第2章无线通信基础-4PPT文件格式下载.ppt

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在不同多径信号上，存在多普勒频移引起的在不同多径信号上，存在多普勒频移引起的随机随机频率调制频率调制；

多径传播的时延引起的多径传播的时延引起的时延扩展时延扩展（回音回音）。

影响小尺度衰落的因素：

多径传播；

移动台的运动速度；

传播环境中物体的运动速度；

无线信号的传输带宽；

3第2章无线通信基础小尺度衰落的特点：

衰落深度可达衰落深度可达2040dB。

电平幅度分布一般遵循：

瑞利（电平幅度分布一般遵循：

瑞利（Rayleigh）分）分布、莱斯（布、莱斯（Rice）分布等。

）分布等。

变化速率快。

具有选择性。

即在不同频率、不同时间、不同具有选择性。

即在不同频率、不同时间、不同空间，其衰落特性是不一样的。

空间，其衰落特性是不一样的。

是无线移动通信中最难克服的衰落。

4第2章无线通信基础2.3.1小尺度多径传播小尺度多径传播1、时不变多径效应、时不变多径效应2、时变多径效应、时变多径效应3、小尺度衰落的统计特性、小尺度衰落的统计特性4、多径效应的多普勒频谱、多径效应的多普勒频谱5、电平通过率和平均衰落持续时间、电平通过率和平均衰落持续时间5第2章无线通信基础图2-23双线传播模型的几何关系1.时不变多径效应时不变多径效应假设发射信号为一单频正弦波信号，且满足假设发射信号为一单频正弦波信号，且满足则经两条路径到达接收机的信号场强幅度主要取决于反射体则经两条路径到达接收机的信号场强幅度主要取决于反射体的的反射系数反射系数，传播路径差只影响传播路径差只影响两路到达信号的两路到达信号的时延差或相位差时延差或相位差。

2.3.1小尺度多径传播小尺度多径传播下面通过简单的双线传播模型解释小尺度衰落。

下面通过简单的双线传播模型解释小尺度衰落。

首先分析发射机、接收机和空间物体均处于首先分析发射机、接收机和空间物体均处于相对静止相对静止状态的情状态的情形（即无线信道具有形（即无线信道具有时不变时不变的特性），然后分析时变情况。

的特性），然后分析时变情况。

6第2章无线通信基础式中，式中，为两条路径的传播距离差；

为两条路径的传播距离差；

为两路信号之间的相位差；

k=2/=2fc/c，为自由空间波数。

，为自由空间波数。

由（由（2-3-1）可知，两路信号在不同空间位置处出现相长和）可知，两路信号在不同空间位置处出现相长和相消的干涉情况。

相消的干涉情况。

（2-3-1）可以求得接收机的总信号为可以求得接收机的总信号为7第2章无线通信基础两个矢量求和，则有接收信号：

其中：

8第2章无线通信基础当接收机处于不同位置时，两路信号具有不同的相位差当接收机处于不同位置时，两路信号具有不同的相位差。

1、相位差、相位差为为的偶数倍，两路信号同相相加；

的偶数倍，两路信号同相相加；

2、相位差、相位差为为的奇数倍，两路信号反相相减。

的奇数倍，两路信号反相相减。

特别是在反射系数特别是在反射系数的模值接近于的模值接近于1的时候，在相长干涉位的时候，在相长干涉位置处接收信号为置处接收信号为电平峰值电平峰值，在相消干涉位置处信号电平接近，在相消干涉位置处信号电平接近零值，这时就出现零值，这时就出现衰落深陷。

