比表示信号与噪声之间的比例,影响了信号的可靠性和性能。
常见的MIMO信道统计模型包括:1.瑞利衰落信道:适用于室内和城市环境下的MIMO信道,其中信号经历了多径传播,信道衰落符合瑞利分布。
2.雷电衰落信道:适用于开阔的地区或农村环境下的MIMO信道,其中信号经历了长程传播,信道衰落符合雷电分布。
3.洛伦兹衰落信道:适用于高速移动通信环境,其中信号受到多径效应和多普勒频移影响,信道衰落符合洛伦兹分布。
4.空间相关MIMO信道:考虑了天线之间的空间相关性,通过相关矩阵或协方差矩阵来描述信道特性。
这些统计模型在无线通信系统的设计、性能分析和信号处理中具有重要作用,可以帮助优化MIMO系统的性能,并提高通信质量和可靠性。
第六章無線通道模型概論6.1 概論:各類訊號從發射端送出之後,在到達接收端之前所經過的所有路徑,我們統稱為通道。
通道對傳送訊號所產生的影響,是各類通訊系統接收機設計的一個關鍵考量。
其中,如果傳送的是無線電訊號,電磁波傳播所經過的路徑,我們特別稱為無線通道。
無線通道可能是很簡單的直線(目視)傳播(Line of Sight, LOS),也可能會被許多不同的因素所干擾,例如訊號經過建築物、山丘、或者樹葉反射所產生的多重路徑效應(Multipath Effect),多重路徑效應會造成訊號放大或衰減,最大和最小可以相差30到40 dB;此外,傳送端和接收端的相對運動,會使訊號產生都普勒效應(Doppler Effect),都普勒效應會使通道的特性隨著時間而改變,增加了訊號品質的不確定性。
對無線通訊系統而言,因為傳播路徑的多樣性與時變性,無線通道的特性便在接收機的設計中,扮演著關鍵的角色。
在無線通訊系統中,無線通道通常是利用通道的統計特性來分析與模擬,各類文獻已經提出相當多的通道模型,一般而言,整個無線通道對訊號所產生的影響,共可分為以下三大部分,它們在一個無線通道中是同時存在的:1.傳播路徑損耗模型(Propagation Path Loss Model):一般而言,接收訊號的功率或是傳播路徑的損耗,可以視為一個隨機變數,而傳播路徑損耗模型是用來描述接收訊號的平均功率或是傳播路徑的平均損耗,平均功率會隨著傳播距離的增加而減少,而傳播路徑的損耗會隨著距離的增加而增加,因此,這個隨機變數是一個距離的函數,而隨著距離的不同,會有不同的平均值或中間值;2.大尺度傳播模型(Large Scale Propagation Model):這個模型是用巨觀的角度,來描述訊號在經過較長的距離(或時間)所產生的變化,而此變化是用統計的方式來描述;此模型之中,通常是給定一特定的傳收(Transmitter-Receiver,T-R)距離,然後把接收訊號的強度,當成是一個隨機變數,這個模型通常可以用來估測無線電波的覆蓋區域;3.小尺度傳播模型(Small Scale Propagation Model):這個模型是用微觀的角度,來描述在很短的距離(或時間)之內,接收訊號功率所呈現快速的變動。
第三章信道与噪声通信原理电子教案第3章信道与噪声学习目标:信道的数学描述方法;恒参信道/随参信道及其传输特性;加性高斯白噪声;信道容量的概念。
重点难点:调制信道模型;编码信道模型;恒参信道对信号传输的影响;加性高斯白噪声;Shannon信道容量公式。
随参信道对信号传输的影响;起伏噪声;噪声等效带宽;连续信道的信道容量“三要素”。
随参信道特性的改善。
课外作业: 3-5,3-11,3-16,3-19,3-20本章共分4讲《通信原理》第九讲知识要点:信道等义、广义信道、狭义信道,调制信道和编码信道。
§3.1 信道定义与数学模型1、信道定义信道是指以传输媒质为基础的信号通道。
信道即允许信号通过,又使信号受到限制和损害。
研究信道的目的:建立传播预测模型;为实现信道仿真器提供基础。
狭义信道仅指信号的传输媒质,这种信道称为狭义信道;广义信道不仅是传输媒质,而且包括通信系统中的一些转换装置,这种信道称为广义信道。
