基于多径的无线信道复合特征参数研究.pdf
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1、59上海信息化无线信道是指无线信号从发射端到达接收端所经过的所有传播路径的集合(见图1),是无线通信的必要载体,其作为通信媒介,决定了无线通信质量的好坏。随着无线电技术的发展,无线频率的使用不断趋向高频段、大带宽和场景复杂化,无线信道的多径特性研究成为6G、毫米波通信等技术研发的重点。基于多径的无线信道复合特征参数研究文 徐弘良随着 6G、车辆网、毫米波通信等下一代无线通信技术研发过程中通感一体化概念的提出,利用无线通信信号感知或表征周围环境物理特征,从而提升系统功能和拓展应用场景,成为业界研究的热点。本文介绍的基于多径的无线信道特征参数包含丰富的环境信息,其提取、建模和应用已成为通感一体化研
2、发的重要组成部分。函数来总体描述无线信道的特征(见图2)。信道冲激响应是单位脉冲信号经过无线信道传输后,在接收端得到的响应,是对无线信道时延域的描述。假设发送的无线信道为 ,其中 为载波频率,则通过无线信道传输后,接收到的信号如下所示:其中,无线信道中的多径数量为 ,各径对应的时延为 ,i=0时表示直射路径,为路径衰减系数。CIR即为向该无线信道输入一个单位脉冲,在输出端得到的响应函数。典型的多径CIR响应如图2所示。无线信道的多径特征参数电磁波在无线信道传播过程中会发生各种参数指标的变化,这些变化正是由无线信道造成的。衡量无线信道对电磁波在不同方面的影响程度即为无线信道的特征。通 常,可 利
3、 用 信 道 冲 激 响 应(C h a n n e l Impluse Response,简称CIR)为代表的信道系统图1 多径无线信道示意图图2 典型多径信道冲激响应CIR60上海信息化其中,为所有路径的平均功率(dB),由下式计算而得:多径幅度峰度。信道的多径幅度峰度Pk表示多径电平分布的尖锐程度,由下式具体定义:其中,为所有路径的平均电平幅度,由下式计算而得:时延域特征参数信道相干时间。信道的相干时间Tc是指无线信道能够保持稳定不变的最大时间,反应信道的时间色散效应,为信道多径中最大多普勒频移fm的倒数,由以下公式具体定义:在无线通信中,工作人员希望信号的码元周期时间可以小于信道相干时
4、间,避免进入快衰落。信道相干带宽。信道的相干带宽Bc是描述信道多径时延扩展的指标,是指无线信道能够保持稳定不变的最大频率间隔,为信道多径中最大时延扩展 的倒数,由以下公式具体定义:在无线通信中,工作人员希望信号带宽小于信道的相干带宽。均方根时延扩展。均方根时延扩展 描述的是多径功率在时延域上的离散程度,可以由多径功率的二阶中心距计算得到:工作人员可以通过无线信道的CIR进一步求得信道频率响应(Channel Frequency Response,简称CFR)和功率时延谱(Power Delay Profile,简称PDP),从而掌握无线信道的总体多径情况。虽然信道系统函数能够描述无线信道的整体
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