2 第二章_移动通信信道(二)解析

2
相关带宽
1
2、快衰落与慢衰落

快衰落 形成条件：信道的冲激响应在符号周期内变化很快，即信道 的相干时间比发送信号的符号周期短。 定量判据: 符号周期（Ts）>相干时间（Tc） 或 多普勒扩展（BD）> 信号带宽（Bs）

慢衰落 形成条件：信道的冲激响应变化率比发送的基带信号变化率 低。即信道的相干时间比发送信号的符号周期长。 定量判据: 符号周期（Ts） << 相干时间（Tc）
2.7.3 多径信道主要参数

移动信道是弥散信道。 电波通过移动信道后，信号在时域上、频域上和空间（角度）上 都产生弥散，本来分开的波形在时间上或频谱上或空间上会产生 交叠，使信号产生衰落失真。 多径效应在时域上引起信号的时延扩展，使得接收信号的时域 波形展宽，相应地在频域上规定了相关（干）带宽性能。当信 号带宽大于相关带宽时就会发生频率选择性衰落。 多普勒效应在频域上引起频谱扩展，使得接收信号的频谱产生 多普勒扩展，相应地在时域上规定了相关（干）时间性能。多 普勒效应会导致发送信号在传输过程中，信道特性发生变化， 产生所谓的时间选择性衰落。 散射效应会引起角度扩展。移动台或基站周围的本地散射以及 远端散射会使得天线的点波束产生角度扩散，在空间上规定了 相关距离性能。空域上波束的角度扩散造成了同一时间、不同 地点的信号衰落起伏不一样，即所谓的空间选择性。
在现代数字通信中，一种普遍的定义方法是将相干时间定 义为式(a)与式(b)的几何平均，即：
9 0.423 Tc 2 16f m fm
2.7.4 移动通信信道的分类


移动信道中的时间色散和频率色散可能产 生4种衰落效应，这是由信号与信道及发送 速率的特性引起的。 多径时延扩展引起时间色散和频率选择性 衰落，多普勒扩展会引起频率色散和时间 选择性衰落，这两种传播机制彼此独立， 根据多径时延可以将信道分为平坦衰落信 道和频率选择性衰落信道，根据多普勒扩 展可以将信道分为快衰落信道和慢衰落信 道。

有很强的幅度相关性，即所有频率分量几乎具有相同的增益及线 性相位。

如果相关带宽定义为频率相关系数大于0.9的某特定带宽，则 相干带宽近似为：
Bc f 1 6 1 2

如果将定义放宽至相关函数值大于0.5，则相干带宽近似为：
Bc f
3. 多普勒扩展和相关时间
1、多普勒扩展
5
0.01 0 0.1 1 0.1 2 1 5 4.38 s 0.01 0.1 0.1 1 rms均方根时延扩展
E 2 2 E 2 P k k k
21.07 (4.38) 2 1.37 s Bc 2 P 21.07 s k 116 KHz k GSM系统带宽200KHZ AMPS 系统信号带宽是30KHZ 需均衡 不需均衡
1、平坦衰落与频率选择性衰落

平坦衰落： 形成条件：如果移动无线信道带宽远大于发送信号的带 宽，且在带宽范围内有恒定增益及线性相位，则接收信 号就会经历平坦衰落过程。

判定条件： Bs << Bc or
Ts >> σ
τ
1、平坦衰落与频率选择性衰落

频率选择性衰落：

形成条件：如果信道具有恒定增益和线性相位的带宽范围小于 发送信号带宽，则该信道特性会导致接收信号产生选择性衰落。 判定条件：



描述信道频率色散的参数。 起因：由移动台与基站间的相对运动或是信道中物体运动引起的。 多普勒扩展 定义：为一个频率范围 BD，在此范围内接收的多普勒谱有非0值。

含义：多普勒扩展BD 是谱展宽的测量值，这个谱展宽是移动无线信 道的时间变化率的一种量度。
2、相关时间

相干时间

定义：信道冲激响应维持不变的时间间隔的统计平均值。

Bs > Bc or Ts < σ
τ
克服方法：均衡等
例 计算图所给出的多径分布的平均附加时延、rms时延扩展。设信道相 关带宽取50%，则该系统在不使用均衡器的条件下对AMPS或GSM业务 是否合适？ 解 所给信号的平均附加时延为

P
k 0 k
5
k
P
k 0 k
k
rms时延扩展
2
E ( 2 ) ( ) 2（其中 E(

a ) a
k k
2 2 k k 2 k
P( ) ） ) P(
2 k k k k
k
最大附加时延(XdB)
多径能量从初值衰落到低于最大能量处XdB的时延，即tx-t0
2、相关带宽

起因：由时间色散引起。 定义：指某一特定频率范围内，在该范围内，任两个频率分量 定量表达式:
或 多普勒扩展（BD）<< 信号带宽（Bs）
无线信道的分类
2.8 移动信道的统计模型
主要讨论多径接收信号的包络统计特性 接收信号的包络根据不同的无线环境服从不同的分配
瑞利 分布
具有参数m的 Nakagami-m 分布
莱斯 分布
环境条件 信号分析 • 分布特性及参数、函数
2.8 移动信道的统计模型

时间色散(Time Dispersion Parameters)

定义：因多径传播造成信号时间扩散的现象。 成因：发射信号经过不同路径到达接收点的时间各不相同。

描述时间色散的重要参数 平均附加时延
a a
k k

2 k k 2 k
P( ) P( )
k k k k
假设条件 • 发射机和接收机之间没有直射波路径 • 存在大量反射波，到达接收天线的方向角随机，相位随机 且0~2π均匀分布 • 各反射波的幅度和相位都统计独立

含义：在相干时间间隔内，两个到达信号有很强的幅度相关 性。
与多普勒扩展的关系：是多普勒扩展在时域的表示，具体为
Tc 1 fm

(a)
其中，fm 是最大的多普勒频移(v/λ )。
若时间相关函数定义为大于0.5时，相干时间近似为：
Tc 9 16f m
(b)源自文库
2、相关时间

相关时间

与多普勒扩展的关系