移动通信课件 第3章 移动信道的传播特性.ppt

图3-39 采用阵列天线后基站接收到的信号示意图 (a) 移动台1到达基站的信号； (b) 移动台2到达基站的信号； (c) 移动台1 和2在基站合成的信号； (d)基站接收机接收到的信号 　　采用阵列天线后， 在宏小区情况下的信号传输过程如图3-40所示。 基站天线的主瓣宽度为θBW。 基站天线通常会高于附近的建筑物和地形， 多径的形成主要取决于移动台附近的散射体。 图3-40 在宏小区情况下的信号传输示意图 　　1. Lee模型 Lee模型如图3-41所示，它采用等效的散射体来描述宏小区中移动台附近的多径传 播情况。 我们知道， 一旦散射体的位置给定， 则收发之间的传输距离就确定了， 相应的传输时延、 路径损耗、 电波的到达角度（AOA）等就随之确定了， AOA对应的天线增益也就确定了。 散射体的个数给定后， 多径的条数也就随之确定了。 也就是说， 一旦给定散射体的模型， 式（3-98）中的各参数就确定了， 也就确定了信道冲激响应模型。 图3-41 Lee模型 i=0, 1, …, N-1 (3-100) 式中, D是移动台与基站之间的传输距离。 　　在该模型中， 假定有N个散射体均匀地分布在移动台附近半径为R的圆上， 其中有一个散射体处于移动台与基站的视线传播路径上， 各条多径的AOA为 各多径信号的相关性由下式表示： (3-101) 式中: d是基站天线阵元之间的距离; θ0是移动台—基站 之间连线与基站阵元之间连线的夹角， 如图3-41所示。 　　2. 高斯广义平稳不相关散射模型（GWSSUS） 在高斯广义平稳不相关散射模型（GWSSUS）中， 假定散射体组成了很多簇， 在给定的信号带宽下， 每一簇内的多径是不可区分的， 如图3-42所示。 假定每簇中的平均AOA为θ0,k， 在数据传输的连续b个突发中， 每个簇的位置和时延保持不变， 则接收信号矢量可以表示为 (3-102) 图3-42 GWSSUS中散射体簇的分布 式中: d表示散射体簇数; vk,b表示在第b个突发中第k个散射体簇的复合导向矢量， 它可以表示为 (3-103) 式中: Nk表示第k个散射体簇中散射体的个数； αk,i、 φk,i和θk,i表示第k个散射体簇中第i个散射体对应的幅度、 相位和到达角度； a(θ)是方向θ上的阵列响应矢量。 　　当Nk足够大（≥10）时， 可以对 vk,b应用中心极限定理。 在该条件下， vk,b服从高斯分布，并假定其是广义平稳的， 即 vk,b是高斯广义平稳随机过程， 其特征由其均值和方差决定， 其确定方法如下： 在无视线分量的情况下， 由于假定相位在0到2π内均匀分布， 则其均值为0。 在有视线分量的情况下， 有E{ vk,b}∝ a(θ0,k)。 第k个散射体簇的协方差矩阵为 (3-104) (2) 屋顶至街道的绕射及散射损耗(基于Ikegami模型)的计算公式为 (3-78) 式中：w为街道宽度(m)；Δhm =hroof-hm为建筑物高度hroof与移动台天线高度hm之差(m)；Lori是考虑到街道方向的实验修正值， 且 0≤φ35° 35°≤φ55° 55°≤φ90° (3-79) 式中的φ是入射电波与街道走向之间的夹角。 (3) 多重屏障的绕射损耗(基于Walfish模型)的计算公式为 (3-80) 式中，b为沿传播路径建筑物之间的距离(m)； Lbsh和Ka表示由于基站天线高度降低而增加的路径损耗； Kd和Kf为Lmsd与距离d和频率f相关的修正因子， 与传播环境有关 3) f=1800MHz的传输损耗 在同一条件下， f=1800MHz的传输损耗可用900MHz的损耗值求出， 即： L1800=L900+10dB (3-86) 一般来说， 用COST-231模型作微蜂房覆盖区预测时， 需要详细的街道及建筑物的数据， 不宜采用统计近似值。 　　对COST-231/Walfish/Ikegami模型在某城市的预测值与实测值作比较，平均误差在±3 dB的范围内，标准偏差为5～7 dB。  　　假定f=880MHz，hm=1.5m，hb=30m，hroof=30m，平顶建筑， φ=90°，w=15m，则COST-231/Walfish/Ikegami模型和Hata模型的比较如图3-33所示。从图中可以看出，Hata模型给出的