無線信道的傳輸模型演示文稿

無線信道的傳輸模型演示文稿當(dāng)前1頁，總共96頁。無線信道的傳輸模型當(dāng)前2頁，總共96頁。信道模型的分類信道的傳播模型可以分為：大尺度傳播模型和小尺度衰落。當(dāng)前3頁，總共96頁。大尺度傳播模型定義：描述了長(zhǎng)距離內(nèi)接收信號(hào)的強(qiáng)度的緩慢變化，這些變化是由發(fā)射天線和接收天線之間傳播路徑上的障礙物遮擋造成的。主要的模型代表有：Lee模型、Okumura-Hata模型、COST231-Hata模型、Walfisch-Ikegami模型(WIM)、室內(nèi)傳播模型當(dāng)前4頁，總共96頁。小尺度模型定義：描述短距離或短時(shí)間內(nèi)接收信號(hào)強(qiáng)度快速變化的。模型代表：AGWN模型、Raleigh時(shí)變信道模型、倫琴衰落模型當(dāng)前5頁，總共96頁。規(guī)劃綜合考慮在規(guī)劃中一般只考慮大尺度衰落，關(guān)心的是接收點(diǎn)信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的平均值，因此只用到大尺度傳播模型，而小尺度衰落一般用在理論研究中，用于傳輸技術(shù)的選擇和數(shù)字接收機(jī)的設(shè)計(jì)，在規(guī)劃中一般不予考慮。當(dāng)前6頁，總共96頁。為什么要研究無線信道?無線通信系統(tǒng)的性能主要受到移動(dòng)無線信道的制約,移動(dòng)無線信道具有多樣性,同一無線空中接口在不同的移動(dòng)無線信道中的性能大不相同.如何描述移動(dòng)無線信道?采用理論分析,場(chǎng)強(qiáng)實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)模擬三種方法.當(dāng)前7頁，總共96頁。

◆無線電波傳播特性分析

■自由空間傳播

■陸地傳播機(jī)制

◆移動(dòng)環(huán)境下的信道分析

■移動(dòng)無線傳播環(huán)境概述

■小尺度多徑衰落模型

■大尺度路徑損耗模型

內(nèi)容提要當(dāng)前8頁，總共96頁?！粲芯€信道：平穩(wěn)，可預(yù)測(cè)；◆無線信道：極為隨機(jī)，難于分析，難于模擬；非視距、多徑、運(yùn)動(dòng)，造成衰落。◆傳播機(jī)制：反射、繞射和散射；例，城市中多徑，無直視路徑?！魝鞑ツＰ偷闹攸c(diǎn)：預(yù)測(cè)在距離發(fā)射機(jī)的給定距離上平均接收的信號(hào)強(qiáng)度以及信號(hào)強(qiáng)度的變化當(dāng)前9頁，總共96頁。自由空間傳播（1）◆什么叫自由空間？無任何衰減、無任何阻擋、無任何多徑的傳播空間?！魺o線電波在自由空間傳播時(shí)，其單位面積中的能量會(huì)因?yàn)閿U(kuò)散而減少。這種減少，稱為自由空間的傳播損耗。如圖所示，發(fā)射功率為PT，發(fā)射天線為各向均勻輻射，則以發(fā)射源為中心，d為半徑的球面上單位面積的功率為： S＝PT/4d2PTd當(dāng)前10頁，總共96頁。自由空間傳播(2)

◆由于天線有方向性（設(shè)發(fā)射天線增益為GT）,則接收點(diǎn)的電波功率密度◆設(shè)接收天線的有效接收面積為，則

其中Gr為接收天線增益，為自由空間波長(zhǎng)◆接收天線處的功率為:當(dāng)前11頁，總共96頁。自由空間傳播(3)令：

Pr/PT=LS，

其中LS定義為自由空間傳播損耗,忽略天線增益的影響（理想點(diǎn)天線)則：LS=(4d/

)2=(4fd/c

)2

以分貝數(shù)表示為：當(dāng)前12頁，總共96頁。當(dāng)前13頁，總共96頁。當(dāng)前14頁，總共96頁。傳播路徑◆直射波---視距傳播◆反射波◆地表面波發(fā)射天線接收天線直射波反射波地表面波當(dāng)前15頁，總共96頁。反射（Reflection）

