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1、现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室叶芝慧叶芝慧2007-081现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室第第2讲衰落信道讲衰落信道qq衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响qq无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性qq信号时间扩展信号时间扩展信号时间扩展信
2、号时间扩展qq移动引起的信道时变性移动引起的信道时变性移动引起的信道时变性移动引起的信道时变性qq降低衰落影响的方法降低衰落影响的方法降低衰落影响的方法降低衰落影响的方法qq衰落信道的主要参数衰落信道的主要参数衰落信道的主要参数衰落信道的主要参数2007-082现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室qq当二十世纪五、六十年代首次对通信信道中产生衰当二十世纪五、六十年代首次对通信信道中产生衰当二十世纪五、六十年代首次对通信信道中产生衰当二十世纪五、六十
3、年代首次对通信信道中产生衰减的机制进行建模的时候，此模型主要是用于分析在减的机制进行建模的时候，此模型主要是用于分析在减的机制进行建模的时候，此模型主要是用于分析在减的机制进行建模的时候，此模型主要是用于分析在一个很宽的频带上沿着地表进行的通信。电离层传输一个很宽的频带上沿着地表进行的通信。电离层传输一个很宽的频带上沿着地表进行的通信。电离层传输一个很宽的频带上沿着地表进行的通信。电离层传输的的的的330 MHZ330 MHZ高频（高频（高频（高频（HFHF）频带、对流层散射的频带、对流层散射的频带、对流层散射的频带、对流层散射的300 300 MHZ3 GHZMHZ3 GHZ甚高频（甚高频（
4、甚高频（甚高频（UHFUHF）和）和）和）和330 GHZ330 GHZ超高频超高频超高频超高频（SHFSHF）信道，这些都是受衰落影响的信道。本讲将信道，这些都是受衰落影响的信道。本讲将信道，这些都是受衰落影响的信道。本讲将信道，这些都是受衰落影响的信道。本讲将重点分析重点分析重点分析重点分析UHFUHF频段中的瑞利（频段中的瑞利（频段中的瑞利（频段中的瑞利（RayleighRayleigh）衰落，该衰衰落，该衰衰落，该衰衰落，该衰落对移动通信系统产生影响，如蜂窝通信系统落对移动通信系统产生影响，如蜂窝通信系统落对移动通信系统产生影响，如蜂窝通信系统落对移动通信系统产生影响，如蜂窝通信系统。
5、重点重点重点重点介绍基本的衰落原理、衰落的类型以及减少衰落的方介绍基本的衰落原理、衰落的类型以及减少衰落的方介绍基本的衰落原理、衰落的类型以及减少衰落的方介绍基本的衰落原理、衰落的类型以及减少衰落的方法。法。法。法。2007-083现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2.1 2.1 2.1 2.1 衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响 qq分析系统性能时以理想加性高斯白噪声信道为分析基础。分析系统性能时以
6、理想加性高斯白噪声信道为分析基础。分析系统性能时以理想加性高斯白噪声信道为分析基础。分析系统性能时以理想加性高斯白噪声信道为分析基础。qq噪声来源噪声来源噪声来源噪声来源接收机中产生的热噪声。接收机中产生的热噪声。接收机中产生的热噪声。接收机中产生的热噪声。进进进进入入入入天天天天线线线线的的的的自自自自然然然然噪噪噪噪声声声声和和和和人人人人为为为为的的的的噪噪噪噪声声声声。影影影影响响响响可可可可用用用用天天天天线线线线温温温温度度度度描述。描述。描述。描述。qq热热热热噪噪噪噪声声声声在在在在有有有有用用用用信信信信号号号号频频频频带带带带范范范范围围围围内内内内的的的的功功功功率率率率
