ITU-R高频信道模型:概述gydF4y2Ba

在高频电离层无线电通信,传输信号可以反弹几次从电离层E和F层,导致几个传播路径,也称为模式(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。通常,多路延迟价差很大,比移动无线电。同时,信号受到多普勒由于电离层扰动的传播。然而,衰退速率通常小于移动收音机。gydF4y2Ba

建议ITU-R F.1487 [gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)提出了一种广义高斯模拟高频电离层散射模型通道。这个模型是基于沃特森的通道模型gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。简单的模型也提出了(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)用于高频调制解调器测试,与指定参数。gydF4y2Ba

Simulation-Specific参数的初始化gydF4y2Ba

仿真采样率gydF4y2BaRsgydF4y2Ba被指定为9.6 k赫兹,把剩余的示例相同。我们使用零相抵消的QPSK调制方案。gydF4y2Ba

Rs = 9.6 e3;gydF4y2Ba%通道采样率gydF4y2BaM = 4;gydF4y2Ba%调制顺序gydF4y2BaqpskMod = comm.QPSKModulator (0);gydF4y2Ba% QPSK调制器对象gydF4y2Ba

沃特森通道模型gydF4y2Ba

沃特森通道模型由一个抽头延迟线,每个水龙头都对应于一个可解析传播路径。在每个水龙头,两个磁离子组件存在:每一个被建模为一个复杂的高斯随机过程与给定的增益和频移和多普勒频谱的高斯与给定的标准偏差(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。因此,每个水龙头bi-Gaussian多普勒频谱特征是,它由两个高斯函数在频域,每一个具有自己的一组参数(功率增益、频移和标准差)。gydF4y2Ba

在这个例子中,我们遵循沃特森仿真模型中指定的(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba),复杂的衰落过程在每个开发了通过添加两个独立的频移复高斯随机过程(高斯多普勒光谱)对应于这两个磁离子组件。这导致一个复杂的衰落过程仿真模型的信封gydF4y2Ba不gydF4y2Ba瑞利分布。因此,忠实于仿真模型,我们不能简单地生成一个与bi-Gaussian瑞利信道多普勒频谱。相反,我们提供两个独立的瑞利渠道,每个高斯多普勒频移谱,一定的规模,并将它们添加在一起获得了沃特森bi-Gaussian多普勒频谱信道模型。为简单起见,我们模拟一个沃特森通道只有一个水龙头。gydF4y2Ba

高斯多普勒频移谱可以视为bi-Gaussian多普勒频谱中只有一个高斯函数存在(第二个有一个零功率增益)。因此,模仿每个磁离子的高斯多普勒频移谱组件,我们构造一个bi-Gaussian多普勒结构,这样两个高斯函数的一个指定的频移和标准偏差,而另一个零功率增益。gydF4y2Ba

第一个磁离子组件都有一个高斯多普勒频谱与标准差gydF4y2BasGauss1gydF4y2Ba、频移gydF4y2BafGauss1gydF4y2Ba,功率增益gydF4y2BagGauss1gydF4y2Ba。bi-Gaussian多普勒结构gydF4y2BadopplerComp1gydF4y2Ba构造,第二个高斯函数零功率增益(它的标准差和中心频率是因此无关,和接受默认值),而第一个高斯函数归一化标准差gydF4y2BasGauss1 / fdgydF4y2Ba和归一化频移gydF4y2BafGauss1 / fdgydF4y2Ba归一化因子gydF4y2BafdgydF4y2Ba是最大的多普勒频移相应的通道。在这个例子中,自获得第二个高斯函数为零,得到的值分配给第一个高斯函数无关(我们离开它的默认值0.5),因为相关的通道系统对象创建后规范化多普勒频谱的总功率为1。gydF4y2Ba

