無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境

1、第第2 2章章 無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境 無(wú)線(xiàn)信道基本傳播特性無(wú)線(xiàn)信道基本傳播特性2.1 無(wú)線(xiàn)信號(hào)的大尺度傳播特性無(wú)線(xiàn)信號(hào)的大尺度傳播特性2.2 無(wú)線(xiàn)信號(hào)的小尺度傳播特性無(wú)線(xiàn)信號(hào)的小尺度傳播特性2.3 小 結(jié) 2.4 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 無(wú)線(xiàn)信道基本傳播特性無(wú)線(xiàn)信道基本傳播特性 無(wú)線(xiàn)信號(hào)的大尺度傳播特性無(wú)線(xiàn)信號(hào)的大尺度傳播特性 無(wú)線(xiàn)信號(hào)的小尺度傳播特性無(wú)線(xiàn)信號(hào)的小尺度傳播特性 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 電磁信號(hào)基本傳播機(jī)制電磁信號(hào)基本傳播機(jī)制 多徑傳播與多普勒頻移多徑傳播與多普勒頻移 統(tǒng)計(jì)多徑信道模型統(tǒng)計(jì)多徑信道模型 學(xué)習(xí)本章目的和要求學(xué)習(xí)本章目的和要求 了解無(wú)線(xiàn)信道基本傳播特性了解無(wú)線(xiàn)信道基本傳播特性

2、 掌握無(wú)線(xiàn)信號(hào)的大尺度傳播特性掌握無(wú)線(xiàn)信號(hào)的大尺度傳播特性 了解多徑傳播與多普勒頻移的基本特了解多徑傳播與多普勒頻移的基本特性性 無(wú)線(xiàn)信道定義為基站天線(xiàn)與移動(dòng)臺(tái)天無(wú)線(xiàn)信道定義為基站天線(xiàn)與移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)之間的電磁傳播路徑，包括發(fā)射與接收線(xiàn)之間的電磁傳播路徑，包括發(fā)射與接收天線(xiàn)本身以及兩付天線(xiàn)之間的傳播介質(zhì)，天線(xiàn)本身以及兩付天線(xiàn)之間的傳播介質(zhì)，在移動(dòng)通信中傳播介質(zhì)通常為大氣。在移動(dòng)通信中傳播介質(zhì)通常為大氣。 總體來(lái)講，無(wú)線(xiàn)傳播路徑分為視距傳總體來(lái)講，無(wú)線(xiàn)傳播路徑分為視距傳播（播（Line-of-sight，LOS）和非視距傳播）和非視距傳播（Non-line-of-sight，NLOS）。）。 2.1

3、.1 自由空間傳播模型自由空間傳播模型 自由空間傳播模型通?？梢杂糜陬A(yù)測(cè)自由空間傳播模型通?？梢杂糜陬A(yù)測(cè)傳播路徑上無(wú)任何遮擋與反射物的傳播路徑上無(wú)任何遮擋與反射物的LOS信信號(hào)傳播條件下的接收信號(hào)強(qiáng)度。號(hào)傳播條件下的接收信號(hào)強(qiáng)度。 自由空間傳播模型假設(shè)發(fā)射天線(xiàn)和接自由空間傳播模型假設(shè)發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)都放置在均勻無(wú)限大的傳播空間中，收天線(xiàn)都放置在均勻無(wú)限大的傳播空間中，且接收天線(xiàn)處于發(fā)射天線(xiàn)輻射的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域，且接收天線(xiàn)處于發(fā)射天線(xiàn)輻射的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域，即在此遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域中的任意一點(diǎn)電場(chǎng)方向、即在此遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域中的任意一點(diǎn)電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向和電磁波傳播方向兩兩互相垂直。磁場(chǎng)方向和電磁波傳播方向兩兩互相垂直。 設(shè)

