一种nakagami衰落复信道仿真方法
技术领域
1.本发明涉及一种仿真方法，具体涉及一种nakagami衰落复信道仿真方法。
背景技术：
2.无线衰落信道建模是指在信道特征分析的基础上建立数学模型，在实验室环境下进行与 实际信道类似的模拟。相比传统现场实测，该方法可大大降低系统测试的难度和费用而得到 了广泛的应用。
3.无线信号传播过程中遇到起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射 及绕射等，到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。 由于电波通过各个路径的距离不同，因而各路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。 不同相位的多个信号在接收端迭加，有时同相迭加而加强，有时反向迭加而减弱。因此，接 收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。研究表明，无线衰落接收信号包络一般服从瑞利 分布、莱斯分布或nakagami-m分布。其中，nakagami-m分布(简称nakagami分布)更为通用， 它可通过改变衰落因子m值可描述严重、适中、轻微和无衰落等不同衰落状况，实测结果表 明该分布比瑞利、莱斯等分布更接近于实际情况。
4.目前，国内外常见的针对nakagami衰落信道的建模和仿真可分为三类：信道分解方法、 逆变换法和舍弃法。其中，信道分解方法虽然比较简单，但对于m为非0.5整数倍数时，性 能较差；由于nakagami分布的累积概率密度函数没有逆函数，因此逆变换方法只能采用多项 式近似，对于不同的m值需要进行大量数值近似获得系数表格，非常复杂；舍弃法是一种适 用于任意衰落分布的通用方法，它的难点在于找到一种高效的帽子函数。根据相关报道，目 前常见的帽子函数效率在60％-65％不等。
技术实现要素：
5.本发明所要解决的技术问题是验证结果只是简单地将理论值和仿真值进行比较，而未提及如何科学地验证该模型的有效性和准确性的相关方法，目的在于提供一种nakagami衰落复信道仿真方法，解决上述的问题。
6.本发明通过下述技术方案实现：一种nakagami衰落复信道仿真方法，所述方法包括如下步骤：s1：通过调用gamma函数得到参数为(m,ω/m)的gamma分布的时域信号序列，再对该序列逐个元素开平方获得包络r，使得包络r服从参数(m, ω)的nakagami-m分布；s2：对应的相位φ通过舍弃法获取，生成服从均匀分布的随机数x，生成服从均匀分布的随机数，b为的最大值，若，则，否则就重复本步骤；s3：结合包络与相位 ，建立对应的复信道为。
7.在无线通信中，发射信号在传播过程中往往会受到环境中的各种物体所引起的遮
挡、吸收、反射、折射和衍射的影响，形成多条路径信号分量到达接收机。不同路径的信号分量具有不同的传播时延、相位和振幅，并附加有信道噪声，他们的叠加会使复合信号相互抵消或增强，导致严重的衰落。这种衰落会降低可获得的有用信号功率并增加干扰的影响，使得接收机的接收信号产生失真、波形展宽、波形重叠和畸变，甚至造成通信系统解调器输出出现大量差错，以至完全不能通信。因此我们想要提高无线通信的质量，就必须对无线信道的传输特性进行深入的研究和分析。
8.无线信道建模是指建立数学模型分析信道的特征并模拟信道的实际状况。相比传统的现场实测，该方法由于能大大减小测试工作量和难度、节约成本费用而得到十分广泛的应用。
9.对于平坦衰落信道的仿真经常采用基于散射波的clarke模型，该模型指出，在均匀散射、无直射路径的信道环境，信号包络符合瑞利分布；而在有直射路径的信道环境，信号包络符合莱斯分布。然而该模型对长距离信道中快衰落的描述相当粗糙，这一现象首先由nakagami观察到，并建立了基于变参数伽马分布的密度函数来拟合所获得的实验数据，得到近似分布.很多研究表明，用nakagami分布能够更好地近似实际情况.nakagami模型在仿真衰落信道时，通过参数m的调整，能够仿真信号衰落环境从严重、适中、轻微到无衰落的情况，它包含了瑞利模型和莱斯模型，所以在衰落信道的仿真中有着广泛的应用。而对于nakagami信道的仿真方法，目前比较常用的有brute force法、逆变换法和舍去法。
10.进一步地，所述步骤s2中b为的最大值，若，最大值；若，最大值。
11.进一步地，在实际仿真时，在趋近于0时候，取进行仿真数值输入，实现实际仿真。
12.进一步地，在函数内取值，其中；满足，即gamma分布。
13.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本发明一种nakagami衰落复信道仿真方法，本申请文件通过调用gamma函数得到参数产生nakagami-m复信道，并通过使用简单算法快速产生服从nakagami-m分布的随机数，从而得知nakagami-m分布的相位信息与衰落参数m值有关，随后根据包络与相位 ，建立对应的复信道。
具体实施方式
14.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
