（电路与系统专业论文）移动通信中的MIMO研究[电路与系统专业优秀论文].pdf

摘要 近年来，第3 代( 3 g ) 无线蜂窝移动通信系统的研究是一大热点。这样的系统能够提供终 端用户p j i b s 的多媒体服务。医此，它们能够极大韵扩展系统的服务范围。通信、信息、多 媒体和娱乐服务都将通过无线终端实现。 实现第3 代移动通信系统的关键技术之一就是在基站和移动站利用天线阵列接收和发 送信号，目的在于提高信号传输增益并抑制干扰执而提高通信系统容量和数据传输率。智 能天线( s m a r ta n t e n n a ) 是描述该系统的一个术语，目前没有明确的定义，通常它是自适成 天线阵列以及相关的d s p 信号处理的合称。对于使用天线阵列的通信系统，根据信道的输入 输出情况可以分为单输入多输出( s i 帅) 、多输入单输出( a t s o ) 以及多输入多输出( m t m o ) - - 种 类型。考虑一个基站使用天线阵列而移动站使用单天线的通信系统，对于任何一个指定的用 户而言，上行链路是s i m o 信道，下行链路是l s 0 信道：对于系统中所有的用户而言那么 上下行链路都是川帅信道。因此，我 门把对这些系统的研究统称为对m i h 0 信道系统的研究。 本文主要讨论了其中的四个方面：t d o a 估计( t i m ed e l a yo fa r r i v a ie s t i m a t i o n ) 、 信道辨识( c h a n n e li d e n t i f i c a t i o n ) 、波束形成( b e a m f o r m i n g ) 以及多用户检测( m u i t i u s e r d e t e c t i o n h t d o a 估计：利用蜂窝系统进行信源定位的研究近来受到很大的关注。该技术是按用户信号 到达几个基站的时间差( m o a ) 来确定用户位置的，因此t d o a 的测量以及用户位置的计算是 该技术的关键。在已有的多种测量t d o a 的方法中，利用信号的周期谱相关比( s p e c c o r r ) 来 估计t d o a 是一种比较葙确的方法，但该方法在频率选择性信道中的计算性能有较大退化。 为了得到频率选择性信道中测量t d o a 的方法，本文研究了s p e c c o r r 方法在多径存在时产生 估计误差的原因并由此提出了种改进的s p e c c o r r 方法及讨论了该方法的适用范围和估 计精度结果表明，这种改进的s p e c c o r r 方法在大多数复杂的多径环境下是适用的。要保证 该算法有效，需要满足一些特定的假设蜘i 何在更一般的情况下估计t d o a 足一个值得研究 的课题。 信道辨识：为了对接收信号进行分集、均衡或信道编码，都需要知道信道参数的值。因此， 我们有必要对信道模型的参数进行辨识。当前这一领域中的热点是研究t d m a ，c d m a 以及 d f i ) b 系统中m i m o 信道辨识及其可辨识性问题。本文深入研究了s i l oo s c 】m a 系统的信道 辨识问题研究和比较了各种已有的算池并提出两种算法：w l s ( l s ) 算法和基于子空间分 解的半盲信道估计算法。前者因为无法得到闭式解，算法复杂度较高从而使其鹰用范同受 到限制；后者通过子空间分解技术得到闭式解，它仪需要2 个引导符号，本文还讨论了信道 可辨识性，并给出了可辨识条件模拟结果表明在相同条件下，该算法有较高的估计精度， 并且在信噪比增加时估计方差能够很好的趋近c r l b 。由于矩阵结构的原因，该算法对能够 容纳的最大用户数有一定限制这一限制可以随着扩频因子的增大而线性的放宽。未来的研 究可以做这两方面的工作：1 去除最大用户数限制：2 对该算法的性能进行代数描述。 波束形成：波束形成是智能天线中的术语。智能天线系统通过对接收或发送信号加权实现用 户分离。由于在简化的无多径系统模型中，加权分离用户相当于在空间形成一个对准目标用 户的波束，由此得名。从波束形成技术可以引出空分多址的概念，即在相同时隙、相同频率 或相同地址码的情况下仍然可以根据信号不同的传播路径而区分。因为波束或方向图的概 念仅仅对窄带信号才有意义，所以波束形成通常是指窄带通信系统的信号分离问题。t d m a 系统( g s m ) 就是最常见的窄带通信系统之一。这一领域内的研究成果是非常丰富的，本文 有选择的介绍了一些著名的算法。但是，通常那些算法都是针对上行链路设计的，本文的贡 献在于讨论了下行链路的情况。并且在上下行链路的信道特征一致的前提下根据上行链 路波束形成器给出下行链路的波束形成器的表达形式。相对于上行链路波束形成的丰富学 术成果，下行链路波束形成的研究相对较少如何获得下行链路最优波束形成器是一个值得 研究的课题。 多用户检测：多用户检测是指从多用户同信道干扰中分离出目标信号，由丁在第二代移动通 信巾只有c d m a 系统才存在多用户同信道干扰的问题，因此多用户检测通常是指c d m a 系统或 宽带通信系统中的信号分离问题。早期c d 系统叫1 多片j 户分离是通过扩频码的正交性实 现的。随着天线阵列处理研究的深入，结合时空两维处理实现多用户检测是c d m a 系统i f i 研 究的热点。本文的贡献在于，结台前面提到的基于于空间分解的半盲信道估计算法，提出 了一种s i m 0o s c 嗍a 系统中的联合信道估计和多用户检测方法，模拟结果表明它有很好的 性能。另外，本文还介绍rm i s 0 系统小z 信号榆测的设i | 方案，详细摊导了挥种滤波_ 的数 学原理井比较，它们的性能。 本文的结构如下| ：筇一章讨论了如何对光线通信信道建模的问题，描述了这种多干争衰落 信道的复杂性以及叫变性基丁各种假设推导 相应的数学模埋，介绍了一些常用的克服多 径衰落的方法，并且对后文的研究i 作做了铺挚：第一章讨沦了无线信道的参数1 7 i 1 问题， 它包括了t d o a 仆计和信道辨_ i _ f ! 