4、設(shè)d為發(fā)送天線(xiàn)與接收天線(xiàn)間的距離，為發(fā)送天線(xiàn)與接收天線(xiàn)間的距離，那么，接收信號(hào)的功率那么，接收信號(hào)的功率Pr(d)可以用如下公可以用如下公式表達(dá)式表達(dá)LdGGPdP222rttr)(4)( 式中：式中：Pt是發(fā)射功率；是發(fā)射功率；Gt是發(fā)射天線(xiàn)增益；是發(fā)射天線(xiàn)增益；Gr是接收天線(xiàn)增益；是接收天線(xiàn)增益；L是與無(wú)線(xiàn)傳播無(wú)關(guān)的系統(tǒng)是與無(wú)線(xiàn)傳播無(wú)關(guān)的系統(tǒng)損耗因子（損耗因子（L1）；）； 是波長(zhǎng)。是波長(zhǎng)。 發(fā)射和接收天線(xiàn)的增益都是天線(xiàn)本身發(fā)射和接收天線(xiàn)的增益都是天線(xiàn)本身的設(shè)計(jì)參數(shù)，通常與天線(xiàn)的大小、天線(xiàn)單的設(shè)計(jì)參數(shù)，通常與天線(xiàn)的大小、天線(xiàn)單元的間距與相位設(shè)計(jì)，以及發(fā)送和接收天元的間距與相位設(shè)計(jì)，以及發(fā)送

5、和接收天線(xiàn)之間的連線(xiàn)與天線(xiàn)主瓣之間的夾角有關(guān)。線(xiàn)之間的連線(xiàn)與天線(xiàn)主瓣之間的夾角有關(guān)。 2.1.2 電磁信號(hào)基本傳播方式電磁信號(hào)基本傳播方式 在實(shí)際移動(dòng)通信傳播環(huán)境中，反射、在實(shí)際移動(dòng)通信傳播環(huán)境中，反射、繞射和散射是無(wú)線(xiàn)信號(hào)三種主要的傳播方繞射和散射是無(wú)線(xiàn)信號(hào)三種主要的傳播方式。式。 （1）反射：）反射： 當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)發(fā)生反射，反射發(fā)生于地球表面、建筑物發(fā)生反射，反射發(fā)生于地球表面、建筑物和墻壁表面。和墻壁表面。（2）繞射：）繞射： 當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無(wú)線(xiàn)路徑被當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無(wú)線(xiàn)路徑被尖利的邊緣阻擋時(shí)發(fā)生繞射。尖利的邊緣阻擋時(shí)發(fā)生

6、繞射。（3）散射：）散射： 當(dāng)波穿行的介質(zhì)中存在小于波長(zhǎng)的物當(dāng)波穿行的介質(zhì)中存在小于波長(zhǎng)的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個(gè)數(shù)非常巨大體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個(gè)數(shù)非常巨大時(shí)，發(fā)生散射。時(shí)，發(fā)生散射。 1信號(hào)的反射信號(hào)的反射 2信號(hào)的繞射信號(hào)的繞射 3信號(hào)的散射信號(hào)的散射 在無(wú)線(xiàn)通信中，將由發(fā)射與接收天線(xiàn)在無(wú)線(xiàn)通信中，將由發(fā)射與接收天線(xiàn)間距、收發(fā)天線(xiàn)之間的地形、建筑物、植間距、收發(fā)天線(xiàn)之間的地形、建筑物、植被等導(dǎo)致的信號(hào)功率衰減稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)信號(hào)的被等導(dǎo)致的信號(hào)功率衰減稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)信號(hào)的大尺度傳播特性。大尺度傳播特性。 大尺度傳播特性主要包括路徑損耗和大尺度傳播特性主要包括路徑損耗和陰影衰落。路徑損耗主要是由收

7、發(fā)天線(xiàn)間陰影衰落。路徑損耗主要是由收發(fā)天線(xiàn)間距、傳播信號(hào)載頻和地形因素導(dǎo)致；而陰距、傳播信號(hào)載頻和地形因素導(dǎo)致；而陰影衰落主要是由于建筑物或地形遮擋導(dǎo)致影衰落主要是由于建筑物或地形遮擋導(dǎo)致某些區(qū)域接收信號(hào)突然下降。某些區(qū)域接收信號(hào)突然下降。 確定某一特定地區(qū)的大尺度傳播環(huán)境確定某一特定地區(qū)的大尺度傳播環(huán)境的主要因素有：的主要因素有：（1）自然地形（高山、丘陵、平原、）自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）；水域等）；（2）人工建筑的數(shù)量、高度、分布）人工建筑的數(shù)量、高度、分布和材料特性；和材料特性；（3）該地區(qū)的植被特征；）該地區(qū)的植被特征；（4）天氣狀況；）天氣狀況；（5）自然和人為的電磁噪聲

