《2.2移动信道的衰落特性.docVIP

§2-2 移动信道的衰落特性 大尺度传播特性：描述的是发射机与接收机之间长距离上的场强变化 路径传播损耗：它反映了传播在宏观大范围(几百米或几千米)的空间距离上的接收信号电平平均值的变化趋势。 由于阴影效应和气象条件变化造成的接收场强中值的缓慢变化，这种损耗是中等范围内（数十至数百个波长范围）接收电平的均值变化而产生的损耗。 一般认为慢衰落与工作频率无关，仅取决于移动台的移动速度，衰落深度取决于障碍物的状态；且衰落后信号的幅度服从于对数正态分布。移动用户和基站之间的距离为r时，传播路径损耗和阴影衰落用dB可以表示为： 10lgl(r,ξ)=10nlgr+ξ 小尺度传播特性：描述短距离(几个波长)或短时间(秒级)内的接收场强的快速波动情况。 快衰落损耗：由于多径传播而产生的损耗。它反映微小范围（几个至数十个波长范围）接收电平的均值变化而产生的损耗。 一、快衰落/多径衰落/瑞利衰落：多径传播是陆地移动通信系统的主要特征。 ★多普勒频移 成因：路程差造成的接收信号相位变化值，进而产生多普勒频移。 后果：信号经不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩展，进而增加信号带宽。 计算：由路程差造成的接收信号相位变化值为：由此可得出频率变化值，即多普勒频移fd为： 移动环境： 基站高、移动台低。基站天线通常高30 m，可达90 m；移动台天线通常为2～3 m以下。 移动台周围的区域称为近端区域，该区域内的物体造成的反射是造成多径效应的主要原因。 离移动台较远的区域称为远端区域，在远端区域，只有高层建筑、较高的山峰等的反射才能对该移动台构成多径。 二、多经信号的统计特性 瑞利Rayleigh衰落：在多径传播信道中，若N条路经彼此相互独立且没有一个信道的信号占支配地位，或者没有直射波信号，仅有很多的反射波，则接收信号的包络将服从瑞利分布。 莱斯Ricean衰落：在多径传播信道中，若接收信号中有一个信道的信号占支配地位（常常是直射波），则其包络将服从莱斯分布。 Nakagami-m分布：在20世纪60年代，Nakagami通过基于现场测试的实验方法，用曲线拟合得到近似分布的经验公式，对于无线信道的描述有很好的适应性。 瑞利分布－假设条件 在发信机与收信机之间没有直射波通路； 有大量反射波存在，且到达接收天线的方向角是随机的，相位也是随机的，且在0～2л内均匀分布： 各个反射波的幅度和相位都是统计独立的。 离基站较远，反射物较多 若N个信号的幅值和到达接收天线的方位角是随机的且满足统计独立，则接收信号为： = 式中，为经反射(或散射)到达接收天线的第i个信号，其振幅为αi, 相移为φi。 θi为Si(t)与移动台运动方向之间的夹角, 其多普勒频移值为：。 为载波角频率，φ0为载波初相。 当N很大，由中心极限定理可知，接收信号的同相分量和正交分量均服从高斯分布，其包络服从瑞利分布： ， 式中，为信号的平均功率，（为包络检波前接收信号的均方根值）为信号的幅度值。 ???不超过某特定值R的接收信号包络的概率。 --------------------------------------------------（2.7） 进一步分析可得： (一阶矩)均值：------------------------- ----- (2.8) (二阶矩)均方值(信号包络的功率)： -------------------- (2.9) 方差(信号包络的交流功率)：----- (2.10) 图2 – 4 瑞利分布的概率密度 当r=σ时，p(r)为最大值，表示r在σ值出现的可能性最大： 当时，p(r)=0.5，因此1.177为信号包络样本的中值，记作rmid。 莱斯分布（Rician） 当接收信号中有视距（LOS）传播的直达波时，视距信号成为主接收信号分量，而从不同角度随机到达的多径分量叠加在此主信号上，此时的接收信号就呈现出莱斯分布。 ，------------------------------ (2.11) 莱斯因子k=，当，即主信号减弱到与其他多径信号分量的功率一样时，混合信号的分布有转变为瑞利分布；当，即主信号很强时，混合信号的分布接近为高斯分布。 慢衰落 慢衰落的衰落速率与频率无关，这一点与快衰落不同。慢衰落的衰落速率主要取决于传播环境，即移动台周围的地形，包括山丘起伏、建筑物的分布与高度、街道走向、基站天线的位置与高度以及移动台的速度。关于速度这一因素可从直观上这样理解，当移动台