MIMO-OFDM无线通信技术及MATLAB实现（1）无线信道：传播和衰落大尺度衰落小尺度衰落

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我是靠谱客的博主安静草丛，最近开发中收集的这篇文章主要介绍MIMO-OFDM无线通信技术及MATLAB实现（1）无线信道：传播和衰落大尺度衰落小尺度衰落，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

MIMO技术的优缺点

优点通过下面三个增益来总体概括：

阵列增益。阵列增益是指由于接收机通过对接收信号的相干合并而活得的平均SNR的提高。在发射机不知道信道信息的情况下，MIMO系统可以获得的阵列增益与接收天线数成正比
复用增益。在采用空间复用方案的MIMO系统中，可以获得复用增益，即信道容量成倍增加。信道容量的增加与min(Nt,Nr)成正比
分集增益。在采用空间分集方案的MIMO系统中，可以获得分集增益，即可靠性性能的改善。分集增益用独立衰落支路数来描述，即分集指数。在使用了空时编码的MIMO系统中，由于接收天线或发射天线之间的间距较远，可认为它们各自的大尺度衰落是相互独立的，因此分布式MIMO系统不仅可以获得小尺度衰落分集，还可以获得大尺度分集

MIMO技术的缺点具体表现在：

空间相关。空间特性是维系MIMO性能的关键，无论从有效性的并行子信道和可靠性的分集指数都和空间独立性有关，空间相关导致的低秩和低分集指数都极大影响着MIMO的信道容量和误码性能
空间干扰。这是空时复用最直接的影响，在没有空间分集可利用的系统中恢复各发射天线等功率的信号必定造成的判决性能的下降。

大尺度衰落

一般路径损耗模型

function PL = PL_free(fc,dist,Gt,Gr)
%自由空间路径损耗模型
lamda=3e8/fc;
tmp=lamda./(4*pi*dist);
if nargin>2
tmp=tmp*sqrt(Gt);
end
if nargin>3
tmp=tmp*sqrt(Gr);
end
PL=-20*log10(tmp);
end
%nargin指函数输入变量数

function PL=PL_logdist_or_norm(fc,d,d0,n,sigma)
%对数距离或对数阴影路径损耗模型
lamda=3e8/fc;
PL=-20*log10(lamda/(4*pi*d0))+10*n*log10(d/d0);
if nargin>4
PL=PL+sigma*randn(size(d));
end

fc=1.5e9;
d0=100;
sigma=3;
Gt=[1 1 0.5];
Gr=[1 0.5 0.5];
Exp=[2 3 6];
distance=[1:2:31].^2;
for k=1:3
y_Free(k,:)=PL_free(fc,distance,Gt(k),Gr(k));
y_logdist(k,:)=PL_logdist_or_norm(fc,distance,d0,Exp(k));
y_lognorm(k,:)=PL_logdist_or_norm(fc,distance,d0,Exp(k),sigma);
end
subplot(311)
semilogx(distance,y_Free(1,:),'k-o',distance,y_Free(2,:),'k-^',distance,y_Free(3,:),'k-s')
grid on,axis([1 1000 40 110])
title(['Free PL-loss Model,f_c=',num2str(fc/1e6),'MHz'])
xlabel('Distance[m]'),ylabel('Path loss[dB]')
legend('G_t=1,G_r=1','G_t=1,G_r=0.5','G_t=0.5,G_r=0.5')
subplot(312)
semilogx(distance,y_logdist(1,:),'k-o',distance,y_logdist(2,:),'k-^',distance,y_logdist(3,:),'k-s')
grid on,axis([1 1000 40 110])
title(['Log-distance Path_loss Model,f_c=',num2str(fc/1e6),'MHz'])
xlabel('Distance[m]'),ylabel('Path loss[dB]')
legend('n=2','n=3','n=6')
subplot(313)
semilogx(distance,y_lognorm(1,:),'k-o',distance,y_lognorm(2,:),'k-^',distance,y_lognorm(3,:),'k-s')
grid on,axis([1 1000 40 110])
title(['Log-normal Path_loss Model,f_c=',num2str(fc/1e6),'MHz'])
xlabel('Distance[m]'),ylabel('Path loss[dB]')
legend('n=2','n=3','n=6')

Okumura/Hata模型

考虑了天线高度和地区覆盖类型。

IEEE 802.16d模型

属于对数正态阴影路径损耗模型。根据郊区宏蜂窝中发射机和接收机之间的障碍物密度（按照树密度），可将其分为三种类型（类型A、B、C）。

小尺度衰落

小尺度衰落指短期内的衰落，具体指当移动台移动一个较小距离时，接收信号在短期内的快速波动。多径信号以可变相位到达接收天线时会引起干涉（即相位相同的相长干涉、相位不同的相消干涉）。换句话来说，来自本地散射体的大量信号的相对相位关系决定了决定了接收信号的电平波动。而且每一多径信号都可能发生变化，而这种变化依赖于移动台和周围物体的速度。

小尺度衰落由以下因素决定：多径传播、移动台的速度、周围物体的速度和信号的传输带宽