8、狀況。）自然和人為的電磁噪聲狀況。 通常，在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中對(duì)大尺度傳通常，在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中對(duì)大尺度傳播特性采取經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c確定模型相結(jié)合的播特性采取經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c確定模型相結(jié)合的方法。方法。 所謂經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ途褪歉鶕?jù)大量實(shí)地測(cè)試所謂經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ途褪歉鶕?jù)大量實(shí)地測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建模分析得到的近似計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建模分析得到的近似計(jì)算公式，而確定模型是在獲得網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃場(chǎng)景公式，而確定模型是在獲得網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃場(chǎng)景中具體傳播環(huán)境參數(shù)后直接用電磁傳播理中具體傳播環(huán)境參數(shù)后直接用電磁傳播理論對(duì)大尺度傳播特性進(jìn)行計(jì)算，常用的計(jì)論對(duì)大尺度傳播特性進(jìn)行計(jì)算，常用的計(jì)算方法有射線(xiàn)跟蹤法、幾何繞射法等。算方法有射線(xiàn)跟蹤法、幾何繞射

9、法等。 以下是本書(shū)中所用到的主要參數(shù)的定以下是本書(shū)中所用到的主要參數(shù)的定義：義： hm移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度；移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度； rm移動(dòng)臺(tái)到最近的建筑物之間的距移動(dòng)臺(tái)到最近的建筑物之間的距離；離； h0建筑物的典型高度（一般取平均建筑物的典型高度（一般取平均高度）；高度）； hb基站天線(xiàn)高度；基站天線(xiàn)高度； d 基站到移動(dòng)臺(tái)之間的距離（基站到移動(dòng)臺(tái)之間的距離（m）；）； D = d 10 3 基站到移動(dòng)臺(tái)之間的距基站到移動(dòng)臺(tái)之間的距離（離（km）；）； f 載波頻率（載波頻率（Hz）；）； fc = f 10 6 載波頻率（載波頻率（MHz）；）； 自由空間中波長(zhǎng)（自由空間中波長(zhǎng)（m）。）。 2.2.

10、1 路徑損耗與陰影衰落路徑損耗與陰影衰落 1路徑損耗路徑損耗 路徑損耗（單位路徑損耗（單位dB）通?？梢员磉_(dá)為）通?？梢员磉_(dá)為00log10)()(ddndPLdPLn:路徑損耗指數(shù)；路徑損耗指數(shù)；d0是離基站足夠近是離基站足夠近的路徑參考點(diǎn)。的路徑參考點(diǎn)。 2陰影衰落陰影衰落 在實(shí)際傳播環(huán)境中，即使兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)在實(shí)際傳播環(huán)境中，即使兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)與基站之間的路徑損耗相同，其各自的能與基站之間的路徑損耗相同，其各自的能量衰減也可能有很大差異，而這一差異就量衰減也可能有很大差異，而這一差異就是由陰影衰落引起的。是由陰影衰落引起的。 XddndPLdPL00log10)()( 式中：式中：X 服從均值為

11、服從均值為0、方差為、方差為 的正的正態(tài)分布，態(tài)分布， 根據(jù)系統(tǒng)所處的不同傳播環(huán)境根據(jù)系統(tǒng)所處的不同傳播環(huán)境而不同，多是根據(jù)實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)而確定，而不同，多是根據(jù)實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)而確定，其典型值為其典型值為5dB10dB。 2.2.2 常用室外傳播預(yù)測(cè)模型常用室外傳播預(yù)測(cè)模型 1宏蜂窩的傳播模型宏蜂窩的傳播模型 宏蜂窩小區(qū)（宏蜂窩小區(qū)（macro cell）的覆蓋半徑）的覆蓋半徑大多為大多為1km25km，多用于解決大面積的，多用于解決大面積的覆蓋問(wèn)題。覆蓋問(wèn)題。 （1）奧村模型（）奧村模型（Okumura-Hata Model） Okumura模型為預(yù)測(cè)城區(qū)信號(hào)時(shí)使用模型為預(yù)測(cè)城區(qū)信號(hào)時(shí)使用最廣泛

