移動通信 第3章 無線傳播與信道

1、第3章 無線傳播與信道概述 無線電波傳播特性 大尺度衰落 小尺度衰落 參考資料Chap 3 Mobile Radio Propagation: Large-Scale Path LossChap 4: Mobile Radio Propagation: Small-Scale Fading and Multipath 3.1 概述Why？ Who？How？理論分析實測數(shù)據(jù)仿真模型4 無線信道的物理過程天線天線無線發(fā)無線收直射反射散射繞射地面散射體移動障礙物干擾熱噪聲大尺度衰落：主因是接收距離的增大，考慮中值對數(shù)距離路徑損耗模型（ n-指數(shù)衰減模型）對數(shù)正態(tài)分布陰影模型(log-normal s

2、hadowing)經(jīng)驗模型 鏈路功率預算小尺度衰落：主因是多徑效應，考慮 瞬時變化multi-path多普勒頻移Rayleigh fading/ Rice fading多徑信道沖激響應模型進行無線信道仿真大尺度衰落（路徑損耗）基于理論分析自由空間傳播模型地面反射模型（2-ray Model）刀鋒繞射模型 （Knife-edge Diffraction Model）對數(shù)距離路徑損耗模型（Log-distance Path Loss Model）基于實測數(shù)據(jù)基于仿真模型自由空間傳播模型 (第3.1.2節(jié) pp.94)(3 - 11) 以dB計， 得 (3 - 12) 或 Lfs(dB) = 32.

3、44+20lg d(km)+20lg f(MHz) (3 - 13)式中， d的單位為km， 頻率單位以MHz計。地面反射模型（2-ray Model） 第3.1.5節(jié) pp.98 地面反射模型（2-ray Model）刀鋒繞射模型 （Knife-edge Diffraction Model）(第3.1.4節(jié) pp.97) 對數(shù)距離路徑損耗模型(Log-distance Path Loss Model）對數(shù)距離路徑損耗模型（Log-distance Path Loss Model）Log-normal shadowing model實測數(shù)據(jù)驗證應用1：Link-budget analysis基

4、于實測的模型第3.3、3.4節(jié) 解決的是給定條件下如何計算出接收信號的場強，亦即信號中值（指長區(qū)間中值）預測由于移動環(huán)境的復雜性和多樣性，要對接收信號的中值進行準確計算是相當困難的。無線通信工程的做法是：在大量場強測試的基礎上經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)計處理，找出各種地形地物下得傳播損耗（或接收信號場強）與距離、頻率及天線高度的關系，給出傳播特性的各種圖標和計算公式，建立電波預測模型。3.3 陸地移動信道的傳輸損耗著重研究陸地移動信道場強中值的估算以自由空間傳播為基礎，再分別考慮各種地形、地物對電波傳播的實際影響，并逐一予以必要的修正。各類基于實測的中值估算模型請閱讀教材移動通信第3.3節(jié)。小尺度衰

5、落（Small-scale Fading）描述信號在很短距離或數(shù)波長范圍內(nèi)迅速起伏的模型一般說fading，是特指 Small-scale fading此時路徑損耗（大尺度）可認為是常數(shù)。來自于多徑信號相互疊加的結(jié)果。對信道的主要影響接收信號在很小距離上或短時間內(nèi)的迅速變化。接收信號受到一隨機的頻率調(diào)制，調(diào)制頻率是Doppler頻移。由多徑引起的信號延時擴展。引起小尺度衰落的因素多徑傳播：從接收機“看”多徑傳播的每條路徑；對環(huán)境十分敏感。移動臺運動多普勒頻移 信道傳輸帶寬與信道相關帶寬相比多徑效應多徑效應A）不同相位的多徑信號的疊加 合成信號的幅度的快速變化，產(chǎn)生多徑衰落B）多徑信號傳播路徑不

6、同 時間色散C）傳播路徑上的移動物體 多普勒頻移多徑信道的描述參數(shù)多徑時延的統(tǒng)計描述功率時延分布的測量實測的沖激響應室外的功率延遲分布室內(nèi)的功率延遲分布時延色散參數(shù)mean excess delay（）rms delay spread（）Maximum exceed delay (XdB): the time delayduring which multipath energy falls to X dB below the max.噪聲門限對時間色散參數(shù)的影響計算提示Compute the RMS delay spread for the following power delay prof

7、ile.(a)(b) If BPSK modulation is used, what is the maximum bit rate that can be sent through the channel without needing an equalizer?接收信號間的幅度（包絡）相關系數(shù)相關帶寬 Bc時間的延遲對應于頻率的相關程度Example 5.5.Calculate the mean excess delay, rms delay spread, and the maximum excess delay (10dB). Estimate the 50% coherence b

8、andwidth of the channel.would this channel be suitable for AMPS or GSM without use of an equalizer?AMPS: 30kHz, GSM: 200kHz基于多徑時延擴展的小尺度衰落分類平坦衰落頻率選擇性衰落平坦衰落信道特征平坦衰落的特點頻率選擇性衰落信道特性頻率選擇性衰落的特點基于多徑時延擴展的小尺度衰落比較信道的時變特性多普勒頻移多普勒頻率擴展和相干時間多普勒功率譜 S(f)多普勒頻率擴展 BD信道的相關時間 Tc頻率的擴展對應于時間的相干性未調(diào)制載波的多普勒功率譜多普勒擴展信道的相干時間頻率的擴展對應時間的相干性基于多普勒頻率擴展的小尺度衰落分類快衰落慢衰落基于多普勒擴展的小尺度衰落比較總結(jié) 總結(jié)試在下面的坐標圖中填寫衰落類型Rayleigh and Ricean DistributionsRayleigh fadin