衰落深陷。

接收信号峰值电平位置与衰落深陷位置对应的双线传播接收信号峰值电平位置与衰落深陷位置对应的双线传播路径差大约为路径差大约为半个波长半个波长。

9第2章无线通信基础由于多径传播现象的存在，接收机处由于多径传播现象的存在，接收机处于某些位置时，接收信号会比较强；

接收于某些位置时，接收信号会比较强；

接收机处于另一些位置时，会出现深陷衰落。

机处于另一些位置时，会出现深陷衰落。

因此，在建设固定地址无线通信系统时，因此，在建设固定地址无线通信系统时，发射机和接收机发射机和接收机地址的选择地址的选择必须必须避开避开可能可能产生产生深陷衰落深陷衰落的位置点。

的位置点。

实际上传播路径一般多余两条，衰落实际上传播路径一般多余两条，衰落情况要复杂得多。

情况要复杂得多。

10第2章无线通信基础2.时变多径效应时变多径效应在通常情况下，发射机、接收机和空间反射物体三者处于在通常情况下，发射机、接收机和空间反射物体三者处于相对运动状态相对运动状态。

这时，多径传播的路径差（或时延差）是。

这时，多径传播的路径差（或时延差）是随时随时间变化间变化的，从而造成的，从而造成时变的多径时变的多径衰落。

衰落。

当接收机移动很小的距离（波长的数量级），甚至不移动当接收机移动很小的距离（波长的数量级），甚至不移动（周围物体也在移动周围物体也在移动），接收信号电平也会快速大范围地起伏，接收信号电平也会快速大范围地起伏，这就是多径衰落的原因。

这就是多径衰落的原因。

11第2章无线通信基础为了简化讨论，下面考虑只有为了简化讨论，下面考虑只有接收机处于运动接收机处于运动的情况。

的情况。

在式（在式（2-3-1）中，如果只有接收机处于运动状态，其位置）中，如果只有接收机处于运动状态，其位置不断变化，则双线传播的不断变化，则双线传播的路径差路径差是是时变时变的，的，因而两路信号因而两路信号相位差相位差也是也是时变时变的，的，从而引起接收信号频率的变化。

从而引起接收信号频率的变化。

接收机每移动一个很小的距离，接收信号就可能经历接收机每移动一个很小的距离，接收信号就可能经历一次深陷衰落，一次深陷衰落，而且接收机而且接收机运动越快，深陷衰落发生得就运动越快，深陷衰落发生得就越频繁越频繁。

该现象是由接收机运动产生的。

该现象是由接收机运动产生的多普勒频移效应多普勒频移效应引引起的。

起的。

式（式（2-3-1）12第2章无线通信基础由于移动台与基站的相对运动，每个多径波都经历了明由于移动台与基站的相对运动，每个多径波都经历了明显的频移过程。

因移动引起的接收机信号产生的频移被称为显的频移过程。

因移动引起的接收机信号产生的频移被称为多普勒频移多普勒频移。

多普勒频移的影响：

1、多普勒频移越大，信号的衰落率就会越大；

多普勒频移、多普勒频移越大，信号的衰落率就会越大；

多普勒频移是信道变化速率的一个度量；

是信道变化速率的一个度量；

2、很多较小多普勒频移的信号叠加在一起，会导致总的接、很多较小多普勒频移的信号叠加在一起，会导致总的接收信号发生相移，引起接收信号的随机频率调制，从而破坏收信号发生相移，引起接收信号的随机频率调制，从而破坏角度调制信号的接收。

角度调制信号的接收。

13第2章无线通信基础分析多普勒频移的产生机理分析多普勒频移的产生机理（2-3-2）其中，表示其中，表示多普勒频移最大值多普勒频移最大值。

dlSvAB14第2章无线通信基础式（式（2-3-2）表明，多普勒频移的大小）表明，多普勒频移的大小取决于取决于通信系统的工作通信系统的工作频率、接收机相对发射机的移动速度以及相对运动的方向。