12、的模型。應(yīng)用頻率在最廣泛的模型。應(yīng)用頻率在150MHz1920MHz之間（可擴(kuò)展到之間（可擴(kuò)展到3000MHz），），距離為距離為1km100km之間，天線(xiàn)高度在之間，天線(xiàn)高度在30m1000m之間。之間。 該種模型的主要缺點(diǎn)是對(duì)城區(qū)和郊區(qū)該種模型的主要缺點(diǎn)是對(duì)城區(qū)和郊區(qū)快速變化的反應(yīng)較慢。預(yù)測(cè)和測(cè)試的路徑快速變化的反應(yīng)較慢。預(yù)測(cè)和測(cè)試的路徑損耗偏差為損耗偏差為10dB14dB。 這種方法包括按照地形地貌將預(yù)測(cè)區(qū)這種方法包括按照地形地貌將預(yù)測(cè)區(qū)域分為不同的類(lèi)別：即開(kāi)闊地、郊區(qū)和城域分為不同的類(lèi)別：即開(kāi)闊地、郊區(qū)和城區(qū)。區(qū)。 （2）COST 231-Hata模型模型 該模型是針對(duì)中小城市的，適用

13、于工該模型是針對(duì)中小城市的，適用于工作頻率在作頻率在1500MHz2000MHz之間，之間，hb在在30m200m之間，之間，hm在在1m10m之間，之間，d在在1km20km之間。之間。 2微蜂窩的傳播模型微蜂窩的傳播模型 微蜂窩小區(qū)（微蜂窩小區(qū)（micro cell）是在宏蜂窩）是在宏蜂窩小區(qū)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù)，它的小區(qū)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù)，它的覆蓋半徑大約為覆蓋半徑大約為30m300m。在微蜂窩中，。在微蜂窩中，基站天線(xiàn)的高度通常與街道的燈柱等高，基站天線(xiàn)的高度通常與街道的燈柱等高，一般在地平面以上一般在地平面以上3m6m。 此時(shí)，其主要傳播機(jī)制是自由空間傳此時(shí)，其主要傳播

14、機(jī)制是自由空間傳播加上小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的多次反射和散射，播加上小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的多次反射和散射，以及建筑物的側(cè)面和屋頂?shù)睦@射影響。以及建筑物的側(cè)面和屋頂?shù)睦@射影響。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ碗p斜率經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停p斜率經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停―ual-Slope Empirical Model） 2.2.3 常用室內(nèi)傳播預(yù)測(cè)模型常用室內(nèi)傳播預(yù)測(cè)模型 研究室內(nèi)電波傳播，建立有實(shí)用意義研究室內(nèi)電波傳播，建立有實(shí)用意義的室內(nèi)電波傳播模型，可以為室內(nèi)無(wú)線(xiàn)通的室內(nèi)電波傳播模型，可以為室內(nèi)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供最佳網(wǎng)站配置的依據(jù)。信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供最佳網(wǎng)站配置的依據(jù)。 室內(nèi)無(wú)線(xiàn)信道有兩個(gè)方面不同于傳統(tǒng)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)信道有兩個(gè)方面不同于傳統(tǒng)的移動(dòng)無(wú)

15、線(xiàn)信道的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)信道覆蓋距離更小，環(huán)境覆蓋距離更小，環(huán)境的變動(dòng)更大。室內(nèi)的電波傳播不受氣候因的變動(dòng)更大。室內(nèi)的電波傳播不受氣候因素（如雨、雪和云等）的影響，但要受建素（如雨、雪和云等）的影響，但要受建筑物的大小、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、房間布局及室筑物的大小、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、房間布局及室內(nèi)陳設(shè)的影響，最重要的是建筑材料的影內(nèi)陳設(shè)的影響，最重要的是建筑材料的影響。響。 室內(nèi)無(wú)線(xiàn)傳播同室外具有同樣的方式：室內(nèi)無(wú)線(xiàn)傳播同室外具有同樣的方式：反射、繞射和散射。反射、繞射和散射。 一般來(lái)說(shuō)，室內(nèi)信道分為視距（一般來(lái)說(shuō)，室內(nèi)信道分為視距（LOS）或阻擋（或阻擋（OBS）兩種，并隨著環(huán)境雜亂程）兩種，并隨著環(huán)境雜亂程度而變

16、化。度而變化。 1分隔損耗（同樓層）分隔損耗（同樓層） 2樓層間分隔損耗樓層間分隔損耗 3對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型 4Ericsson多重?cái)帱c(diǎn)模型多重?cái)帱c(diǎn)模型距離（距離（m m）路徑損耗下限路徑損耗下限(dB)(dB)路徑損耗上限路徑損耗上限(dB)(dB)1 1r r101030+20log30+20logr r30+40log30+40logr r1010r r202020+30log20+30logr r40+30log40+30logr r2020r r4040 19+60log19+60logr r1+60log1+60logr r4040r r 115+120log

