教案PPT无线移动通信4.ppt

第四章 小尺度衰落和多径效应 主要内容 第一节 小尺度多径传播 第二节 多径信道的冲击响应模型 第三节 小尺度多径测量 第四节 移动多径信道的参数 第五节 小尺度衰落的类型 第六节 瑞利分布和莱斯分布 第七节 多径衰落信道的统计模型 第一节 小尺度多径传播 基本概念： 定义：无线电信号在经过短距或短时的传播后，其幅度的快速衰落。也称为“多径效应”、“快衰落”。 特点：多径衰落信道 主要表现： 经过短距或短时传播后，信号强度急速变化； 在不同多径信号上，存在多普勒频移引起的随机频率调制； 时延扩展。 第一节 小尺度多径传播 信道特性的表示方法： 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。 研究目标： 模拟信号SNR 数字信号SNR＋误码率： 多径传播→多径衰落→突发性误码 多径时延扩展→严重的码间串扰 第一节 小尺度多径传播 影响小尺度衰落的因素 多径传播； 移动台的运动速度； 环境物体的运动速度； 信号的传输带宽（相对于相干带宽） 第一节 小尺度多径传播 多普勒频移 第二节 多径信道的冲击响应模型 一、冲击响应模型的一般概念： 模型的特性： 由于移动通信信道的输出信号是输入信号经多条路径到达接收机的总合，因此可看作是线性滤波器。 接收机位置不同，多径信号的情况不同，因此其冲击响应模型是位置的函数。而位置又是时间的函数，因此，该模型是时变的。 假设信道是带通的，则冲击响应具有复数的特性。 第二节 多径信道的冲击响应模型 冲击响应的表示： 第二节 多径信道的冲击响应模型 示例： 第二节 多径信道的冲击响应模型 二、带宽与接收功率的关系： 在实际的无线通信系统中，一般采用信道测量技术来获得多径信道的冲击响应。 脉冲测量信号（宽带） 连续波测量信号（窄带） 第二节 多径信道的冲击响应模型 1. 脉冲测量信号情况： 第二节 多径信道的冲击响应模型 第二节 多径信道的冲击响应模型 假设多径分量接收功率为个随机过程（各分量有随机分布的幅度和相位）； 可以证明：脉冲测量信号的平均小尺度接收功率为： 第二节 多径信道的冲击响应模型 2. 连续波测量信号情况： 令测量信号的复包络为：c(t)=2 则瞬时接收信号的复数形式为： 第二节 多径信道的冲击响应模型 注： 此种情况出现在： 多径分量的相位分布在[0,2π] 不同路径分量的幅度互不相关 （这两个条件对大多少环境都成立） 第二节 多径信道的冲击响应模型 实际测试示例： 第三节 小尺度多径测量 由于信道的多径结构对小尺度衰落效应的影响非常大，因此出现了许多宽带信道测量技术。比较典型的有： 直接射频脉冲测量； 扩频滑动相关器测量； 频域信道测量。 第三节 小尺度多径测量 一、直接射频脉冲测量 系统组成： 第三节 小尺度多径测量 特点： 可直接得到信道冲击响应与探测脉冲卷积结果的平方值，提供本地功率延迟分布； 系统组成简单。 主要问题： 受干扰与噪声的影响严重； 依赖于第一个到达的分量触发示波器的能力； 采用包络检波器，系统接收不到多径分量各自的相位（如采用相关检测器可弥补这一不足） ； 第三节 小尺度多径测量 二、扩频滑动相关器信道检测： 系统组成： 第三节 小尺度多径测量 原理： 第三节 小尺度多径测量 ①最大相关时间： 第三节 小尺度多径测量 优点： 有良好的抗干扰能力； 灵敏度可调（通过调整滑动因子和窄带滤波器实现）； 需要较小的发射功率。 缺点： 不是实时的； 无法测量多径分量的相位。 第三节 小尺度多径测量 三、频域信道探测： 系统组成： 第三节 小尺度多径测量 问题： 要求收发之间要精确同步，因此仅适合近距离测量（如：室内信道模型的测量）； 非实时性（扫描完整个频段需要一定的时间） 对于时变信道，为了提高扫描速度： 快扫描——对设备的响应要求高； 减少频率台阶数——降低了时间分辨率，增大附近时延范围。 第四节 移动多径信道的参数 多数多径信道的参数都与功率延迟分布有关，一般主要考虑其统计特性。 为了获得其统计特性，可先通过前面介绍的信道测量法获得瞬时功率延迟分布，再求其统计值，便可获得小尺度功率延迟分布的特性。 为了避免大尺度衰落参数的影响，一般情况下： 采样的空间距离小于λ/4； 室外信道：接收机的移动距离6m； 室内信道：接收机的移动距离2m。 第四节 移动多径信道的参数 测试实例： 第四节 移动多径信道的参数 一、时间色散参数： 平均附加延迟（功率延迟的一阶矩）： 均方根时延扩展（功率延迟的二阶矩） ： 第四节 移动多径信道的参数 注： ① ②