两个部分的内弈需要指“ 的是这里的信道辨识部分只介圣订 ，w l s ( l s ) 算法1 l 妇于基1 ：子空| 1 1 j 的算法可以和多川户检测棚结合，它被放往筇凹章巾介绍： 第三章讨论了m i m o 在t d m a 系统中的应用这里分别讨论了上行链路棚下行链路的波束形成 鞫麓：第四章讨论了m l 舶在瞒c d m a 系统中的应用，分别研究了s l 黼信道( 上行链路) 和 m i s o ( 下行链路) 中的多用户捻测的问题。 荚键字：m i m o ；m i s o ；s i m o ；智能天线；t d 馘估计：信遣辨识；波束形成：多瑁户检 测；d s - c 硎a ；t d 撇 a b s t r a c t i nr e c e n t y e a r s ，t h e r e h a v eb e e n s i g n i f i c a n t r e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n t e f f o r t sf o r t h i r d g e n e r a t i o no r3 - gw i r e l e s sa n dc e l l u l a rm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ss u c hs y s t e m sw i l l b ea b l et op r o v i d ee n d - u s e rm u l t i m e d i as e r v i c e sw i t hd a t ar a t e so fu pt o2m b sf o rl o c a l a r e a c o v e r a g e t h e yw i l la l s os i g n i f i c a n t l ye x p a n dt h er a n g eo fo p t i o n sa v a i l a b l et ou s e r sa n da l l o w c o m m u n i c a t i o ni n f o r m a t i o n ，m u l t i m e d i a ，a n de n t e r t a i n m e n ts e r v i c e st ob ed e l i v e r e dv i aw i r e l e s s t e r m i n a l s o n eo ft h ek e yt e c h n o l o g i e sf o r3 - gw i r e l e s sa n dc e l l u l a rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m si s t h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ea n t e n n aa r r a yi nr e c e i v i n ga n dt r a n s m i t t i n gs i g n a l s ，w h i c hc a ne n h a n c e t h es i g n a lt r a n s m i tg a i na n dd e p r e s st h em u l t i - u s e ri n t e r f e r e n c et os u c ha ne x t e n tt h a ti tw o u l d g r e a t l yi n c r e a s et h ec a p a c i t i e sa n dd a t at r a n s m i tr a t e so ft h es y s t e m s i ti sg e n e r a l l yc a l l e dt h e s p a c ed i v e r s i t yt e c h n i q u e ，a n d s o m e t i m e sr e f e r r e dt oa s “s m a r t a n t e n n a ”a n yg i v e n c o m m u n i c a t i o ns y s t e mt h a tu t i l i z e st h ea n t e n n aa r r a yc a nb ec l a s s i f i e di n t ot h r e ec a t e g o r i e s ，ie ， s i n g l e i n p u tm u l t i o u t p u t ( s i m o ) ，m u l t i - i n p u ts i n g l e o u t p u t ( m i s o ) a n dm u l t i i n p u tm u l t i o u t p u t ( m i m o ) s y s t e mr e s p e c t i v e l y c o n s i d e r i n gaw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e mt h a t i m p l e m e n t a n t e n n a a r r a ya tt h eb a s es t a t i o na n ds i n g l ea n t e n n aa te a c hm o b i l es t a t i o n f o ra n ya r b i t r a r yo n l i n e u s e ri nt h i ss y s t e mt h ec h a n n e lm o d e lo f u p l i n ki ss i m o w h i