23第二章移动通信基础多径效应

1、时不变多径效应
1、时不变多径效应
• 假设两条路径差别不大
1 d1
1 d2
E E0d0 e jkd1 ' E0d0 e jk (d1)
d1
d2
E0d0 (1 'e jk )e jkd1 d1
E0d0 (1 e j )e jkd1 d1
', ' | | e j , k
1、时不变多径效应
均方根（rms）时延扩展 • 功率时延谱的二阶矩的平方根
4、无线多径信道特性参数
无线信道的相干带宽：指一定的频率范围，在该频率范 围内，两个频率分量有很强的幅度相关性。 当两信号的频率间隔超出相干带宽时，幅度相关性 很小。
• 定义为多径时延扩展的倒数
• 工程定义
4、无线多径信道特性参数
无线信号的多普勒扩展 • 指一定的频率范围，在该频率范围内接收
E0d0 d1
E0d0 d1
1 1
1
22
1
22
, ,
2n
,
(2n 1)
n 0,1,2...
1、时不变多径效应
• 当接收机处于不同空间位置时，两路信号具有不同 的相位差 。
• 某些位置相位差φ△为π的偶数倍，两路信号同相相加 ，接收信号比较强。
• 某些位置φ△为π的奇数倍，两路信号反相相减，这 时接收信号可能会非常弱。出现衰落深陷。
的多普勒频率为非0值。
• 定义：因多普勒频移使发射信号频谱展宽 的最大值。
4、无线多径信道特性参数
信道相干时间：指一段时间间隔，在此间隔内两个 到达信号有很强的幅度相关性。 当两信号的时间间隔超出相干时间时，幅度相 关性很小。
• 理论上可以直接定义为最大多普勒频移的倒数， 即1/fm
• 工程定义
小尺度衰落类型
E E0d0 1 e j d1
E0d0 d1
1
cos
j sin
E0d0 d1
(1 cos )2 ( sin )2
1 2
1
E0d0 d1
1 ( cos )2
2 cos
( sin )2
2
E0d0 d1
1
2
c
os
1
2
1、时不变多径效应
E
E0d0 d1
1
1 2 cos 2
• 接收信号峰值电平位置与衰落深陷位置对应的双线 传播路径差大约为半个波长。
• 移动台对应相长干涉的峰值电平位置与相消干涉的 衰落深陷位置两点之间的距离称为相干距离。
1、时不变多径效应
1、时不变多径效应
• 建设固定地址无线通信系统时， 发射机和接收机地址的选择， 必须避开可能产生衰落深陷的位置点。
第二章 无线通信基础
2.3 小尺度衰落和多径效应
主要内容
2.3.1小尺度多径传播 1、时不变多径效应 2、时变多径效应 3、多径传播的时间色散 4、无线多径信道特性参数
1、时不变多径效应
• 发射机、接收机和空间反射物体三者处于 相对静止状态。
• 多径传播的存在，但多径传播特性不随时 间变化。
• 接收机处于某些位置时，接收信号会比较 强，接收机处于另一些位置时，会出现衰 落深陷。
d
vt cos
c
)
0
]
E0 cos[(t)]
f 1 d 2 dt
多普勒频移
fd
v
c os
fc (1
v cos
c
)
v c
fc
c os
fc fd
fd max cos
两个不同多普勒频移信号的干涉效应
例： 若一个PCS基站发射机的发射载频为 1.9GHz，一列动车组以200km/h的速度行 驶，分别就1）列车沿直线朝向发射机行驶； 2）列车沿直线背向发射机行驶两种情况， 计算列车上移动台接收信号的载波频率。
• 平坦衰落：发送信号的所有频率分量经历相同 的衰落（同时放大或衰减）。
• 频率选择性衰落：不同频率分量经历不同的衰 落。
• 快衰落：衰落变化快于基带信号传输。 • 慢衰落：衰落变化慢于基带信号变化。 • 阴影衰落和衰落储备：由于阴影造成的衰落
平坦衰落信道特性
频率选择性信道衰落特性
ห้องสมุดไป่ตู้
• 这一部分就介绍到这里
• 多普勒效应的产生，在接收端形成几个不同载波 的多径信号，它们相互干涉，使接收信号产生衰 落深陷序列。
2、时变多径效应
以只有接收机处于运动状态的情况为例分析多普勒 频移的产生。
2、时变多径效应
2、时变多径效应
E(t) E0 cos[ 2 fc (t td ) 0 ]
E0
cos[
2
fc
(t
3、多径传播的时间色散
时间色散的产生原因
基带符号
• 功率时延分布：将基于本地区域的瞬时功 率延时分布取平均后得到的功率延时分布 。
时间色散的测量效果——功率时延分布
将基于本地区域的瞬时功率延时分布取平均后得到 的功率延时分布。
4、无线多径信道特性参数
• 多径时延扩展 • 平均附加时延 • 均方根（rms）时延扩展 • 相干带宽 • 多普勒扩展 • 相干时间
4、无线多径信道特性参数
信道多径时延扩展： • 定义最大附加时延为到达多径信号的电平从最
大值衰落到指定值（一般是最小可检测多径信 号电平）处的附加时延τx ，
最大附加时延与第一个到达多径分量时延 之差称为多径时延扩展Td。
4、无线多径信道特性参数
信道平均附加时延： • 功率时延谱P(τ)的一阶矩
2、时变多径效应
• 时变多径效应源于接收机、发射机或空间 反射体之间的相对运动。
• 分析时变多径效应的一种等效方法，是考 虑因相对运动产生的多普勒频移。
2、时变多径效应
• 当发射机、接收机和空间反射体之间存在相对运 动时，接收信号将产生多普勒频移，
• 不同多径信号的传播方向不同，所产生的多普勒 频移一般不相同。
2、时变多径效应
• 发射机、接收机和空间反射物体三者处于相对运 动中。
• 多径传播的距离差（或时延差）将随时间而变化， 使得经多径传播的信号在接收机中形成干涉，造 成时变的多径衰落。
• 当接收机移动很小的距离（波长的数量级），甚 至不移动时接收信号电平也会快速大范围地起伏， 这也是多径衰落也称为小尺度衰落的原因。