17、115+120logr r 95+120log95+120logr r表表2-12-1EricssonEricsson室內(nèi)傳播模型室內(nèi)傳播模型 5衰減因子模型衰減因子模型 6建筑物信號(hào)穿透損耗建筑物信號(hào)穿透損耗 2.2.4 傳播模型的校準(zhǔn)傳播模型的校準(zhǔn) 較準(zhǔn)確的傳播模型使得對(duì)基站的覆蓋較準(zhǔn)確的傳播模型使得對(duì)基站的覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)的覆蓋狀況的預(yù)測(cè)變得更加精范圍和網(wǎng)絡(luò)的覆蓋狀況的預(yù)測(cè)變得更加精準(zhǔn)有效。通常情況下的傳播模型都是在經(jīng)準(zhǔn)有效。通常情況下的傳播模型都是在經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突A(chǔ)上根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正得出驗(yàn)?zāi)Ｐ突A(chǔ)上根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正得出的結(jié)果。的結(jié)果。 1實(shí)地傳播損耗的測(cè)量實(shí)地傳播損耗的測(cè)量 2測(cè)量數(shù)

18、據(jù)的處理與傳播模型的測(cè)量數(shù)據(jù)的處理與傳播模型的矯正矯正 由于無(wú)線(xiàn)信號(hào)反射、繞射和散射特性由于無(wú)線(xiàn)信號(hào)反射、繞射和散射特性的綜合作用，從發(fā)射天線(xiàn)到接收天線(xiàn)的傳的綜合作用，從發(fā)射天線(xiàn)到接收天線(xiàn)的傳播路徑不只一條，即一個(gè)發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)傳播路徑不只一條，即一個(gè)發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)傳播環(huán)境會(huì)在接收端產(chǎn)生多個(gè)不同接收信號(hào)，播環(huán)境會(huì)在接收端產(chǎn)生多個(gè)不同接收信號(hào)，這些信號(hào)以不同的到達(dá)強(qiáng)度、不同的到達(dá)這些信號(hào)以不同的到達(dá)強(qiáng)度、不同的到達(dá)時(shí)間到達(dá)接收天線(xiàn)。時(shí)間到達(dá)接收天線(xiàn)。 這種現(xiàn)象成為無(wú)線(xiàn)信號(hào)的多徑傳播，這種現(xiàn)象成為無(wú)線(xiàn)信號(hào)的多徑傳播，每一條傳播路徑成為多徑信號(hào)的一徑。每一條傳播路徑成為多徑信號(hào)的一徑。 多徑傳播往往導(dǎo)致

19、以下現(xiàn)象的出現(xiàn)：多徑傳播往往導(dǎo)致以下現(xiàn)象的出現(xiàn)：（1）移動(dòng)臺(tái)的接收信號(hào)在一小段時(shí)）移動(dòng)臺(tái)的接收信號(hào)在一小段時(shí)間內(nèi)快速變化，這一變化通常成為多間內(nèi)快速變化，這一變化通常成為多徑衰落；徑衰落；（2）由每條徑上信號(hào)多普勒頻移導(dǎo)）由每條徑上信號(hào)多普勒頻移導(dǎo)致的對(duì)接收信號(hào)的隨機(jī)調(diào)頻；致的對(duì)接收信號(hào)的隨機(jī)調(diào)頻；（3）由于多徑信號(hào)先后到達(dá)導(dǎo)致的）由于多徑信號(hào)先后到達(dá)導(dǎo)致的接收信號(hào)在時(shí)間上的擴(kuò)展。接收信號(hào)在時(shí)間上的擴(kuò)展。 2.3.1 多徑傳播與多普勒頻移多徑傳播與多普勒頻移 在移動(dòng)環(huán)境中，由于移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)接在移動(dòng)環(huán)境中，由于移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)接收信號(hào)會(huì)發(fā)生頻率偏移，稱(chēng)為多普勒頻移。收信號(hào)會(huì)發(fā)生頻率偏移，稱(chēng)為多普勒頻

