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1一、无线信道：可将现存在的大量信道分成两组：通信终端之间存在固定的连接，叫有线信道；没有固定的连接，叫无线信道。由于存在不确定性，无线信道同有线信道相比有明显的不同。无线信道的状态有可能在很短的时间段内发生改变，这些随机和突变特性使得无线通信非常的困难。无线信道可根据传输环境的不同作进一步的划分。由此产生的不同信道有：城市环境；郊区环境；室内环境；水下或者边缘环境的信道。它们在很多方面都是不同的。通过考察电波在无线信道中遇到的基本传播效应的分析模型，说明他们怎样影响通信系统性能的。在一个通信系统的链路中，由于信号传输，接收有大量不同的情况，很难说到底那一部分是无线信道。这些概念用来区分数字无线通信系统各种不同的信道的提法。1、传播信道：存在于发送天线与接收天线之间，仅受电波传播特性的影响。几乎总是线性，互倒的，我们也假设如此。传输的信息是调制到载波频率的参数上的，信道的所有效应只影响信号的衰落，因此信道对信号的影响是乘性的。无线电信道：包括传播信道和收发天线。如果视天线为线性，双边，被动的，那么也可以认为信道是线性和互倒的。信号依然只受到衰落的影响，只是传播信道中的衰落可能受到天线作用的修改而发生变化。当天线的影响是严格线性时，信号应该同传播信道信号完全相同，除了天线的线性放大作用以外。2、调制信道：包括无线电信道和一部分系统组成，从发射机调制解调器以后到接收机解调器以前。这部分系统，以及天线的传递特性是否是线性决定信道是否线性。调制信道不是互倒的，因为收端和发端的放大器不是互倒的。对接收信号进行放大时，信道的加性效应对信号产生了破坏性的加性效应，表现为噪声和干扰。当然，它们有可能在无线电信道中就已经有了，而在这一级信道中还加入了来自电子线路的特殊噪声，仅在无线电信道中是无法对信道的加性效应进行完整描述的。这里的信号包括基带符号，还是调制在载波频率上的。3、数字信道：包括调制信道，调制器和解调器。数字信道将发射机和接收机中的数字基带信号联系起来，描述比特发生错误的模式。该信道是非线性，非互倒的。这级信道上没有新的信道效应出现，只是表现形式发生了变化。信号在这一级信道上解调为数字序列，如果接受信号发生了严重的畸变，那么解调得到的序列将同想要传输的序列有所不同。数字信道的输入是比特，可能排列成数据包。这些比特经过分组，并变换成模拟的表现形式，即所谓符号。这些符号属于基带。最后通过调制将这些信号调制到高频载波上。假设天线是理想的，传输信道和无线电信道就是同一的。无线电信道对信号的衰减是时变的，以()at表示。这种衰减可在调制信道中得到补偿，信道中的放大器就是放大接收信号的。但是，调制信道中，随机时变的噪声()nt也可能进入到系统中来，使信号产生畸变。如果衰落信号被放大很多，噪声也将随之被放2大很多。所以，数字信道中就采用了可靠的检测方法来从混合的信号中将有用的信息抽离出来。通信系统中除了固有的噪声以外，还有来自其他通信设备的电磁波对接收信号产生影响，这叫做干扰。干扰同噪声一样会对通信系统的性能产生很大的影响。在无线通信信道环境中，电磁波经过反射折射散射等多条路径传播到达接收机后，总信号的强度服从瑞利分布。同时由于接收机的移动及其他原因，信号强度和相位等特性又在起伏变化，故称为瑞利衰落。如果收到的信号中除了经反射折射散射等来的信号外，还有从发射机直接到达接收机(如从卫星直接到达地面接收机)的信号，那么总信号的强度服从莱斯分布，故称为莱斯衰落。一般来说，多路信号到达接收机的时间有先有后，即有相对时(间)延(迟)。如果这些相对时延远小于一个符号的时间，则可以认为多路信号几乎是同时到达接收机的。这种情况下多径不会造成符号间的干扰。这种衰落称为平坦衰落，因为这种信道的频率响应在所用的频段内是平坦的。相反地，如果多路信号的相对时延与一个符号的时间相比不可忽略，那么当多路信号迭加时，不同时间的符号就会重叠在一起，造成符号间的干扰。这种衰落称为频率选择性衰落，因为这种信道的频率响应在所用的频段内是不平坦的。此时，信道冲激响应具有多径时延扩展，反应衰落信号相位的随机变化。频率选择性衰落是由于多径时延接近或超过发射信号周期引起，是影响信号传输的重要特性。信号在多径传播过程中，容易引起选择性衰落，从而造成码间干扰。为了不引起明显的频率选择性衰落，传输信号带宽必须小于多径信道的相干带宽。为了减少码间干扰的影响，通常限制信号的传输速率。至于快衰落和慢衰落，通常指的是信号相对于一个符号时间而言的变化的快慢。粗略地说，如果在一个符号的时间里，变化不大，则认为是慢衰落。反之，如果在一个符号的时间里，有明显变化，则认为是快衰落。理论上对何为快何为慢有严格的数学定义。二、瑞利衰落瑞利衰落能有效描述存在能够大量散射无线电信号的障碍物的无线传播环境。若传播环境中存在足够多的散射，则冲激信号到达接收机后表现为大量统计独立的随机变量的叠加，根据中心极限定理，则这一无线信道的冲激响应将是一个高斯过程。如果这一散射信道中不存在主要的信号分量，通常这一条件是指不存在直射信号(LoS)，则这一过程的均值为0，且相位服从0到2π的均匀分布。即，信道响应的能量或包络服从瑞利分布。若信道中存在一主要分量，例如直射信号(LoS)，则信道响应的包络服从莱斯分布，对应的信道模型为莱斯衰落信道。通常将信道增益以等效基带信号表示，即用一复数表示信道的幅度和相位特性。