7、谱谱谱谱密密密密度度度度是是是是平平平平坦坦坦坦的的的的，概率密度函数是零均值的高斯密度函数（概率密度函数是零均值的高斯密度函数（概率密度函数是零均值的高斯密度函数（概率密度函数是零均值的高斯密度函数（pdfpdf）。）。）。）。qq移动通信外部噪声和干扰比接收机内部热噪声的影响大。移动通信外部噪声和干扰比接收机内部热噪声的影响大。移动通信外部噪声和干扰比接收机内部热噪声的影响大。移动通信外部噪声和干扰比接收机内部热噪声的影响大。qq在在在在建建建建模模模模实实实实际际际际系系系系统统统统时时时时，下下下下一一一一步步步步是是是是分分分分析析析析带带带带限限限限滤滤滤滤波波波波器器器器，在在在
8、在发发发发射射射射机机机机中中中中它它它它用用用用于于于于将将将将传传传传输输输输信信信信号号号号限限限限定定定定在在在在给给给给定定定定频频频频谱谱谱谱范范范范围围围围内内内内；在在在在接接接接收收收收机机机机中带限滤波器通常采用匹配滤波器。中带限滤波器通常采用匹配滤波器。中带限滤波器通常采用匹配滤波器。中带限滤波器通常采用匹配滤波器。qq由由由由于于于于滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的频频频频带带带带限限限限制制制制以以以以及及及及相相相相位位位位失失失失真真真真，必必必必须须须须采采采采用用用用特特特特殊殊殊殊的的的的信号设计和均衡技术以减少滤波器引起的码间串扰信号设计和均衡技术以减少滤
9、波器引起的码间串扰信号设计和均衡技术以减少滤波器引起的码间串扰信号设计和均衡技术以减少滤波器引起的码间串扰。2007-084现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室pp在分析无线信道的传输特性时，通常认为信号衰减与距离的在分析无线信道的传输特性时，通常认为信号衰减与距离的在分析无线信道的传输特性时，通常认为信号衰减与距离的在分析无线信道的传输特性时，通常认为信号衰减与距离的关系与自由空间传播时一样。关系与自由空间传播时一样。关系与自由空间传播时一样。关
10、系与自由空间传播时一样。pp在自由空间模型中，假定信号从发射端到接收端的传输过程在自由空间模型中，假定信号从发射端到接收端的传输过程在自由空间模型中，假定信号从发射端到接收端的传输过程在自由空间模型中，假定信号从发射端到接收端的传输过程中射频能量不会被物体吸收或反射，也假定大气层对信号没有中射频能量不会被物体吸收或反射，也假定大气层对信号没有中射频能量不会被物体吸收或反射，也假定大气层对信号没有中射频能量不会被物体吸收或反射，也假定大气层对信号没有影响，且认为信号的传输是远离地球的（或认为可以忽略各种影响，且认为信号的传输是远离地球的（或认为可以忽略各种影响，且认为信号的传输是远离地球的（或认
11、为可以忽略各种影响，且认为信号的传输是远离地球的（或认为可以忽略各种反射的影响）。反射的影响）。反射的影响）。反射的影响）。pp在理想空间信道中，射频能量的衰减和收、发端距离的平方在理想空间信道中，射频能量的衰减和收、发端距离的平方在理想空间信道中，射频能量的衰减和收、发端距离的平方在理想空间信道中，射频能量的衰减和收、发端距离的平方成正比，衰减成正比，衰减成正比，衰减成正比，衰减L Ls s(d d)称作路径损耗或自由空间损耗。当接收天线称作路径损耗或自由空间损耗。当接收天线称作路径损耗或自由空间损耗。当接收天线称作路径损耗或自由空间损耗。当接收天线是迷向（各向同性）时，是迷向（各向同性）时
12、，是迷向（各向同性）时，是迷向（各向同性）时，L Ls s(d d)可以表示为可以表示为可以表示为可以表示为(2.1(2.1)d d是收、发端的距离，是收、发端的距离，是收、发端的距离，是收、发端的距离，是传输信号的波长。是传输信号的波长。是传输信号的波长。是传输信号的波长。2.1 2.1 2.1 2.1 衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响 2007-085现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室pp在这种
13、理想传输中，接收信号的能量可以被精确在这种理想传输中，接收信号的能量可以被精确在这种理想传输中，接收信号的能量可以被精确在这种理想传输中，接收信号的能量可以被精确预测。但在大多数实际信道中，信号的传输是在靠预测。但在大多数实际信道中，信号的传输是在靠预测。但在大多数实际信道中，信号的传输是在靠预测。但在大多数实际信道中，信号的传输是在靠近地球的空气中进行的，所以理想空间模型对描述近地球的空气中进行的，所以理想空间模型对描述近地球的空气中进行的，所以理想空间模型对描述近地球的空气中进行的，所以理想空间模型对描述信道特性和预测系统的性能是不够的。在无线移动信道特性和预测系统的性能是不够的。在无线移
