22移动信道的特征.ppt

移动无线电波传播路径损耗，主要是由于地形、 传播路径上的无线电散射体等原因产生的，是直射 加上镜面反射、漫反射和绕射等的综合结果，如图 2-7所示。 直射波、反射波或散射波在接收地点形成干涉场 ，使信号产生深度且快速的衰落,这种衰落称为快衰 落，如图2-8所示。 图中，虚线表示的是信号的局部中值，其含义 是在局部时间中，信号电平大于或小于它的时间50%。 由于移动台的不断运动，电波传播路径上的地形、 地物是不断变化的，因而局部中值也是变化的。这 种变化所造成的衰落比多径效应所引起的快衰落要 慢得多，所以称作慢衰落。 2.2.2 多普勒效应 2.2.3 多径效应与瑞利衰落 从发射机到接收机，一般均有多条不同时延的 直射或反射传输路径，这种现象称为多径效应，如 图2-10所示: 2.2.4 慢衰落特性和衰落储备 大量统计数据表明：当信号电平发生快衰落的同 时，其局部中值电平还随时间、地点以及移动台速 度作比较平缓的变化，其衰落周期以秒级计，故称 这种衰落为慢衰落或地形阴影衰落。 用δL、δξ分别表示接收信号中值场强随位置 分布和时间分布的标准偏差，见表2-1，表中d为收 、发间距离，单位为Km。 2.2.5 多径时散与相关带宽 1．多径时散 假设基站发射一个脉冲信号Si（t）=a0δ（t） 给移动台，由于多径效应使移动台接收到的信号实 际上为一串到达时间不等的脉冲迭加，结果数字脉 冲信号波形被展宽，这称为多径时散现象，如图2-1 2所示。 移动台接收到的脉冲信号为：  2．相关带宽 从频域的观点上看，多径时散现象将导致信道对 不同频率成分有不同的响应，即频率选择性衰落。 若信号带宽过大，就会引起严重的失真。这是因为 ，频率相邻的两个衰落信号，由于存在不同的时间 延迟，将导致这两个信号相关。允许这一条件成立 的频率间隔取决于多径时散Δ，这种频率间隙就称 为“相干”或“相关”带宽Bc。 利用多径时散包络的拉普拉斯变换的归一化值， 即可得到信号的相关函数C（f）。图2-14（a）为脉冲 响应模型的理想表示，相应的带宽相关函数值如图2- 14（b）所示。 图2-14 信道脉冲响应模型 相关带宽的定义有多种，一种典型的定义为 （式2-31），其适用范围为100kHz~1MHz。 工程上对于不同的调制系统，具体的相关带 宽计算可用下方法： 调幅系统，且振幅相关为0.5时： （式2-32） （式2-31） 调频或调相系统，且相位相关为0.5时： 式2-32和式2-33取平均就可得式2-31。如果调制 方式未知，通常可用式2-31。 （式2-33） 2.2.1 传播路径与信号衰落 2.2.2 多普勒效应 2.2.3 多径效应与瑞利衰落 2.2.4 慢衰落特性和衰落储备 2.2.5 多径时散与相关带宽 学习目标 理解并掌握绕射损耗、多径效应、多普勒频移、快衰落、慢衰落、相关带宽等概念。 掌握移动通信信道的特征。 了解多普勒效应产生的原因。 2.2.1传播路径与信号衰落 直射波 反射波 图2-7 几种传播路径 图2-8 典型信号衰落特性 假设移动台以恒定的速率移动时，会接收 到来自远方信号源发出的信号电波，并设信号 电波与移动台运动方向的夹角为，如图2-9所 示，则频移值可表示为（式2-24）： （式2-24） 图2-9 多普勒效应示意图 图2-10 移动信道的传播路径 衰落一般指接收信号电平的随机起伏，即不规 则变化。多径衰落后的信号包络服从瑞利分布，其 公式描述可如下（式2-25）和（式2-26）所示，所 以多径衰落又称作瑞利衰落。 （式2-25） （式2-26） 设信号包络μ的概率密度为f（μ），则： （式2-27） f（μ）与μ/σ的关系如图2-11所示: 图2-11 瑞利分布的概率密度 表2-1 接收信号中值场强随位置分布和时间分布的标准偏差 21 18 14 8 6.5 900 9 7 3 水路 18 15 11 7.5 6 450 20 14 9 海 13 11 9 4 ～ 7 3.5 ～ 5.5 150 7 5 2 陆 10 9 8 50 300 150 50 Δh （m） 郊区 城市 150 100 50 d （km） 不规则地形 准平坦 地形 σξ（dB） σL（dB） 工作 频率 MHZ 图2-12 多径时散示意图 （式2-28） 该式表示了到达移动接收机的信号是频率为ω