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基于滤波法的COST207宽带信道模型及其仿真

车 慧 白 勇 陈 曦

摘 要：在无线通信信道中，随着符号间隔的缩短或数据速率的提高，采用频率选择性信道即采用宽带信道模型来表征这一类信道。广义平稳非相关散射(WSSUS)模型能够较好的描述频率选择性移动无线信道。本文采用区别于莱斯法的滤波法完整实现四种不同地形的COST207信道模型仿真。

关键词：信道建模；频率选择性衰落；宽带信道；COST 207；WSSUS

1 COST207信道模型的引出

基于多径时延扩展的小尺度衰落可分为平坦衰落和频率选择性衰落。平坦衰落信道及非选择性衰落信道，它的特征是接收信号的电磁波间传播延迟与符号间隔相比可以忽略。显然随着符号间隔的缩短或数据速率的提高，平坦衰落信道模型不在适应这一变化，为此用频率选择性信道即采用宽带信道模型来表征这一类信道。

Bello介绍了广义平稳非相关散射(WSSUS)模型，此模型用来描述频率选择性移动无线信道。基于WSSUS假设，欧洲COST207工作组对泛欧洲移动通信系统GSM的典型环境建立相应的信道模型。工作组把传播环境分为了远郊地区、典型城区、恶劣城区、丘陵地区。

2 WSSUS假设

WSSUSS假设将信号通过移动无线信道的输入—输出关系统计描述等效为在观测时间内的复基带信号。WSSUS假设，WSS 假设表示具有不同多普勒频率或不同入射角的散射分量是统计不相关的，一般移动单元覆盖的距离在几十个载波信号波长的范围内，信道可以被认为是广义平稳的；US假设表示具有不同传播时延的散射分量是统计不相关的。

WSSUSS假设信道是一个线性时变系统。假设输入信号为x(t),信道时变冲激响应为h(t,τ)，其中τ为延迟变量。多普勒时变冲激响应s(t,υ)，它是对时变冲激响应h(t,τ)进行关于时间变量t的傅立叶变化，用来反映多普勒效应引起的变化：

3 COST207宽带信道模型的仿真

3.1 Jakes/Clarke 多普勒滤波器

为了移动无线信道建模，我们假设电磁波的传播发生在水

平面，到达移动用户天线的入射波角度在(0,2π)上服从均匀分布；假设天线为全向天线，那么散射成分的多普勒功率谱密度s(f)为：

其中f m 为最大多普勒频率，(2)式也叫作Jakes功率谱密度(Jakes PSD)。本文避开无线叠加方法的莱斯法而采用滤波法，让随机信号通过具有Jakes功率谱密度的滤波器来得到Jakes功率谱密度。

3.2 Rayleigh/Rice 信号产生器

为了产生具有Rayleigh/Rice特性的信号，本文采用了如图

1的仿真结构。两路分别正交高斯随机信号叠加后，通过Jakes 多普勒滤波器得到Rayleigh信号；Rayleigh信号乘以相应的标准差就可以得到相应的标准差的Rayleigh信号。最后Rayleigh 信号与直播信号叠加得到Rice信号。

3.3 四种地形信道仿真

在此假设移动速度V=10m/s,载波频为F=900M,则有λc =c/F ,最大多普勒频率f m =v/λc ,然后分别对四种不同情况的信道进行仿真。(c为光速)3.3.1 远郊地区(RA)

运用典型地区的COST 207信道模型规范(见参考文献[3])相应的规范设定抽头的功率、时间延迟和相应的多普勒功率谱密度函数类型，得到远郊地区(RA)信道模型的延迟功率谱和多

(海南大学，海南 海口 57022)

基金项目：

海南省自然科学基金资助项目(610215)；海南大学科研启动基金资助项目(kyqd1054);“海南大学—南海研究所研究生联合培养基地”专项经费。

作者简介：

车慧，男，汉族，在读全日制硕士研究生，研究方向：海洋通信；白勇，通讯作者，男，汉族，海南大学教授、博士

生导师。

图1 Rayleigh/Rice仿真器结构