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1、BUPT Inf formation n Theory 第二章第二章线传播与移动信道线传播与移动信道&Techno无无线传播与移动信道线传播与移动信道ology Edu ucation&Research h CenterBUPT Inf formation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n Theory 道，也与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。正如前面所分析的，移动信道是一个非常复杂的动态信道，取决于用户所在地点环境条件的客观存在的信道其信道参数&Techno取决于用户所在地点环境条件的客观
2、存在的信道，其信道参数是时变的。利用这类复杂的移动信道进行通信，首先必须分析和掌握信道的基本特点和实质，然后才能针对存在的问题一一对症下药给出相应技术解决方案ology Edu对症下药给出相应技术解决方案。任何一种通信系统都是围绕着如何完成通信的三项基本指标有效性，可靠性和安全性进行不断的优化。ucation&标有效性可靠性和安全性进行不断的优化移动通信中的各类新技术，都是针对移动信道的动态时变特性，为解决移动通信中的有效性、可靠性和安全性的基本指标而设计的因此分析移动信道的特点是解决移动通信关键Research标而设计的。因此，分析移动信道的特点是解决移动通信关键技术的前提，是产生移动通信中
3、各类新技术的源泉。h Center2BUPT Inf2.1移动信道的特点移动信道的特点formation 2 1 1移动通信信道的主要三个特点移动通信信道的主要三个特点n Theory 2.1.1移动通信信道的主要三个特点移动通信信道的主要三个特点1)传播的开放性&Techno2)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ology Edu3)通信用户的随机移动性ucation&Research h Center3BUPT Inf2.1移动信道的特点移动信道的特点formation 2.1.2移动通信信道中的电磁波传播移动通信信道中的电磁波传播n Theory 若从移动信道中的电
4、磁波传播上看可分为：1)直射波&Techno1)直射波2)反射波3)绕射波ology Edu3)绕射波另外，还有穿透建筑物的传播以及空气中离子受激后二次发射的漫反射产生的散射波但ucation&子受激后二次发射的漫反射产生的散射波但是它们相对于直射波、反射波、绕射波都比较弱，所以从电磁波传播上看：直射、反射、绕射是主Research所以从电磁波传播上看：直射、反射、绕射是主要的，但是有时，穿透的直射波与散射波的影响是需要进一步考虑的。h Center4BUPT Inf2.1移动信道的特点移动信道的特点formation 2.1.3接收信号中的接收信号中的三三类损耗与四种效应类损耗与四种效应n
5、Theory 接收信号中的类损耗与四种效应接收信号中的类损耗与四种效应在上述移动信道的三个主要特点以及传播的三种主要类型作用下，接收点的信号将产生如下的特&Techno种主要类型作用下，接收点的信号将产生如下的特点：1 具有三类不同层次的损耗ology Edu1.具有三类不同层次的损耗路径传播损耗ucation&慢衰落损耗。快衰落。仔细划分这一快衰落又可分为：空间选择Research性快衰落、频率选择性快衰落与时间选择性快衰落，。h Center5BUPT Inf2.1移动信道的特点移动信道的特点formation 2.1.3接收信号中的三类损耗与四种效应接收信号中的三类损耗与四种效应n Th
6、eory 2.1.3接收信号中的三类损耗与四种效应接收信号中的三类损耗与四种效应2.四种主要效应&Techno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。ology Edu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ucation&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Research与专用仪表可以测试出来。h Center6BUPT Inf2.1移动信道的特点移动信道的特点formation 远近效应：由于接收用户的随机移动性，移n
7、Theory 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&Techno若各移动用户发射信号功率样，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ology Edu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ucation&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。Research常称这现象为远近效应。h Center7BUPT Inf2.1移动信道的特点移动
