【正文】 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 電波傳播損耗預(yù)測模型 目的 掌握基站周圍所有地點處接收信號的平均強度及變化特點，為網(wǎng)絡(luò)覆蓋的研究以及整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提供基礎(chǔ)。 方法 用有限個（ ≥10個）低頻振蕩器近似構(gòu)建一種可分析模型 推導(dǎo) 接收波形表達式及仿真模型 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 衰落信道的建模與仿真簡介 Clarke信道模型 說明了基于散射時移動臺接收信號的場強的 統(tǒng)計特性 ： 包絡(luò)服從瑞利分布，相位服從（ 0， 2π]的均勻分布 環(huán)境假設(shè) 有一臺具有垂直極化的固定發(fā)射機，入射到移動天線的電磁場由 N個具有任意載頻相位、入射方位角和相等的平均幅度 的平面波組成 推導(dǎo) 統(tǒng)計特性 Jakes仿真 模擬均勻介質(zhì)散射環(huán)境中平坦衰落信道的 復(fù)低通包絡(luò) 。 31 .8 5 1 02Af? ???? ? ? ? ?第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 電平通過率 單位時間內(nèi)信號包絡(luò)以正斜率通過某一規(guī)定電平值 R的平均次數(shù) 意義 描述衰落次數(shù)的統(tǒng)計規(guī)律： 深度衰落發(fā)生的次數(shù)較少，而淺度衰落發(fā)生得相當頻繁 表達式 式中 為信號包絡(luò) r對時間的導(dǎo)函數(shù) 平均電平通過率 由于電平通過率是隨機變量，通常用平均電平通過率來描述。 接收信號的包絡(luò)根據(jù)不同的無線環(huán)境一般 服從 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 瑞利分布 環(huán)境條件 通常在離基站較遠、反射物較多的地區(qū)符合 （如下圖） 發(fā)射機和接收機之間 沒有直射波 路徑 存在大量反射波 ，到達接收天線的方向角隨機且 0~2π均勻分布 各反射波的幅度和相位都 統(tǒng)計獨立 場強分量 Tc， Ts 接收信號的 幅度相位分布 Play 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 場強分量 Tc， Ts 推導(dǎo) 設(shè)發(fā)射信號是垂直極化，并且只考慮垂直波時，場強為 式中 ， 多普勒頻率漂移， 隨機相位（ 0～ 2π均勻分布） 又可表示為 其中 Tc， Ts的性質(zhì) 相互正交的同頻分量 高斯隨機過程 概率密度 x = Tc或 Ts 統(tǒng)計獨立 聯(lián)合概率密度 零均值，等方差，不相關(guān) 是關(guān)于 的總體平均 ?? ?? Nn nnnc tCEtT 10 )(c os)( ??? ??? ?? Nn nz tCEE 10 c os ??nnn t ??? ??? ? ? ? ts intTtc o stTE csccz ?? ??2z2s2s2c E2ETT ??? = 0 zEn? n?cs TT?2zE nn,???? ?? Nn nnns tCEtT 10 )s i n()( ??bxebxp 2221)( ??? ?222222 1)()(),( ???cs TTcscs eTpTpTTp???第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 接收信號的幅度相位分布 直角坐標 極坐標 則 由雅各比行列式 所以 對 θ積分 對 r積分 可見， 包絡(luò) r 服從瑞利分布， θ在 0～ 2π內(nèi)服從均勻分布 瑞利分布的均值 瑞利分布的方差 滿足 的 值稱為信號包絡(luò)樣本區(qū)間的中值 ? ?2c2s TTr ??cs1 TTtg???coscTr ?? sinsTr ??c o s s in( , )s in c o s( , )csrTTJrrr???????? ? ??2222( , ) ( , ) 2rcsrp r p T T J e ?????? ? ???? )r(rp]r[E R0m e a nr???? ?????? 222022220 . 4 2 9 2222][][??????? ?????? ? drrE R rEr ????? 222022220 . 4 2 9 2222][][??????? ?????? ? drrE R rEr)rr(P m ??7 7 ?mr ? ??????RrRp e x pdrrpRr0 22 )2(1)()(P( R ) ?mr圖 2－ 9 瑞利分布的概率分布密度 ?? ? ?? 0 22 2 12 1)( 22 ???? ? drrep r22222220222 1)( ??? ????rrerdrerp ?? ?? ?第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 萊斯分布 環(huán)境條件 概率密度函數(shù) 萊斯因子 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 萊斯分布的環(huán)境條件 直射系統(tǒng)中，接收信號中有視距信號成為主導(dǎo)分量，同時還有不同角度隨機到達的多徑分量迭加于其上 非直射系統(tǒng)中，源自某一個散射體路徑的信號功率特別強 Play 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 萊斯分布的概率密度函數(shù) 概率密度函數(shù) 式中 , A是主信號的峰值 I0(一般為均勻分布、截短高斯分布和截短拉普拉斯分布 角度擴展等于功率角度譜的二階中心矩的平方根，即 式中 意義 描述了功率譜在空間上的色散程度，角度擴展在 之間分布。 