为更多的信息关于如何构造一个bi-Gaussian多普勒结构,明白了gydF4y2Ba多普勒gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

fd = 10;gydF4y2Ba%选择最大仿真多普勒频移gydF4y2BasGauss1 = 2.0;fGauss1 = -5.0;dopplerComp1 =多普勒(gydF4y2Ba“BiGaussian”gydF4y2Ba,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“NormalizedStandardDeviations”gydF4y2Ba,(sGauss1 / fd 1 /√(2)),gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“NormalizedCenterFrequencies”gydF4y2Ba(fGauss1 / fd 0),gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“PowerGains”gydF4y2Ba0.5 [0])gydF4y2Ba

dopplerComp1 =gydF4y2Ba结构体字段:gydF4y2BaSpectrumType:“BiGaussian”NormalizedStandardDeviations: [0.2000 - 0.7071] NormalizedCenterFrequencies: [-0.5000 0] PowerGains: [0.5000 0]gydF4y2Ba

第一磁离子模拟组件,我们构造一个单路瑞利信道系统对象gydF4y2BachanComp1gydF4y2Ba用一个高斯指定的多普勒频谱多普勒频移的结构gydF4y2BadopplerComp1gydF4y2Ba。的平均路径功率增益通道1(0分贝)。gydF4y2Ba

chanComp1 = comm.RayleighChannel (gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“SampleRate”gydF4y2BaRs,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“MaximumDopplerShift”gydF4y2Bafd,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“DopplerSpectrum”gydF4y2BadopplerComp1,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“RandomStream”gydF4y2Ba,gydF4y2Ba“与种子mt19937ar”gydF4y2Ba,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“种子”gydF4y2Ba,99,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“PathGainsOutputPort”gydF4y2Ba,真正的)gydF4y2Ba

chanComp1 = comm.RayleighChannel属性:SampleRate: 9600 PathDelays: 0 AveragePathGains: 0 NormalizePathGains:真正的MaximumDopplerShift: 10 DopplerSpectrum: [1 x1 struct] ChannelFiltering:真PathGainsOutputPort:真显示所有属性gydF4y2Ba

类似的,第二个磁离子组件标准差的高斯多普勒频谱gydF4y2BasGauss2gydF4y2Ba、频移gydF4y2BafGauss2gydF4y2Ba,功率增益gydF4y2BagGauss2gydF4y2Ba。bi-Gaussian多普勒结构gydF4y2BadopplerComp2gydF4y2Ba构造,第二个高斯函数零功率增益(它的标准差和中心频率是因此无关,和接受默认值),而第一个高斯函数归一化标准差gydF4y2BasGauss2 / fdgydF4y2Ba和归一化频移gydF4y2BafGauss2 / fdgydF4y2Ba(同样的功率增益无关)。gydF4y2Ba

sGauss2 = 1.0;fGauss2 = 4.0;dopplerComp2 =多普勒(gydF4y2Ba“BiGaussian”gydF4y2Ba,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“NormalizedStandardDeviations”gydF4y2Ba,(sGauss2 / fd 1 /√(2)),gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“NormalizedCenterFrequencies”gydF4y2Ba(fGauss2 / fd 0),gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“PowerGains”gydF4y2Ba0.5 [0])gydF4y2Ba

dopplerComp2 =gydF4y2Ba结构体字段:gydF4y2BaSpectrumType:“BiGaussian”NormalizedStandardDeviations: [0.1000 - 0.7071] NormalizedCenterFrequencies: [0.4000 0] PowerGains: [0.5000 0]gydF4y2Ba

第二磁离子模拟组件,我们构造一个单路瑞利信道系统对象gydF4y2BachanComp2gydF4y2Ba用一个高斯指定的多普勒频谱多普勒频移的结构gydF4y2BadopplerComp2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

chanComp2 = comm.RayleighChannel (gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“SampleRate”gydF4y2BaRs,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“MaximumDopplerShift”gydF4y2Bafd,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“DopplerSpectrum”gydF4y2BadopplerComp2,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“RandomStream”gydF4y2Ba,gydF4y2Ba“与种子mt19937ar”gydF4y2Ba,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“种子”gydF4y2Ba,999,gydF4y2Ba…gydF4y2Ba“PathGainsOutputPort”gydF4y2Ba,真正的)gydF4y2Ba

chanComp2 = comm.RayleighChannel属性:SampleRate: 9600 PathDelays: 0 AveragePathGains: 0 NormalizePathGains:真正的MaximumDopplerShift: 10 DopplerSpectrum: [1 x1 struct] ChannelFiltering:真PathGainsOutputPort:真显示所有属性gydF4y2Ba

