[信息与通信]第二章 无线传播与移动信道.ppt

第二章 无线传播与移动信道 移动信道属于无线信道，它既不同于传统的固定式有线信道，也与一般具有可移动功能的无线接入的无线信道有所区别。它是移动的动态信道。 任何一种通信系统的三项基本指标 有效性 可靠性 安全性 移动信道分析 §2.1移动信道的特点 2.1.1移动通信信道的主要三个特点 1)传播的开放性 2)接收地点地理环境的复杂性与多样性 3)通信用户的随机移动性 其实归结为两个特性 开放 移动 §2.1移动信道的特点 若从移动信道中的电磁波传播上看可分为： 1) 直射波 2) 反射波 3) 绕射波 二次发射的漫反射产生的散射波 穿透的直射波 §2.1移动信道的特点 2.1.3接收信号中的三类损耗与四种效应 具有三类不同层次的损耗 路径传播损耗：大范围 慢衰落损耗：中范围 快衰落（小范围），又可分为： 空间选择性快衰落 频率选择性快衰落 时间选择性快衰落 §2.1移动信道的特点 四种主要效应 阴影效应：由大型建筑物和其它物体的阻挡，在电波传播的接收区域中产生传播半盲区。它类似于太阳光受阻挡后可产生的阴影，光波的波长较短，因此阴影可见，电磁波波长较长，阴影不可见，但是接收终端(如手机)与专用仪表可以测试出来。 §2.1移动信道的特点 远近效应：由于接收用户的随机移动性，移动用户与基站之间的距离也是在随机变化，若各移动用户发射信号功率一样，那么到达基站时信号的强弱将不同，离基站近者信号强，离基站远者信号弱。 通信系统中的非线性将进一步加重信号强弱的不平衡性，甚至出现了以强压弱的现象，并使弱者，即离基站较远的用户产生掉话(通信中断)现象，通常称这一现象为远近效应。 §2.1移动信道的特点 多径效应：所接收到的信号是各路径信号的矢量和，也就是说各径之间可能产生自干扰，称这类自干扰为多径干扰或多径效应。这类多径干扰是非常复杂的，有时根本收不到主径直射波，收到的是一些连续反射波等等。 §2.1移动信道的特点 多普勒效应：它是由于接收用户处于高速移动中比如车载通信时传播频率的扩散而引起的，其扩散程度与用户运动速度成正比。这一现象只产生在高速(≥70km/h)车载通信时，而对于通常慢速移动的步行和准静态的室内通信，则不予考虑。 §2.2 三类主要快衰落 空间选择性衰落 频率选择性衰落 时间选择性衰落 §2.2 三类主要快衰落 2.2.1空间选择性衰落 指在不同的地点与空间位置衰落特性不一样。 §2.2 三类主要快衰落 1)信道输入： 射频：单频等幅载波; 角度域：在 角上送入一个 脉冲式的点波束。 2)信道输出 时空域：在不同接收点时域上衰落特性是不一样的，即同一时间，不同地点(空间)衰落起伏是不一样的，这样，从空域上看，其信号包络的起伏周期为； 角度域：在原来 角度上的点波束产生了扩散，其扩散宽度为 。 3)结论：由于开放型的时变信道使天线的点波束产生了扩散而引起了空间选择性衰落，其衰落周期 ，其中为波长。 空间选择性衰落，通常又称为平坦瑞利衰落。这里的平坦特性是指在时域、频域中不存在选择性衰落。 §2.2 三类主要快衰落 2.2.2频率选择性衰落 所谓频率选择性衰落是指在不同频段上衰落特性不一样。其现象、成因与机理如图所示： §2.2 三类主要快衰落 §2.2 三类主要快衰落 1)信道输入 频域：白色等幅频谱 时域：在时刻输入一个脉冲 2)信道输出 频域：衰落起伏的有色谱 时域：在瞬间，脉冲在时域产生了扩散，其扩散宽度。其中为绝对时延。 3)结论：由于信道在时域的时延扩散，引起了在频域的频率选择性衰落。且其衰落周期，即与时域中的时延扩散程度成正比。 §2.2 三类主要快衰落 2.2.3时间选择性衰落 所谓时间选择性衰落，是指在不同的时间衰落特性是不一样的。其现象、成因与机理如图所示： §2.2 三类主要快衰落 时间选择性衰落信道原理图 §2.2 三类主要快衰落 1)信道输入： 时域：单频等幅载波； 频域：在单一频率上单根谱线(脉冲)； 2)信道输出： 时域：包络起伏不平； 频域：以为中心产生频率扩散，其中为绝对多普勒频移，为相对值。 3)结论：由于用户的高速移动在频域引起多普勒频移，在相应的时域其波形产生时间选择性衰落。其衰落周期为。 §2.2 三类主要快衰落 2.2.4实际移动通信中三类选择性衰落产生的条件 在实际移动通信中，三类选择性衰落都存在，根据其产生的条件大致可以划分为以下三类。并可以用下列示意图表示： §2.2 三类主要快衰落 §2.2 三类主要快衰落 1)第一类多径干扰：是由于快速