《現(xiàn)代移動(dòng)通信》第2章：移動(dòng)信道

第2章 移 動(dòng) 信 道2.1 移動(dòng)信道的電波傳播特性2.2 移動(dòng)信道的衰落特性2.3 數(shù)字信號(hào)的多徑傳播特性2.4 電波傳播路徑損耗的預(yù)測(cè)2.1 移動(dòng)信道的電波傳播特性移動(dòng)信道的電波傳播特性2.1.1 直射波2.1.2 反射波多徑傳播理論模型2.1.1 2.1.1 直射波直射波1.自由空間傳播損耗 自由空間是指信號(hào)在理想的、均勻的各向同性的介質(zhì)中傳播，不發(fā)生反射、折射、散射和吸收現(xiàn)象，只存在電磁波能量擴(kuò)散而引起的傳播損耗的空間。2.視距傳播 視距傳播的極限距離的計(jì)算如圖2.2所示。圖圖2.2 視距傳播距離視距傳播距離2.1.2 反射波反射波多徑傳播理論模型多徑傳播理論模型1.兩徑傳播模型 平面大地的兩徑傳播模型如圖2.3所示。2.多徑傳播模型 當(dāng)存在建筑物和起伏地形時(shí)，接收信號(hào)中將包含建筑物等反射的電波，此時(shí)，可用三徑、四徑等多徑傳播模型來描述移動(dòng)信道。圖圖2.3 兩徑傳播模型兩徑傳播模型2.2 移動(dòng)信道的衰落特性移動(dòng)信道的衰落特性2.2.1 快衰落2.2.2 慢衰落2.2.1 快衰落快衰落1.快衰落的概念 由多徑產(chǎn)生的衰落，衰落速率(每秒種信號(hào)包絡(luò)經(jīng)過中值電平次數(shù)的一半)可達(dá)每秒30次40次，衰落深度(信號(hào)的變動(dòng)范圍)約為30dB左右，稱這樣的衰落為快衰落(多徑衰落)或瞬時(shí)性衰落。2.快衰落的統(tǒng)計(jì)特性 多徑衰落接收信號(hào)的相位服從0的均勻分布，包絡(luò)服從瑞利分布。瑞利分布的概率密度函數(shù)如圖2.7所示，這一結(jié)果與大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果是相一致的。圖圖2.7 瑞利分布概率密度瑞利分布概率密度2.2.2 慢衰落慢衰落1.慢衰落的概念 所謂慢衰落是指接收天線處的場(chǎng)強(qiáng)中值隨移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)周圍地形、建筑物等的變化而出現(xiàn)的波動(dòng)，其變化速率較為緩慢。2.慢衰落的統(tǒng)計(jì)特性 表2.1 標(biāo)準(zhǔn)偏差/dB3.衰落儲(chǔ)備 圖2.9 給出了可通率分別為90%、95%、99%的三組曲線，根據(jù)地形、地物、工作頻率和可通率要求，可查得所必需的衰落儲(chǔ)備量。表表2.1 標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差/dB圖圖2.9 慢衰落中值標(biāo)準(zhǔn)偏差及衰落儲(chǔ)慢衰落中值標(biāo)準(zhǔn)偏差及衰落儲(chǔ)備量備量2.3 數(shù)字信號(hào)的多徑傳播特性數(shù)字信號(hào)的多徑傳播特性2.3.1 時(shí)延擴(kuò)展2.3.2 相關(guān)帶寬2.3.1 時(shí)延擴(kuò)展時(shí)延擴(kuò)展 在多徑傳播條件下，接收信號(hào)會(huì)產(chǎn)生時(shí)延擴(kuò)展(Time Delay Spread)，或稱為多徑時(shí)散，如圖2.10所示。當(dāng)發(fā)射端發(fā)送一個(gè)窄脈沖信號(hào)至移動(dòng)臺(tái)時(shí)，由于存在著多條不同的路徑，路徑長度不一樣，則發(fā)射信號(hào)沿各個(gè)路徑到達(dá)接收天線的時(shí)間就不一樣，并且傳播路徑又隨移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)而變化，因而移動(dòng)臺(tái)所接收的信號(hào)S(t)由許多不同時(shí)延的脈沖串組成。圖圖2.10 多徑時(shí)延擴(kuò)展多徑時(shí)延擴(kuò)展2.3.2 相關(guān)帶寬相關(guān)帶寬 當(dāng)信號(hào)的帶寬小于相關(guān)帶寬時(shí)，發(fā)生非頻率選擇性衰落；當(dāng)信號(hào)帶寬大于相關(guān)帶寬時(shí)，發(fā)生頻率選擇性衰落。兩個(gè)信號(hào)的相關(guān)性可由兩個(gè)信號(hào)的相關(guān)系數(shù)得出，而相關(guān)系數(shù)與信道的時(shí)延擴(kuò)展有關(guān)。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的頻率間隔增加時(shí)，相關(guān)系數(shù)減小，也就是信號(hào)的不一致性增加。我們稱信號(hào)包絡(luò)相關(guān)系數(shù)等于0.5時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率間隔為相關(guān)帶寬。2.4 電波傳播路徑損耗的預(yù)測(cè)電波傳播路徑損耗的預(yù)測(cè)2.4.1 地形地物的分類2.4.2 移動(dòng)信道上傳播損耗的估算的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?.4.3 其他傳播環(huán)境上的傳播損耗2.4.1 地形地物的分類地形地物的分類1.地形特征的定義2.地形分類3.地物分類2.4.2 移動(dòng)信道上傳播損耗的估算的經(jīng)移動(dòng)信道上傳播損耗的估算的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ万?yàn)?zāi)Ｐ?.準(zhǔn)平滑地形上的傳播損耗中值圖2.14 準(zhǔn)平滑地形市區(qū)的基準(zhǔn)損耗中值2.不規(guī)則地形上傳播損耗中值3.任意地形、地物上的信號(hào)中值的預(yù)測(cè)圖圖2.14 準(zhǔn)平滑地形市區(qū)的基準(zhǔn)損耗中準(zhǔn)平滑地形市區(qū)的基準(zhǔn)損耗中值值2.4.3 其他傳播環(huán)境上的傳播損耗其他傳播環(huán)境上的傳播損耗1.建筑物穿透損耗 建筑物的穿透損耗通常不是一個(gè)固定值，而是一個(gè)0dB30dB的范圍，需根據(jù)具體情況而定，如表2.2所示。2.植被損耗3.隧道中的傳播損耗表表2.2 建筑物的穿透損耗建筑物的穿透損耗(地面層地面層)