l ed n w n l i n km i s o ；h o w e v e r , f o ra l l t h eo n l i n eu s e r si nt h i ss y s t e mb o t ht h eu p l i n ka n dd o w n l i n kc h a n n e lm o d e la r em i m o t h e r e f o r e ， w e r e g a r dr e s e a r c hw o r kr e l e v a n tt oa l lt h o s es y s t e m sa st h er e s e a r c ho f m i m os y s t e m i nt h i s t h e s i s ，t h e r ea r ef o u rm a j o ri s s u e s b e i n ge l a b o r a t e d ：t d o ae s t i m a t i o n ，c h a n n e l i d e n t i f i c a t i o n ，b e a m f o r m i n g ，a n dm u l t i - u s e rd e t e c t i o n t d o ae s t i m a t i o n ：g r e a tc o n c e r n sa r ea t t a c h e dt ot h ei s s u eo fu s e rl o c a l i z a t i o ni n w i r e l e s s c e l l u l a rs y s t e m s t h i st e c h n i q u en e e d st h ei n f o r m a t i o no f t h et i m ed i f f e r e n c eo f a r r i v a l ( t d o a ) t o d e t e r m i n a t et h ee x a c tp o s i t i o n so ft h es i g n a ls o u r c e s a c c o r d i n g l y , t d o ae s t i m a t i o ni s o fm o s t i m p o r t a n c et oi ta m o n g a l lt h e s ee x i s t i n gt d o ae s t i m a t i o na l g o r i t h m st h es p e c t r a lc o r r e l a t i o n r a t i o ( s p e c c o r r ) m e t h o dh a sar e l a t i v e l yg o o dp e r f o r m a n c eo fe s t i m a t i o na c c u r a c y h o w e v e r , w h e ni ti s a p p l i e d t ot h ec i r c u m s t a n c e si nw h i c ht h ew i r e l e s sc h a n n e lc a nb em o d e l e da s f r e q u e n c y - s e l e c t i v ei t sp e r f o r m a n c ed e g e n e r a t e sg r e a t l y f o rt h ep u r p o s eo fa v o i d i n gt h i ss i n i s t e r d e g e n e r a t i o n ，i nt h i st h e s i sw ep o i n to u tt h ec a u s eo fi ta n dt h e np r o p o s ean e wa l g o r i t h mn a m e d t h ei m p r o v e ds p e c c o r rm e t h o d ，t h ef e a s i b i l i t ya n de s t i m a t i o na c c u r a c yo f t h i sa l g o r i t h ma m d i s c u s s e da n d p r o v e db y t h es i m u l a t i o nr e s u l t s 。t oe n s u r et h ee f f e c t i v e n e s so f t h i s a l g o r i t h ms o m e s p e c i f i ca s s u m p t i o n sh a v e t ob es a t i s f i e d ，a n dt od e s i g na 刀a l g o r i t h mt h a tw o r k s i nm o r eg e n e r a l s i t u a t i o n si s c h a l l e n g i n gt a s ka n dw e l lw o r t ht h ee f f o r t so f r e s e a r d l c h a n n e li d e n t i f i c a t i o n ：t h ek n o w l e d g eo fc h a n n e lp a r a m e t e ri sn e e d e df o rt h es a k eo ft h e 瑾v 戚啦e q u a l i z a t i o no t c h m n e te n c o d i n go f t h e t r a n s m i t t e ds l g v a kh e n c