下面的循环计算沃特森通道的输出对输入信号的响应,并将其存储在gydF4y2BaygydF4y2Ba。在获得gydF4y2BaygydF4y2Ba的函数调用gydF4y2BachanComp1gydF4y2Ba模拟第一磁离子成分的影响,而函数调用gydF4y2BachanComp2gydF4y2Ba第二个组件的模拟效果。gydF4y2Ba

获得所需的力量,gydF4y2BagGauss1gydF4y2Ba和gydF4y2BagGauss2gydF4y2Ba规模,每个磁离子的组件,我们需要每个磁离子组件的输出信号相应的振幅,gydF4y2Ba√gGauss1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba√gGauss2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

由于低多普勒变化在高频环境和发现的事实bi-Gaussian多普勒频谱从两个物体相结合,获取多普勒频谱的测量使用内置的可视化系统的对象是不合适的。相反,我们存储信道的复杂路径收益和随后计算每条路径的多普勒频谱在命令行。下面的循环通道的复杂路径获得的收益是加法(缩放后相应的振幅增益)的复杂路径与每个磁离子组件相关的收益,然后存储在gydF4y2BaggydF4y2Ba。gydF4y2Ba

gGauss1 = 1.2;gydF4y2Ba%的第一个组件的功率增益gydF4y2BagGauss2 = 0.25;gydF4y2Ba%的第二个组件的功率增益gydF4y2BaNs = 2 e6;gydF4y2Ba%的通道总数样本gydF4y2BafrmLen = 1 e3;gydF4y2Ba%样本每帧的数量gydF4y2BanumFrm = Ns / frmLen;gydF4y2Ba%的帧数gydF4y2Ba(y, g) =交易(0 (Ns, 1));gydF4y2Ba为gydF4y2BafrmIdx = 1: numFrm x = qpskMod (randi ([0 m - 1] frmLen 1));(g1)日元= chanComp1 (x);(y2, g2) = chanComp2 (x);y (frmLen * (frmIdx-1) + (1: frmLen)) = sqrt (gGauss1) *日元gydF4y2Ba…gydF4y2Ba+√gGauss2 * y2;g (frmLen * (frmIdx-1) + (1: frmLen)) = sqrt (gGauss1) * g1gydF4y2Ba…gydF4y2Ba+√gGauss2 * g2;gydF4y2Ba结束gydF4y2Ba

多普勒频谱估计的收益和绘制复杂的路径。gydF4y2Ba

hFig =图;pwelch (g,汉明(Ns / 100), [], [], Rs,gydF4y2Ba“中心”gydF4y2Ba);轴(0.1 [-0.1 -80 0]);传奇(gydF4y2Ba“模拟”gydF4y2Ba);gydF4y2Ba

理论bi-Gaussian估计多普勒频谱多普勒频谱覆盖。我们观察之间的一个不错的选择。gydF4y2Ba

f = - (Rs / 2): 0.1: (Rs / 2);Sd = gGauss1 * 1 /√(2 *π* sGauss1 ^ 2) * exp (- (f-fGauss1)。^ 2 / (2 * sGauss1 ^ 2))gydF4y2Ba…gydF4y2Ba+ gGauss2 * 1 /√(2 *π* sGauss2 ^ 2) * exp (- (f-fGauss2)。^ 2 / (2 * sGauss2 ^ 2));持有gydF4y2Ba在gydF4y2Ba;情节(f (Sd > 0) / 1 e3, 10 * log10 (Sd (Sd > 0)),gydF4y2Ba“k——”gydF4y2Ba);传奇(gydF4y2Ba“模拟”gydF4y2Ba,gydF4y2Ba“理论”gydF4y2Ba);gydF4y2Ba