频率、接收机相对发射机的移动速度以及相对运动的方向。

结论：

l无线信道通常引入包括零多普勒频移在内的属于某一变无线信道通常引入包括零多普勒频移在内的属于某一变化范围内的化范围内的连续多普勒频移连续多普勒频移。

15第2章无线通信基础速度越高，多普勒频移越严重速度越高，多普勒频移越严重16第2章无线通信基础例例2-6若一个若一个PCS基站发射机的发射载频为基站发射机的发射载频为1.9GHz，一列动车组以一列动车组以200km/h的速度行驶，分别计算在以下几种情的速度行驶，分别计算在以下几种情况下列车上移动台接收信号的载波频率。

况下列车上移动台接收信号的载波频率。

（a）列车沿直线朝向发射机运动；

列车沿直线朝向发射机运动；

（b）列车沿直线背向发射机运动；

列车沿直线背向发射机运动；

（c）列车运动方向与入射波方向成直角；

列车运动方向与入射波方向成直角；

解解：

已知发射信号载波频率已知发射信号载波频率fc=1.9GHz，接收机运动速度，接收机运动速度v=200km/h55.56m/s。

17第2章无线通信基础（a）当朝向基站运动时，方向角当朝向基站运动时，方向角=0，接收信号载波频率为，接收信号载波频率为（b）当被向基站运动时，方向角当被向基站运动时，方向角=，接收信号载波频率为，接收信号载波频率为（c）当列车运动方向与入射波方向成直角时，当列车运动方向与入射波方向成直角时，方向角方向角=90,cos=0，所以没有多普勒频移。

接收信号频率与发射频率所以没有多普勒频移。

接收信号频率与发射频率相同，为相同，为1.9GHz。

（c）当列车运动方向与入射波方向成直角时，当列车运动方向与入射波方向成直角时，18第2章无线通信基础作业作业：

P742-1319第2章无线通信基础3.小尺度衰落的统计特性小尺度衰落的统计特性前面是基于双线模型的讨论，我们建立了多径传播和小前面是基于双线模型的讨论，我们建立了多径传播和小尺度衰落的物理概念。

尺度衰落的物理概念。

下面我们来分析多径传播的更加一般性情况。

实际上，下面我们来分析多径传播的更加一般性情况。

实际上，无线传播信道上无线传播信道上存在着大量的反射和散射物体存在着大量的反射和散射物体，小尺度衰落，小尺度衰落的情况要复杂得多，对无线信道的确定性描述已经不再有效，的情况要复杂得多，对无线信道的确定性描述已经不再有效，需要使用需要使用统计的方法统计的方法进行描述。

使用的信号仍然是频率为进行描述。

使用的信号仍然是频率为fc的正弦波。

的正弦波。

20第2章无线通信基础多径传播分成两种情况：

多径传播分成两种情况：

1、无主导分量无主导分量的多径传播。

当发射机与接收机之间没有的多径传播。

当发射机与接收机之间没有LOS路径时，通常多径分量中没有幅度特别大的，则属于路径时，通常多径分量中没有幅度特别大的，则属于无主导分量的情况。

无主导分量的情况。

2、有主导多径分量有主导多径分量的多径传播。

当发射机与接收机之间存的多径传播。

当发射机与接收机之间存在视线传播（在视线传播（LOS）路径时，）路径时，LOS传播分量要强于其他多传播分量要强于其他多径分量，这时径分量，这时LOS分量成为主导分量。

分量成为主导分量。

21第2章无线通信基础设多径传播信道中有设多径传播信道中有N个不同的反射体，则个不同的反射体，则接收信号由接收信号由N个个多径信号构成。

这多径信号构成。

这N个信号的幅值和相位都是随机的，且统个信号的幅值和相位都是随机的，且统计独立。

计独立。

反射体和发射机静止不动，接收机以速度反射体和发射机静止不动，接收机以速度v在小范在小范围内移动。

围内移动。

设发射信号为单频正弦波：

E0（t）=|a0|expj（2fct+0）因接收机运动而产生的多普勒频移，设第因接收机运动而产生的多普勒频移，设第i