20、移。 圖圖2-1 瑞利衰落信號(hào)的功率譜（車(chē)速瑞利衰落信號(hào)的功率譜（車(chē)速50km/h）圖圖2-2 瑞利衰落信號(hào)的功率譜（車(chē)速瑞利衰落信號(hào)的功率譜（車(chē)速1km/h） 2.3.2 無(wú)線(xiàn)多徑信道的主要技無(wú)線(xiàn)多徑信道的主要技術(shù)參數(shù)與分類(lèi)術(shù)參數(shù)與分類(lèi) 1無(wú)線(xiàn)多徑信道的主要技術(shù)參數(shù)無(wú)線(xiàn)多徑信道的主要技術(shù)參數(shù)（1）時(shí)延擴(kuò)展）時(shí)延擴(kuò)展 在多徑傳播環(huán)境下，由于傳播路徑的在多徑傳播環(huán)境下，由于傳播路徑的差異將導(dǎo)致多徑信號(hào)以不同的時(shí)間到達(dá)接差異將導(dǎo)致多徑信號(hào)以不同的時(shí)間到達(dá)接收端。收端。 如果發(fā)射端發(fā)送的只是一個(gè)單脈沖信如果發(fā)射端發(fā)送的只是一個(gè)單脈沖信號(hào)，那么，接收端收到的將是多個(gè)具有不號(hào)，那么，接收端收到的將是多個(gè)

21、具有不同時(shí)延的脈沖的疊加。顯而易見(jiàn)，從時(shí)間同時(shí)延的脈沖的疊加。顯而易見(jiàn)，從時(shí)間域來(lái)看，接收信號(hào)出現(xiàn)了所謂的時(shí)延擴(kuò)展。域來(lái)看，接收信號(hào)出現(xiàn)了所謂的時(shí)延擴(kuò)展。 時(shí)延擴(kuò)展對(duì)數(shù)字信號(hào)的傳輸有重要影時(shí)延擴(kuò)展對(duì)數(shù)字信號(hào)的傳輸有重要影響。時(shí)延擴(kuò)展與信道的電波傳播環(huán)境密切響。時(shí)延擴(kuò)展與信道的電波傳播環(huán)境密切相關(guān)，不同時(shí)間、地域和用戶(hù)情況的信道，相關(guān)，不同時(shí)間、地域和用戶(hù)情況的信道，其時(shí)延擴(kuò)展量有著顯著的差異。其時(shí)延擴(kuò)展量有著顯著的差異。 圖圖2-3 典型的時(shí)延譜典型的時(shí)延譜（2）相關(guān)帶寬和頻率選擇性衰落）相關(guān)帶寬和頻率選擇性衰落 從頻域來(lái)看，時(shí)延擴(kuò)展可以導(dǎo)致頻率從頻域來(lái)看，時(shí)延擴(kuò)展可以導(dǎo)致頻率選擇性衰落。選擇

22、性衰落。 在圖在圖2-4中，根據(jù)知道的矢量相加的三中，根據(jù)知道的矢量相加的三角形法則，容易理解，粗黑線(xiàn)代表的矢量角形法則，容易理解，粗黑線(xiàn)代表的矢量正是反映信道特性的矢量正是反映信道特性的矢量K(t)，其長(zhǎng)度正，其長(zhǎng)度正反映了信道的衰減特性。反映了信道的衰減特性。 圖圖2-4 多徑接收信號(hào)的矢量示意圖多徑接收信號(hào)的矢量示意圖 圖圖2-5 多徑信道的頻域響應(yīng)示意圖多徑信道的頻域響應(yīng)示意圖（3）相干時(shí)間和時(shí)間選擇性衰落）相干時(shí)間和時(shí)間選擇性衰落 在前面已經(jīng)指出，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在傳播徑在前面已經(jīng)指出，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在傳播徑向移動(dòng)時(shí)將使接收到的信號(hào)產(chǎn)生多普勒頻向移動(dòng)時(shí)將使接收到的信號(hào)產(chǎn)生多普勒頻移，從而使接收信號(hào)

23、的功率譜展寬。移，從而使接收信號(hào)的功率譜展寬。 當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向與徑向一致時(shí)，有最大的當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向與徑向一致時(shí)，有最大的多普勒頻移多普勒頻移fm。而相干時(shí)間。而相干時(shí)間Tc定義為多普定義為多普勒頻譜擴(kuò)展寬度勒頻譜擴(kuò)展寬度FD的倒數(shù)，即的倒數(shù)，即Tc=1/FD。該參數(shù)表示由多普勒效應(yīng)導(dǎo)致的信號(hào)衰落該參數(shù)表示由多普勒效應(yīng)導(dǎo)致的信號(hào)衰落的衰落速度。這類(lèi)衰落是在特定時(shí)間段發(fā)的衰落速度。這類(lèi)衰落是在特定時(shí)間段發(fā)生的，因而被稱(chēng)為時(shí)間選擇性衰落。生的，因而被稱(chēng)為時(shí)間選擇性衰落。 2無(wú)線(xiàn)多徑信道的分類(lèi)無(wú)線(xiàn)多徑信道的分類(lèi) 上面詳細(xì)討論了多徑傳播產(chǎn)生的時(shí)域上面詳細(xì)討論了多徑傳播產(chǎn)生的時(shí)域擴(kuò)展和多普勒效應(yīng)導(dǎo)致的頻域擴(kuò)展。無(wú)