當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，發(fā)生反射。反射發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面當(dāng)前16頁，總共96頁。繞射（Diffraction）

當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，發(fā)生繞射.當(dāng)前17頁，總共96頁。散射（Scattering）

當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體、并且單位體積內(nèi)這種障礙物體的數(shù)目非常巨大時(shí)，發(fā)生散射。散射發(fā)生在粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體，如：樹葉、街道標(biāo)志和燈柱等.當(dāng)前18頁，總共96頁。實(shí)際空間傳播當(dāng)前19頁，總共96頁。移動(dòng)通信環(huán)境---場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試曲線當(dāng)前20頁，總共96頁。當(dāng)前21頁，總共96頁。當(dāng)前22頁，總共96頁。復(fù)雜的移動(dòng)通信信道◆首先，傳播環(huán)境十分復(fù)雜，傳播機(jī)理多種多樣。幾乎包括了電波傳播的所有過程，如：直射、繞射、反射、散射?！羝浯?，由于用戶臺(tái)的移動(dòng)性，傳播參數(shù)隨時(shí)變化，引起接收?qǐng)鰪?qiáng)的快速波動(dòng)。

◆移動(dòng)信道是一種是時(shí)變信道。

當(dāng)前23頁，總共96頁。在上述移動(dòng)信道的三個(gè)主要特點(diǎn)以及傳播的三種主要機(jī)制作用下，無線電波通過移動(dòng)信道時(shí),接收點(diǎn)的信號(hào)將產(chǎn)生：1、三類損耗2、四種效應(yīng)當(dāng)前24頁，總共96頁。1.三類不同層次的損耗

路徑傳播損耗：自由空間傳播損耗（Pathloss）與彌散；慢衰落損耗：主要由陰影效應(yīng)引起；快衰落：主要由多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)引起?？焖ヂ溆挚煞譃椋嚎臻g選擇性快衰落、頻率選擇性快衰落與時(shí)間選擇性快衰落。當(dāng)前25頁，總共96頁。接收信號(hào)的統(tǒng)計(jì)分析當(dāng)前26頁，總共96頁。移動(dòng)環(huán)境的場(chǎng)強(qiáng)特性移動(dòng)通信環(huán)境下場(chǎng)強(qiáng)變化劇烈場(chǎng)強(qiáng)變化的平均值隨距離增加而衰減場(chǎng)強(qiáng)特性曲線的中值呈慢速變化---慢衰落場(chǎng)強(qiáng)特性曲線的瞬時(shí)值呈快速變化---快衰落當(dāng)前27頁，總共96頁。2.接收信號(hào)中的四種效應(yīng)

