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这篇文章分析 Rayleigh 衰落信道下的误比特率,在 AWGN 信道误比特率的基础上推导有 Rayleigh 衰落情况下的误比特率。
发送符号 x 用 BPSK 调制,h 是复高斯分布的随机变量,其中每一维度(实部和虚部)是满足均值为 0 ,方差为 1/2 的高斯分布,则 h 的模长,符合 Rayleigh 分布:
如果信号的能量为 Es, 不考虑 h 情况下的信噪比为:
考虑 h 后,信噪比就变成
其中 a = |h|, 根据高斯白噪声信道下 BPSK 调制后的误比特率公式:
而 h 本身也是随机变量,所以,再根据 h 的概率分布,计算 公式 (1) 下的平均误比特率:
把 (2) 代入 (6) 有:
把 Q 函数也代入 (7):
对公式 (8) 的内层积分做积分变量代换,令:
则公式 (8) 变成(第二个等号是做积分顺序交换):
公式 (9) 的最内层积分中,我们令
则公式 (9) 变成:
公式 (11) 中的内层积分,就是均值为 0 ,方差为 的高斯分布的方差,则公式 (10) 就推导为:
将 (10) 代入 (12)有:
对公式 (13) 的积分再做变量代换,令:
则当:
则公式 (13) 变成:
其中:
以及
把公式 (17)(18) 代入公式 (16) 有:
其中
则:
把 (20) 代入 (19)得到:
注意: 很多教科书和资料中,公式 (21) 是写成:
那是因为对信道系数 h 的统计特性,有不同的假设,即假设均值为 0 ,方差为 1 的,也就是公式 (2)变成:
另外需要注意的是,使用 (2) 和 (22) 的公式得出的曲线,这两个是会不一样,因为 h 的概率分布变了,自然误比特率也有不同。