不失一般性，可令 ，簡化后 通常，根據(jù)包絡(luò)的相關(guān)系數(shù) 來測度相關(guān)帶寬 代入得 相關(guān)帶寬 (＊ ) 1222221 1 2 2( , )( , ) rrR f r rfr r r r??? ????? ? ? ???? ? ? ?1 2 1 2 1 2 1 20( , ) , ( , )rR f r r r r p r r d r d r? ?? ? ? ?2022( 2 )( , )1 ( 2 )mrJfff ????????? ??221()1 ( 2 )r f f ?? ???? ??1()rt 2()rt 12f f f? ? ?0()J ? mf0??( ) f? ??12f?????12cB????第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 ? ? 判定 由信道和信號兩方面決定 衰落的分類及判定 分類 不同頻率分量的衰落 信號波形 頻率選擇性衰落 不一致 失真 非頻率選擇性衰落（平坦衰落） 相關(guān)的 一致的 不失真 數(shù)字通信系統(tǒng) 信號帶寬小于信道相關(guān)帶寬 BsBc 信號帶寬遠大于信道相關(guān)帶寬 BsBc 平坦衰落 頻選衰落 碼間干擾 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 頻率色散 用多普勒擴展來描述，相關(guān)時間是與多普勒擴展相對應(yīng)的參數(shù) 時變特性 原因 移動臺運動或信道路徑中的物體運動 用多普勒擴展和相關(guān)時間來描述 多普勒擴展 （功率譜） 相關(guān)時間 信道沖激響應(yīng)應(yīng)維持不變的時間間隔的統(tǒng)計平均值 表征了時變信道對信號的衰落節(jié)拍 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 多普勒擴展 典型 (CLASS)多普勒擴展（適用于室外傳播信道） 假設(shè)接收信號由 N個經(jīng)過多普勒頻移的平面波合成， b為平均功率 表示在角度 內(nèi)的入射功率， 表示接收天線增益，用 表示功率譜，則 典型的多普勒功率譜 由圖可見，由于多普勒效應(yīng)， 接收信號的功率譜展寬 到 和 范圍 平坦 (FLAT)多普勒擴展（適用于室內(nèi)傳播信道） 平坦的多普勒功率譜 ? ? ?? dp ?? d~ ? ??G? ? ? ? ? ? ????? d)(Gp)(GpbdffS ?????? ?fSmccmfffffffS ????? 22 )(1)( ?mc ff ? mc ff ?fc fc + fm fc fm S ( f ) mffS 2 1)( ? cmf f f? ??第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 推導(dǎo)相關(guān)時間 從多普勒擴展角度 時間相關(guān)函數(shù)與多普勒功率譜之間是傅立葉變換關(guān)系 所以多普勒擴展的倒數(shù)就是對信道相關(guān)時間的度量，即 此時入射波與移動臺移動方向之間的夾角 α=0 式中 為多普勒擴展（有時也用 表示），即多普勒頻移。 通常用功率在時間、頻率以及角度上的分布來描述這種色散 功率延遲分布 PDP 時間色散 多普勒功率譜密度 DPSD 角度譜 PAP 頻率色散 角度色散 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 時間色散 時間色散參數(shù) 平均附加延時 rms時延擴展 最大附加延時擴展 (XdB) 相關(guān)帶寬 多徑衰落下，頻率間隔靠得很近的兩個衰落信號存在不同時延，可使兩個信號變得相關(guān)。 沖擊響應(yīng) 由（＊）式得 沖擊響應(yīng) 式中， 、 表示第 i個分量的實際幅度和增量延遲；相位 包含了在第 i個增量延遲內(nèi)一個多徑分量所有的相移； 為單位沖擊函數(shù)。 實質(zhì)上是接收信號的復(fù)包絡(luò)模型，是衰落、相移和時 延都不同的各個路徑的總和。 將信道看成作用于信號上的一個濾波器，可通過分析濾波器的沖擊相應(yīng)和傳遞函數(shù)得到多徑信道的特性 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 多徑信道的信道模型 推導(dǎo)沖擊響應(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)對傳輸信號的影響 多徑信道的沖擊響應(yīng) 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 《 移動通信原理與系統(tǒng) 》 課件 第七章 第八章 只考慮多徑效應(yīng) 傳輸信號 假設(shè)第 i徑的路徑長度為 xi、衰落系數(shù)（或反射系數(shù)）為 接收信號 式中， c為光速； 為波長。PP 3r 2r1r3 / 2d ?? /2dn ??14j k r j k r sRssE