陰影效應(yīng)：由地形結(jié)構(gòu)起伏，不同障礙物對(duì)電波的遮擋引起的隨機(jī)性，表現(xiàn)為慢衰落多徑效應(yīng)：由移動(dòng)體周圍的局部散射體引起的多徑傳播，表現(xiàn)為快衰落多普勒效應(yīng)：由于移動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)速度和方向引起,多徑條件下，引起多普勒頻譜展寬遠(yuǎn)近效應(yīng)：由于接收用戶的隨機(jī)移動(dòng)性，移動(dòng)用戶與基站之間的距離也是在隨機(jī)變化，若各移動(dòng)用戶發(fā)射信號(hào)功率一樣，那么到達(dá)基站時(shí)信號(hào)的強(qiáng)弱將不同，離基站近者信號(hào)強(qiáng)，離基站遠(yuǎn)者信號(hào)弱。通信系統(tǒng)中的非線性將進(jìn)一步加重信號(hào)強(qiáng)弱的不平衡性，甚至出現(xiàn)了以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象，即使離基站較遠(yuǎn)的用戶產(chǎn)生掉話(通信中斷)現(xiàn)象，通常稱這一現(xiàn)象為遠(yuǎn)近效應(yīng)。當(dāng)前28頁，總共96頁。陰影效應(yīng)：由大型建筑物和其它物體的阻擋，在電波傳播的接收區(qū)域中產(chǎn)生傳播半盲區(qū)。它類似于太陽光受阻擋后可產(chǎn)生的陰影，光波的波長(zhǎng)較短，因此陰影可見，電磁波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，陰影不可見，但是接收終端(如手機(jī))與專用儀表可以測(cè)試出來。當(dāng)前29頁，總共96頁。遠(yuǎn)近效應(yīng)：由于接收用戶的隨機(jī)移動(dòng)性，移動(dòng)用戶與基站之間的距離也是在隨機(jī)變化，若各移動(dòng)用戶發(fā)射信號(hào)功率一樣，那么到達(dá)基站時(shí)信號(hào)的強(qiáng)弱將不同，離基站近者信號(hào)強(qiáng)，離基站遠(yuǎn)者信號(hào)弱。通信系統(tǒng)中的非線性將進(jìn)一步加重信號(hào)強(qiáng)弱的不平衡性，甚至出現(xiàn)了以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象，并使弱者，即離基站較遠(yuǎn)的用戶產(chǎn)生掉話(通信中斷)現(xiàn)象，通常稱這一現(xiàn)象為遠(yuǎn)近效應(yīng)。當(dāng)前30頁，總共96頁。多徑效應(yīng)：由于接收者所處地理環(huán)境的復(fù)雜性、使得接收到的信號(hào)不僅有直射波的主徑信號(hào)，還有從不同建筑物反射過來以及繞射過來的多條不同路徑信號(hào)。而且它們到達(dá)時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度，到達(dá)時(shí)間以及到達(dá)時(shí)的載波相位都是不一樣的。所接收到的信號(hào)是上述各路徑信號(hào)的矢量和，也就是說各徑之間可能產(chǎn)生自干擾，稱這類自干擾為多徑干擾或多徑效應(yīng)。這類多徑干擾是非常復(fù)雜的，有時(shí)根本收不到主徑直射波，收到的是一些連續(xù)反射波等等。當(dāng)前31頁，總共96頁。多普勒效應(yīng)：它是由于接收用戶處于高速移動(dòng)中比如車載通信時(shí)傳播頻率的擴(kuò)散而引起的，其擴(kuò)散程度與用戶運(yùn)動(dòng)速度成正比。這一現(xiàn)象只產(chǎn)生在高速(≥70km/h)車載通信時(shí)，而對(duì)于通常慢速移動(dòng)的步行和準(zhǔn)靜態(tài)的室內(nèi)通信，則不予考慮。當(dāng)前32頁，總共96頁。表示移動(dòng)臺(tái)與基站的距離及方向性。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，距離又是時(shí)間的函數(shù)。當(dāng)前33頁，總共96頁。二種傳播模型：

大尺度模型和小尺度模型當(dāng)前34頁，總共96頁。二種傳播模型（續(xù)）◆大尺度路徑損耗傳播模型 描述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間長(zhǎng)距離上平均場(chǎng)強(qiáng)的變化，用于預(yù)測(cè)平均場(chǎng)強(qiáng)并估計(jì)無線覆蓋范圍?！粜〕叨榷鄰剿ヂ鋫鞑ツＰ?描述移動(dòng)臺(tái)在極小范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)，短距離或短時(shí)間上接收?qǐng)鰪?qiáng)的快速變化，用于確定移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)該采取的技術(shù)措施。當(dāng)前35頁，總共96頁。當(dāng)前36頁，總共96頁。當(dāng)前37頁，總共96頁。概要◆無線電波傳播特性分析

★自由空間傳播

★陸地傳播機(jī)制

◆移動(dòng)環(huán)境下的信道分析

★移動(dòng)無線傳播環(huán)境

小尺度模型分析★大尺度模型分析當(dāng)前38頁，總共96頁。★多徑效應(yīng)★存在的衰落及分布★時(shí)延擴(kuò)展及相干帶寬★多普勒效應(yīng)及相干時(shí)間★移動(dòng)信道分類小尺度衰落模型分析當(dāng)前39頁，總共96頁。多徑效應(yīng)（1）◆定義：