8、信道的特点formation 多径效应：由于接收者所处地理环境的n Theory 复杂性、使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号，还有从不同建筑物反射过来以及绕射过来的多条不同路径信号&Techno过来以及绕射过来的多条不同路径信号。而且它们到达时的信号强度，到达时间以及到达时的载波相位都是不一样的ology Edu以及到达时的载波相位都是不一样的。所接收到的信号是上述各路径信号的矢量和也就是说各径之间可能产生自干ucation&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Research应。这类多径干扰是非常复杂的，有时根本收不到主径
9、直射波，收到的是一些连续反射波等等。h Center8BUPT Inf2.1移动信道的特点移动信道的特点formation 多普勒效应：它是由于接收用户处于高速移n Theory 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&Techno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ology Edu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。ucation&Research h Center9BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快
10、衰落formation 空间选择性衰落n Theory 空间选择性衰落 频率选择性衰落&Techno 时间选择性衰落ology Edu ucation&Research h Center10BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation 2.2.1空间选择性衰落空间选择性衰落n Theory 2.2.1空间选择性衰落空间选择性衰落所谓空间选择性衰落是指在不同的地点与空间位置衰落特性不样&Techno位置衰落特性不一样。空间选择性衰落现象、成因与机理可以引用下列直观图形表示ology Edu列直观图形表示：ucation&Research h Center11BUPT I
11、nf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation3Sn Theory t3S2S&Technot1Stology Eduts开 放 型无 线 移 动 信 道ucation&0s0Research空间选择性衰落信道原理图h Center12BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation 1)信道输入：n Theory 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。信道输出0&Techno 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ology Edu时间，不同地点(空间)衰落起伏
12、是不样的，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0ucation&角度域在原来角度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Research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。1Th Center13性是指在时域、频域中不存在选择性衰落。BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation 天线极化方向n Theory 天线极化方向&Te
13、chno由于水平极化的电磁场与地面平行在贴近地表ology Edu行，在贴近地表传播时会产生极化电流，导致电ucation&化电流，导致电磁场能量衰减，因此移动通信中，Research单天线常采用垂直极化。h Center14BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation 双极化天线n Theory 双极化天线&Techno ology Edu ucation&Research h Center15常用BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation 2.2.2频率选择性衰落频率选择性衰落n Theory 2.2.2频率选择性衰落频率选择性衰落所谓
14、频率选择性衰落是指在不同频段上衰落特性不样其现象成因与机理如图所示&Techno性不一样。其现象、成因与机理如图所示：ology Edu ucation&Research h Center16BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation n Theory L1&Technoffology Edu宽 带移动信道2Lucation&tt00tttResearch频率选择性衰落信道原理图h Center17频率选择性衰落信道原理图BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation 1)信道输入n Theory)频域：白色等幅频谱 时域：在时刻输入一个脉冲