24、論擴(kuò)展和多普勒效應(yīng)導(dǎo)致的頻域擴(kuò)展。無(wú)論時(shí)域或頻域中的擴(kuò)展都意味著彌散，即本時(shí)域或頻域中的擴(kuò)展都意味著彌散，即本來(lái)分開(kāi)的波形或頻譜出現(xiàn)了交疊。來(lái)分開(kāi)的波形或頻譜出現(xiàn)了交疊。 出現(xiàn)了交疊的信道成為彌散信道。根出現(xiàn)了交疊的信道成為彌散信道。根據(jù)數(shù)字信號(hào)的碼速率、帶寬和多譜勒頻展、據(jù)數(shù)字信號(hào)的碼速率、帶寬和多譜勒頻展、時(shí)延擴(kuò)展的關(guān)系，衰落信道可以分為以下時(shí)延擴(kuò)展的關(guān)系，衰落信道可以分為以下四類(lèi)。四類(lèi)。（1）非彌散信道，即平坦衰落）非彌散信道，即平坦衰落(Flat Fading)。 （2）時(shí)間彌散信道，即頻率選擇性）時(shí)間彌散信道，即頻率選擇性衰落。衰落。 （3）頻率彌散信道，即時(shí)間選擇性）頻率彌散信道，

25、即時(shí)間選擇性衰落。衰落。 （4）時(shí)間頻率彌散信道，即時(shí)間）時(shí)間頻率彌散信道，即時(shí)間選擇性衰落和頻率選擇性衰落同時(shí)存選擇性衰落和頻率選擇性衰落同時(shí)存在。在。 圖圖2-6 發(fā)送符號(hào)周期發(fā)送符號(hào)周期圖圖2-7 發(fā)送基帶信號(hào)帶寬發(fā)送基帶信號(hào)帶寬 2.3.3 統(tǒng)計(jì)多徑信道模型統(tǒng)計(jì)多徑信道模型 1Rayleigh信道模型信道模型 多徑衰落乃是移動(dòng)臺(tái)收到不同傳播路多徑衰落乃是移動(dòng)臺(tái)收到不同傳播路徑來(lái)的同一信號(hào)源的電波產(chǎn)生合成信號(hào)所徑來(lái)的同一信號(hào)源的電波產(chǎn)生合成信號(hào)所造成的結(jié)果。通過(guò)下面的推導(dǎo)可得到多徑造成的結(jié)果。通過(guò)下面的推導(dǎo)可得到多徑信號(hào)的分布。信號(hào)的分布。 圖圖2-8和圖和圖2-9所示為車(chē)速分別為所示為

26、車(chē)速分別為20km/h和和50km/h下的下的Rayleigh衰落情況。衰落情況。由圖可見(jiàn)，移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)得愈快，快衰落愈由圖可見(jiàn)，移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)得愈快，快衰落愈劇烈。劇烈。 因此，由于通信范圍的不斷擴(kuò)展，從因此，由于通信范圍的不斷擴(kuò)展，從陸地環(huán)境到高空飛行時(shí)的通信，對(duì)移動(dòng)通陸地環(huán)境到高空飛行時(shí)的通信，對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。信技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。圖圖2-8 車(chē)速車(chē)速20km/h的瑞利衰落信號(hào)包絡(luò)（經(jīng)典譜）的瑞利衰落信號(hào)包絡(luò)（經(jīng)典譜）圖圖2-9 車(chē)速車(chē)速50km/h的瑞利衰落信號(hào)包絡(luò)（經(jīng)典譜）的瑞利衰落信號(hào)包絡(luò)（經(jīng)典譜） 2Rician信道模型信道模型 當(dāng)?shù)竭_(dá)接收機(jī)的信號(hào)中含有一個(gè)明顯