由于移動(dòng)信道中直射、反射和折射現(xiàn)象的同時(shí)存在，使得發(fā)射信號(hào)通過不同的傳播路徑，形成幅度、相位及到達(dá)時(shí)間相互區(qū)別的多個(gè)信號(hào)而到達(dá)接收臺(tái)；并且不同多徑成分的相位、幅度等都是隨機(jī)、獨(dú)立變化的；接收到的信號(hào)由大量具有隨機(jī)幅度，相位和到達(dá)角度的平面波組成。這些多徑分量在接收天線進(jìn)行矢量組合，從而使接收信號(hào)失真或衰落。◆多徑效應(yīng)引起的接收問題：額外的路徑損耗、突發(fā)性誤碼、嚴(yán)重的碼間干擾當(dāng)前40頁，總共96頁。多徑效應(yīng)（2）幅度：衰落

在小的傳播距離或時(shí)間段信號(hào)強(qiáng)度的迅速變化時(shí)間：多徑時(shí)延

多徑延遲所引起的時(shí)間擴(kuò)散頻率：多普勒擴(kuò)展

由于在不同多徑信號(hào)上不同的多普勒頻移所產(chǎn)生的隨機(jī)頻率調(diào)制當(dāng)前41頁，總共96頁。多徑信號(hào)——小尺度衰落及分布

◆

Rayleigh衰落

◆

Rice衰落

當(dāng)前42頁，總共96頁。瑞利(Rayleigh)衰落設(shè)無直射波的N個(gè)路徑信號(hào)的幅值和到達(dá)接收天線的方位角是隨機(jī)的且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立發(fā)送信號(hào)為：接收信號(hào)為：令：則：x和y是獨(dú)立隨機(jī)變量之和，根據(jù)中心極限定律，x和y趨于正態(tài)分布。因此合信號(hào)復(fù)包絡(luò)為瑞利分布，相位為均勻分布。即：當(dāng)前43頁，總共96頁。萊斯(Ricean)衰落指含有一個(gè)強(qiáng)直射波的N個(gè)路徑傳播時(shí)，若每條路徑的信號(hào)幅度為高斯分布，相位在0~2為均勻分布，則合成信號(hào)包絡(luò)分布為萊斯分布。當(dāng)前44頁，總共96頁。Ricean分布與Rayleigh分布的關(guān)系

當(dāng)前45頁，總共96頁。多徑效應(yīng)(3)－移動(dòng)通信信道分析時(shí)延擴(kuò)展頻率選擇性衰落頻率擴(kuò)展時(shí)間選擇性衰落角度擴(kuò)展空間選擇性衰落當(dāng)前46頁，總共96頁。4.1.2時(shí)延擴(kuò)展---頻率選擇性衰落

所謂頻率選擇性衰落是指在不同頻段上衰落特性不一樣。

信號(hào)強(qiáng)度信號(hào)譜密度頻率時(shí)間t0t1t2t3...

窄帶信號(hào)寬帶信號(hào)當(dāng)前47頁，總共96頁。1)信道輸入頻域：白色等幅頻譜時(shí)域：在t0時(shí)刻輸入一個(gè)脈沖2)信道輸出頻域：衰落起伏的有色譜時(shí)域：在t0+t瞬間，脈沖在時(shí)域產(chǎn)生了擴(kuò)散，其擴(kuò)散寬度為L(zhǎng)/2。其中為t絕對(duì)時(shí)延。3)結(jié)論：由于信道在時(shí)域的時(shí)延擴(kuò)散，引起了在頻域的頻率選擇性衰落。且其衰落周期，即與時(shí)域中的時(shí)延擴(kuò)散程度成正比T2=1/L。當(dāng)前48頁，總共96頁。頻率選擇性衰落其現(xiàn)象、成因與機(jī)理如圖所示：當(dāng)前49頁，總共96頁。4.1.3頻率擴(kuò)展---時(shí)間選擇性衰落

