Channel论文阅读笔记7-4之multipath interference by Jakes

信号频率分布
衰落信号(信道)在同相和正交相分量上的时变意味着信号的频率是随机变量,即信号经历随机频率调制,这种随机调频可以用概率密度函数和功率谱来描述。

由联合概率密度函数 p ( r , r ˙ , θ , θ ˙ ) = r 2 4 π 2 b 0 b 2 exp ⁡ [ − 1 2 ( r 2 b 0 + r ˙ 2 b 2 + r 2 θ ˙ 2 b 2 ) ] p(r,\dot r,\theta, \dot\theta)={r^2\over 4\pi^2b_0b_2}\exp \left[-{1\over 2}\left({r^2\over b_0}+{\dot r^2\over b_2}+{r^2\dot\theta^2\over b_2}\right)\right] p(r,r˙,θ,θ˙)=4π2b0b2r2exp[21(b0r2+b2r˙2+b2r2θ˙2)] 得到 θ ˙ \dot\theta θ˙ 的概率密度函数
p ( θ ˙ ) = ∫ 0 ∞ d r ∫ − ∞ ∞ ∫ 0 2 π d θ p ( r , r ˙ , θ , θ ˙ ) d θ ˙ = 1 2 b 0 b 2 ( 1 + b 0 θ ˙ 2 b 2 ) − 3 / 2 (1.4-1) p(\dot\theta)=\int_0^\infty dr\int_{-\infty}^\infty\int_0^{2\pi} d\theta p(r,\dot r,\theta, \dot\theta)d\dot\theta ={1\over 2}\sqrt{b_0\over b_2}\left(1+{b_0\dot\theta^2\over b_2}\right)^{-3/2}\tag {1.4-1} p(θ˙)=0dr02πdθp(r,r˙,θ,θ˙)dθ˙=21b2b0 (1+b2b0θ˙2)3/2(1.4-1)
随机调频的均方值为无穷大
∫ − ∞ ∞ θ ˙ 2 p ( θ ˙ ) = 1 2 b 0 b 2 ∫ − ∞ ∞ − b 2 b 0 θ ˙ ⋅ θ ˙ 2 d ( 1 + b 0 θ ˙ 2 b 2 ) − 1 / 2 = 1 2 b 2 b 0 { − θ ˙ ( 1 + b 0 θ ˙ 2 b 2 ) − 1 / 2 ∣ − ∞ ∞ + ∫ − ∞ ∞ ( 1 + b 0 θ ˙ 2 b 2 ) − 1 / 2 d θ ˙ } = b 2 b 0 [ − 1 + lim ⁡ θ ˙ → ∞ ln ⁡ ( 2 b 0 b 2 θ ˙ ) ] = b 2 b 0 [ − 1 + ∞ ] (1.4-2) \begin{aligned}&\int_{-\infty}^\infty\dot\theta^2p(\dot\theta)={1\over 2}\sqrt{b_0\over b_2}\int_{-\infty}^\infty-{b_2 \over b_0\dot\theta}\cdot \dot\theta^2d\left(1+{b_0\dot\theta^2\over b_2}\right)^{-1/2} \\&={1\over 2}\sqrt{b_2\over b_0}\left\{-\left.\dot\theta\left(1+{b_0\dot\theta^2\over b_2}\right)^{-1/2}\right|_{-\infty}^\infty+\int_{-\infty}^\infty\left(1+{b_0\dot\theta^2\over b_2}\right)^{-1/2}d \dot\theta\right\}\\ &={b_2\over b_0}\left[-1+\lim_{\dot\theta\to\infty} \ln\left(2\sqrt{{b_0\over b_2}}\dot\theta\right) \right]={b_2\over b_0}[-1+\infty]\end{aligned}\tag {1.4-2} θ˙2p(θ˙)=21b2b0 b0θ˙b2θ˙2d(1+b2b0θ˙2)1/2=21b0b2 θ˙(1+b2b0θ˙2)1/2+(1+b2b0θ˙2)1/2dθ˙=b0b2[1+θ˙limln(2b2b0 θ˙)]=b0b2[1+](1.4-2)
(系数与原文中不同,有待核查)
最后等式的第一项是因为
lim ⁡ θ ˙ → ∞ θ ˙ ( 1 + b 0 θ ˙ 2 b 2 ) − 1 / 2 = lim ⁡ θ ˙ → ∞ θ ˙ ( b 0 θ ˙ 2 b 2 ) − 1 / 2 = b 2 b 0 \lim_{\dot\theta\to\infty}\dot\theta\left(1+{b_0\dot\theta^2\over b_2}\right)^{-1/2}=\lim_{\dot\theta\to\infty}\dot\theta\left({b_0\dot\theta^2\over b_2}\right)^{-1/2}=\sqrt{b_2\over b_0} θ˙limθ˙(1+b2b0θ˙2)1/2=θ˙limθ˙(b2b0θ˙2)1/2=b0b2
最后等式的第二项是因为
∫ 1 a 2 + x 2 = ln ⁡ ( x + a 2 + x 2 ) + C \int {1\over\sqrt{a^2+x^2}}=\ln(x+\sqrt{a^2+x^2})+C a2+x2 1=ln(x+a2+x2 )+C lim ⁡ θ ˙ → ∞ ln ⁡ ( b 0 b 2 θ ˙ + 1 + b 0 θ ˙ 2 b 2 ) = lim ⁡ θ ˙ → ∞ ln ⁡ ( 2 b 0 b 2 θ ˙ ) = ∞ \lim_{\dot\theta\to\infty}\ln\left(\sqrt{{b_0\over b_2}}\dot\theta+\sqrt{1+{b_0\dot\theta^2\over b_2}}\right)=\lim_{\dot\theta\to\infty}\ln\left(2\sqrt{{b_0\over b_2}}\dot\theta\right)=\infty θ˙limlnb2b0 θ˙+1+b2b0θ˙2 =θ˙limln(2b2b0 θ˙)=

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