由此瑞利衰落即可由这一复数表示，它的实部和虚部服从于零均值的独立同分布高斯过程。3瑞利衰落模型适用于描述建筑物密集的城镇中心地带的无线信道。密集的建筑和其他物体使得无线设备的发射机和接收机之间没有直射路径，而且使得无线信号被衰减、反射、折射、衍射。在曼哈顿的实验证明，当地的无线信道环境确实接近于瑞利衰落。[3]通过电离层和对流层反射的无线电信道也可以用瑞利衰落来描述，因为大气中存在的各种粒子能够将无线信号大量散射。瑞利衰落属于小尺度的衰落效应，它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。信道衰落的快慢与发射端和接收端的相对运动速度的大小有关。相对运动导致接收信号的多普勒频移。图中所示即为一固定信号通过单径的瑞利衰落信道后，在1秒内的能量波动，这一瑞利衰落信道的多普勒频移最大分别为10Hz和100Hz，在GSM1800MHz的载波频率上，其相应的移动速度分别为约6千米每小时和60千米每小时。特别需要注意的是信号的“深衰落”现象，此时信号能量的衰减达到数千倍，即30～40分贝。在MIMO中，传统的多天线被用来增加分集度从而克服信道衰落。具有相同信息的信号通过不同的路径被发送出去，在接收机端可以获得数据符号多个独立衰落的复制品，从而获得更高的接收可靠性。举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用1根发射天线n根接收天线，发送信号通过n个不同的路径。如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为n，平均误差概率可以减小到，单天线衰落信道的平均误差概率为。对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。在一个具有m根发射天线n根接收天线的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为mn。智能天线技术也是通过不同的发射天线来发送相同的数据，形成指向某些用户的赋形波束，从而有效的提高天线增益，降低用户间的干扰。广义上来说，智能天线技术也可以算一种天线分集技术。分集技术主要用来对抗信道衰落。相反，MIMO信道中的衰落特性可以提供额外的信息来增加通信中的自由度(degreesoffreedom)。从本质上来讲，如果每对发送接收天线之间的衰落是独立的，那么可以产生多个并行的子信道。如果在这些并行的子信道上传输不同的信息流，可以提供传输数据速率，这被称为空间复用。需要特别指出的是在高SNR的情况下，传输速率是自由度受限的，此时对于m根发射天线n根接收天线，并且天线对之间是独立均匀分布的瑞利衰落的。三、SCM模型简介1、SCM模型，即所谓的几何模型或者基于子径模型，它是在对散射体随机建模方法上发展出来的。它假定了这样3种场景：郊区宏小区环境，城区宏小区环境和城区微小区环境。这里，城区微小区又在视距(LOS)和(非视距)传输上有不同。对于每种场景，它都有固定的路径数目：6条主径，每条主径在延迟域都代表了一个Dirac函数，每条主径都是依据空间分离的20条子径通过正弦曲线加合的方法生成的。链路的路径功率、路径延迟、以及角度特性等参数都是通过它们之4间的相关统计特性得到的。除了快衰落参数，所有的参数都是时间独立的。2、SCME模型，即SCM扩展模型，是为了适应更大的带宽以及不同的载频要求，在SCM的基础上衍生出来的一种信道模型。它可以采用基于子径模型或者采用简化的基于天线相关性的模型作为基本的建模原理。其它所定义的场景和SCM基本相同，但是为了使在大带宽条件下频率相关特性与实际的测量结果相吻合，引入了中径的概念，每条中径对应不同的抽头功率和时延。3、SCM模型向SCME模型扩展的必要性SCM模型是基本的室外模型，但是在文献[3]中对它进行扩展得到的SCME模型，适用于5GHz载频，最高达100MHz带宽的情况。同时，时变的信道参数，如路径时延和角度以及阴影衰落等都被给出，一个简单的抽头延迟线模型也被建立了起来，用于基本的校准仿真。SCME扩展的另一个目的，是要保持模型的简单性，并向后兼容，同SCM模型采用概念上近似相同的方法来建立。为了和最初的5MHz的SCM模型进行比较，并保持它的特性不变，中径和簇内延迟扩展的概念被引入了进来。它在SCM模型中是被设置为0值的，而簇内延迟扩展的概念在COST259的室外场景中也同样被采用。20条SCM模型的子径被划分为3条中径，它们与以前相比，引人了新的时延。尽管中径在角度域包含了多个子径，它在延迟域仍旧是单抽头的。这种方法使得多样性变少，并避免了单独子径的延迟不可区分。而且将一些子径合成起来，使得概率特性服从瑞利分布。在SCM中，每条子径的角度都和路径的平均角度有关系，将一些子径和中径联系起来，这样，中径之间的角度扩展将会不同。作业：LTE有哪些关键技术，请列举简要说明。OFDM：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。MIMO:不相关的各个天线上分别发送多个数据流，利用多径衰落，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，提高信道及频谱利用率，下行数据的传输质量。高阶调制：16QAM、64QAMHARQ:下行：异步自适应HARQ上行：同步HARQ