所謂時(shí)間選擇性衰落，是指在不同的時(shí)間衰落特性是不一樣的。信號(hào)譜密度信號(hào)強(qiáng)度時(shí)間頻率快衰落慢衰落當(dāng)前50頁，總共96頁。時(shí)間選擇性衰落1)信道輸入：時(shí)域：?jiǎn)晤l等幅載波；頻域：在單一頻率上單根譜線(脈沖)；2)信道輸出：時(shí)域：包絡(luò)起伏不平；頻域：以f0為中心產(chǎn)生頻率擴(kuò)散，其寬度為B。其中f為絕對(duì)多普勒頻移，B為相對(duì)值。3)結(jié)論：由于用戶的高速移動(dòng)在頻域引起多普勒頻移，在相應(yīng)的時(shí)域其波形產(chǎn)生時(shí)間選擇性衰落。其衰落周期為T=Pi/B。當(dāng)前51頁，總共96頁。時(shí)間選擇性衰落其現(xiàn)象、成因與機(jī)理如圖所示：當(dāng)前52頁，總共96頁。4.1.4角度擴(kuò)展---空間選擇性衰落

所謂空間選擇性衰落是指在不同的地點(diǎn)與空間位置衰落特性不一樣。

0°360°信號(hào)強(qiáng)度信號(hào)強(qiáng)度地理位置當(dāng)前53頁，總共96頁?？臻g選擇性衰落1)信道輸入：射頻：?jiǎn)晤l等幅載波;角度域：在角上的一個(gè)脈沖式的點(diǎn)波束。2)信道輸出時(shí)空域：在不同接收點(diǎn)時(shí)域上衰落特性是不一樣的，即同一時(shí)間，不同地點(diǎn)(空間)衰落起伏是不一樣的，這樣，從空域上看，其信號(hào)包絡(luò)的起伏周期為；角度域：在原來角度上的點(diǎn)波束產(chǎn)生了擴(kuò)散，其擴(kuò)散寬度為。3)結(jié)論：由于開放型的時(shí)變信道使天線的點(diǎn)波束產(chǎn)生了擴(kuò)散而引起了空間選擇性衰落，其衰落周期為，其中為波長(zhǎng)。當(dāng)前54頁，總共96頁?？臻g選擇性衰落現(xiàn)象、成因與機(jī)理可以引用下列直觀圖形表示：當(dāng)前55頁，總共96頁。移動(dòng)多徑信道的參數(shù)：

◆時(shí)延擴(kuò)展和相干帶寬，描述信道時(shí)間色散特性

◆多普勒擴(kuò)展和相干時(shí)間，描述信道時(shí)變特性

◆發(fā)送信號(hào)特性（如帶寬、符號(hào)間隔等）和信道特性（rms時(shí)延、多普勒擴(kuò)展）決定了信號(hào)將經(jīng)歷不同類型的衰落當(dāng)前56頁，總共96頁。多徑信道——時(shí)延擴(kuò)展時(shí)延統(tǒng)計(jì)分布：路徑數(shù)目的概率分布；多徑延遲時(shí)間的分布；多徑信號(hào)的強(qiáng)度分布；多徑信號(hào)的相位統(tǒng)計(jì)分布最大時(shí)延平均時(shí)延均方根(rms)時(shí)延典型時(shí)延值頻率選擇性衰弱和平坦衰落當(dāng)前57頁，總共96頁。時(shí)延擴(kuò)展（多徑時(shí)散）

在多徑傳播條件下，當(dāng)發(fā)射端發(fā)送一個(gè)極窄的脈沖信號(hào)時(shí)，經(jīng)過多條不同的傳播路徑后，接收端信號(hào)則為一串脈沖組成（可能是離散的，也可能聯(lián)成一片），即

其中，N、ai、和i都是隨機(jī)變化的。這樣，信號(hào)在時(shí)間軸上被“展寬”了，因此稱這種現(xiàn)象為時(shí)延擴(kuò)展（timedelayspread）

當(dāng)前58頁，總共96頁。時(shí)延統(tǒng)計(jì)特性

◆多徑信號(hào)到達(dá)時(shí)刻的分布指數(shù)分布---對(duì)于有近距離散射體，中距離高大建筑和遠(yuǎn)山的環(huán)境等間隔分布---簡(jiǎn)化模型，GSM05.05建議

