【SDR】LTE信道仿真模型-EPA信道

1、EPA信道简介

在无线通信系统中，信号从发射器发射出来后，会在多个信道下进行传输，可能会经过地面、建筑物的反射、折射、绕射等，最后才会到达接收端。在接收端，这些带有同样信息的信号由于信道的不同，到达接收端的时间以及信号强度等也会相应的不同。另外，在“移动”通信系统中，终端难免会有移动速度，根据物理学中的多普勒效应，会产生多普勒频移。对此，3GPP协议中定义了几种不同的信道仿真模型来对多径衰落以及多普勒效应等进行信道模型的仿真，其中有EPA、EVA以及ETU三种，如下图所示：

Table 1  3GPP Multipath Fading Channel Models

EPA	ETU	EVA
Excess tap delay [ns]	Relative power [dB]	Excess tap delay [ns]	Relative power [dB]	Excess tap delay [ns]	Relative power [dB]
0	0.0	0	0.0	0	-1.0
30	-1.0	30	-1.5	50	-1.0
70	-2.0	150	-1.4	120	-1.0
90	-3.0	310	-3.6	200	0.0
110	-8.0	370	-0.6	230	0.0
190	-17.2	710	-9.1	500	0.0
410	-20.8	1090	-7.0	1600	-3.0
		1730	-12.0	2300	-5.0
		2510	-16.9	5000	-7.0

 

EPA (ExtendedPedestrian A model)，按照语义的理解，相比于EVA(ExtendedVehicular A model)、ETU(Extended Typical Urban model)信道来说，EPA信道模型下，UE的移动速度较慢，即多普勒扩展较小，根据3GPP协议，EPA的多普勒扩展为 5Hz，EVA为70HZ，ETU为300HZ。从Table1
中也可以看到，EPA信道下有7条路径，ETU以及EVA信道中有 9 条路径，并且时延在EPA信道下较小。

2、EPA信道理解

       典型的衰落信道模型可以使用下图帮助理解，其中信号进入信道之后，在多个路径上进行传输。每个路径有三部分组成，即延迟、PDF以及增益。通过改变每个路径的这些参数，将可以构造相当复杂的衰落信道。



Figure 1 多径衰落信道理解
同样，按照3GPP标准中所定义的EPA、EVA以及ETU等信道，可以如下图理解（以EPA信道为例）：信号从发射器发出后，会在多个路径上进行传输，其中EPA信道中有7条路径，并且在每个路径上的相对时延以及信号强度是不同的。



Figure 2 EPA信道理解

3、OAI仿真结果

       OAI(openairinterface5g)是一个开源的LTE SDR平台，在该平台下，不仅可以实现基于硬件设备（USRP、bladeRF等）的SDR系统原型，也可以进行LTE的系统以及链路级仿真。在这里，使用了OAI的dlsim仿真平台，测试了不同带宽下的EPA仿真曲线，如下图所示：


Figure 3 OAI-EPA信道仿真结果
在Figure 3 中可以看到，OAI dlsim平台下，带宽 5MHz，10MHz以及20MHz仿真结果类似，但是在1.4MHz的时候，性能较差，具体原因还待分析，大家如果有思路，帮忙分析一下咯。
自己的点滴理解，大神勿喷，有错请帮忙指正！

4、参考文献

[1] 3GPP TS 36.104 V8.2.0

[2] http://www.raymaps.com/index.php/lte-multipath-channel-models/
[3] http://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_Fading.html#Ref_2
[4] http://rfmw.em.keysight.com/wireless/helpfiles/n7605b/Content/Main/fcm_lte.htm