移动通信信道-2

接收信号呈现为一串脉冲，出现时间色散现象。
N 4
a0

t
五、时延扩展和相关带宽
2、时延扩展的描述
时延功率谱：由不同时延信号分量的平均功率构成
P(τ) 归一化时延谱 P( )
0dB

时延扩展， P(τ )的均方根
P()
30dB
0
m 平均时延
Tm
相对时延值

最大多径时延， P(τ )下 降到-30dB时的时延差
2、多径传播对接收信号产生的影响 典型实例 800MHz室内环境中典型传播时延扩展为
1μs，符号速率200kbps，符号宽度？重叠率？
符号宽度5μs，重叠覆盖率20%
2.2 移动通信信道的多径传播特性
2.2.1 移动通信信道中的电波传播损耗特性 2.2.2 移动环境下的多径传播 2.2.3 多普勒频移 2.2.4 多径接收信号的统计特性（自学） 2.2.5 衰落信号幅度的特征量
2.2.5 衰落信号幅度的特征量
2.2.4 多径接收信号的统计特性（提示）
移动通信信道统计分析：对接收信号的功率或 电压包络进行定量描述。 以瑞利分布为例，接收信号的包络和相位(σ为方差)：
– 包络概率密度函数（瑞利分布）：
r 2 2 p(r ) 2 e
1 2
r2
r0
– 相位概率密度函数（均匀分布）： p( )
深度衰落发生的次数较少，浅度衰落发生得相当频繁。 衰减20dB概率为1%，衰减30dB和40dB的概率分别为 0.1%和0.01%。
正斜率 负斜率
t1
t2
t3
t4
A
1
2
3
4
NA 4 /T
T
F
( A) ti / 4
i
4
0
四、衰落信号幅度的特征量
4、平均衰落持续时间 定义：信号包络低于某个给定电平值的概率与 该电平值所对应的电平通过率之比。
信号2： 200kHz -> -5 s 多径干扰程度大，带宽大于相关带宽
平坦衰落 vs. 频率选择性衰落！
五、时延扩展和相关带宽
五、时延扩展和相关带宽
4、多径对信号频域的影响
A( , t )
1
进一步思考物理含义？
当多径时延差一定时，
从频域上看，当信号带 宽较宽时，会发生畸变！
(2n 1) (t ) (2n 3) (t )
1