◆多徑信號(hào)到達(dá)數(shù)目的分布---泊松分布當(dāng)前59頁，總共96頁。多徑信號(hào)---幅度統(tǒng)計(jì)特性多徑延遲信號(hào)的電平分布，通常用指數(shù)分布來描述GSM05.05建議中采用指數(shù)分布表示鄉(xiāng)村地區(qū)的多徑傳播信號(hào)的幅度分布。還處在研究之中當(dāng)前60頁，總共96頁。多徑信號(hào)---相位統(tǒng)計(jì)特性相位變化：反射附加相移＋時(shí)延附加相移＋多普勒頻移多普勒展寬：多徑傳播下，多徑的多普勒頻移形成信號(hào)頻率的擴(kuò)展。當(dāng)多徑電波與移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向夾角在[0~2]內(nèi)服從均勻分布時(shí)，多普勒擴(kuò)展的功率譜為：當(dāng)前61頁，總共96頁。

◆最大時(shí)延擴(kuò)展T(dB)

歸一化時(shí)延曲線比直達(dá)功率下降XdB時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)延差，（通常取30dB），在不存在直達(dá)信號(hào)的情況下，可以將多徑信號(hào)中具有最強(qiáng)功率的那一徑作為比較基準(zhǔn)◆平均時(shí)延

其中，t為相對(duì)時(shí)延值，P(t)為歸一化的時(shí)延強(qiáng)度，它是不同時(shí)延信號(hào)分量具有的平均功率◆P(t)多徑時(shí)延譜:即信道輸出的平均功率關(guān)于時(shí)延的函數(shù)當(dāng)前62頁，總共96頁。◆均方根時(shí)延

是多徑信道時(shí)延特性的統(tǒng)計(jì)描述，表示時(shí)延擴(kuò)展的嚴(yán)重程度。值越大，時(shí)延擴(kuò)展越嚴(yán)重；反之，時(shí)延擴(kuò)展越輕微

★在數(shù)字傳輸中，由于時(shí)延擴(kuò)展，接收信號(hào)中的一個(gè)碼元波形會(huì)擴(kuò)展到其他碼元周期中去，即造成碼間干擾（ISI）.為了避免碼間干擾，如無抗干擾措施（如均衡等），應(yīng)使碼元周期大于多徑效應(yīng)引起的時(shí)延擴(kuò)展，或者等效地說碼元速率小于1/當(dāng)前63頁，總共96頁。當(dāng)前64頁，總共96頁。圖中，

噪聲門限（如圖）用來區(qū)分接收的多徑分量和熱噪聲；當(dāng)前65頁，總共96頁。典型時(shí)延參數(shù)市區(qū)郊區(qū)平均時(shí)延/us對(duì)應(yīng)路徑距離/m1.5~2.5450~7500.1~2.030~600時(shí)延擴(kuò)展/us相干帶寬/kHz1.0~3.053~1590.2~2.079.6~796最大時(shí)延/us對(duì)應(yīng)路徑距離/km5.0~121.5~3.63.0~7.00.9~2.1f=450/800MHz當(dāng)前66頁，總共96頁。頻率選擇性衰落與平坦衰落

◆實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)表明，信號(hào)通過移動(dòng)信道時(shí)，不同頻率分量上的場(chǎng)強(qiáng)有較大的變化，即遭受的衰落可能有所不同。根據(jù)衰落與頻率的關(guān)系，可將衰落分為兩種：頻率選擇性衰落與非頻率選擇性衰落（平坦衰落）。相應(yīng)地，可將信道分為頻率選擇性衰落信道與平坦衰落信道

◆信號(hào)會(huì)發(fā)生哪種衰落，要由信號(hào)和信道兩方面因素決定當(dāng)前67頁，總共96頁。平坦衰落信道特性

信號(hào)中各頻率分量的衰落狀況與頻率無關(guān)，即信號(hào)經(jīng)過傳輸后，各頻率分量所遭受的衰落具有一致性，即相關(guān)性，因而衰落信號(hào)的波形不失真

當(dāng)前68頁，總共96頁。頻率選擇性衰落信道特性

傳輸信道對(duì)信號(hào)中不同頻率成分有不同的隨機(jī)的響應(yīng)，使不同頻率的信號(hào)分量的衰落不一致，所以衰落信號(hào)波形將失真

