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2.8 信道模型的建议

如果技术人员开发了多种信号波形,为了比较它们的性能必须首先固定一种信道模型,虽然要得到准确的散射信道多径结构的概率分布必须进行多天的外线测试,但如果仅为研究算法性能,使用等延迟多径Rayleigh衰落模型来模拟非反常的传播情况也已足够。从另一个角度思考,移动通信的快速发展和它规定了一些参考信道模型不无关系(如IEEE建议的几个模型),这样无论是算法研究人员、设备供方还是仪器制造商都有所依(暂不管模型精确与否),既方便了问题探讨也简化了测试台的搭建。出于此原因,借鉴移动通信的经验这里不妨也规定2种散射信道模型,它是根据中国电科54所多年的外线试验和设备开发经验而设计的,二者各有侧重。

1.第一种模型

第一种信道模型属于“多径充分”的情况,它对应设备能力强、通信距离远的线路(比如150 km以上)。此时频域上的“此起彼伏”非常显著,整个信号频带范围内瞬时功率深衰落的可能较小。如果信号形式设计合理,可以充分利用这种频率上的隐分集而降低断链概率。但是此时符号间串扰也十分严重,所以要有充裕的抗串扰措施。具体来讲,测试过程中应注意:

(1)由于分集充分即使在较低的信噪比或较高误码率(比如BER=5× 10 -3 )下长时间亦不应出现同步丢失、滑码等现象。

(2)高信噪比时随 E b / N 0 的增加误码率应很快降低,例如用4个相互独立的通道模拟2发2收4重空间分集时,测试曲线一般会超过4重分集的理论性能,如果设计合理还会超过8重分集的性能;关于分集的理论性能参见第4章的内容,这里要说明隐分集利用越充分则误码率下降越迅速,这是衡量散射波形设计的一项关键指标。

(3)将信道模型中的多径展宽增加(比如增加20%以上),应无明显的性能劣化,证明抗码间干扰的裕量充足。

图2-17是信道模型示意图,如果信道带宽为10 MHz,根据式(2-35),延迟线的间隔最大应取1/10 MHz = 0.1 μs。对于通信距离150 km、天线口径2 m左右的设备,典型的多径时延展宽 D c 为0.5 μs,抽头数(径数)应取5;类似的,若信道带宽加宽到20 MHz,则径数须增加到10。针对设备常用带宽在10~20 MHz的实际情况,建议约定径数为7。时延功率谱的形状(各径相对衰减)如图2-20所示,它借鉴了我国的多条链路的信道测试数据。此外,如果通信距离拉远而导致多径展宽增大,仍可使用图2-20的多径功率衰减结构,只是总径数应按比例增大。

图2-20 7径信道模型

散射信道的衰落速率与距离有关,距离越远速率越高,对于目前100~200 km的应用,可以设定5 Hz进行测试。为保证设备可靠工作,还应提高衰落速率摸底,常规的情形是2倍时(10 Hz)性能将有所升高(深衰落持续时间缩短),3倍时(15 Hz)性能不退化,至少5倍时(25 Hz)可稳定工作。另外对于一些特殊的长距离链路最好实测衰落速率,例如500 km的链路衰落速率常超过20 Hz,若仍设置衰落速率为几Hz势必不能满足设计要求。

2.第二种模型

散射通信面临的另一种情形是“稍有多径”,它比前一种情况更不利。对于设备能力差、通信距离近的小型站,或是通信速率很高从而必须拉近距离,或是信道出现反常(比如冬季或午后)可能遇到这种多径展宽很小的情形。此时总的等效分集重数少甚至没有隐分集, 2HuwEuj/HptlyG/n9SwFWDvAkJaPQxCCv4TXXxNi+okBUl9djrfXaKMoj5em889H

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