图2-14 双射线信道的幅频特性
当 (t ) 2n
2.3 描述多径衰落信道的主要参数
2.3.1 时延扩展和相关带宽 2.3.2 多普勒扩展和相关时间
2.3.3 角度扩展和相关距离（自学）
2.3.4 多径衰落信道的分类
五、时延扩展与相关带宽
1、时延扩展的概念 定义：多径传播造成的信号时间扩散 假设发射一个极短的脉冲信号，经过多径信道
后，接收信号是什么样的？
相关带宽由信道的时延扩展决定，两者之间 成反比关系。 信道实际情况 时延扩展（多径结构） 相关带宽
五、时延扩展和相关带宽
6、时延扩展和相关带宽的关系
实例分析：时延扩展为 1.37s ，采用式 (2-70) 计算可得 相关带宽为116kHz。 思考：带宽分别为30kHz的信号和200kHz的信号，在经 过该信道后，从时域和频域上看，各有什么区别？ 多径干扰程度小，带宽小于相关带宽 信号1：30kHz -> - 33.3 s
j (t )
)
五、时延扩展和相关带宽
4、多径对信号频域的影响 双径信道等效网络的传递函数为:
H e ( j, t ) s0 (t ) 1 e j (t ) si (t )
信道的幅频特性为:
A( , t ) 1 cos (t ) j sin (t ) 1 2 2 cos( (t ))
2.2 移动通信信道的多径传播特性
2.2.1 移动通信信道中的电波传播损耗特性 2.2.2 移动环境下的多径传播 2.2.3 多普勒频移 2.2.4 多径接收信号的统计特性（自学）
2.2.5 衰落信号幅度的特征量
一、电波传播损耗特性
移动信道是一种变参信道 信号传播过程中会遭受不同类型的损耗
时，双径信号同相叠加，出现峰点；
当 (t ) (2n 1)
时，双径信号反相相消，出现谷点。
五、 时延扩展和相关带宽
5、多径对信号频域影响的量化 （1）相关带宽的定义 指一特定频率范围，在该范围内，两个频率
分量有很强的幅度相关性；
在此范围内的所有频率分量几乎具有相同的 增益及线性相位。
接收信号场强的瞬时值快速变化，在几个波长
间距内的变化幅度可达30dB
一、电波传播损耗特性
场强 dBV / m
80 60
几十个波长（多径衰落）
40
20 0
0 2
几百个波长（阴影衰落） 传播损耗
4 距离(km) 6 8
一、电波传播损耗特性
大尺度路径损耗传播模型
描述发射机和接收机之间长距离上平均场强的变化， 用于预测平均场强并估计无线覆盖范围。 受到收发距离及地形地貌的影响。
二、移动环境的多径传播
1、多径传播的基本概 念
信道中存在各种反射物 和散射物 发射波到达接收机时形 成在时间、空间上相互
基站 散射波 直射波
V
反射波
移动台
区别的多个无线电波
二、移动环境下的多径传播
1、多径传播的基本概念 余 音 绕 梁
多径传播示意图
二、移动环境下的多径传播
2、多径传播对接收信号产生的影响
三、多普勒频移
1、何为多普勒频移？
1842年由奥地利数学家、物理学家克里斯琴.多普勒.约 翰首先提出。 定义：当发射源与接收体之间发生相对运动时，接收频
率与发射频率之差。
火车汽笛声的变化？ 从远而近时，汽笛音调变尖 从近而远时，汽笛音调变低 对无线通信场景如何更直白的理解？
思考：如何理解物理含义？ 信号包络低于某个给定电平值的概率 ->值越大， 衰落情况越严重 电平通过率 -> 值越大，衰落变化速度越快，停留
在某状态的时间越短
四、衰落信号幅度的特征量
4、平均衰落持续时间 思考：平均衰落持续时间对工程设计的意义在 哪里？
接收信号电平低于接收机门限电平时，就可能造成 语音中断或误比特率突然增大。 由平均衰落持续时间可判断通信受影响的程度，确 定是否会发生突发错误及突发错误的长度。
2、衰落率 定义：信号包络在单位时间内以正斜率通过中值 电平的次数
与发射频率、移动台行进速度、方向及多径传播的路
径数有关。 当移动台的行进方向朝着或背着电波传播方向时，衰 落最快。
v FA /2
四、衰落信号幅度的特征量
3、电平通过率
包络在单位时间以正斜率通过某规定电平R的次数
势？
朝向入射波方向移动－>多普勒 频移为正值； 背向入射波方向移动－>多普勒 频移为负值。
思考：移动台连续的运动，会造成什么现象？
2.2 移动通信信道的多径传播特性
2.2.1 移动通信信道中的电波传播损耗特性 2.2.2 移动环境下的多径传播 2.2.3 多普勒频移 2.2.4 多径接收信号的统计特性（自学）
0 2
3-24
四、衰落信号幅度的特征量
1、研究衰落信号幅度特征量的必要性 链路设计需要得到链路性能的幅度特点
一条衰落信道每隔多长时间就会衰落到某一特定的电 平之下？ 这条信道将在该门限下持续多长时间？
工程应用中，常常用一些特征量表示衰落信号 的幅度特点。
四、衰落信号幅度的特征量
五、 时延扩展和相关带宽
5、多径对信号频域影响的量化 （2）相关带宽的定量计算
相关系数大于0.9时，相关带宽为：
1 Bc 50
将定义放宽至相关系数大于0.5，相关带宽为： 1 Bc 5 实际工程上，一般采用下式估算：
Bc 1 2
五、时延扩展和相关带宽
6、时延扩展和相关带宽的关系
上次课重点回顾
VHF和UHF电波主要有几种传播方式？ 自由空间中电波传播损耗变化有何规律？
大气对电波传播有何影响？
绕射损耗与哪些因素有关？ 反射模型中，电波传播损耗变化有何规律？第2Fra bibliotek 移动通信信道
2.1 陆地无线电波传播特性 2.2 移动通信信道的多径传播特性 2.3 描述多径衰落信道的主要参数 2.4 阴影衰落的基本特性 2.5 电波传播损耗预测模型 2.6 多径衰落信道的建模和仿真 2.7 MIMO信道简介 第三次课 第一次课
典型的时延（功率）谱曲线
五、时延扩展和相关带宽
2、时延扩展的描述 平均时延
m P( )d
0

离散化
m
a a
k k
2 k k 2 k
P( ) P( )
k k k k
k
时延扩展
( 2 P( )d ) m 2
2
2 2 a k k k 2 a k k
平均时延扩展 (s)
五、时延扩展和相关带宽
4、多径对信号频域的影响 以双径模型为例，且不计信道的固定衰减
H e ( , t )
1
Si (t )
第一射线信号为Si(t)

衰减系数
2
两径时延差
(t )
So (t )

第二射线信号为Si(t)ej（t）
图2-13 双径信道等效网络
s0 (t ) si (t )(1 e
P(d ) L(d ) S (d ) R(d )