通道模型

信道模型是无线信号传播所通过的通信信道效应的数学表示。信道模型可以表示信号在通过无线介质时产生的功率损失。在更一般的情况下，信道模型是时域内信道介质的脉冲响应或频域内信道介质的傅里叶变换。无线通信系统的信道脉冲响应通常随时间随机变化。

通过在MATLAB中使用信道模型进行无线系统设计^®和仿真软件^®，您可以优化链路性能，执行系统架构权衡，并提供整体系统性能的现实评估。

渠道模型可分为四类:

1. 路径损耗
2. 纯粹的随机
3. 空间
4. 射线跟踪

路径损耗

路径损耗信道模型表示传输信号在通过无线介质时的功率降低。它们不对信号进行任何滤波。这些通道模型基于信号传播的介质，如自由空间、雨、雾或气体。您可以使用fspl函数计算通信链路的自由空间路径损耗。

纯粹的随机

纯随机信道模型处理热噪声产生和多径衰落信道。它们不需要任何被建模的连杆的几何知识。加性高斯白噪声(AWGN)信道模拟接收机前端的电子噪声。这种噪声在光谱上是平坦的，其振幅遵循高斯pdf。您可以使用通信工具箱™情况下函数来模拟该噪声对信号的相加。

多径衰落信道具有延迟扩展，在此过程中，发射信号的多个副本到达接收器。这些拷贝通常是衰减和相移相对于原始。这个通道可以用脉冲响应来建模。下图是一个有代表性的脉冲响应的MATLAB时域图。

信道的延迟扩展是具有显著能量的第一个和最后一个多路径组件之间的时间持续时间。如果延迟扩展的倒数远远大于信号带宽，那么衰落称为频率平坦。如果倒数等于或小于信号带宽，则这种衰落称为频率选择性衰落。下面的MATLAB图显示了具有上述脉冲响应的频率选择信道的响应。

空间

现代无线系统通常使用波束形成将能量导向所需的接收器，远离干扰。波束形成需要一个收发器使用天线阵列，产生了多输入多输出(MIMO)系统。由于之前开发的通道模型没有考虑阵列几何形状和阵列响应，因此开发了空间通道模型以更好地表示MIMO链路。顾名思义，这些信道模型能够预测无线系统中信号的出发角(AoD)和到达角(AoA)。这些模型通常定义散射体，将发射的信号反射到接收器。下图描述了这些散射体，也称为簇，有两个圆。

的WINNER II渠道模型就是这样一个空间信道模型(SCM)，它利用一个簇延迟线(CDL)来建模单个链路和多链路系统。

射线跟踪

当空间通道模型没有明确指定散射体的位置时，射线跟踪通道模型可以。他们使用精确的建筑位置信息生成室外通道模型，使用精确的房间信息生成室内模型。射线跟踪分析的一个输出是脉冲响应，可用于过滤输入信号。

下图显示了在实际城市环境中，由通信工具箱生成的发射机和接收器之间的代表性点对点分析光线跟踪函数。

为什么渠道模型很重要?

• 它们对于预测单用户场景下的链路性能(例如误码率)至关重要。
• 在多用户场景中，它们对于预测系统性能(例如吞吐量、延迟)至关重要。
• 他们减少了对昂贵的渠道测量项目的需求。

通信工具箱，5 g工具箱™，WLAN工具箱™，LTE工具箱™,相控阵系统工具箱™为通用的和基于标准的应用程序提供上述所有类别中的大量通道模型。