15、&Techno时域：在时刻输入个脉冲 2)信道输出 频域：衰落起伏的有色谱ology Edu 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，其扩散宽度为其中为绝对时延ucation&度为。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Research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。h Center18BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation 2.2.3时间选择性衰落时间选择性衰落n Theory 2.2.3时间选择性衰落时间选择性衰落所谓时间选择性衰落，是指在不
16、同的时间衰落特性是不样的其现象成因与机理如图所示&Techno落特性是不一样的。其现象、成因与机理如图所示：ology Edu ucation&Research h Center19BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation n Theory B&Technottology Edu高速移动用户信道Bucation&f0ffff0Research时间选择性衰落信道原理图h Center20BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation 1)信道输入：n Theory)时域：单频等幅载波；频域：在单一频率上单根谱线(脉冲)；&Techno频域：在
17、单频率上单根谱线(脉冲)；2)信道输出：时域：包络起伏不平；ology Edu 时域：包络起伏不平；频域：以为中心产生频率扩散，其宽度为。其中为绝对多普勒频移为相对值ucation&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Research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。h Center21BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation 2.2.4实际移动通信中三类选择性衰落产生的实际移动通信中三类选择性衰落产生的n Theory 2.2.4实际移动通信中三类选择性衰落产生的实
18、际移动通信中三类选择性衰落产生的条件条件在实际移动通信中三类选择性衰落都存在&Techno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ology Edu以用下列示意图表示：ucation&Research h Center22BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation n Theory&Techno ology Edu ucation&Research三类多径干扰示意图h Center23BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation 1)第一类多径干扰：是由于快速移动用户附近的物体的
19、反射而形成的扰信号其特点是由于用户的快速移动因此在信n Theory 而形成的干扰信号，其特点是由于用户的快速移动因此在信号的频域上产生了多普勒(Doppler)频移扩散，而引起信号在时域上时间选择性衰落。&Techno时域上时间选择性衰落。2)第二类多径干扰：用户信号由于远处的高大建筑物与山丘的反射而形成的干扰信号。其特点是传送的信号在空间与时间上产生了扩散空域上波束角度的扩散将引起接收点信号ology Edu间上产生了扩散。空域上波束角度的扩散将引起接收点信号产生空间选择性衰落，时域上的扩散将引起接收点信号产生频率选择性衰落。ucation&频率选择性衰落。3)第三类多径干扰：它是由于接收
20、信号受基站附近建筑物和其它物体的反射而引起的干扰。其特点是严重影响到达天线的信号入射角分布从而引起信号在空间的选择性衰落Research的信号入射角分布，从而引起信号在空间的选择性衰落。h Center24BUPT Inf2.2 三类主要快衰落三类主要快衰落formation下面，我们给出在第二代移动通信中某种n Theory 典型地理环境下，电波传播在空间角度、时间与频率所产生的典型扩散值，并用表格表示：&Techno地理环境 角度扩散 时延扩散 多普勒频率扩散ology Edu室 内360 5Hz 农 村1190H0.1 s0 1 sucation&农 村1 190Hz 都 市20 120
