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《基于混沌、分形理论的多径衰落分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第7期电子学报Vol.31No.72003年7月ACTAELECTRONICASINICAJuly2003基于混沌、分形理论的多径衰落分析胡刚,朱世华,谢波(西安交通大学电子与信息工程学院,陕西西安710049)摘要:本文首次将混沌、分形等非线性理论引入多径衰落的研究,针对现场实测数据分析了它的非线性动力特征.首先通过重构状态空间和关联维数验证了其动力机制的有限维自由度,然后通过计算其Lyapunov指数考察了系统的时空演化特性,最后利用分形机制对多径信号进行了重构.研究结果表明,与传统的随机模型相比,非线性动力模型能更恰当地描述多径衰落的内在物理机制.关
2、键词:多径衰落;混沌;分形;非线性动力系统;分形内插中图分类号:TN914.4文献标识码:A文章编号:037222112(2003)0721039204AnalysisofMultipathFadingChannelsUsingChaosandFractalTheoriesHUGang,ZHUShi2hua,XIEBo(SchoolofElectronicsandInformationEngineering,Xi.anJiaotongUniversity,Xican,Shaanxi710049,China)Abstract:Thispaperapplies
3、chaosandfractaltheoriestotheanalysisofmulitpathfadinginmobileradiocommunicationsforthefirsttime,andinvestigatesitsnonlineardynamicalsystemcharacteristicsbasedonthemeasureddatafromfieldtrials.Byrecon2structingthestatusspaceandcorrelationdimension,weshowthatthedynamicalsystemofthemu
4、ltipathfadingchannelshasfinitede2greeoffreedomandapositivemaximumLyapunovexponent.Thechaoticcharacteristicofthemultipathfadingisdemonstratedandthenonlinearevolutionmechanismisobserved.Finally,weapplyfractalmodeltotheinterpolationofmultipathsignals,yieldingreasonablyaccuratereplica
5、tions.Theresultsindicatethatthenonlineardynamicalsystemcouldbeamoresuitablemodelthantheconventionalrandomprocessfordescribingmultipathfadingphenomenon.Keywords:multipathfading;chaos;fractal;nonlineardynamicalsystems;fractalinterpolation本文利用混沌和分形理论来研究多径衰落,应用实测数1引言据验证了它的非线性动力特性.首先简单
6、介绍了混沌及相空多径传播是无线移动信道的主要特征,是目前微蜂窝小间的理论基础,接着从动力学角度出发分析和计算了多径信区移动通信系统中影响信号传输质量、限制系统容量、造成频号的有限维自由度、非线性时空演化特征和混沌特性基本参谱利用率低的一个关键因素.传统上对多径衰落的建模多采数,最后利用分形插值方法对多径信号进行重构,取得了良好用随机分布模型,常用的有瑞利分布、莱斯分布、对数正态分的实验结果.布、Nakagami分布等等.它们大多是出于经验和数据的拟合,2多径衰落的非线性动力机制其物理机制和数学证明是不明确的.正因如此,对多径衰落的研究一直未能建立被广泛接受
7、的随机数学模型.确定性系统中的内在随机性被称为混沌,它是一种典型多径衰落是由周围环境对发射信号所造成的综合效应,的非线性动力系统.混沌系统内在的有限个独立自由变量共体现了自然界中复杂电磁作用的规律.在雷达信号领域,人们同作用,由简单的非线性方程产生极其复杂的行为.相空间是早已发现雷达电磁波与复杂环境的相互作用能够产生混沌、由这些自由变量张成的有限维状态空间,系统随时间的动力分形现象.文[1,2]利用混沌和分形理论对地海杂波进行了探演化过程表现为空间中状态点的运动轨迹.演化的最后系统讨,文[3]研究了粗糙表面上电磁波散射的分形特征,文[4]应收缩成低维吸引子
8、,其维数就是系统的分形维数D.用分形模型讨论了周围物体对电波散射的