當(dāng)前69頁，總共96頁。相關(guān)帶寬(1)相干帶寬是指通過信道的兩個(gè)信號(hào)的頻域相關(guān)函數(shù)下降到某一數(shù)值a時(shí)的頻率間隔。與信號(hào)的延時(shí)擴(kuò)展有關(guān)。相干帶寬是信道可看成“平坦”的頻率范圍的統(tǒng)計(jì)度量值。在相干范圍內(nèi)，信道的頻率響應(yīng)可看成平坦的，即可讓帶內(nèi)所有分量等增益和線性相位通過。當(dāng)信號(hào)帶寬遠(yuǎn)小于信道相關(guān)帶寬時(shí)，為平坦衰落信道;當(dāng)信號(hào)帶寬大于信道相關(guān)帶寬時(shí)，為頻率選擇性衰落信道相關(guān)帶寬的取值視系統(tǒng)實(shí)際要求而定，通常都是根據(jù)特定多徑系統(tǒng)而得到的統(tǒng)計(jì)測(cè)量值

當(dāng)前70頁，總共96頁。相關(guān)帶寬(2)

這里我們考慮頻率分別為和的兩個(gè)信號(hào)的包絡(luò)的相關(guān)性，即由兩信號(hào)的相關(guān)系數(shù)得出。設(shè)這兩個(gè)信號(hào)的包絡(luò)為和，頻率差為，則其包絡(luò)相關(guān)系數(shù)為：

若信號(hào)服從瑞利分布，且由于這里討論的只是頻率域的相關(guān)性，粗略地可設(shè)，則得到

由上式可知，當(dāng)信號(hào)頻率間隔增加時(shí)，相關(guān)系數(shù)減小，也就是信號(hào)的不一致性增加。如定義為頻率相關(guān)函數(shù)大于0.9的某特定帶寬，則相關(guān)帶寬近似為：B≈

當(dāng)前71頁，總共96頁。相關(guān)帶寬幾種定義：（頻率相關(guān)函數(shù)大于0.9的帶寬）,

(3）實(shí)際應(yīng)用中常用最大時(shí)延的倒數(shù)來規(guī)定相關(guān)帶寬，當(dāng)前72頁，總共96頁。例，一個(gè)多徑信道的離散沖激響應(yīng)的多徑延時(shí)分布圖如下所示，求：（1）平均附加時(shí)延（2）rms時(shí)延擴(kuò)展（3）最大附加時(shí)延（10dB）（4）50%的相干帶寬當(dāng)前73頁，總共96頁。多徑信道---多普勒擴(kuò)展與相關(guān)時(shí)間當(dāng)前74頁，總共96頁。多普勒頻移

當(dāng)移動(dòng)臺(tái)以恒定速率v，沿著與入射波成角的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成的接收信號(hào)相位變化值為：

由此可得出頻率變化值，即多普勒頻移為：

其中，為最大多普勒頻移

假設(shè)發(fā)射頻率為，則接收頻率變化為

當(dāng)前75頁，總共96頁。

xY當(dāng)前76頁，總共96頁。當(dāng)前77頁，總共96頁。多徑信號(hào)---典型多普勒擴(kuò)展速度頻率10km/h60Km/h100km/h350km/h450MHz0.85.08.329.2800MHz1.58.914.851.91800MHz3.320.033.4116.72100MHz3.923.338.9136.2單位：kHz當(dāng)前78頁，總共96頁。載頻為2GHz時(shí)，移動(dòng)臺(tái)速度為50km/h的功率譜密度圖

當(dāng)前79頁，總共96頁。載頻為2GHz時(shí)，移動(dòng)臺(tái)速度為1km/h的功率譜密度圖

當(dāng)前80頁，總共96頁。相關(guān)時(shí)間相關(guān)時(shí)間TC定義為Doppler頻譜擴(kuò)展寬度

的倒數(shù)表示由Doppler效應(yīng)導(dǎo)致的信號(hào)衰落的衰落速度,即時(shí)變信道對(duì)信號(hào)的衰落節(jié)拍。