14、动信道特性和预测系统的性能是不够的。在无线移动信道特性和预测系统的性能是不够的。在无线移动通信系统中，信号从发射端可以通过多条反射路径通信系统中，信号从发射端可以通过多条反射路径通信系统中，信号从发射端可以通过多条反射路径通信系统中，信号从发射端可以通过多条反射路径到达接收端，这种现象称为到达接收端，这种现象称为到达接收端，这种现象称为到达接收端，这种现象称为多径传输多径传输多径传输多径传输。它会使接收。它会使接收。它会使接收。它会使接收信号的振幅、相位以及角度产生波动，这种现象称信号的振幅、相位以及角度产生波动，这种现象称信号的振幅、相位以及角度产生波动，这种现象称信号的振幅、相位以及角度产
15、生波动，这种现象称为为为为多径衰落多径衰落多径衰落多径衰落。端到端的系统建模和设计采用多种技。端到端的系统建模和设计采用多种技。端到端的系统建模和设计采用多种技。端到端的系统建模和设计采用多种技术的综合以减少衰落的影响，它比仅因术的综合以减少衰落的影响，它比仅因术的综合以减少衰落的影响，它比仅因术的综合以减少衰落的影响，它比仅因AWGNAWGN而而而而引起降级的信道设计要复杂得多。引起降级的信道设计要复杂得多。引起降级的信道设计要复杂得多。引起降级的信道设计要复杂得多。2.1 2.1 2.1 2.1 衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响衰落信道对通信的影响 2007-0
16、86现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2.2 2.2 2.2 2.2 无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性 图图图图2.1 2.1 衰落信道的分类衰落信道的分类衰落信道的分类衰落信道的分类 2007-087现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2.2 2.2
17、2.2 2.2 无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性 pp两类衰落：大规模衰落和小规模衰落。两类衰落：大规模衰落和小规模衰落。两类衰落：大规模衰落和小规模衰落。两类衰落：大规模衰落和小规模衰落。大规模衰落表示由于在大范围内移动而引起的平均信号能量的减大规模衰落表示由于在大范围内移动而引起的平均信号能量的减大规模衰落表示由于在大范围内移动而引起的平均信号能量的减大规模衰落表示由于在大范围内移动而引起的平均信号能量的减少或路径损耗。原因是收、发端间地表轮廓的影响。大规模衰落常少或路径损耗。原因是收、发端间地表轮廓的影响。大规模衰落常少或路径损耗。原因是收
18、、发端间地表轮廓的影响。大规模衰落常少或路径损耗。原因是收、发端间地表轮廓的影响。大规模衰落常用平均路径损耗（服从用平均路径损耗（服从用平均路径损耗（服从用平均路径损耗（服从n n次方律）和围绕均值的对数正态分布变量来次方律）和围绕均值的对数正态分布变量来次方律）和围绕均值的对数正态分布变量来次方律）和围绕均值的对数正态分布变量来描述。描述。描述。描述。小规模衰落是指信号的幅值、相位的动态变化，反映在收、发端小规模衰落是指信号的幅值、相位的动态变化，反映在收、发端小规模衰落是指信号的幅值、相位的动态变化，反映在收、发端小规模衰落是指信号的幅值、相位的动态变化，反映在收、发端间空间位置的微小变化
19、（小至半个波长）上。小规模衰落表现为：间空间位置的微小变化（小至半个波长）上。小规模衰落表现为：间空间位置的微小变化（小至半个波长）上。小规模衰落表现为：间空间位置的微小变化（小至半个波长）上。小规模衰落表现为：信号的时延扩展（信号弥散）和信道的时变特性。信号的时延扩展（信号弥散）和信道的时变特性。信号的时延扩展（信号弥散）和信道的时变特性。信号的时延扩展（信号弥散）和信道的时变特性。pp信道的时变特性是由于发和接相对移动而造成传输路径的变化。信道的时变特性是由于发和接相对移动而造成传输路径的变化。信道的时变特性是由于发和接相对移动而造成传输路径的变化。信道的时变特性是由于发和接相对移动而造成