21、Hz 0.1 s5 sResearch丘 陵30 190Hz小 区12010Hz20 s0 2 sh Center25小 区120 10Hz 0.2 sBUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation上面我们重点从概念与定性的观点探讨n Theory 上面我们重点从概念与定性的观点探讨了移动通信中的电波传播与移动信道的主要特性这一节我们试图从定量的观点对传&Techno特性。这一节，我们试图从定量的观点对传播模型与信道模型作进一步深入分析。ology Edu ucation&Research h Center26BUPT Inf2.3 传播类型
22、与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 2.3.1传播损耗的初步定量分析传播损耗的初步定量分析n Theory 这里首先从总体上对传播损耗作如下初步的定量分析。由前面的定性分析可得到传播的总损耗分&Techno别由大范围(大尺度、公里量级)的路径衰耗、中范围(中尺度、数百波长量级)的阴影效应和小范围(小尺度数十波长以下)的快衰落共同决定它可表ology Edu尺度、数十波长以下)的快衰落共同决定。它可表示为：()()()()nddS dducation&其中：表示大范围的路径衰耗，()()()()nP d td tS d tK d t()nd t2 5.5n Res
23、earch表示中范围的阴影效应损耗，表示小范围内的快衰落损耗。()S d t()K d th Center27BUPT Inf formation2.3.2大范围的路径传播衰耗的定量分析大范围的路径传播衰耗的定量分析n Theory 2.3.2大范围的路径传播衰耗的定量分析大范围的路径传播衰耗的定量分析上面定性分析已指出移动通信信道是一个完全开放式信道其传播损耗从宏观的大范围看主要&Techno开放式信道，其传播损耗从宏观的大范围看，主要决定于传播的环境与条件。传播损耗不仅决定于传播距离而且还与传播中的地形地貌传播的载ology Edu播距离，而且还与传播中的地形、地貌、传播的载波频率，以及发
24、、收天线高度等密切相关。因此想从理论角度给出一个确切完整的公式很困难一ucation&从理论角度给出个确切、完整的公式很困难，般在工程上多采用一些经验公式与模型，它对于工程技术人员而言已基本上能满足工程上的估算要求Research程技术人员而言已基本上能满足工程上的估算要求。h Center28BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 下面将给出几类在不同环境与条件下经常使n Theory 下面将给出几类在不同环境与条件下经常使用的著名经验公式与模型。1)奥村哈塔(OkH t)模型&Techno 1)奥村哈塔(Okumura-Hata)
25、模型 2)Hata模型向个人通信PCS系统的扩展ology Edu)模向个人信系统的扩展 3)Walfisch-Ikegami模型(WIM)室内传播模型ucation&4)室内传播模型Research h Center29BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 2.3.3 中、小范围的传播损耗的定量分析中、小范围的传播损耗的定量分析n Theory 前面初步定性分析已指出中等范围的慢衰落是主要由阴影效应引起的，而小范围的快衰落&Techno要阴影效应引起的而小范围的快衰落则是主要由三类快衰落引起的。下面将进一步定量分析三类快衰落和慢衰
26、落的成因、规律和克服方法ology Edu律和克服方法。1.点散射模型点散射模型ucation&点散射模型点散射模型 移动信道实质上可以看作在时域、频域和空域的个三维动态随机函数依据线性时变Research域的一个三维动态随机函数，依据线性时变分析和广义平稳随机过程理论，可以假设其遵从点散射 扩散 模型h Center30遵从点散射(扩散)模型。BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 2 3 3 中中、小范围的传播损耗的定量分析小范围的传播损耗的定量分析n Theory 2.3.3 中中、小范围的传播损耗的定量分析小范围的传播损耗的定
27、量分析 由上述模型可以得到三维信道统计参量的八对傅变换对其中对时变信道分析最有用&Techno对傅氏变换对，其中对时变信道分析最有用的是三维扩(色)散函数和三维广义(,)vP ology Edu()平稳的相关函数，它们关系如下所示：()v(,)rRucation&示：2()rir Research2()(,)(,)riHvrRPed d d h Center31BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 2 3 3 中中、小范围的传播损耗的定量分析小范围的传播损耗的定量分析n Theory 2.3.3 中中、小范围的传播损耗的定量分析小范
28、围的传播损耗的定量分析 三维功率扩散函数在不同参数剖面上的强度下降点定义为等效扩散空间&Techno下降3dB点定义为等效扩散空间。(,)PL B ology Edu 取三维相关函数在频域、时域、空域三个剖面下强度下降3dB点定义个等效的三维相(,)vPL B ucation&面下强度下降3dB点定义一个等效的三维相关体积Research(,)rRFTR h Center32(,)BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 2、线性时变信道的统计模型与统计分析线性时变信道的统计模型与统计分析n Theory 2、线性时变信道的统计模型与统