◆當(dāng)發(fā)送信號(hào)周期大于相干時(shí)間時(shí)，為快衰落信道

◆當(dāng)發(fā)送信號(hào)周期小于相干時(shí)間時(shí)，為慢衰落信道當(dāng)前81頁，總共96頁。基于多徑時(shí)延擴(kuò)散平坦衰落信號(hào)帶寬<相干帶寬時(shí)延擴(kuò)散<符號(hào)周期頻率選擇性衰落信號(hào)帶寬>相干帶寬時(shí)延擴(kuò)散>符號(hào)周期基于多普勒擴(kuò)散快衰落相干時(shí)間<符號(hào)周期多普勒頻移大信道變化快于基帶信號(hào)的變化慢衰落相干時(shí)間>符號(hào)周期多普勒頻移小信道變化慢于基帶信號(hào)的變化衰落信道的分類當(dāng)前82頁，總共96頁。移動(dòng)環(huán)境信道分析---信道分類根據(jù)相關(guān)帶寬Bc，相關(guān)時(shí)間Tc，信號(hào)帶寬Bs，信號(hào)持續(xù)時(shí)間Ts的相對(duì)關(guān)系分類

Bc>>Bs，Tc>>Ts平衰落信道，平坦慢衰落一條明顯路徑在符號(hào)周期內(nèi)信道恒定Bc>>Bs，Tc<<Ts時(shí)間選擇性衰落信道，平坦快衰落一條明顯路徑在符號(hào)周期內(nèi)信道變化Bc<<Bs，Tc>>Ts頻率選擇性衰落信道，頻率選擇性慢衰落可分辨多徑在符號(hào)周期內(nèi)信道恒定Bc<<Bs，Tc<<Ts頻率和時(shí)間選擇性衰落信道，頻率選擇性快衰落可分辨多徑在符號(hào)周期內(nèi)信道變化當(dāng)前83頁，總共96頁。移動(dòng)環(huán)境信道---GSM信道模型GSM05.05建議的信道類型典型郊區(qū)(RAx)典型山區(qū)(HTx)典型城市地區(qū)(Tux)GSM05.05建議的傳播模型典型郊區(qū)(RAx)：6支路典型郊區(qū)模型典型山區(qū)(HTx)：12/6支路典型山區(qū)模型典型城市地區(qū)(Tux)：12/6支路典型城市地區(qū)模型當(dāng)前84頁，總共96頁。移動(dòng)環(huán)境信道---GSM信道模型參數(shù)GSM05.05建議的信道模型參數(shù)多徑支路數(shù)目：12或6個(gè)每路徑的信號(hào)參數(shù)：路徑的時(shí)延,平均功率每路徑的幅度分布：瑞利分布，依據(jù)多普勒頻譜S(f)GSM05.05建議的多普勒頻譜S(f)典型多普勒頻譜，用于除郊區(qū)最短路徑外所有環(huán)境萊斯(Rice)多普勒頻譜，用于郊區(qū)最短路徑環(huán)境當(dāng)前85頁，總共96頁。概要◆無線電波傳播特性分析

■自由空間傳播

■陸地傳播機(jī)制

◆移動(dòng)環(huán)境下的信道分析

■移動(dòng)無線傳播環(huán)境

■小尺度多徑衰落模型

大尺度路徑損耗模型

當(dāng)前86頁，總共96頁。大尺度模型描述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間長(zhǎng)距離上平均場(chǎng)強(qiáng)的變化，用于預(yù)測(cè)平均場(chǎng)強(qiáng)并估計(jì)無線覆蓋范圍。當(dāng)前87頁，總共96頁。對(duì)數(shù)距離路徑衰減規(guī)律基于理論和測(cè)試的傳播模型指出，無論室內(nèi)或室外信道，平均接收信號(hào)的功率（dB）隨距離的對(duì)數(shù)衰減。這種模型已被廣泛地使用。對(duì)任意T-R距離，平均大尺度路徑損耗表示為：其中，n為路徑損耗指數(shù)，表明路徑損耗距離增長(zhǎng)的速率。n在不同環(huán)境下的取值如下表所示：

當(dāng)前88頁，總共96頁。注：（1）必須在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，即；（2）小于實(shí)際的使用距離；（3）可預(yù)測(cè)或?qū)嶋H測(cè)量；（4）單位為: