【正文】 ? ?( ) e x p 2 2 c o si i c i m iir t a s t j f f t? ? ? ? ?? ? ? ??mf23 (III)多徑信道的沖激響應(yīng) 多徑和多普勒效應(yīng)對(duì)傳輸信號(hào)的影響 令 式中 代表第 i條路徑到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)分量的增量延遲 （ 實(shí)際延遲減去所有分量取平均的時(shí)延 ） ， 它隨時(shí)間變化 。 基爾霍夫公式 空間任何一點(diǎn) R的場(chǎng)強(qiáng) ER: 式中， S是包圍 R點(diǎn)的任意封閉曲面， Es是波面場(chǎng)強(qiáng)， 是與波面正交的場(chǎng)強(qiáng)導(dǎo)數(shù)。當(dāng) N很大時(shí)，無法用公式準(zhǔn)確計(jì)算出接收信號(hào)的功率，必須用統(tǒng)計(jì)的方法計(jì)算接收信號(hào)的功率 12 211 e . . . .4 jjr t r tP P G G R R ed??? ? ?? ? ???? ? ? ?????直射波 2 21 R e4 jr t r tP P G Gd?? ? ? ?????????2 l????? ? ()l AC C B AB? ? ? ?22 111 e x p ( )4 Nr t r t i iiP P G G R jd?? ????? ? ? ? ????? ?直射波 反射波 圖 22 兩徑傳播模型 發(fā)射天線 接收天線 反射 （ 3） 多 徑 信 號(hào) 12 3 電波的三種基本傳播機(jī)制 (2) 繞射 惠更斯－菲涅爾 原理 菲涅爾區(qū) 基爾霍夫公式 13 繞射 （ 1）惠更斯－菲涅爾原理 原理 波在傳播過程中，行進(jìn)中的波前（面）上的每一點(diǎn)，都可作為產(chǎn)生次級(jí)波的點(diǎn)源，這些次級(jí)波組合起來形成傳播方向上新的波前（面）。衰落特性也是移動(dòng)信道的基本特性。 ttrr GPdAP24 ??自由空間的傳播損耗 接收功率 式中， Pt為發(fā)射功率，以球面波輻射 , Ar是接收天線的有效面積 ,λ為工作波長， Gt， Gr分別表示發(fā)射天線和接收天線增益， d為發(fā)射天線和接收天線間的距離。之間變化 θ越大， 到達(dá)接收點(diǎn)輻射能量越大 39。 將信道看成作用于信號(hào)上的一個(gè)濾波器，可通過分析濾波器的沖激響應(yīng)和傳遞函數(shù)得到多徑信道的特性 推導(dǎo)沖激響應(yīng) 只考慮多徑效應(yīng) 再考慮多普勒效應(yīng) 多徑和多普勒效應(yīng)對(duì)傳輸信號(hào)的影響 多徑信道的沖激響應(yīng) 21 (I) 只考慮多徑效應(yīng) 傳輸信號(hào) 假設(shè)第 i徑的路徑長度為 di、衰落系數(shù)（或反射系數(shù)）為 接收信號(hào) 式中， c為光速； λ為波長。 通常用功率在時(shí)間、頻率以及角度上的分布來描述這種色散 多徑信道的主要參數(shù) 定量描述這些色散時(shí)常用的一些特定參數(shù) 功率延遲分布 PDP 時(shí)間色散 多普勒功率譜密度 DPSD 角度譜 PAP 頻率色散 角度色散 26 (I) 時(shí) 間 色 散 概念 時(shí)間色散參數(shù) 多徑效應(yīng)的時(shí)域表現(xiàn) 平均附加延時(shí) rms時(shí)延擴(kuò)展 最大附加延時(shí)擴(kuò)展 (XdB) 相干帶寬 多徑效應(yīng)的頻域表現(xiàn) 多徑衰落下，頻率間隔靠得很近的兩個(gè)衰落信號(hào)存在不同時(shí)延，使兩個(gè)信號(hào)變得相關(guān)。)是 0階第一類修正貝塞爾函數(shù) 萊斯因子 K 是主信號(hào)的功率與多徑分量方差之比 意義： 完全決定了萊斯的分布 ?當(dāng) ，萊斯分布變?yōu)?瑞利分布 ?強(qiáng)直射波的存在使接收信號(hào)包絡(luò)從瑞利變?yōu)?萊斯分布 ?當(dāng)直射波進(jìn)一步增強(qiáng)（ ），萊斯分布趨進(jìn) 高斯分布 22() 22022( ) ( 0 , 0 )rArAp r e I A r????? ??? ? ?????222?AK ?dBK,0A ????12 A 2 ???瑞利分布 萊斯分布 高斯分布 圖 萊斯分布的概率密度函數(shù) 47 (5)多徑信道的統(tǒng)計(jì)分析 Nakagami分布 概率密度函數(shù) 式中 為衰落參數(shù)（形狀因子） 為伽馬函數(shù) 為信號(hào)的平均功率 參數(shù) m取不同值時(shí)對(duì)應(yīng)不同分布，更具廣泛性： ?當(dāng) m=1時(shí)， 成為 瑞利分布 ?當(dāng) m較大時(shí)，接近 高斯分布 ? ，為萊斯分布 2 1 22( ) e x p()mmmm r m rprm? ???? ??? ? ???222( ) 1 ,v a r ( ) 2Erm m Rr? ? ?2()Er??10()mxm x e d x?? ???? ?? ?2121KmK???48 (6) 多徑衰落信道的分類 依據(jù) 分類 時(shí)間色散 頻率選擇性衰落信道 平坦衰落信道 頻率色散 快衰落信道 慢衰落信道 是否考慮 角度色散 標(biāo)量信道（時(shí)，頻） 矢量信道（時(shí)、頻、空） 49 (6) 多徑衰落信道的分類 時(shí)間色散信道 ? Ts 為信號(hào)周期（信號(hào)帶寬 Bs的倒數(shù)） 是信道的時(shí)延擴(kuò)展； Bc 為相干帶寬 ? 通常若 ，可認(rèn)為該信道是頻率選擇性的 頻率選擇性衰落 平坦衰落 原因 信道具有恒定增益和相位的帶寬范圍小于發(fā)送信號(hào)帶寬 時(shí)間色散 碼間干擾 信道具有恒定增益和相位的帶寬范圍大于發(fā)送信號(hào)帶寬 頻譜特性 不同頻率獲得不同增益 在接收端保持不變 條件 Bs Bc Ts Bs Bc Ts sT ??sT ??sT ??10sT ???50 (6) 多徑衰落信道的分類 頻率色散信道 快衰落 慢衰落 原因 沖激響應(yīng)變化快于 基帶信號(hào)變化 信道沖激響應(yīng)變化比不 上基帶信號(hào)變化 條件 TsTc BsBD TsTc BsBD Tc為信道相干時(shí)間 BD為多普勒擴(kuò)展 51 （ 7）衰落特性的特征量 衰落深度 衰落速率 電平 通過率 衰落持續(xù)時(shí)間 52 （ 7）衰落特性的特征量 衰落速率和衰落深度 衰落率 信號(hào)包絡(luò)在單位時(shí)間內(nèi)在正方向上 (以正斜率 )通過中值電平的次數(shù)，即包絡(luò)衰落的速率 與 發(fā)射頻率 ，移動(dòng)臺(tái)行進(jìn) 速度和方向 以及多徑傳播的 路徑數(shù) 有關(guān) 平均衰落率 衰落深度 信號(hào)有效值（衰落信號(hào)均方值）與該次衰落的信號(hào)最小值的比值。 ?按照地物的密集程度 ， 又可分為三類 。 ? 通常在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 ，找出各種地形地物下的傳播損耗與距離 、 頻率以及天線高度之間的關(guān)系 ， 繪出移動(dòng)通信的傳播特性計(jì)算圖表 。 適用于市區(qū) 、 郊區(qū)和廣闊地形的大區(qū)制的移動(dòng)系統(tǒng) 。當(dāng)發(fā)射機(jī)的高度高于建筑物房頂?shù)钠骄叨葧r(shí) ， COST 231WI模型采用 Walfisch和 Bortoni模型預(yù)測(cè)多屏繞射的路徑損耗 ，而當(dāng)發(fā)射機(jī)天線高度低于建筑物房頂平均高度時(shí) ， 則采用測(cè)量方法 。 ?模型校正： 根據(jù)后處理得到的路徑損耗數(shù)據(jù)，校正原有的傳播模型中各系數(shù)，使模型的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的誤差最小 6 電波傳播損耗預(yù)測(cè)模型 83 （ 3）傳播模型校正： 現(xiàn)網(wǎng)路測(cè)數(shù)據(jù)的傳播模型校正 圖 傳播模型校正的步驟 實(shí)測(cè)導(dǎo)頻 路徑損耗數(shù)據(jù) 傳播模型校正 原始傳播模型：系數(shù)地物修正 校正后傳播模型系數(shù) (變化 ) 地物修正（變化） 電子地圖 基站 /扇區(qū) /天線數(shù)據(jù) 車載測(cè)試 測(cè)試數(shù)據(jù) GPS調(diào)整 第一步： 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 第二步： 數(shù)據(jù)后處理 第三步：傳播模型校正 舉例說明 84 （ 3）現(xiàn)網(wǎng)路測(cè)數(shù)據(jù)的傳播模型校正： 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 —— 電子地圖與基站數(shù)據(jù) 電子地圖 包括地形高度 、 地物信息等對(duì)電波傳播有影響的地理信息 用于確定測(cè)試路徑 ， 是進(jìn)行傳播模型校正的必備工具 基站數(shù)據(jù) 如果路徑損耗的采集采取的是現(xiàn)網(wǎng)路測(cè)的方法 ， 還需要得到現(xiàn)網(wǎng) 基站數(shù)據(jù)和天線數(shù)據(jù) 基站數(shù)據(jù)用于鎖定導(dǎo)頻 PN和導(dǎo)頻污染分析 天線增益和高度等信息用于路徑損耗計(jì)算 85 （ 3） 現(xiàn)網(wǎng)路測(cè)數(shù)據(jù)的傳播模型校正： 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 —— 車載測(cè)試 類型 連續(xù)波（ CW）測(cè)試 ?在典型區(qū)域架設(shè)發(fā)射天線，發(fā)射單載波信號(hào)，然后在預(yù)先設(shè)定的路線上進(jìn)行車載測(cè)試，接收并記錄各處的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng) ?適用于為 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 提供場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)，主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段的傳輸模型校準(zhǔn)測(cè)試和站址評(píng)估測(cè)試。 75 （ 1） 室外模型： 應(yīng)用 適用范圍 應(yīng)用方法 使用及評(píng)價(jià) 76 （ 1） 室外模型： 適用范圍 適用范圍 傳播模型 宏蜂窩（ 1km） 微蜂窩（ 1km） 頻率（ MHz） 天線高度 （ m） 城區(qū) /郊區(qū) /鄉(xiāng)村 Hata OkumuraHata 宏蜂窩 150－1500 基站： 30－ 200 移動(dòng)臺(tái)： 1－ 10 城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)村 COST231 Hata 宏蜂窩 1500 － 2021 基站： 30－ 200移動(dòng)臺(tái)： 1－ 10 城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)村 CCIC 宏蜂窩 150 － 2021 基站： 30－ 200移動(dòng)臺(tái)： 1－ 10 城區(qū)、郊區(qū) LEE 宏蜂窩 450 － 2021 城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)村 微蜂窩 分 LOS和 NLOS 450 － 2021 城區(qū)、郊區(qū) WIM － 5km 分 LOS和 NLOS 800 － 2021 基站： 4－ 50 移動(dòng)臺(tái)： 1－ 3 城區(qū)、郊區(qū) 77 （ 1） 室外模型： 應(yīng)用方法 基站和移動(dòng)臺(tái)之間水平距離 d（ km） ? ????????????fAfAffAAtAlo sDdDdDDddhdLlo g4lo g20(4lo g20,?????自由空間傳播損耗）R≥ 1 宏蜂窩模型 d5 d≥5 有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 并得到 LEE模型參數(shù) 和距離衰減因子 R1 微蜂窩模型 有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) LEE模型 WIM模型 LEE模型 WIM模型 CCIR模型 ? ????????????fAfAffAAtAl o s DdDdDDddhdLlo g4lo g20(4lo g20,????? 自由空間傳播損耗）Hata模型 ? ????????????fAfAffAAtAl o s DdDdDDddhdLlo g4lo g20(4lo g20,????? 自由空間傳播損耗）78 （ 1） 室外模型： 使用及評(píng)價(jià) Hata模型 參數(shù)易獲得 ， 模型易使用 但未考慮建筑物的高度和密度 、 街道的分布和走向等重要因素的影響 ， 預(yù)測(cè)值和實(shí)際值的誤差較大 CCIR模型 考慮了建筑物密度的影響 ， 引入?yún)?shù) B（ 被建筑物覆蓋區(qū)域的百分比 ） ， 且易獲得 LEE模型 適用于有測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí) 。 ? 市區(qū)路徑損耗的標(biāo)準(zhǔn)公式 。 圖 323 中等起伏地市區(qū)基本損耗中值 ?基本概念 ? 傳播損耗中值 6 電波傳播損耗預(yù)測(cè)模型 f (MHz) 1 30 50 2 10 90 70 10 20 60 40 30 70 50 100 200 500 1000 3000 700 2021 300 1 30 50 2 10 90 70 d (km) 市區(qū)、基準(zhǔn)： mhmhmb3200??A m (f, d)/