29、计分析线性时变信道的统计模型与统计分析根据上述理论分析结果，结合第二代(2G)、第三代(3G)实际环境条件，分别给出下述不同的信道模型。宽带高速车载移动信道它就是上面分析的最般&Techno宽带、高速车载移动信道：它就是上面分析的最一般的空间频率时间选择性衰落信道，亦即角度时间频率扩散信道。它适合于第三代以及未来的宽带、高速移动车载 用户业务ology Edu(车载)用户业务。宽带、慢速(步行)移动信道：它就是上面分析中简化的第种情况下的具有空间频率选择性衰落信道，亦即具有ucation&第种情况下的具有空间频率选择性衰落信道，亦即具有角度时间扩(色)散信道。它适合于第三代(3G)以及未来宽带
30、多媒体在慢速步行或室内用户的业务。Research h Center33BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation宽带、高速移动(车载)且具有智能天线的信道：它就是上面分析中简化的第种情况下的具有时间频率选择性衰n Theory 上面分析中简化的第种情况下的具有时间频率选择性衰落信道，亦即具有频率时间扩(色)散信道。它适合于具有智能天线的高速移动(车载)的宽带多媒体业务的用户。窄带高速移动 车载 信道它就是上面分析简化中的&Techno窄带、高速移动(车载)信道：它就是上面分析简化中的第种情况下的具有空间时间选择性衰落的信道，亦即具有角度
31、频率扩(色)散信道。它适合于高速移动车载的窄带ology Edu()业务用户。比如第二代(2G)、第三代(3G)车载话音与低速数据业务。窄带、低速移动(步行)信道：它就是上面分析的信道中ucation&窄带、低速移动(步行)信道：它就是上面分析的信道中最简化的空间选择性衰落信道，亦即具有角度扩(色)散信道。它适合于步行的窄带业务用户，比如第二代(2G)、第三代(3G)中步行的话音与低速数据业务用户Research代(3G)中步行的话音与低速数据业务用户。h Center34BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 作为一阶近似，在单维剖
32、面上，三维(时频n Theory 作为阶近似，在单维剖面上，三维(时频角)扩散函数的扩散区间与对应的三维(频时空)相关函数的相关区间之间具有如下&Techno时空)相关函数的相关区间之间具有如下定量关系1 ology Edu1TBucation&1FLResearchLRh Center35RBUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation n Theory&Techno ology Edu ucation&Research h Center36BUPT Inf formation 2.典型概率分布n Theory 2.典型概率分布 Rice分
33、布&Techno ology EduK=0，为Rayleigh分布ucation&N ki分布ResearchNakagami-m 分布h Center37BUPT Inf formation 在实际通信中，移动台的快速运动会导致接n Theory 在实际通信中，移动台的快速运动会导致接收信号产生多普勒频移扩散。Gans提出了一种Clarke模型的谱分析方法&Techno种Clarke模型的谱分析方法。()()()()()()0A pGpGP ffffP f且当()时ology Edu2(),()01cmcmffmfP ffffP ff且当()时,ucation&大中范围(中尺度)几十至几百个
34、波长，即中尺度平均幅度F，经验证明，它是服从下列对数正态分布：Research幅度F，经验证明，它是服从下列对数正态分布：2ln1()expFFp Fh Center382()exp22FFp FBUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 3、几点结论几点结论n Theory 3、几点结论几点结论本节证明如果传播路径是不相关的，且符合点散射模型，则相对应的频域、时域和空域上所产生的&Techno射模型，则相对应的频域、时域和空域上所产生的衰落都是遵从广义平稳性能。因此移动信道的不相关扩(色)散特性与信道的广义平稳特性是完全等效ology
35、Edu()的。而且在物理上可以认为正是由于信道的时域、频域与角度域所产生的扩(色)散是产生相应的频率、时间和空间的选择性衰落的原因ucation&时间和空间的选择性衰落的原因。本节证明在物理上遵从不相关传播的线性时变信道在数学上遵从复高斯分布其包络则遵从广Research信道，在数学上遵从复高斯分布、其包络则遵从广义瑞利分布。大量的实验证明这一结论是正确的。h Center39BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation当采用扩(色)散函数来表示信号通过时变信道后的能量扩n Theory(色)散程度，而用广义相关函数来表示信道的各类选择性衰