e , i t i s j u s t i f i e dt op a y m u c he f f o r tt oi d e n t i f yt h ec h a n n e lp a r a m e t e r s t h ep r o b l e mo ft h em i m oc h a n n e li d e n t i f i c a t i o n i nt d m a , c d m aa n do f d mm # t e r mr e s p e c t i v e l yi sw i d e l yd i s c u s s e da c a d e m i c a l l y i nt h i s t h e s i s ，v a r i o u se x i s t i n ga l g o r i t h m sa r ee x a m i n e da n dv , v on e w a l g o r i t h m s ，n a m e l y , t h e ( w e i g h t e d ) l e a s ts q u a r e f w l 辩a l g o r i t h ma n dt h e & 碲a 酬s e m i - b l i n dc h a r n e l 捌8 # a 馨r i t h m r e s p e c t i v e l y , a r ep r o p o s e d w i t h o u t ac l o s e d - f o r ms o l u t i o nt h ef o r m e rn e e d si t e m f i v e p r o c e d u r e st o f i n da l lo p t i m u m 罐轴ha n dc o n s e q u e n t l yi 括c o m p u 撬t i o n s lb u r d 韶r e f r a i n e di t s e l f f r o mt h er e a l t i t l l ei m p l e m e n t a t i o n t h el a t t e rt a k e sa d v a n t a g eo ft h es u b s p a c ed e c o m p o s i t i o nt e c l m o l o g y , a n d l c l a i mt h a to n l y p i l o ts y m b o l s8 n e e d e dt oe x a c t l yd e t e r m i n a t et h ec h a n n e lp a r a m e t e r s ，t h e i d e n d f i a b i l i 啦i s s u e sa r ed i s c u s s e da n dt h ec o n d i t i o n ss u f f i c i e n tt oi d e n t i f yt h es p e c i f i cc h a n n e la r e p r e s e n t e d ，t h e s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a ti n t h e s a m ec i r e u m ：雌, a u c e st h ep r o p o s e d s u b s p a c e b a s e da l g o r i t h m h a sar e l a t i v e l yh i g hp e r f o r m a n c ea n dc o n v e r g e sw e l lt ot h ec r l bw i t h t h ei n c r e a s i n go fs n r b e c a u s eo ft h ep a r t i c u l a rc o n s t r u c t i o no fm a t r i xm o d e l ，t h i sa l g o r i t h m i m p o s e 8 bt h et o t a ln u m b e ro f o n l i n eu s e ra n u p p e rb o u n d i np r o p o r t i o nt ot h es p r e a d i n gf a c t o ro f t h ec d m a s y s t e m f u t u r er e s e a r c hi sn e c e s s a r yi nt h ef b l l o w i n gt w oa s p e c t ：c a n c e l i n gt h eu p p e r b o u n do ft h et o t a ln u m b e ro fo n l i n eu s e r sa n dp r o v d i n gt h ea l g e b r a i cd e s c r i p t i o ft h e a l g o r i t h m sp e r f o r m a n c e b e a m f o r m i n g ：b e a m f o n n i n gi sat e r mi nt h es m a m a n t e l l t at e c h n o l o g y , 轴t h eg m 拽a n t e n n a s y s t e m ，t h ed e s i r e ds i g n a lc a nb es e p a r a t e db yw e i g h t i n gt h er e c e i v e do rt r a n s m i a e ds i g n a l s 。