频道模型是通信信道的效果的数学表示,无线信号传播。频道模型可以表示通过无线介质行进时信号产生的功率损耗。在更常规的情况下,信道模型是频域中时域或其傅里叶变换中的信道介质的脉冲响应。无线通信系统的信道脉冲响应通常随时间随机变化。
通过使用信道模型与您的无线系统在MATLAB中设计®和仿真软金宝app件®,您可以优化链路性能,执行系统架构折衷,并提供对整体系统性能的现实评估。
渠道模型可分为四类:
- 路径损失
- 纯粹的随机
- 空间
- 雷追踪
路径损失
路径损耗信道模型表示其遍历无线介质的发送信号的功率降低。它们不会对信号执行任何过滤。这些信道模型基于信号传播的介质,例如自由空间,雨,雾或气体。你可以使用FSPL.
函数,用于计算通信链路的自由空间路径损耗。
纯粹的随机
纯粹的随机信道模型地址热噪声发电和多径衰落通道。它们不需要任何知识所建模链路的几何形状。一种添加性白色高斯噪声(AWGN)信道在接收器前端中的电子噪声模拟。这种噪声是光谱平坦的,并且其幅度遵循高斯PDF。您可以使用Communications Toolbox™AWGN.
模拟将此噪声添加到信号的功能。
多径衰落信道表现出延迟扩展,在这种信道中,发射信号的多个副本到达接收端。这些副本通常是衰减和相移相对于原始。这个通道可以用脉冲响应来建模。下图是一个具有代表性的脉冲响应的MATLAB时域图。
信道的延迟扩展是指具有显著能量的第一个和最后一个多径分量之间的时间长度。如果延迟扩展的倒数远大于信号带宽,则衰落称为频率平坦。如果该倒数与信号带宽相当或小于信号带宽,则衰落称为频率选择性。下面的MATLAB图显示了频率选择信道与上面的脉冲响应的响应。
空间
现代无线系统通常使用波束形成将能量导向所需的接收器,远离干扰。波束形成要求收发机使用天线阵列,从而产生多输入多输出(MIMO)系统。开发空间信道模型是为了更好地表示MIMO链路,因为以前开发的信道模型没有考虑阵列几何形状和阵列响应。顾名思义,这些信道模型能够预测无线系统中信号的出发角(AoD)和到达角(AoA)。这些模型通常定义将传输信号反射到接收器的散射体。下图用两个圆圈描绘了这些散射体,也称为星团。
为什么频道模型重要?
- 它们对于预测单用户场景中的链路性能(例如,误码率)是必不可少的。
- 它们对于预测多用户场景中的系统性能(例如,吞吐量,延迟)至关重要。
- 他们减少了对昂贵的渠道测量项目的需求。
通信工具箱,5G Toolbox™,WLAN工具箱™,LTE工具箱™, 和相控阵系统工具箱™在所有上述类别中提供众多通道模型,适用于基于通用和基于标准的应用程序。