36、落特性，这时扩(色)散函数和广义相关函数都可具有一个三维不规则的体积假若在三维扩(色)散体积中定义各单维剖面下降&Techno规则的体积，假若在三维扩(色)散体积中定义各单维剖面下降3dB点所构成的区域为相应的扩散区间，并将它定义一阶近似扩(色)散值，则可求得相应时域扩散区间，频域扩散区间，角ology Edu扩(色)散值，则可求得相应时域扩散区间，频域扩散区间，角度扩散区间。相应地，信道选择性衰落特性也可以等效的采用类似方法求得频率相关区间、时间相关区间和空间相关区间。ucation&作为一个近似，我们发现扩(色)散量与相关量之间存在着互为对应的倒数关系。Research即，。1FL1TBR
37、h Center40LBBUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation若无空间分集和分集天线间距远小于相关距离，n Theory 若无间分集和分集天线间小于相关离这时信道可以近似看作空间慢变化信道，三维衰落扩(色)散信道可简化为二维的频率时间选择性衰&Techno扩()散信简化为维的频率时间择性衰落信道。如果在移动通信中，送入信道的信号频带远小ology Edu如果在移动通信中，送入信道的信号频带远小于信号的相关带宽，同时信号的持续时间又远小于信号的相关时间。这时可以将三维的衰落扩(色)散ucation&信号的相关时间。这时可以将三维的衰落扩
38、(色)散信道简化为一维的空间选择性衰落信道。可见空间选择性衰落信道在时、频域上是慢变化的，故称为Research选择性衰落信道在时、频域上是慢变化的，故称为平坦瑞利衰落信道。h Center41BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation在不同的实际信道中，我们还可以做不同类型n Theory 在不同的实际信中我们可以做不同类的简化。可构成空间频率选择性衰落信道，空间时间选择性衰落信道等。不过它们都可以看作一&Techno时间选择性衰落信道等不过它们都可以看作般三维动态信道的一个特例，其性能分析可以直接从三维在不同二维和一维的剖面上加以讨论
39、。ology Edu从维维维剖应值得注意的是在三维动态特性中，空域特性与接收点位置、载波频率(波长)性质有关而与信号ucation&与接收点位置、载波频率(波长)性质有关而与信号性质无直接关系，而频率与时间选择性衰落则直接决定于信号性质。Research决定于信号性质。h Center42BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 2.3.4移动通信中的几种主要噪声与干扰移动通信中的几种主要噪声与干扰n Theory 2.3.4移动通信中的几种主要噪声与干扰移动通信中的几种主要噪声与干扰前面我们分析了在移动通信的电波传播中的慢衰落和三类快
40、衰落的影响这里我们从另角&Techno慢衰落和三类快衰落的影响。这里我们从另一角度分析影响移动通信性能的噪声与干扰。在移动通信中严重影响移动通信性能的主要ology Edu在移动通信中严重影响移动通信性能的主要噪声与干扰大致可分为三类：加性正态白噪声、多径扰与多址扰面我们分给简ucation&多径干扰与多址干扰。下面，我们分别给予简要分析。Research h Center43BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 1、加性加性、正态正态、白噪声白噪声n Theory 1、加性加性、正态正态、白噪声白噪声这里的加性是指噪声与信号之间的
41、关系是遵从迭加原理的线性关系正态则是指噪声分布遵从正&Techno迭加原理的线性关系，正态则是指噪声分布遵从正态(高斯)分布，而白则是指其频谱是平坦的。仅含有这类噪声的信道一般文献上称为AWGN信道这ology Edu有这类噪声的信道般文献上称为AWGN信道。这类噪声是最基本的噪声，并非移动信道所特有，一般简称这类噪声为白噪声产生这类噪声的来源主ucation&般简称这类噪声为白噪声。产生这类噪声的来源主要有两个：无源约翰逊噪声Research无源约翰逊噪声有源霰弹噪声h Center44BUPT Inf2.3 传播类型与信道模型的定量分析传播类型与信道模型的定量分析formation 2、多
42、径干扰多径干扰。n Theory 2、多径干扰多径干扰。它是由于电波传播的开放型与地理环境的复杂性而引起的多条传播路径之间相互自干扰而引起的&Techno性而引起的多条传播路径之间相互自干扰而引起的噪声干扰。它实质上是一类自干扰。在数字与数据通信情况下主要表现为码间干扰以及高速数据的ology Edu通信情况下主要表现为码间干扰，以及高速数据的符号间干扰。ucation&Research h Center45BUPT Inf formation 3、多址干扰多址干扰n Theory 3、多址干扰多址干扰由于在移动通信网中同时进行通信的是多个用户这多个用户的信号之间定要采用类正交隔&Techno
43、户，这多个用户的信号之间一定要采用一类正交隔离手段，否则就会互相干扰，在通话时串话。在移动通信中第代采用频段隔离个用户使用ology Edu动通信中，第一代采用频段隔离，一个用户使用一个频段。只要滤波器隔离度做得好，基本上能防止串话之类多用户干扰ucation&串话之类多用户干扰。Research h Center46BUPT Inf2.4 无线信道模型无线信道模型formation 2.4.1 均匀分布随机数均匀分布随机数n Theory 2.4.1 均匀分布随机数均匀分布随机数 1.乘同余算法乘同余算法&Techno 1modW kaW kbNology Edu ucation&Resea