20、传输路径的变化。传输路径的变化速率影响衰落速率。传输路径的变化速率影响衰落速率。传输路径的变化速率影响衰落速率。传输路径的变化速率影响衰落速率。如果存在大量反射路径而不存在视行信号分量，此时的小规模衰如果存在大量反射路径而不存在视行信号分量，此时的小规模衰如果存在大量反射路径而不存在视行信号分量，此时的小规模衰如果存在大量反射路径而不存在视行信号分量，此时的小规模衰落称作瑞利衰落，接收信号的包络由瑞利落称作瑞利衰落，接收信号的包络由瑞利落称作瑞利衰落，接收信号的包络由瑞利落称作瑞利衰落，接收信号的包络由瑞利pdfpdf统计描述。统计描述。统计描述。统计描述。若存在一个没有衰落的主要信号分量，则
21、接收信号的小规模衰落若存在一个没有衰落的主要信号分量，则接收信号的小规模衰落若存在一个没有衰落的主要信号分量，则接收信号的小规模衰落若存在一个没有衰落的主要信号分量，则接收信号的小规模衰落的包络服从的包络服从的包络服从的包络服从RicianRician分布。分布。分布。分布。pp当信号的视行路径被阻挡时小规模衰落服从瑞利分布，否则服从当信号的视行路径被阻挡时小规模衰落服从瑞利分布，否则服从当信号的视行路径被阻挡时小规模衰落服从瑞利分布，否则服从当信号的视行路径被阻挡时小规模衰落服从瑞利分布，否则服从RicianRician分布。无线移动通信跨越比较大的区域，其信号必然同时受分布。无线移动通信跨
22、越比较大的区域，其信号必然同时受分布。无线移动通信跨越比较大的区域，其信号必然同时受分布。无线移动通信跨越比较大的区域，其信号必然同时受大规模衰落和小规模衰落的影响。大规模衰落和小规模衰落的影响。大规模衰落和小规模衰落的影响。大规模衰落和小规模衰落的影响。2007-088现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2.2 2.2 2.2 2.2 无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性 大规模衰落可看成是信号的小规模
23、波动的空间平均。大规模衰落可看成是信号的小规模波动的空间平均。大规模衰落可看成是信号的小规模波动的空间平均。大规模衰落可看成是信号的小规模波动的空间平均。为了从大规模阴影效应中去除信号的小规模波动影响，常为了从大规模阴影效应中去除信号的小规模波动影响，常为了从大规模阴影效应中去除信号的小规模波动影响，常为了从大规模阴影效应中去除信号的小规模波动影响，常将接收信号在将接收信号在将接收信号在将接收信号在10301030个波长上求平均来估计。个波长上求平均来估计。个波长上求平均来估计。个波长上求平均来估计。有有有有3 3种影响信号传播的基本方式：种影响信号传播的基本方式：种影响信号传播的基本方式：种
24、影响信号传播的基本方式：反射反射反射反射 当电磁波在传输时遇到尺寸远大于当电磁波在传输时遇到尺寸远大于当电磁波在传输时遇到尺寸远大于当电磁波在传输时遇到尺寸远大于RFRF信号波长信号波长信号波长信号波长 的的的的光滑表面时，会出现反射现象。光滑表面时，会出现反射现象。光滑表面时，会出现反射现象。光滑表面时，会出现反射现象。衍射衍射衍射衍射 当收、发端之间的路径存在密度较大的物体，其当收、发端之间的路径存在密度较大的物体，其当收、发端之间的路径存在密度较大的物体，其当收、发端之间的路径存在密度较大的物体，其尺寸比尺寸比尺寸比尺寸比 大，就会在阻碍物之后产生次级波。衍射出现的大，就会在阻碍物之后产
25、生次级波。衍射出现的大，就会在阻碍物之后产生次级波。衍射出现的大，就会在阻碍物之后产生次级波。衍射出现的原因是收、发端之间没有视行路径，原因是收、发端之间没有视行路径，原因是收、发端之间没有视行路径，原因是收、发端之间没有视行路径，RFRF信号的能量不能信号的能量不能信号的能量不能信号的能量不能直接到达接收端。常称为遮蔽，因为即使存在不可穿透障直接到达接收端。常称为遮蔽，因为即使存在不可穿透障直接到达接收端。常称为遮蔽，因为即使存在不可穿透障直接到达接收端。常称为遮蔽，因为即使存在不可穿透障碍物，衍射场仍能到达接收机。碍物，衍射场仍能到达接收机。碍物，衍射场仍能到达接收机。碍物，衍射场仍能到达
26、接收机。散射散射散射散射 当信号传输中遇到大的、粗糙的表面，或者尺寸当信号传输中遇到大的、粗糙的表面，或者尺寸当信号传输中遇到大的、粗糙的表面，或者尺寸当信号传输中遇到大的、粗糙的表面，或者尺寸与与与与 相当的表面时，其能量会发生散射或向所有的方向反相当的表面时，其能量会发生散射或向所有的方向反相当的表面时，其能量会发生散射或向所有的方向反相当的表面时，其能量会发生散射或向所有的方向反射。传输路径上任何使信号发生散射或反射的物体都称为射。传输路径上任何使信号发生散射或反射的物体都称为射。传输路径上任何使信号发生散射或反射的物体都称为射。传输路径上任何使信号发生散射或反射的物体都称为散射物散射物
27、散射物散射物。2007-089现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2.2 2.2 2.2 2.2 无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性 pp小规模衰落的原因是信号的时延扩展和信道的时变特性，小规模衰落的原因是信号的时延扩展和信道的时变特性，小规模衰落的原因是信号的时延扩展和信道的时变特性，小规模衰落的原因是信号的时延扩展和信道的时变特性，可以从时域和频域两个角度来加以研究。可以从时域和频域两个角度来加以研
28、究。可以从时域和频域两个角度来加以研究。可以从时域和频域两个角度来加以研究。pp根据信号的时延扩展，衰落可以分为频率选择性衰落和根据信号的时延扩展，衰落可以分为频率选择性衰落和根据信号的时延扩展，衰落可以分为频率选择性衰落和根据信号的时延扩展，衰落可以分为频率选择性衰落和频率非选择性（平坦）衰落。根据信道的时变特性，衰落频率非选择性（平坦）衰落。根据信道的时变特性，衰落频率非选择性（平坦）衰落。根据信道的时变特性，衰落频率非选择性（平坦）衰落。根据信道的时变特性，衰落可以分为快衰落和慢衰落。可以分为快衰落和慢衰落。可以分为快衰落和慢衰落。可以分为快衰落和慢衰落。pp在无线移动应用中，进行链路预
29、算时必须估计路径损耗。在无线移动应用中，进行链路预算时必须估计路径损耗。在无线移动应用中，进行链路预算时必须估计路径损耗。在无线移动应用中，进行链路预算时必须估计路径损耗。pp估计路径损耗应考虑以下几个因素：估计路径损耗应考虑以下几个因素：估计路径损耗应考虑以下几个因素：估计路径损耗应考虑以下几个因素：（1 1）对于大规模衰落，平均路径损耗是距离的函数；）对于大规模衰落，平均路径损耗是距离的函数；）对于大规模衰落，平均路径损耗是距离的函数；）对于大规模衰落，平均路径损耗是距离的函数；（2 2）平均路径损耗接近最坏情况的值或者大规模衰落）平均路径损耗接近最坏情况的值或者大规模衰落）平均路径损耗接
30、近最坏情况的值或者大规模衰落）平均路径损耗接近最坏情况的值或者大规模衰落的边界值（一般是的边界值（一般是的边界值（一般是的边界值（一般是610 dB610 dB）；）；）；）；（3 3）接近最坏情况的瑞利衰落或者小规模衰落的边界接近最坏情况的瑞利衰落或者小规模衰落的边界接近最坏情况的瑞利衰落或者小规模衰落的边界接近最坏情况的瑞利衰落或者小规模衰落的边界值（一般是值（一般是值（一般是值（一般是2030dB2030dB）。）。）。）。2007-0810现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点
31、实验室东南大学移动通信国家重点实验室2.2 2.2 2.2 2.2 无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性 pp利用复数概念，传输信号可以写成利用复数概念，传输信号可以写成利用复数概念，传输信号可以写成利用复数概念，传输信号可以写成 （2.22.2）ppReRe表示表示表示表示的实部，的实部，的实部，的实部，f fc c是载波频率。基带波形是载波频率。基带波形是载波频率。基带波形是载波频率。基带波形g g(t t)称为称为称为称为s s(t t)的复包络，表达为的复包络，表达为的复包络，表达为的复包络，表达为 （2.32.3）R R(t t)=|)=|
32、g g(t t)|)|是包络幅值，是包络幅值，是包络幅值，是包络幅值，(t t)是相位。是相位。是相位。是相位。对纯频率或纯相位已调信号，对纯频率或纯相位已调信号，对纯频率或纯相位已调信号，对纯频率或纯相位已调信号，R R(t t)是常量；对一般情况，是常量；对一般情况，是常量；对一般情况，是常量；对一般情况，R R(t t)相对于相对于相对于相对于t t=1/=1/f fc c作缓慢变化。作缓慢变化。作缓慢变化。作缓慢变化。2007-0811现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验
33、室东南大学移动通信国家重点实验室2.2 2.2 2.2 2.2 无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性 pp衰落环境下，衰落环境下，衰落环境下，衰落环境下，g g(t t)被乘性因子被乘性因子被乘性因子被乘性因子(t t)e-e-jj(t t)修正，变化后的基带信号修正，变化后的基带信号修正，变化后的基带信号修正，变化后的基带信号可表示为可表示为可表示为可表示为(t t)e e-j-j(t)(t)g g(t t)。包络的幅值包络的幅值包络的幅值包络的幅值(t t)R R(t t)可表示为可表示为可表示为可表示为 a a(t t)R R(t t)=)=m
34、m(t t)r r0 0(t t)R R(t t)(2.4)(2.4)mm(t t)：包络的大规模衰落分量，包络的大规模衰落分量，包络的大规模衰落分量，包络的大规模衰落分量，r r0 0(t t)：小规模衰落分量。小规模衰落分量。小规模衰落分量。小规模衰落分量。mm(t t)服从高斯正态分布。有时服从高斯正态分布。有时服从高斯正态分布。有时服从高斯正态分布。有时r r0 0(t t)还表示多径或瑞利衰减。还表示多径或瑞利衰减。还表示多径或瑞利衰减。还表示多径或瑞利衰减。pp图图图图2.32.3：(t t)和和和和mm(t t)之间的关系。之间的关系。之间的关系。之间的关系。假定是未经调制的载波
35、，即式（假定是未经调制的载波，即式（假定是未经调制的载波，即式（假定是未经调制的载波，即式（2.42.4）中的）中的）中的）中的R R(t t)=1)=1。图图图图2.3a2.3a描绘了接收信号能量与天线之间距离的关系。接收信号能描绘了接收信号能量与天线之间距离的关系。接收信号能描绘了接收信号能量与天线之间距离的关系。接收信号能描绘了接收信号能量与天线之间距离的关系。接收信号能量是乘性因子量是乘性因子量是乘性因子量是乘性因子(t t)的函数。的函数。的函数。的函数。小规模衰落产生的两相邻零点幅值间的天线偏移约半个波长。小规模衰落产生的两相邻零点幅值间的天线偏移约半个波长。小规模衰落产生的两相邻
36、零点幅值间的天线偏移约半个波长。小规模衰落产生的两相邻零点幅值间的天线偏移约半个波长。图图图图2.3b2.3b中，大规模衰落或局部均值中，大规模衰落或局部均值中，大规模衰落或局部均值中，大规模衰落或局部均值mm(t t)已被移去，便于分析小规已被移去，便于分析小规已被移去，便于分析小规已被移去，便于分析小规模衰落模衰落模衰落模衰落r r0 0(t t)。mm(t t)可通过计算接收信号包络在可通过计算接收信号包络在可通过计算接收信号包络在可通过计算接收信号包络在10301030个波长上的平个波长上的平个波长上的平个波长上的平均值而得到。对数正态衰落是位置的相对缓慢变化函数，而瑞利衰均值而得到。
37、对数正态衰落是位置的相对缓慢变化函数，而瑞利衰均值而得到。对数正态衰落是位置的相对缓慢变化函数，而瑞利衰均值而得到。对数正态衰落是位置的相对缓慢变化函数，而瑞利衰落则是位置的相对快速变化函数。落则是位置的相对快速变化函数。落则是位置的相对快速变化函数。落则是位置的相对快速变化函数。2007-0812现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室图图图图2.3 2.3 大规模衰落和小规模衰落大规模衰落和小规模衰落大规模衰落和小规模衰落大规模衰落和小规模衰落 2
38、007-0813现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2.2 2.2 2.2 2.2 无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性 大规模衰落大规模衰落大规模衰落大规模衰落_ _无线信道传播模型无线信道传播模型无线信道传播模型无线信道传播模型 qqOkumuraOkumura给出了综合的路径损耗数据的测量。给出了综合的路径损耗数据的测量。给出了综合的路径损耗数据的测量。给出了综合的路径损耗数据的测量。HataHat