i na s i m p l i f i e di n s t s n t a n e o u ss y s t e mm o d e lf n 。m u h i - p a t h ) t h es e p a r a t i o no ft h ed e s i r e ds i g n a lb y w e i g h t i n g i se q u i v a l e n tt of o r m i n ga na n t e n n ab e a ma i m i n ga tt h ed i r a c t i o no f t h eo b j e c t i v eu s e ri n s p a c e ，a n dt h u s t h et e r m h e a n f f o r m i n g i sc o m r i v e d 。t h es p a c ed i v i s i o nm u i t i p l e xa c c e s s ( s d m a ) , w h i c hs e p a r a t e su s e r st h a tt r a n s m i ts i g n a lt h r o u g ht h es a m ef r e q u e n c yb a n da n dt i m e s l o tb yt h e i rd i f f e r e n tt r a n s m i t t i n gp a t h ，c a nb er e a l i z e db ym i l i z i n gt h eb e a m f o r m i n gt e c h n i q u e t b e c a u s et h e c o n c e p to f b e a m o ra l t e r n a t i v e l yd i r e c t i o np a a e m 0 f t h ea n t e l l i l am a k e ss e n s eo n l yf o r n a r r o wb a n ds i g n a l s ，b e a m f o r m i n gi so f t e nr e f e r r e dt oa st h ep r o b l e mo ft h es i g n a ls e p a r a t i o ni n n a l t o wb a n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m s t h e r ea r ea b u n d a n ta c a d e m i cr e s u l t si nt h i sf i e l da n di nt h i s t h e s i ss o m ew e l l - k n o w na l g o r i t h m sa r ei n t r o d u c e d ，h o w e v e r , c o m p a r e dt ot h el a r g ea m o u n to f l i t e r a t u r ed e d i c a t e dt os o l v et h ep r o b l e mo fb e a m f o r m i n gi nt h eu p l i n ks y s t e m sl i t t l e a d d r e s s i n g t h es a m ep r o b l e mi nt h ed o w n l i n ks y s t e mi sp r e s e n tt h ec o n t r i b u t i o no f t h i st h e s i si st op r o v i d e s o m ei n s i g h t so nt h i si s s u ea n dm u c hm o r er e s e a r c hi se x p e c t e d m u l t i - - u s e rd e t e c t i o n ：m u l t i - - u s e rd e t e c t i o ni sr e f e r r e dt oa st h es e p a r a t i o no f d e s i r e d s i g n a lf r o m m u l t i - u s e ri n t e r f e r e n c e ，i ti st r u et h a tt h ei s s u e so fm u l t i u s e rd e t e c t i o na n d b e a m f o r m i n gh a v et h e s a m eu l t i m a t eg o a l ，i e ，t o s e p a r a t ed e s i r e ds i g n a l f r o mt h er e c e i v e d m i x t u r e n e v e r t h e l e s s ， p r o b a b l yb e c a u s et h ep r o b l e m o fm u l t i u s e ri n t e r f e r e n c eo n l ye x i s t si nt h ec d m a s y s t e m si nt h e e a r l yd a y so fp e r s o n a lc o m m u n i c a t i o n s ，t h ec o n c e p to fm u l t i - u s e rd e t e c t i o ni so r e nu s e d e x c l u s i v e l yi nc d m a 。