44、rch h Center47BUPT Inf2.4 无线信道模型无线信道模型formation 2.4.1 均匀分布随机数均匀分布随机数n Theory 均匀分布随机数均匀分布随机数 2.Wichman-Hill算法这种算法的思想是将多个随机数发生器进行&Techno 这种算法的思想是将多个随机数发生器进行组合，可以极大提高输出序列的周期，其生成公式如下ology Edu成公式如下ucation&Research 所产生的序列周期h Center481230268 30306 303227 10N BUPT Inf2.4 无线信道模型无线信道模型formation 2.4.1 均匀分布随机数均
45、匀分布随机数n Theory 2.4.1 均匀分布随机数均匀分布随机数 3.Marsaglia-Zaman算法算法&Techno 该算法也是递推算法，生成公式如下 1V kW krW ksC kology Edu ,00V kif V kW kV kb if V kucation&,0V kb if V k 0,0if V kC kResearch 1,0C kif V kh Center49BUPT Inf2.4 无线信道模型无线信道模型formation 2.4.2 AWGN信道信道n Theory 2.4.2 AWGN信道信道 为了产生白噪声，首先需要产生均值为0，方差为1的独立高斯随机
46、变量般的有两种&Techno差为1的独立高斯随机变量。一般的，有两种生成算法ology Edu 1.中心极限定理法中心极限定理法根据中心极限定理可以将多个独立同分布ucation&根据中心极限定理，可以将多个独立同分布的随机变量求和，得到高斯随机变量，即Research 126YU kh Center50 1kBUPT Inf2.4 无线信道模型无线信道模型formation 2.4.2 AWGN信道信道n Theory 2.4.2 AWGN信道信道 2.Box-Muller算法算法&Techno 设U1、U2是独立均匀分布随机变量，令X、Y是独立高斯随机变量，其生成公式如下ology Edu
47、是独高斯随机变其成公式如下122lncos 2XUUucation&122lnsin 2YUU般的BM ll 算法产生的高斯随机变量数值Research一般的，Box-Muller算法产生的高斯随机变量数值范围大于中心极限定理算法，但后者计算速度要快于前者h Center51快于前者。BUPT Inf2.4 无线信道模型无线信道模型formation 2 4 3 单径衰落信道单径衰落信道n Theory 2.4.3 单径衰落信道单径衰落信道 平坦衰落是窄带复高斯随机过程，可以建模为单径衰落信道常用的功率谱密度有种&Techno为单径衰落信道。常用的功率谱密度有三种，分别表示如下。ology E
48、du(1)平坦功率谱 PfA fB(3)典型(Jakes)功率谱Aucation&,FPfA fB(2)高斯功率谱 2,1JddAPfffffResearch()2kfGPfAeh Center52BUPT Inf2.4 无线信道模型无线信道模型formation 单径衰落信道建模为窄带随机过程，采样值n Theory 单径衰落信道建模为窄带随机过程，采样值满足高斯分布，同时功率谱密度满足特定要求通常有3种建模方法分别叙述如下&Techno求。通常有3种建模方法，分别叙述如下。1.时域滤波法时域滤波法ology Edu 这种方法首先生成均值为0，方差为1的复白高斯噪声然后送入谱成形滤波器就可以
49、ucation&高斯噪声，然后送入谱成形滤波器，就可以得到具有特定功率谱的窄带随机过程Research h Center53BUPT Inf2.4 无线信道模型无线信道模型formation 2.4.3 单径衰落信道单径衰落信道n Theory 1.时域滤波法时域滤波法 ht&Techno Iwt Iht S fology Edu ucation&时域滤波法非常适合于多普勒频率较低滤波器带 Qwt Qht S fResearch 时域滤波法非常适合于多普勒频率较低，滤波器带宽较窄的衰落信道建模，为了降低计算复杂度，可以采用多速率变换的方法与发送信号相乘h Center54以采用多速率变换的方法
50、与发送信号相乘。BUPT Inf2.4 无线信道模型无线信道模型formation 2.4.3 单径衰落信道单径衰落信道n Theory 单径衰落信道单径衰落信道 2.频域变换法频域变换法若滤波器带宽较宽则时域滤波法由于需要&Techno 若滤波器带宽较宽，则时域滤波法由于需要进行卷积，计算复杂度较高，因此可以采用频域变换法产生ology Edu频域变换法产生ucation&S fResearch Iwt Ihth Center55 Qwt QhtBUPT Inf2.4 无线信道模型无线信道模型formation 2.4.3 单径衰落信道单径衰落信道n Theory 单径衰落信道单径衰落信道