39、a归纳出参归纳出参归纳出参归纳出参数方程。数方程。数方程。数方程。qq平均路径损耗平均路径损耗平均路径损耗平均路径损耗 是收、发端距离是收、发端距离是收、发端距离是收、发端距离d d的函数，它与的函数，它与的函数，它与的函数，它与d d和参考距离和参考距离和参考距离和参考距离d d0 0之比值的之比值的之比值的之比值的n n次方成正比，用数学表达式表示为次方成正比，用数学表达式表示为次方成正比，用数学表达式表示为次方成正比，用数学表达式表示为 （2.52.5）qq写成写成写成写成dBdB形式：形式：形式：形式：（2.62.6）参考距离参考距离参考距离参考距离d d0 0是远离发射天线的一个点与
40、发射天线之间的距离。是远离发射天线的一个点与发射天线之间的距离。是远离发射天线的一个点与发射天线之间的距离。是远离发射天线的一个点与发射天线之间的距离。对大对大对大对大单元单元单元单元d d0 0取取取取1 km1 km，对微单元对微单元对微单元对微单元d d0 0取取取取100 m100 m，对室内信道对室内信道对室内信道对室内信道d d0 0取取取取1 m1 m。L Ls s(d d0 0)可由等式（可由等式（可由等式（可由等式（2.12.1）求出或由测量得到。）求出或由测量得到。）求出或由测量得到。）求出或由测量得到。是给定是给定是给定是给定d d的平均的平均的平均的平均路径损耗。路径损
41、耗。路径损耗。路径损耗。2007-0814现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2.2 2.2 2.2 2.2 无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性 大规模衰落大规模衰落大规模衰落大规模衰落 qq在在在在log-loglog-log坐标图中，坐标图中，坐标图中，坐标图中，d d d d0 0时，时，时，时，与与与与d d的关系是斜率为的关系是斜率为的关系是斜率为的关系是斜率为1010n ndB/10dB/1
42、0倍倍倍倍的直线。的直线。的直线。的直线。n n取决于频率、天线高度和传输环境。在自由空间中信号取决于频率、天线高度和传输环境。在自由空间中信号取决于频率、天线高度和传输环境。在自由空间中信号取决于频率、天线高度和传输环境。在自由空间中信号传输服从倒数平方律，传输服从倒数平方律，传输服从倒数平方律，传输服从倒数平方律，n n等于等于等于等于2 2。qq如果存在强烈的导波，如果存在强烈的导波，如果存在强烈的导波，如果存在强烈的导波，n n可能低于可能低于可能低于可能低于2 2。当有障碍物的时候，。当有障碍物的时候，。当有障碍物的时候，。当有障碍物的时候，n n比较比较比较比较大。图大。图大。图大
43、。图2.42.4给出了在德国一些地点测出的路径损耗与距离的关系。给出了在德国一些地点测出的路径损耗与距离的关系。给出了在德国一些地点测出的路径损耗与距离的关系。给出了在德国一些地点测出的路径损耗与距离的关系。d d0 0 =100 m=100 m。图中也给出了不同指数值时对应的直线。图中也给出了不同指数值时对应的直线。图中也给出了不同指数值时对应的直线。图中也给出了不同指数值时对应的直线。qq式（式（式（式（2.62.6）表达的路径损耗对距离的关系是一个平均值。对相同的）表达的路径损耗对距离的关系是一个平均值。对相同的）表达的路径损耗对距离的关系是一个平均值。对相同的）表达的路径损耗对距离的关
44、系是一个平均值。对相同的T-RT-R，不同地方的周边环境不同，有必要对均值方程作修改。不同地方的周边环境不同，有必要对均值方程作修改。不同地方的周边环境不同，有必要对均值方程作修改。不同地方的周边环境不同，有必要对均值方程作修改。qq图图图图2.42.4说明在某些情况下路径损耗值的修改有可能比较大。测量结说明在某些情况下路径损耗值的修改有可能比较大。测量结说明在某些情况下路径损耗值的修改有可能比较大。测量结说明在某些情况下路径损耗值的修改有可能比较大。测量结果显示，任意果显示，任意果显示，任意果显示，任意d d的路径损耗的路径损耗的路径损耗的路径损耗L Ld d是一个均值为、服从对数正态分布的