15.本发明一种nakagami衰落复信道仿真方法，所述方法包括如下步骤：s1：通过调用gamma函数得到参数为(m,ω/m)的gamma分布的时域信号序列，再对该序列逐个元素开平方获得包络，使得包络服从参数(m, ω)的nakagami-m分布；s2：对应的相位通过舍弃法获取，生成服从均匀分布的随机数x，生成服从均匀分布的随机数，b为的最大值，若，则，否则就重复本步骤；s3：结合包络与相位 ，建立对应的复信道为。
16.所述步骤s2中b为的最大值，若，最大值；若，最大值。
17.在实际仿真时，在趋近于0时候，取进行仿真数值输入，实现实际仿真。
18.在函数内取值，其中；满足，即gamma分布。
19.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种nakagami衰落复信道仿真方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：s1：通过调用gamma函数得到参数为(m,ω/m)的gamma分布的时域信号序列，再对该序列逐个元素开平方获得包络r，使得包络r服从参数(m, ω)的nakagami-m分布；s2：对应的相位φ通过舍弃法获取，生成服从均匀分布的随机数x，生成服从均匀分布的随机数，b为的最大值，若，则，否则就重复本步骤；s3：结合包络与相位 ，建立对应的复信道为。2.根据权利要求1所述的一种nakagami衰落复信道仿真方法，其特征在于，所述步骤s2中b为的最大值，若，最大值；若，最大值。3.根据权利要求2所述的一种nakagami衰落复信道仿真方法，其特征在于，在实际仿真时，在趋近于0时候，取进行仿真数值输入，实现实际仿真。4.根据权利要求2所述的一种nakagami衰落复信道仿真方法，其特征在于，在函数内取值，其中；满足，即gamma分布。
技术总结
本发明公开了一种Nakagami衰落复信道仿真方法，所述方法包括如下步骤：S1：通过调用Gamma函数得到参数为(m,Ω/m)的gamma分布的时域信号序列，再对该序列逐个元素开平方获得包络r，使得包络r服从参数(m,Ω)的Nakagami-m分布；S2：对应的相位φ通过舍弃法获取，生成服从均匀分布的随机数x，生成服从均匀分布的随机数，b为的最大值，若，则，否则就重复本步骤；S3：结合包络r与相位，建立对应的复信道为。在无线通信中，发射信号在传播过程中往往会受到环境中的各种物体所引起的遮挡、吸收、反射、折射和衍射的影响，形成多条路径信号分量到达接收机。多条路径信号分量到达接收机。
技术研发人员：孙成刚 岳红霞 张剑锋 周武林 唐庆生 吴翠
受保护的技术使用者：成都众享天地网络科技有限公司
技术研发日：2022.03.21
技术公布日：2022/6/10
技术领域
1.本发明涉及一种仿真方法，具体涉及一种nakagami衰落复信道仿真方法。
背景技术：
2.无线衰落信道建模是指在信道特征分析的基础上建立数学模型，在实验室环境下进行与 实际信道类似的模拟。相比传统现场实测，该方法可大大降低系统测试的难度和费用而得到 了广泛的应用。
3.无线信号传播过程中遇到起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射 及绕射等，到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。 由于电波通过各个路径的距离不同，因而各路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。 不同相位的多个信号在接收端迭加，有时同相迭加而加强，有时反向迭加而减弱。因此，接 收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。研究表明，无线衰落接收信号包络一般服从瑞利 分布、莱斯分布或nakagami-m分布。其中，nakagami-m分布(简称nakagami分布)更为通用， 它可通过改变衰落因子m值可描述严重、适中、轻微和无衰落等不同衰落状况，实测结果表 明该分布比瑞利、莱斯等分布更接近于实际情况。
4.目前，国内外常见的针对nakagami衰落信道的建模和仿真可分为三类：信道分解方法、 逆变换法和舍弃法。其中，信道分解方法虽然比较简单，但对于m为非0.5整数倍数时，性 能较差；由于nakagami分布的累积概率密度函数没有逆函数，因此逆变换方法只能采用多项 式近似，对于不同的m值需要进行大量数值近似获得系数表格，非常复杂；舍弃法是一种适 用于任意衰落分布的通用方法，它的难点在于找到一种高效的帽子函数。根据相关报道，目 前常见的帽子函数效率在60％-65％不等。
技术实现要素：
5.本发明所要解决的技术问题是验证结果只是简单地将理论值和仿真值进行比较，而未提及如何科学地验证该模型的有效性和准确性的相关方法，目的在于提供一种nakagami衰落复信道仿真方法，解决上述的问题。
6.本发明通过下述技术方案实现：一种nakagami衰落复信道仿真方法，所述方法包括如下步骤：s1：通过调用gamma函数得到参数为(m,ω/m)的gamma分布的时域信号序列，再对该序列逐个元素开平方获得包络r，使得包络r服从参数(m, ω)的nakagami-m分布；s2：对应的相位φ通过舍弃法获取，生成服从均匀分布的随机数x，生成服从均匀分布的随机数，b为的最大值，若，则，否则就重复本步骤；s3：结合包络与相位 ，建立对应的复信道为。