t h eo r t h o g o n a l i t yo f s p r e a d i n gc o d e so f d i f f e r e n tr i s e r ss h o u l db ee n s u r e d f o rt h ep u r p o s eo fm i n i m i z i n gt h em u l t i - u s e ri n t e r f e r e n c e w i t ht h ep r o c e e d i n go fa n t e n n aa r r a y p r o c e s s i n g ，m u l t i - u s e rd e t e c t i o nt h a tu t i l i z et h et i m e - s p a c ej o i n tp r o c e s s i n gi sw i d e l yd i s c u s s e d a n dt h el i t e r a t u r ei nt h i sf i e l di sa l s op l e n t i f u l t h ec o n t r i b u t i o no f t h i st h e s i si s ，c o m b i n e dw i t ht h e s u b s p a c e * b a s e ds e m i - b l i n dc h a n n e le s t i m a t i o na l g o r i t h mm e n t i o n e di nt h ep r e v i o u sc o n t e x t ，t o p r o p o s ea j o i n tc h a n n e le s t i m a t i o na n dm u l t i u s e rd e t e c t i o ns c h e m ei ns i m o d s c d m as y s t e m s m o r e o v e r , s e v e r a ls i g n a ld e t e c t i o ns t r a t e g i e si nm i s 0s y s t e m sa r ei n t r o d u c e d ，a n dt h er a t i o n a l e s o f t h e f i l t e r s p r o p o s e d b y t h e s es t r a t e g i e sa r ee v a l u a t e d ，a n d t h e i r p e r f o r m a n c e sa r ec o m p a r e d w i t h e a c ho t h e r t h i st h e s i si sc o n s t r u c t e da sf o l l o w s ：i nt h ef i r s tc h a p t e r t h ep r o b l e mo fm o d e l i n gt h e w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m si sd i s c u s s e d ，t h ec o m p l e x i t ya n dt i m e - v a r y i n gp r o p e r t yo fs u c h m u l t i - p a t hf a d i n gc h a n n e l sa r ed e s c r i b e d ，t h em a t h e m a t i c a l m o d e l ss u b j e c tt ov a r i o u ss e t so f a s s u m p t i o n s a r ed e d u c e d ，s o m ec o m m o n l yu s e dm e t h o d st h a tc o u n t e r a c tt h ee f f e c t so f m u l t i + p a t h a n df a d i n gi si n t r o d u c e d ，a n dt h ef o l l o w i n gr e s e a r c hw o r ki ss m o o t h l ye l i c i t e d ；i nt h es e c o n d c h a p t e r ，t h ep r o b l e mo f p a r a m e t e r e s t i m a t i o no f w i r e l e s sc h a n n e li sd i s c u s s e d ，i ti n c l u d e sb o t ht h e t d o ae s t i m a t i o na n dt h ec h a n n e li d e n t i f i c a t i o n ，w h a tn e e d st ob em e n t i o n e dh e r ei st h a to n l y w l s a l g o r i t h mi nt h ec h a n n e le s t i m a t i o ni s d i s c u s si nt h i sc h a p t e ra n dt h eo t h e ro n ei ss u p p o s e d t ob ed i s c u s s e di nd e t a i li nc h a p t e r4b e c a u s eo ft h ec o m b i n a t i o no ft h i sa l g o r i t h mw i t ht h e p r o b l e m o f m u l t