45、是一个均值为、服从对数正态分布的是一个均值为、服从对数正态分布的是一个均值为、服从对数正态分布的随机变量。随机变量。随机变量。随机变量。2007-0815现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室图图图图2.4 2.4 在德国一些地方测量的路径损耗与距离之间的关系在德国一些地方测量的路径损耗与距离之间的关系在德国一些地方测量的路径损耗与距离之间的关系在德国一些地方测量的路径损耗与距离之间的关系 2007-0816现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通
46、信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2.2 2.2 2.2 2.2 无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性 大规模衰落大规模衰落大规模衰落大规模衰落 qq路径损耗路径损耗路径损耗路径损耗L Lp p(d d)可由可由可由可由 加上一个随机变量加上一个随机变量加上一个随机变量加上一个随机变量X X 得到得到得到得到（2.72.7）X X:零均值、标准方差为零均值、标准方差为零均值、标准方差为零均值、标准方差为（dBdB表示）的高斯随机变量。表示）的高
47、斯随机变量。表示）的高斯随机变量。表示）的高斯随机变量。X X是与位置、距离无关的量。是与位置、距离无关的量。是与位置、距离无关的量。是与位置、距离无关的量。由于由于由于由于X X和和和和L Lp p(d d)是随机变量，必须确定是随机变量，必须确定是随机变量，必须确定是随机变量，必须确定X X的初始值。的初始值。的初始值。的初始值。通常根据测量结果确定，通常根据测量结果确定，通常根据测量结果确定，通常根据测量结果确定，X X的值一般为的值一般为的值一般为的值一般为610610dBdB或更高。或更高。或更高。或更高。qq对给定收、发端距离的任意单元，统计描述大规模衰落造成对给定收、发端距离的任
48、意单元，统计描述大规模衰落造成对给定收、发端距离的任意单元，统计描述大规模衰落造成对给定收、发端距离的任意单元，统计描述大规模衰落造成的路径损耗参数有：的路径损耗参数有：的路径损耗参数有：的路径损耗参数有：（1 1）参考距离）参考距离）参考距离）参考距离（2 2）路径损耗指数）路径损耗指数）路径损耗指数）路径损耗指数（3 3）X X的标准方差的标准方差的标准方差的标准方差 2007-0817现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2.2 2.2 2.2
49、 2.2 无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性无线移动信道传播特性 小规模衰落小规模衰落小规模衰落小规模衰落 qq小小小小规规规规模模模模衰衰衰衰落落落落r r0 0(t t)。假假假假设设设设大大大大规规规规模模模模衰衰衰衰落落落落mm(t t)的的的的影影影影响响响响是是是是个个个个常常常常数数数数，又又又又假假假假设设设设天天天天线线线线是是是是移移移移动动动动的的的的，存存存存在在在在多多多多条条条条传传传传输输输输散散散散射射射射路路路路径径径径，每每每每条条条条对对对对应应应应一一一一个个个个时时时时变变变变传传传传输输输输时时时时延延延延 n n(t t)
50、和一个时变乘性因子和一个时变乘性因子和一个时变乘性因子和一个时变乘性因子 n n(t t)。收到的带通信号为收到的带通信号为收到的带通信号为收到的带通信号为（2.82.8）qq将等式（将等式（将等式（将等式（2.22.2）代入式（）代入式（）代入式（）代入式（2.82.8），有），有），有），有 （2.2.）qq接收信号的等效基带信号为接收信号的等效基带信号为接收信号的等效基带信号为接收信号的等效基带信号为 （2.102.10）2007-0818现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术现代移动通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实