ITU-R F.1487低纬度地区,温和的条件(LM)通道模型gydF4y2Ba

建议ITU-R F.1487指定通道的简化模型,用于定量检测高频调制解调器。这些模型包括两个独立衰落路径以同样的力量。在每条路径上,两个磁离子组件被假定为零频移和方差相等:因此bi-Gaussian多普勒频谱在每个单个高斯多普勒频谱利用减少,和信封的复杂Rayleigh-distributed消退过程。gydF4y2Ba

下面,我们构造一个通道对象根据低纬度地区,温和的条件(LM)附件3规定的通道模型ITU-R F.1487,使用gydF4y2BastdchangydF4y2Ba函数。的路径延迟是0和2 ms。频率传播,定义为两倍标准差的高斯多普勒频谱,是1.5赫兹。高斯多普勒频谱结构因此采用归一化标准差(1.5 / 2)/gydF4y2BafdgydF4y2Ba,在那里gydF4y2BafdgydF4y2Ba是1赫兹(类型gydF4y2Ba帮助多普勒gydF4y2Ba的更多信息)。当使用gydF4y2BastdchangydF4y2Ba构建ITU-R高频通道模型,最大的多普勒频移必须设置为1 Hz:这可以确保高斯函数构造信道的多普勒谱正确的标准偏差。gydF4y2Ba

关闭(hFig);fd = 1;chanLM = stdchan (gydF4y2Ba“iturHFLM”gydF4y2BaRs, fd);chanLM。RandomStream =gydF4y2Ba“与种子mt19937ar”gydF4y2Ba;chanLM。种子= 9999;chanLM。PathGainsOutputPort = true;chanLM。可视化=gydF4y2Ba的脉冲响应gydF4y2Ba

chanLM = comm.RayleighChannel属性:SampleRate: 9600 PathDelays: 0.0020 [0] AveragePathGains: [0 0] NormalizePathGains:真正的MaximumDopplerShift: 1 DopplerSpectrum: [1 x1 struct] ChannelFiltering:真PathGainsOutputPort:真显示所有属性gydF4y2Ba

我们已经打开了在瑞利信道脉冲响应可视化系统对象。下面的代码模拟了LM通道及其脉冲响应带宽受限的可视化。默认情况下,信道响应的每四个样品快速仿真的可视化。换句话说,帧长度1000,第一反应,5日,9日,…第997样本所示。观察每个样本的响应,设置gydF4y2BaSamplesToDisplaygydF4y2Ba的属性gydF4y2BachanLMgydF4y2Ba来gydF4y2Ba“100%”gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

numFrm = 10;gydF4y2Ba%的帧数gydF4y2Ba为gydF4y2BafrmIdx = 1: numFrm x = qpskMod (randi ([0 m - 1] frmLen 1));chanLM (x);gydF4y2Ba结束gydF4y2Ba

我们现在打开通道对象的多普勒频谱可视化观察第一离散高斯多普勒光谱理论和实证路径。由于非常低的多普勒频移,它可能需要一段时间的经验范围收敛于光谱的理论。gydF4y2Ba

释放(chanLM);chanLM。可视化=gydF4y2Ba的多普勒频谱gydF4y2Ba;frmLen = 2 e6;gydF4y2Ba%样本每帧的数量gydF4y2BanumFrm = 80;gydF4y2Ba%的帧数gydF4y2Ba为gydF4y2BafrmIdx = 1: numFrm x = qpskMod (randi ([0 m - 1] frmLen 1));chanLM (x);gydF4y2Ba结束gydF4y2Ba

选定的参考书目gydF4y2Ba

1 -推荐ITU-R F.1487”测试高频调制解调器的带宽高达12 kHz利用电离层信道模拟器,”2000年。gydF4y2Ba

2 - c·c·沃特森,j . r . Juroshek和w·d·Bensema高频通道模型的实验证实,“IEEE®反式。Commun。抛光工艺。,vol. COM-18, no. 6, Dec. 1970.