i - u s e rd e t e c t i o n ；i nt h et h i r dc h a p t e r , t h ei s s u e so f b e a m f o r m i n gi nb o t ht h eu p l i n k a n dd o w n l l n km i m ot d m a s y s t e m s a l ed i s c u s s e d r e s p e c t i v e l y ；a tl a s t ，i nt h ef o u r t hc h a p t e r , t h e i s s u e so f m u l t i u s e rd e t e c t i o ni nb o t ht h es i m oa n dm i s od s - c d m a s y s t e mi sd i s c u s s e d k e y w o r d ：m i m o ；m i s o ；s t m o ；s m a l ta n t e n n a ；t d o a ；c h a n n e li d e n t i f i c a t i o n ；b e a m f o r m i n g ； m u l t i - u s e rd e t e c t i o n ；d s c d m a ；t d m a 蓥一章无线透信中鲍多径嶷藩继道 第章无线通信中的多径衰落信道 1 1 多径衰落信道模艇 如巢我们将一个理憨脉浠信号输入到时交多径信瀵中，可以预弱接i | 受到的信 号会是一系列脉冲。显然，这一系列脉冲在时间上的扩展范围是多径衰落信道的 重要特征。另外一个重要特征是倍道媒质的时变性质。如果我们不断重复的向这 一信道中输入脉冲信号，由于信号在饼道中传播路径的变化，接收到的脉冲在脉 冲序列中的相对延迟以及脉冲个数将相应变化。进一步而言，这些变化对于用户 来说是不可预期的。因此，我们有理由使用统计的手段来教征时变多径信道。 以下我们将运步推演以键到傣道的统计模型。一个窄带输入信号s ( f ) 和它的 蒡籀基游劳等南( ) 之闻静关系可醛由激下关系式表示： j ( ，) = r e l s , ( t ) e j 2 ”j , 1 ( 1 1 1 ) 瑕定存在多蘩馋援鼹径，每条路径都霹姓用提应欧衰减因子和路径虻延寒表 示。枣子传播路径的f l 季交特 生，这些衰减因子襁路经融延都是时变黔。这样，接 收到懿基繁信号可以表示为 坪) 一钙，8 ) s 靠8 ) ) ( 1 + 1 2 ) 其中d 。( f ) 和f 。( f ) 分别是第n 条路径的曩姻于和瓣径黟罂。将( 11 1 ) 代入( 1 1 2 ) 中可以褥到 z o ，= r e 莓c z 。c r ，。一，2 # h f j 。c r r 。c r ， e ，2 # 7 c z t s ， t lpjj 显然，按敬信号的等效基带信号楚 御= 口。鼢掣8 秘 ( f 一_ ( 啪 ( 1 1 4 ) 既然i ( f ) 是等效基带詹道对于等效基带信号 ( ，) 的响应，我们w 以褥到等效基带，f 恻一嘶婚巾一繇丁v 可慧雹瓣墨 c 囊；) = 稚 ) 8 。磁”& 一o 中静囊蠢秘频率分量都受瑙添鑫镄筵耋的摆溺的衰减秘楣移， 即c ( ，；f ) 对于变量，丽言是常数。既然s ( ，) 的频率分量都集中在，= 0 附近， 于鼹有c ( f ；t ) = c ( 0 ；t ) 。因此，( 1 2 2 ) 简化为 i 渤= c 鹣o s f t 矽3 5 搿 = 0 ( o ； ) 墨( f ) ( 1 2 4 ) 这样，当信号带宽远小于信道的相关带宽( ) 。时，接收信号是等数基带传 输信号乘以复值随机过程c ( o t f ) 。由于( v ) 。信道的多径成分是不可辨识的。 鉴奎冀遮塑鳖簦耋塑篮楚圣鏊受整耋示残 c ( o ；t 1 = e t ( t ) e 一一 ( 1 2 5 ) 其中口( f ) 和庐( f ) 分别是等效豢带信道的包络和相位。如果c ( o ；f ) 是复值高斯随机 遘程，臻么它麴包终兔臻到分毒疆及它瞧稳缎免区阉( 一口，z ) 上懿平均分毒。糕 拳非选择性信道的衰落速度取决于相关函数嗾( f ) 或多普勒频谱& ，( ) ，或者等 价的说，取决于信道参数( r ) 。 b a 。 镪知，缀定我稍能够选取信号带宽形满遐条箨f 盎，) 。，以及信号驹符号 闯曝r 满足r f & ) 。既然r 远小于馈道的相关时闻，信道衰撼和提移至少在一 第一章无线通信中的多径衰落信道 个或几个符号间隔内是基本固定的。这时，我们称该信道为缝衰落借髫( s l o w l y f a d i n gc h a n n e l ) 。更进一步，如果“1 t ，那么信道是频率非选择性慢衰落 信道意味着满足关系式乇色 1 。 乘积l 岛被称为信道的搠孽因子商矿e a df a c t o r ) 。如果岛 ；矽 在小考虑噪声的情况f ，颠翠选弹性信道的输出佰号叫以表小为 ( f ) = c ( f ；t ) s t ( f ) e j 2 d f ( 1 4 3 ) 其中，c ( f ) 是时变传输函数。将( 1 4 2 ) 代入( 1 43 ) ，得到 砸) = 嘉量( n ) e c ( ；f ) s ( ，) e j 2 ，r f ( t n w ) = 专塾栅) c ( t - n w ；t ) ( 1 44 ) 其中，c ( f ；f ) 是时变冲击响应。观察可知( 1 44 ) 是一个卷积形式，因此( 1 44 ) 同 样可以表示成 椰) = 专量吼删) c ( 州脚) ( 1 4 _ 5 ) 定义时变信道系数 c 。( r ) = 万1 c ( n ；，) ( 14 6 ) 于是，f 1 4 5 1 可以表示为 删= o ( f ) s 心一n w ) ( 1 4 7 ) f 14 7 ) 中的等效基带接收信号表达形式说明，时变频率选择性