7.在无线通信中，发射信号在传播过程中往往会受到环境中的各种物体所引起的遮
挡、吸收、反射、折射和衍射的影响，形成多条路径信号分量到达接收机。不同路径的信号分量具有不同的传播时延、相位和振幅，并附加有信道噪声，他们的叠加会使复合信号相互抵消或增强，导致严重的衰落。这种衰落会降低可获得的有用信号功率并增加干扰的影响，使得接收机的接收信号产生失真、波形展宽、波形重叠和畸变，甚至造成通信系统解调器输出出现大量差错，以至完全不能通信。因此我们想要提高无线通信的质量，就必须对无线信道的传输特性进行深入的研究和分析。
8.无线信道建模是指建立数学模型分析信道的特征并模拟信道的实际状况。相比传统的现场实测，该方法由于能大大减小测试工作量和难度、节约成本费用而得到十分广泛的应用。
9.对于平坦衰落信道的仿真经常采用基于散射波的clarke模型，该模型指出，在均匀散射、无直射路径的信道环境，信号包络符合瑞利分布；而在有直射路径的信道环境，信号包络符合莱斯分布。然而该模型对长距离信道中快衰落的描述相当粗糙，这一现象首先由nakagami观察到，并建立了基于变参数伽马分布的密度函数来拟合所获得的实验数据，得到近似分布.很多研究表明，用nakagami分布能够更好地近似实际情况.nakagami模型在仿真衰落信道时，通过参数m的调整，能够仿真信号衰落环境从严重、适中、轻微到无衰落的情况，它包含了瑞利模型和莱斯模型，所以在衰落信道的仿真中有着广泛的应用。而对于nakagami信道的仿真方法，目前比较常用的有brute force法、逆变换法和舍去法。
10.进一步地，所述步骤s2中b为的最大值，若，最大值；若，最大值。
11.进一步地，在实际仿真时，在趋近于0时候，取进行仿真数值输入，实现实际仿真。
12.进一步地，在函数内取值，其中；满足，即gamma分布。
13.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本发明一种nakagami衰落复信道仿真方法，本申请文件通过调用gamma函数得到参数产生nakagami-m复信道，并通过使用简单算法快速产生服从nakagami-m分布的随机数，从而得知nakagami-m分布的相位信息与衰落参数m值有关，随后根据包络与相位 ，建立对应的复信道。
具体实施方式
14.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
15.本发明一种nakagami衰落复信道仿真方法，所述方法包括如下步骤：s1：通过调用gamma函数得到参数为(m,ω/m)的gamma分布的时域信号序列，再对该序列逐个元素开平方获得包络，使得包络服从参数(m, ω)的nakagami-m分布；s2：对应的相位通过舍弃法获取，生成服从均匀分布的随机数x，生成服从均匀分布的随机数，b为的最大值，若，则，否则就重复本步骤；s3：结合包络与相位 ，建立对应的复信道为。
16.所述步骤s2中b为的最大值，若，最大值；若，最大值。
17.在实际仿真时，在趋近于0时候，取进行仿真数值输入，实现实际仿真。
18.在函数内取值，其中；满足，即gamma分布。
19.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种nakagami衰落复信道仿真方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：s1：通过调用gamma函数得到参数为(m,ω/m)的gamma分布的时域信号序列，再对该序列逐个元素开平方获得包络r，使得包络r服从参数(m, ω)的nakagami-m分布；s2：对应的相位φ通过舍弃法获取，生成服从均匀分布的随机数x，生成服从均匀分布的随机数，b为的最大值，若，则，否则就重复本步骤；s3：结合包络与相位 ，建立对应的复信道为。2.根据权利要求1所述的一种nakagami衰落复信道仿真方法，其特征在于，所述步骤s2中b为的最大值，若，最大值；若，最大值。3.根据权利要求2所述的一种nakagami衰落复信道仿真方法，其特征在于，在实际仿真时，在趋近于0时候，取进行仿真数值输入，实现实际仿真。4.根据权利要求2所述的一种nakagami衰落复信道仿真方法，其特征在于，在函数内取值，其中；满足，即gamma分布。
技术总结
本发明公开了一种Nakagami衰落复信道仿真方法，所述方法包括如下步骤：S1：通过调用Gamma函数得到参数为(m,Ω/m)的gamma分布的时域信号序列，再对该序列逐个元素开平方获得包络r，使得包络r服从参数(m,Ω)的Nakagami-m分布；S2：对应的相位φ通过舍弃法获取，生成服从均匀分布的随机数x，生成服从均匀分布的随机数，b为的最大值，若，则，否则就重复本步骤；S3：结合包络r与相位，建立对应的复信道为。在无线通信中，发射信号在传播过程中往往会受到环境中的各种物体所引起的遮挡、吸收、反射、折射和衍射的影响，形成多条路径信号分量到达接收机。多条路径信号分量到达接收机。
技术研发人员：孙成刚 岳红霞 张剑锋 周武林 唐庆生 吴翠
受保护的技术使用者：成都众享天地网络科技有限公司
技术研发日：2022.03.21
技术公布日：2022/6/10
再多了解一些
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