摘 要
移动通信最近几年得到了突飞猛进的发展，人们对无线信道的研究也成了当前通信行业的主题，特别是对无线信道的建模与仿真也受到了许多学者的关注,在这个领域的研究也取得了很大成果。无线信道模型分为自由空间模型、无线视距模型和经验模型，本文首先研究了无线信道模型的特点，建立了无线信道的的模型，对自由空间模型和经验模型Okumura-Hata模型、COST-231 Hata模型以及COST231-WI模型进行了比较，并将其用Matlab软件仿真，对仿真结果进行了分析。
关键字：无线信道、Hata模型、COST231-WI模型
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Abstract
Mobile communication several years obtained the development recently which progresses by leaps and bounds, The people have also become the current correspondence profession subject to the wireless channel research. Specially has also received many scholars' attention to the wireless channel modeling and simulation, Has also yielded the very big result in this domain research. Wireless channel model is divided into free space model, the wireless line of sight and empirical model, this paper studied the characteristics of wireless channel model is established radio channel model, on the free space model and empirical model Okumura-Hata model, COST-231 Hata model and COST231-WI model were compared, using Matlab software to simulate, the simulation results are analyzed.
Keywords: Wireless channel, Hata model, COST231-WI model
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目 录
第一章 绪论 .............................................................................................................................................................. 4
1.1 无线通信的发展和建模仿真的发展状况 ................................................................................................ 4
1.1.1 无线通信的发展 ............................................................................................................................ 4 1.1.2 信道建模仿真技术的发展概况 .................................................................................................... 4 1.2 本文研究的内容 ........................................................................................................................................ 5 第二章 无线信道的概念和无线信道的模型 .......................................................................................................... 6
2.1 无线信道的概念 ........................................................................................................................................ 6
2.1.1 无线信道的定义 ............................................................................................................................ 6 2.1.2 无线信道的特点 ............................................................................................................................ 6 2.2 无线信道的模型 ...................................................................................................................................... 15
2.2.1 自由空间传播模型 ...................................................................................................................... 15 2.2.2 无线视距传播模型 ...................................................................................................................... 17 2.2.3 无线信道经验模型 ...................................................................................................................... 19
第三章 无线信道建模仿真及结果分析 ................................................................................................................ 30
3.1 Matlab软件介绍 ..................................................................................................................................... 30 3.2 路径损耗模型仿真及结果分析 .............................................................................................................. 30
3.2.1 自由空间模型仿真及结果分析 .................................................................................................. 30 3.3 经验模型仿真及结果分析 ...................................................................................................................... 32
3.3.1 Okumura-Hata模型仿真及结果分析 ......................................................................................... 32 3.3.3 COST-231 Hata模型仿真及结果分析 ....................................................................................... 34 3.3.5 COST231-WI模型仿真及结果分析 ............................................................................................. 36
结 论 .................................................................................................................................................................... 39 参 考 文 献 ............................................................................................................................................................ 41 附 录 ...................................................................................................................................................................... 42
中英文翻译 ...................................................................................................................................................... 42 Matlab程序 ..................................................................................................................................................... 49 致 谢 .................................................................................................................................................................... 54
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第一章 绪论
1.1 无线通信的发展和建模仿真的发展状况
1.1.1 无线通信的发展
无线通信的开端可以追溯到公元1901年，当年的12月12日，意大利科学家列莫·马可尼实现了人类历史上首次无线电通信。基于发明无线电报及其对无线通信的发展所作出的贡献，1909年35岁的马可尼荣获了诺贝尔物理学奖，，而我们通常认为的现代数字通信的开端是以1924年奈奎斯特(Nyquist)的工作为标志的。当时，他研究并解决了在信道带宽给定的前提下，系统可实现的无码间干扰传输最高速率的问题。1948年，香农(C.E.Shannon)在前人研究成果的基础上发表了那篇划时代的论文—(A Mathematical Theory of Communication)。该文建立了信息传输的数学基础，同时提出了通信系统无差错传输的极限信息速率。该文中的一个著名公式为:
pC?Wlog(1?WNo) bit/s （1-1）
其中，C是信道容量，P是发射信号的平均功率，W是信道的带宽，N0是白噪声的单边功率谱密度。二十世纪六、七十年代美国贝尔实验室提出了蜂窝网的概念。二十世纪七十年代适于无线通信的高可靠、小型化的晶体射频硬件也发明了。这两者，一个是理论，一个是硬件，极大地推动了无线通信的发展。从此，无线通信进入了蓬勃发展的时期。十几年间，移动用户的迅猛增长，既极大推动了无线通信的蓬勃发展，又证明着无线通信对社会生产力发展和人们生活水平提高的巨大推动作用。在当前的无线宽带通信领域中，MIMO和OFDM，这两项技术特别引人注目.MIMO是英文Multiple-Input Multiple-Output的简称，也就是多输入多输出，它被认为是“现代通信中最重要的技术突破之一”。 “任何人在任何地点、任何时候同任何其他人进行任何类型的通信”是人类通信的最高目标，这一宏伟而美好的理想正吸引着全世界的通信人为之不懈奋斗。 1.1.2 信道建模仿真技术的发展概况
移动通信系统的性能主要受到无线信道特性的制约。发射机与接收机之间的传播路径一般分布有复杂的地形地物，其信道往往是非固定的和不可预见的。具有复杂时变的电波传播特性，因而造成了信道分析和传播预测的困难。随着通信系统的日趋复杂化，无线信道的建模和仿真对于现代数字移动通信系统的研发具有越来越重要的意义。随着移动通信用户的增多，划分给移动通信的频带却没有改变，为了更有效地利用频带以支持更多的用户，移动通信中蜂窝的覆盖半径越来越小，经历了由大区制到宏小区、微小区以及微微小区的演变。未来的个人通信系统，基站天线差不多是街灯的高度，传播距离在1km以内。按照蜂窝覆盖半
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径的大小，现代无线移动通信大致可分为宏小区、微小区和微微小区等几种频率复用方式。目前，大区制、宏小区和微小区己有公认的具有普遍意义的信道模型。对大区制和宏小区(R≈20km)内的电波传播，常根据统计结果得出预测的经验公式，再根据实测进行修正。国际公认的大区制和宏小区模型是0kumura-Hata模型，它是一组基于测试数据的统计图表拟合的、具有计算不同区域传播路径损耗中值的经验公式，它以市区路径传播损耗为基准。在此基础上对其他地区进行修正。由于它的预测值与实测数据吻合较好，己被广泛应用于大区制和宏蜂窝的无线覆盖设计中，目前这方面的工作主要集中为无线信道建模与仿真技术的必然发展趋势。
1.2 本文研究的内容
随着无线通信技术的发展，无线通信已与我们的日常生活密不可分，它渗透到我们生活的各个部分，对无线信道的研究也就成了当前通信方面研究的主要内容，无线信道衰落的仿真也就成了研究的主要课题。
本文主要研究的是无线信道建模和仿真，第一章概论介绍了无线通信的发展历史及本文的研究内容，第二章阐述了无线信道的基本概念和无线信道的模型，第三章主要是对无线信道建模仿真和仿真结果的分析，然后就是对本次研究内容的总结。
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