摘 要： 平坦Rice信道是一種應用范圍廣泛的移動衰落信道。精度和運行速度間的矛盾是SOS模型難以解決的固有矛盾。基于SOS模型和查表法，設計了一種平坦Rice衰落信道模擬器。理論和仿真分析結果表明，該模擬器同時具備高精度和高速度的良好特性，有較強的實用價值。
關鍵詞： Rice信道；正弦波疊加法；查表法；模擬器
無線通信技術研究的本質是基于不同的信道特性開發與信道特性相適應的高可靠性、高有效應通信技術。因此，信道模擬器不可避免地成為了無線通信研究領域的一個研究熱點。研究表明[1-3]，較之目前多數人采用的Rayleigh衰落，Rice衰落能更好地描述大多數現實中存在的無線信道。在不考慮多徑或多徑不可分辨時，Rice衰落信道可用平坦Rice信道模擬器來模擬。當Rice因子為零時，Rice信道模擬器退化為Rayleigh信道模擬器；當Rice因子無窮大時，等價于Gaussian信道。因此研究Rice信道模擬器更具實用性。衰落信道建模的主流方法有：正弦波疊加法SOS（Sum-of-Sinusoids）和成型濾波器法[1-2]兩種。SOS法建立信道模擬器，簡稱SOS模型，與成型濾波器法相比，其運算量小、設計靈活簡便，是目前被廣泛采用的方法。前人[3-4]提出的SOS Rician信道模擬器均假設直射徑LOS（Line-of-Sight）時不變或為常數。而實際的Rice信道LOS徑通常是時變的，甚至具有隨機性。因此，這些模擬器并不能精準地反映LOS徑的物理特性，從而使整個模擬器的精度受到影響。Xiao Chengshan[5]提出了一種基于SOS模型的平坦Rice信道模擬器，該模擬器在實現過程中對散射徑和直射徑均引入隨機變量，更切實地模擬還原了實際信道，然而卻以犧牲速度為代價。要達到其理論精度，這種模擬器在運行時必須求取多次統計平均。
用SOS法設計信道模擬器存在一對不可調和的矛盾，即精度與速度之間的矛盾。仿真器的隨機性越好，就越逼近理想的信道特性，即精度越高。然而，要得到高隨機性的模擬器必須在生成信道時經過多次運算求取統計平均，這勢必加大運算量，嚴重降低了仿真速度。單純使用SOS法難以解決速度與精度的矛盾。SOS法的運算量主要集中在諧波三角函數運算上，為了提高速度，可將查表法與SOS法相結合，用查表法代替諧波三角函數運算。C S Xiao模擬器是一種精度較高的Rice信道模擬器。本文在該模擬器的基礎上融入查表法，設計了一種Rice信道模擬器。理論分析和對比仿真結果表明，該模擬器極大地提高了仿真速度，具有很強的實用性。
當取N=7時，新模擬器與C S Xiao模擬器統計特性曲線單從自相關函數曲線即可看出差異很明顯，曲線重合度非常不好，均方誤差為10-3數量級。從理論上說，這是由于α′n的分布并不是真正的均勻分布，事實上，它隨N的增大而逼近[-π，π）上α′n的均勻分布?？梢?，當N較小時的均勻分布特性不理想，導致多普勒頻移隨機性較差，因此新模擬器統計特性與C S Xiao模擬器吻合程度很差，也就是說新模擬器精度較差。經多次仿真，隨著N增大，新模擬器統計特性迅速逼近C S Xiao模擬器。圖3、圖4為N=100時新模擬器與C S Xiao模擬器統計特性對比?？梢钥吹剑擭=100時，新模擬器與C S Xiao模擬器統計特性重合度已很好，均方誤差從10-3數量級降到了10-8，這個數量級的誤差在信道模擬中是可接受的。因此，當N≥100時即可認為新模擬器與C S Xiao模擬器具有同樣良好的統計特性。
本文將查表法引入Rice信道模擬器的建模中，基于SOS模型和查表法設計了一種平坦Rice信道模擬器。該模擬器用查表法代替諧波運算，極大地減小了核心運算量，提高了模擬器的運行速度。為了避免查找表無限長，通過對模擬器數學模型的設計，適當弱化參量的隨機性，使得查表法和SOS模型可以相容使用。最后通過仿真證實，雖然弱化了模擬器參量的隨機性，但精度并未受到大的影響。均方誤差表明新模擬器在精度上與未修改之前的模擬器相差甚小。在兼顧精度與速度的應用場合，新模擬器具有顯著優勢。
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