衰落储备移动信道的传播特性.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * 1。移动通信中的信道特性与信道的幅度因子，相移和时延有关，使得在移动通信中 面临以下三大困难。即 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1。多普勒效应对信号形成随机调频。 * * * * * * * * * * * * * * 典型多普勒扩展和角度扩展 多径对信号传输的影响 移动通信信道是多径衰落信道 模拟信号：SNR 信道特性以信号在自由空间传播损耗、衰落深度、衰落次数和衰落持续时间等参数表示 数字信号：SNR+误码率 多径传播 ? 额外的路径损耗 多径衰落 ? 导致突发性误码 多径时延扩展 ? 严重的码间串扰 多径多普勒扩展? ? 多径角度扩展? ? 多径传播导致的“衰落”效应 接收信号的强度衰落体现在三个方面： 时延扩展 ? 频率选择性衰落 频率扩展 ? 时间选择性衰落 角度扩展 ? 空间选择性衰落 为什么？ 3.2.4 多径时散与相关带宽 1. 多径时散 假设基站发射一个极短的脉冲信号Si(t)=a0δ(t)，经过多径信道后，移动台接收信号呈现为一串脉冲， 结果使脉冲宽度被展宽了。这种因多径传播造成信号时间扩散的现象，称为多径时散。 图 3 – 14 多径时散示例 图 3-15 时变多径信道响应示例 (a) N=3; (b) N=4; (c) N=5 一般情况下，接收到的信号为N个不同路径传来的信号之和，即 式中，ai是第i条路径的衰减系数；τi(t)为第i条路径的相对延时差。 根据统计测试结果，移动通信中接收机接收到多径的时延信号包络大致如图 3 - 16 所示。 式中，Δ表示多径时散散布的程度。Δ越大，时延扩展越严重；Δ越小，时延扩展越轻。 最大时延τmax是以包络电平下降30dB时测定的时延值， 如图 3-16 所示。 图 3 – 16 多径时延信号包络 表 3 – 1 多径时散参数典型值 多径信号---典型时延 3.0~7.0 0.9~2.1 5.0~12 1.5~3.6 最大时延/us 对应路径距离/km 0.2~2.0 79.6~796 1.0~3.0 53~159 时延扩展/us 相干带宽/kHz 0.1~2.0 30~600 1.5~2.5 450~750 平均时延/us 对应路径距离/m 郊区 市区 参数 f=450/800MHz 2. 相关带宽 图 3 – 17 双射线信道等效网络 为分析简便，不计信道的固定衰减，用“1”表示第一条射线，信号为Si(t); 用“2”表示另一条射线，其信号为rSi(t)ejωΔ(t)，这里r为一比例常数。于是，接收信号为两者之和，即 图 3 - 17 所示的双射线信道等效网络的传递函数为 信道的幅频特性为 (3-55) 图 3 – 18 双射线信道的幅频特性 由图可见，其相邻两个谷点的相位差为 则 或 由此可见，两相邻场强为最小值的频率间隔是与多径时延Δ(t)成反比的，通常称Bc为多径时散的相关带宽。若所传输的信号带宽较宽，以至与Bc可比拟时，则所传输的信号将产生明显的畸变。 工程上，对于角度调制信号，相关带宽可按下式估算： 式中，Δ为时延扩展。 例如，Δ=3μs, Bc=1/(2πΔ)=53kHz。此时传输信号的带宽应小于Bc=53kHz。 移动环境信道分析---信道分类 根据相关带宽Bc，相关时间Tc，信号带宽Bs，信号持续时间Ts的相对关系分类 Bc Bs， Tc Ts 频率和时间选择性衰落信道，色散 频率选择性快衰落 可分辨多径 在符号周期内信道变化 Bc Bs， Tc Ts 频率选择性衰落信道，时间色散 频率选择性慢衰落 可分辨多径 在符号周期内信道恒定 Bc Bs， Tc Ts 时间选择性衰落信道，频率色散 平坦快衰落 一条明显路径 在符号周期内信道变化 Bc Bs， Tc Ts 平衰落信道，非色散信道 平坦慢衰落 一条明显路径 在符号周期内信道恒定 * * * * * * * * * * * * * * * * 移动环境的实测接收信号 3.2 移动信道的特征 3.2.1 传播路径与信号衰落 图 3 – 6 移动信道的传播路径 假设反射系数R=-1(镜面反射)， 则合成场强E为 式中，E0是直射波场强，λ是工作波长，α1和α2分别是地面反射波和散射波相对于直射波的衰减系数，而 图 3 – 7 典型信号衰落特性 相对于中值电平/dB 移动环境的场强特性 移动通信环境下场强变化剧烈 场强变化