狭义信道按照传输媒质的特性可分为有线信道和无线信道两类。
有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光纤等。
广义信道按照它包括的功能,可以分为调制信道、编码信道等。
图3-1 调制信道和编码信道2、信道的数学模型信道的数学模型用来表征实际物理信道的特性,它对通信系统的分析和设计是十分方便的。
下面我们简要描述调制信道和编码信道这两种广义信道的数学模型。
1. 调制信道模型图3-2 调制信道模型二端口的调制信道模型其输出与输入的关系有一般情况下,可表示为信道单位冲击响应与输入信号的卷积,即或其中,依赖于信道特性。
对于信号来说,可看成是乘性干扰,而为加性干扰。
在实际使用的物理信道中,根据信道传输函数的时变特性的不同可以分为两大类:一类是基本不随时间变化,即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的,这类信道称为恒定参量信道,简称恒参信道;另一类信道是传输函数随时间随机快变化,这类信道称为随机参量信道,简称随参信道。
WIFI信道详解信道,⼜被称为通道或频道,是信号在通信系统中传输的通道,由信号从发射端传输到接收端所经过的传输媒质所构成。
⽽⽆线信道就是以辐射⽆线电波为传输⽅式的⽆线电信道,简单来说就是⽆线数据传输的通道。
1)IEEE 802.11b/g标准⼯作在2.4G频段,频率范围为2.400—2.4835GHz,共83.5M带宽2)划分为14个⼦信道3)每个⼦信道宽度为22MHz4)相邻信道的中⼼频点间隔5MHz5)相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)6)整个频段内只有3个(1、6、11)互不⼲扰信道虽然物理世界中⽆线电信道很多,但能够被Wi-Fi协议所⽤的信道却是寥寥⽆⼏,并主要集中在2.4GHz和5GHz频段。
此外,由于各国对于⽆线电信道的⽤途不同,因此即使是在2.4GHz和5GHz这两个公共频段,信道的开放程度也是不同的,这其中既有出于国家安全的考虑,也有被其他应⽤占⽤的情况。
下⾯就为⼤家盘点⼀下各国或地区的信道开放程度。
各国2.4GHz频道信道规划可以看到,在2.4GHz频段,我国所提供的可⽤信道还是⾮常丰富的,在2.412-2.472GHz,共有13个信道可供选择。
各国(地区)5GHz频道信道规划再来看看5GHz频段,包含5150MHz-5825MHz的⽆线电频段,⼀共拥有201个信道,但能⽤的确实不多,特别是在我国,仅有5个信道(149,153,157,161,165)可⽤。
考虑到信道就是⽆线数据的传输通道,也就是说,在⼈员密集的情况下,5个信道的体验效果肯定会受影响;不过⽬前来看,⽀持5GHz频段的设备并不多,因此⽬前还看不到影响(未来或许也会开放更多信道)。
新益技术的OTA测试系统已全⾯⽀持802.11 a/b/g/n/ac的测试,WIFI信道⽀持1-13信道,完全满⾜国内测试需求。
寒假信道估计技术相关内容总结目录第一章无线信道 (3)概述 (3)信号传播方式 (3)~移动无线信道的衰落特性 (3)多径衰落信道的物理特性 (4)无线信道的数学模型 (6)本章小结 (7)第二章MIMO-OFDM系统 (8)MIMO无线通信技术 (8)MIMO系统模型 (9)MIMO系统优缺点 (10)*OFDM技术 (11)OFDM系统模型 (12)OFDM系统的优缺点 (14)MIMO-OFDM技术 (15)MIMO、OFDM系统组合的必要性 (15)MIMO-OFDM系统模型 (15)本章小结 (16)第三章MIMO信道估计技术 (17){MIMO信道技术概述 (17)MIMO系统的信号模型 (18)信道估计原理 (19)最小二乘(LS)信道估计算法 (19)最大似然(ML)估计算法 (21)最小均方误差(MMSE)信道估计算法 (22)最大后验概率(MAP)信道估计算法 (23)导频辅助信道估计算法 (24)"信道估计算法的性能比较 (24)基于训练序列的信道估计 (25)基于导频的信道估计 (26)导频信号的选择 (27)信道估计算法 (29)插值算法 (29)线性插值 (29)高斯插值 (29)(样条插值 (30)DFT算法 (30)IFFT/FFT低通滤波 (31)盲的和半盲的信道估计 (31)第四章信道估计论文方法小计 (34)《MIMO-OFDM系统的信道估计研究》西南交大2007 (34)基本LS信道估计 (34)基于STC的LS信道估计 (34)>简化LS信道估计 (35)传统基于导频的二维信道估计 (36)基于导频的低秩二维信道估计 (37)几种方法性能比较和结论 (37)《MIMO多载波移动通信系统中信道估计方法及硬件实现》东南大学2006 (37)《MIMO-OFDM系统采用扩频码的信道估计方法》北邮2007 (38)MIMO-OFDM梳状导频信道估计原理 (39)MIMO-OFDM扩频码导频信道估计 (39)【《MIMO系统的检测算法和信道估计技术仿真研究》西南交大2006 (41)频率非选择性MIMO信道估计 (41)频率选择性MIMO信道估计 (41)《MIMO-OFDM系统中信道估计技术的研究》西电2003 (42)基于训练序列的信道估计 (42)基于导频符号的信道估计 (43)梳状导频信道估计 (43)二维散布导频信道估计 (44)】《Channel Estimation in Correlated flat MIMO systems》IEEE西电2008 (45)第五章MIMO同步技术 (46)MIMO-OFDM同步技术概述 (46)OFDM同步需要解决的问题 (46)同步算法的分类 (47)同步算法的过程 (48)常用的OFDM时间频率同步技术 (49)时间同步和频率同步的概念 (49),同步性能考察指标 (50)利用循环前缀的同步方法 (51)利用PN序列的同步 (51)利用重复符号的时域相关同步法 (53)第一章 无线信道概述无线信道系统主要借助无线电波在空中或水中的媒介传播来实现无线通信,其性能主要受到移动无线信道的制约和影响。
无线通信基础无线通信基础学科组内容2015/3/1922015/3/193无线信道的统计描述☐多径传播☐时不变两径模型☐时变两径模型☐不含主导分量的小尺度衰落☐含主导分量的小尺度衰落☐多普勒谱☐衰落的时间依赖性☐阴影衰落2015/3/194多径传播在移动通信中,到达移动台的信号是来自不同传播路径的信号之和,称为多径传播。
接收功率(dBm)20快衰落-20-40慢衰落-602015/3/195距离(m)102030多径传播的影响☐短距离或短时间内信号强度的快速变换-多径衰落;码间干扰☐多径传播造成时延扩展-码间干扰;-☐各多径信号具有不同的多普勒频移随机调频。
2015/3/196无线信道的统计描述☐多径传播☐时不变两径模型☐时变两径模型☐不含主导分量的小尺度衰落☐含主导分量的小尺度衰落☐多普勒谱☐衰落的时间依赖性☐阴影衰落2015/3/197两径模型两径模型2015/3/198时不变两径模型☐时不变模型:各径的时延(路径长度)差异不随时间变化⏹空间衰落2015/3/199无线信道的统计描述☐时不变两径模型☐时变两径模型☐不含主导分量的小尺度衰落☐含主导分量的小尺度衰落☐多普勒谱☐衰落的时间依赖性☐阴影衰落2015/3/1910时变两径模型☐时变模型: 各径的时延(路径长度)差异随时间变化(散射体/发射机/接收机移动)☐时间衰落☐多普勒频移2015/3/1911多普勒频移2015/3/1913☐衰落率的两种考虑方法时变两径模型⏹单位时间内接收机经过的波峰或波谷数;⏹用差频决定衰落率;2015/3/1914无线信道的统计描述☐时不变两径模型☐时变两径模型☐不含主导分量的小尺度衰落☐含主导分量的小尺度衰落☐多普勒谱☐衰落的时间依赖性☐阴影衰落2015/3/1915不含主导分量的小尺度衰落☐假设:⏹在发信机与收信机之间没有直射波通路;⏹有大量反射波存在,反射波到达接收天线的方向角是随机的,相位也是随机的,且在0~2 内均匀分布;⏹各个反射波的幅度和相位都是统计独立的。
