第1章通信信号处理基础知识2014.ppt

Nakagami-K复合信道模型 适用于城乡结合地区的 Nakagami-K 复合信道模型 Nakagami分布和K分布均适用于散射体分布不均匀、不对称传播场景 Nakagami分布用于描述由多径效应引起的信号包络快变特性，而K分布用于描述由阴影效应引起的信号包络缓变特性 Nakagami-K 复合信道模型的信号包络用 Nakagami 分布衰落过程和 K分布阴影过程的乘积表示 假定两个随机过程统计独立， Nakagami-K分布的概率密度函数为 其中 是衰落因子， 是形状因子， 是尺度因子 角度扩展与空间选择性衰落 角度扩展和相干距离是描述无线信道角度色散和空间选择性的主要参数 由于收发信机周围散射环境不同，多径信号按照空间方向分布，导致在不同空间位置的衰落不同，这就是角度色散和空间选择性 角度扩展：信号功率谱密度在角度上的分布，即角度功率谱二阶中心矩的平方根就是角度扩展。在阵列天线中，定义信号到达或离开角度与平均角度之间的最大偏离 (扩散) 为角度扩展 相干距离： 信道冲激响应保持强相关之间的空间间隔 (信号包络的空间相关系数等于0.5之间的空间间隔)。相干距离与角度扩展成反比： 空间选择性衰落由角度扩展所致 典型的经验传播模型 Okumura模型 ：用于描述准平坦地形城区的路径损耗中值 市区中值路径损耗 Lbs为自由空间路径损耗 其中Am(f,d) 为市区基站天线高度 hb=200m、移动台天线高度 hm=3m时相对于自由空间的中值损耗(基本中值损耗)；Hb(hb,d) 为基站天线高度增益因子 (dB)，即实际基站天线高度相对于标准天线高度 hb=200m 的增益，为距离的函数； Hm(hm,f ) 为移动台天线高度增益因子 (dB)，即实际移动台天线高度相对于标准天线高度 hm=3m的增益，为频率的函数 典型的经验传播模型 Okumura模型 ：基本中值损耗 典型的经验传播模型 Okumura模型 ：天线高度增益因子 典型的经验传播模型 Hata模型：适用于天线高于周围建筑物的宏蜂窝场景 市区中值路径损耗 终端天线高度修正因子 郊区中值路径损耗 农村地区中值路径损耗 典型的经验传播模型 COST231模型：适用800MHz-2GHz (宏蜂窝和微蜂窝传播损耗预测) 可视路径损耗 非可视路径损耗 自由空间传播损耗 屋顶和街道绕射/散射损耗 多重屏蔽绕射损耗 典型的经验传播模型 Longley-Rice模型：适用40MHz-10GHz。利用路径几何学和对流层绕射性预测大尺度中值传播损耗，即根据输入路径参数进行点对点预测或区域预测，缺点是不能提供对环境因素修正，未考虑多径效应 Durkin模型：用于预测不规则地形场强，被ITU用于无线覆盖评估，但不能预测由于树叶、建筑物等引起的传播效应，不能计算除地面反射以外的多径传播 典型的经验传播模型 Stanford大学模型：适用于 30 GHz-300 GHz。毫米波的绕射能力和反射能力差，易受环境中阻碍物遮挡形成阻塞，在 LOS 下，距离增加 10倍，路径损失增加20dB，而在NLOS下，距离增加10倍，路径损失增加40dB，且还有15-40dB的附加阻塞损失 其中 为基准距离处的路径损失， 分别是电波频率和接收天线高度因子， 是0均值，标准差为 的随机阴影衰落变量 是覆盖区域地形地貌相关系数，丘陵植被丰富地区 典型的经验传播模型 在纽约、奥斯丁和德克萨斯等地对28GHz和38GHz的毫米波的传播特性进行实测和统计拟合，获得如下统计数据 表中校正因子(slope correction factor)是指实测统计与斯坦福大学模型之间的相关度 信号模型 上行连接SU-SISO信号模型基本形式： 上行连接SU-SISO信号模型多径形式： 上行连接SU-SIMO信号模型： 上行连接MU-SIMO信号模型： 下行连接SU-MISO信号模型： 下行连接MU-MISO信号模型： 信号模型 通信信号处理的处理对象是经过无线信道传输后的接收信号，不同的通信系统会抽象出不同的信号模型 就数字域而言，通常采用离散信号模型描述和表征接收信号 平坦信道和选择性信道的特性差异很大，对应的发射信号设计和接收信号处理已有很大差异，构建信号模型应分别进行 典型的信号模型包括：SISO 信号模型、SIMO 信号模型、MISO信号模型以及MIMO信号模型 信号模型 SISO信号模型(单发射天线、单接收天线) 其中 是传输的数据码元序列， 是按照数据码元速率 抽样的信道系数 (广义信道包括发端脉冲成型效应、收端滤波处理效应和物理信道) 平坦