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無線信道的數(shù)學(xué)表示

2022-11-28 21:30 作者:樂吧的數(shù)學(xué)  | 我要投稿

信道模型???

(錄制的視頻:

1? https://www.bilibili.com/video/BV1mv4y1d7tZ/

2 附錄:低通和帶通信號之間的關(guān)系??


多徑傳播的典型場景*

一個典型的多徑傳播場景

?


?

用?X_%7BLP%7D 表示發(fā)送的原始信號(即沒有被搬移到高頻去 LP: Low Pass),稱為低通信號或者基帶信號,用X_%7BBP%7D 表示搬移到高頻的信號(BP: Band Pass),稱為帶通信號. 則兩者之間的關(guān)系為:
X_%7BBP%7D%20%3D%20Re%5C%7B%20X_%7BLP%7D(t)e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_0%20t%7D%5C%7D%20%5Cquad%20--------(1)

其中?f_0 是高頻,例如 1800MHz. 而?X_%7BLP%7D 可能就是 %5Cpm%20100MHz,并且以 0 頻為中心。

?

多徑信號基帶的一般表達式

1)每個路徑在時間上有不同的延時,而且不同時刻延時不同,即時變的,表示為 %5Ctau'_n(t),表示在 t 時刻,第 n 條路徑的時延

2)不同時間下,路徑的條數(shù)也不同,即時變的,表示為 N(t)

3)每個路徑上的幅度增益和相位偏移也是不同的,而且是時變的,幅度增益系數(shù)表示為 c_n(t),表示在時刻 t 時,第 n 條路徑的增益系數(shù),這是一個正實數(shù);相位偏移表示為e%5E%7Bj%5Cphi_n(t)%7D,表示在時刻 t 時,第 n 條路徑的相位偏移,其中?%5Cphi_n(t) 為偏移的相位

所以,根據(jù)公式 (1) ,此時多徑的帶通信號表達式? 為:


Y_%7BBP%7D(t)%20%3D%20Re%5C%7B%20%5Csum_%7Bn%3D1%7D%5E%7BN(t)%7D%20c_n(t)%20%20e%5E%7Bj%5Cphi_n(t)%7D%20%20X_%7BLP%7D(t-%5Ctau'_n(t))%20%20e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_0%20(t-%5Ctau'_n(t))%7D%20%5C%7D

其中?X_%7BLP%7D? 是基站發(fā)出的原始基帶信號。

?

則通過上式可以計算出來收到的等效基帶信號。
Y_%7BBP%7D(t)%20%3D%20Re%5C%7B%20%5Csum_%7Bn%3D1%7D%5E%7BN(t)%7D%20c_n(t)%20%20e%5E%7Bj%5Cphi_n(t)%7D%20%20X_%7BLP%7D(t-%5Ctau'_n(t))%20%20e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_0%20(-%5Ctau'_n(t))%7D%20%20e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_0%20t%7D%20%5C%7D

Y_%7BLP%7D 就是等號左邊去掉 e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_0%20t%7D 的部分,即:


Y_%7BLP%7D(t)%20%3D%20%5Csum_%7Bn%3D1%7D%5E%7BN(t)%7D%20c_n(t)%20%20e%5E%7Bj%5Cphi_n(t)%7D%20%20X_%7BLP%7D(t-%5Ctau'_n(t))%20%20e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_0%20(-%5Ctau'_n(t))%7D

整理后得到:
Y_%7BLP%7D(t)%20%3D%20%5Csum_%7Bn%3D1%7D%5E%7BN(t)%7D%20c_n(t)%20%20e%5E%7Bj(%5Cphi_n(t)-2%5Cpi%20f_0%20%5Ctau'_n(t))%7D%20%20X_%7BLP%7D(t-%5Ctau'_n(t))

分開 e 指數(shù)部分的角度:
Y_%7BLP%7D(t)%20%3D%20%5Csum_%7Bn%3D1%7D%5E%7BN(t)%7D%20c_n(t)%20%20e%5E%7Bj%5Cphi_n(t)%7D%20e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_0%20(-%5Ctau'_n(t))%20%7D%20%20X_%7BLP%7D(t-%5Ctau'_n(t))%20



根據(jù)上面的公式,可以得出多徑信道的時變脈沖響應(yīng):

h(%5Ctau'%2Ct)%20%3D%20%5Csum_%7Bn%3D1%7D%5E%7BN(t)%7D%20c_n(t)%20%20e%5E%7Bj(%5Cphi_n(t)-2%5Cpi%20f_0%20%5Ctau'_n(t))%7D%20%20%5Cdelta(%5Ctau'-%5Ctau'_n(t))%5Cquad%20----(2)





分開角度的公式版本:
h(%5Ctau'%2Ct)%20%3D%20%5Csum_%7Bn%3D1%7D%5E%7BN(t)%7D%20c_n(t)%20%20e%5E%7Bj(%5Cphi_n(t)%7D%20e%5E%7B-j2%5Cpi%20f_0%20%5Ctau'_n(t)%7D%20%20%5Cdelta(%5Ctau'-%5Ctau'_n(t))%5Cquad%20----(2.1)



上面這個式子的含義,是在 t(可以認為是常量,是要分析的時刻點,變量是%5Ctau') 時刻,收到 “ t-%5Ctau'時刻發(fā)送的脈沖 ” “經(jīng)過了%5Ctau' 這么長時間的延時” 到達接收端的信號。注意的是,相同延時%5Ctau',可能有多個不同的路徑。因此,在上面的公式中有個求和公式和一個 %5Cdelta函數(shù)。

( 備注:在那些不可分的,或者說延時很接近的那些路徑組合在一起,構(gòu)成一個獨立的可識別的路徑,可能有多個這種路徑:每個路徑之間的間隔和區(qū)隔是比較明顯的,每個路徑又是由許許多多延時相同但是角度和衰減不同但延時相同或者相近的子路徑組成,如下圖示例)

?

?

上圖上一共有三個不同延時的路徑,而每個路徑下又有多個不同的子路徑組成,每個路徑下的各個子路徑之間,延時相同(衰減系數(shù)和相位,即復(fù)衰減系數(shù)可能不同)或者延時有微小差別。



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