信道统计量信道统计量是在通信系统中用于描述信道特性的一种指标。
它可以通过对信道进行采样和测量得到,用来评估信道的质量和可靠性。
在通信系统中,信道统计量的准确性和稳定性对于保证通信质量至关重要。
信道统计量可以用来表示信道的衰落特性。
在无线通信系统中,信号在传播过程中会受到多径衰落的影响,导致信号强度的变化。
通过对信道进行衰落统计,可以得到信道衰落的概率分布,进而评估信道的稳定性和可靠性。
这对于设计合适的调制和编码方案以及优化系统性能非常重要。
信道统计量可以用来描述信道的容量。
信道容量是指在给定的信道条件下,能够传输的最高数据率。
通过对信道容量进行统计分析,可以了解信道的带宽利用率和信息传输效率。
在设计无线通信系统时,需要根据信道容量来选择合适的调制方式和编码方案,以提高系统的数据传输速率和性能。
信道统计量还可以用于评估信道的抗干扰能力。
在实际通信中,信号往往会受到各种干扰的影响,如多径干扰、噪声干扰和其他用户的干扰等。
通过对信道的统计分析,可以了解信道受干扰的概率分布和干扰的强度,从而评估系统的抗干扰能力。
这对于设计抗干扰性能较强的通信系统非常重要。
信道统计量还可以用于评估信道的多样性和分集增益。
在无线通信系统中,多径传播会导致信号在接收端出现多条不同路径的信号,这就是所谓的多样性。
通过对信道多样性进行统计分析,可以了解系统的多样性性能,进而设计合适的接收算法和天线配置,以提高系统的分集增益。
信道统计量是评估通信系统中信道特性的重要指标。
通过对信道统计量进行分析和测量,可以了解信道的衰落特性、容量、抗干扰能力以及多样性和分集增益等方面的信息。
这对于设计优化通信系统、提高系统性能和可靠性具有重要意义。
因此,在通信系统设计和优化过程中,需要充分考虑信道统计量的影响,以确保系统的正常运行和性能提升。
统计信道模型主要的三个区域一、引言统计信道模型是通信领域中非常重要的一个研究方向,它能够帮助我们更好地理解无线通信中的信道特性,从而为无线通信系统的设计、优化和性能评估提供有力的支持。
在统计信道模型中,主要有三个区域是非常重要的,包括大尺度衰落、小尺度衰落和多径传播效应。
下面将对这三个区域进行详细介绍。
二、大尺度衰落1. 概念大尺度衰落是指由于发射机与接收机之间的距离较远,或者由于存在遮挡物等因素导致的路径损耗。
在无线通信中,大尺度衰落可以用来描述不同位置之间的信号强度差异。
2. 特点大尺度衰落具有以下特点:(1)它是一种长期变化的现象,即在一个相对较长时间内保持不变。
(2)它受到环境因素影响较大,比如建筑物、树木等遮挡物会对其产生显著影响。
(3)它可以通过路径损耗系数来表示,在不同环境下具有不同的数值。
3. 应用大尺度衰落在无线通信系统中具有重要的应用价值,比如:(1)它可以用来评估无线信号的覆盖范围和质量。
(2)它可以用来优化基站的部署和天线的配置,从而提高无线网络的覆盖率和容量。
(3)它可以用来设计合适的功率控制策略,以实现更好的能量利用效率。
三、小尺度衰落1. 概念小尺度衰落是指由于多径传播效应导致接收信号强度在时间和频率上发生快速变化。
在无线通信中,小尺度衰落可以用来描述同一位置不同时间或不同频率下信号强度差异。
2. 特点小尺度衰落具有以下特点:(1)它是一种短期变化的现象,即在一个相对较短时间内发生变化。
(2)它受到多径传播效应影响较大,比如反射、散射、绕射等现象会对其产生显著影响。
(3)它可以通过功率谱密度函数来表示,在不同环境下具有不同的分布特性。
3. 应用小尺度衰落在无线通信系统中具有重要的应用价值,比如:(1)它可以用来评估不同调制方式和编码方式的性能表现。
(2)它可以用来设计合适的调制和编码方案,以提高无线通信系统的容量和可靠性。
(3)它可以用来研究多天线技术和空分复用技术等高级通信技术。