无线通信系统chart3无线信道.pdf

无线通信系统 第三章 无线信道 3.1 无线信道的物理建模 3.2 无线信道的输入/输出模型 3.3 时间相干与频率相干 §3.1 无线信道的物理建模 §3.1.1 自由空间、固定发射天线与接收天线 §3.1.2 自由空间、运动天线 §3.1.3 反射墙、固定天线 §3.1.4 反射墙、运动天线 §3.1.5 地平面反射 §3.1.6 由距离和阴影引起的功率衰减 §3.1 无线信道的物理建模 信道的定义与分类 定义：信号的通道 分类：可分为狭义信道和广义信道 狭义信道：仅指传输媒质。可分为有线信道和无线 信道两类。有线信道包括架空明线、对称电缆、同 轴电缆以及光导纤维；无线信道包括地波传播、短 波电离层反射、超短波、微波无线电视距传输、卫 星中继以及各种散射信道。 广义信道：除了传输媒质外，还包括有关的转换设 备，如发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、 解调器等等。这种范围扩大了的信道称为广义信道。 按照广义信道包含的功能，它可分为调制信道和编 码信道两类。 §3.1 无线信道的物理建模 在美国，联邦通信委员会（Federal Communication Commission, FCC ）将蜂窝通信 的可用频段限制在三个频段：0.9GHz、1.9GHz和 5.8GHz 。 以任意给定频率f辐射的电磁波长λ=c/f。这些频 段内的波长均不足1m，随意在计算接收端的电磁 场时，接收机和障碍物的位置必须精确到米以下。 因此，电磁场方程变得非常复杂，难以解决，特 别是对运动中的移动用户。 问题1：究竟要知道关于这些信道的什么信息，什 么样的近似是合理的？ §3.1 无线信道的物理建模 问题2：选择什么位置安装基站，上下行链路信道 所需功率电平的范围有多大？ 问题3：哪些类型的调制技术和检测技术更有前途？ 为了回答这个问题，必须构建信道的随机统计模 型，假定不同的信道行为以不同的概率出现且随 时间而改变（具有特定的随机性）。 §3.1 无线信道的物理建模 §3.1 无线信道的物理建模 shadowing path loss multipath multipath §3.1.1 自由空间、固定发射天线与接收天线 在远场，任何给定位置的电场与磁场都是相互垂 直的，并且与来自天线的电波传播方向相垂直。 同时，二者还是彼此成比例的。 远电场响应 α θϕ, , f cos 2πf t −r c s ( ) ( ) E f ,t , r ,θϕ, ( ( )) r r 其中， ,θϕ, 表示空间中的电场测量点μ，r是发射天线到点μ的距离， ( ) θϕ, 为天线到点u的垂直角度和水平角度，c为光速，α θϕ, , f 为发 ( ) s