2 第二章_移动通信信道(二)解析
2第二章移动通信信道
2第二章移动通信信道在我们日常生活中，移动通信已经成为不可或缺的一部分。
无论是与亲朋好友通话、浏览网页，还是使用各种移动应用，都离不开移动通信的支持。
而在这背后，移动通信信道起着至关重要的作用。
移动通信信道，简单来说，就是信息从发送端到接收端所经过的路径。
这个路径可不简单，它充满了各种复杂的情况和挑战。
想象一下，当您在繁华的街头打电话，周围有车辆的嘈杂声、人群的交谈声，还有各种建筑物对信号的反射和遮挡。
这就是移动通信信道所面临的现实环境。
首先，多径传播是移动通信信道的一个重要特点。
信号从发射端发出后，可能会通过多条不同的路径到达接收端。
这些路径的长度和传播条件各不相同，导致信号到达接收端的时间和强度也有所差异。
这就像是一群人同时从不同的路线跑步到终点，有的跑得快，有的跑得慢，有的路线顺畅，有的路线曲折。
这种多径传播会引起信号的衰落和失真，影响通信质量。
信号的衰落可以分为大尺度衰落和小尺度衰落。
大尺度衰落主要是由于距离、地形等因素引起的信号强度的缓慢变化。
比如，您离基站越远，信号通常就越弱。
而小尺度衰落则是在短距离或短时间内信号强度的快速变化，这可能是由于信号的多径传播导致的相位变化等原因引起的。
除了衰落，噪声也是移动通信信道中的一个“捣乱分子”。
噪声可以来自各种来源，比如电子设备内部的热噪声、外界的电磁干扰等。
噪声会使接收到的信号变得模糊不清，就像在一幅精美的画作上撒上了一些污点。
在移动通信信道中，多普勒效应也不容忽视。
当移动终端（比如您手中的手机）和基站之间存在相对运动时，接收信号的频率会发生变化。
这就好比一辆行驶中的汽车听到的警笛声的音调会发生变化一样。
多普勒效应会导致信号的扩展和失真，对通信造成影响。
为了应对移动通信信道中的这些挑战，通信工程师们想出了各种各样的办法。
比如，采用多种调制解调技术，让信号在复杂的信道环境中能够更稳定地传输；通过编码技术增加信号的冗余度，提高纠错能力；利用分集接收技术，从多个路径接收信号，降低衰落的影响。
移动通信信道-2
N 4
a0
t
五、时延扩展和相关带宽
2、时延扩展的描述
时延功率谱：由不同时延信号分量的平均功率构成
P(τ) 归一化时延谱 P( )
0dB
时延扩展， P(τ )的均方根
P()
30dB
0
m 平均时延
Tm
相对时延值
最大多径时延， P(τ )下 降到-30dB时的时延差
2、多径传播对接收信号产生的影响 典型实例 800MHz室内环境中典型传播时延扩展为
1μs，符号速率200kbps，符号宽度？重叠率？
符号宽度5μs，重叠覆盖率20%
2.2 移动通信信道的多径传播特性
2.2.1 移动通信信道中的电波传播损耗特性 2.2.2 移动环境下的多径传播 2.2.3 多普勒频移 2.2.4 多径接收信号的统计特性（自学） 2.2.5 衰落信号幅度的特征量
2.2.5 衰落信号幅度的特征量
2.2.4 多径接收信号的统计特性（提示）
移动通信信道统计分析：对接收信号的功率或 电压包络进行定量描述。 以瑞利分布为例，接收信号的包络和相位(σ为方差)：
– 包络概率密度函数（瑞利分布）：
r 2 2 p(r ) 2 e
1 2
r2
r0
– 相位概率密度函数（均匀分布）： p( )
深度衰落发生的次数较少，浅度衰落发生得相当频繁。 衰减20dB概率为1%，衰减30dB和40dB的概率分别为 0.1%和0.01%。
正斜率 负斜率
t1
t2
t3
t4
A
1
2
3
4
NA 4 /T
移动通信信道-2简版范文
移动通信信道-2移动通信信道-2移动通信信道是指移动通信系统中数据传输的通道，用于在移动终端和基站之间传递信息。
在数字通信领域中，常见的移动通信信道包括下行链路和上行链路。
下行链路下行链路是指从基站向移动终端传输数据的通道。
在移动通信系统中，下行链路通常由基站发起，将数据传输到移动终端。
下行链路通常采用的多路复用技术是时分多路复用（TDM）和频分多路复用（FDM）。
在时分多路复用中，基站会将一段时间划分为多个时隙，然后将数据分时传输到不同的移动终端。
这种方式能够有效地提高信道的利用率，但是对于时延敏感的应用来说，可能会引入较大的延迟。
而在频分多路复用中，不同的移动终端使用不同的频率进行传输，基站则在不同的频率输数据。
这种方式能够有效地避免时延问题，但是需要更多的频谱资源。
，在下行链路中，还常用到调制解调器来将数字信号转换成模拟信号进行传输，以及信道编码来增强传输的可靠性。
上行链路上行链路是指从移动终端向基站传输数据的通道。
在移动通信系统中，上行链路通常由移动终端发起，将数据传输到基站。
上行链路通常采用的多路复用技术是码分多路复用（CDM）和时分多址（TDMA）。
在码分多路复用中，不同的移动终端使用不同的码片对数据进行调制，然后基站在接收端使用相应的码片进行解调。
这种方式能够有效地提高信道容量和抗干扰能力。
而在时分多址中，不同的移动终端在时间上交替传输数据，基站则在接收端对不同的时间片进行分离。
这种方式能够有效地避免碰撞问题，但是可能会引入比较大的时延。
与下行链路类似，在上行链路中也常用到调制解调器和信道编码来实现信号的传输和增强可靠性。
小结移动通信信道在移动通信系统中起到了承载数据传输的重要作用。
下行链路和上行链路分别负责基站到移动终端和移动终端到基站的数据传输。
在下行链路和上行链路中，采用了不同的多路复用技术和信号处理方法来提高信道的利用率、容量和可靠性。
移动通信技术的发展使得移动终端与基站之间的数据传输变得更加高效和可靠。
移动通信(第二章)
空间选择性衰落用相干距离描述。相干距离定义为两根天 线上的信道响应保持强相关时的最大空间距离。相干距离越短， 角度扩展越大，反之，相干距离越长，角度扩展越小。 典型的角度扩展值为：室内环境 360，城市环境为 20 ，平坦 的农村为 1。
传播损耗模型
❖ Okumura模型（奥村模型） ❖ Okumura-Hata模型 ❖ Hata模型扩展 ❖ COST-231模型 ❖ COST-231-Walfish-Ikegami模型
四种主要的效应
❖ 远近效应 由于接收用户的移动性，移动用户与基站之 间的距离也在随机变化，若各移动用户发射 信号的功率一样，那么到达基站时信号的强 弱将不同，离基站近者信号强，离基站远者 信号弱。通信系统中的非线性将进一步加重 信号强弱的不平衡性，甚至出现以强压弱的 现象，即为远近效应。
四种主要的效应
✓若频率管理或系统设计不当,就会造成同
频干扰；
✓在移动通信系统中，为了提高频率利用
✓农村：K 4 .7 8 lg f2 1 8 .3 3 lg f 4 0 .9 4
传播损耗模型
❖ Hata模型扩展（适合于个人通信系统）
适用条件： 频率：1500MHz-2000MHz 距离：1km-20km 基站天线高度：30m-200m 移动台天线高度：1m-10m
传播损耗公式 ：
L 5 0 ( u r b a n ) 4 6 . 3 3 3 . 9 l g ( f c ) 1 3 . 8 2 l g ( h b ) ( h m ) ( 4 4 . 9 6 . 5 5 l g ( h b ) ) l g ( d ) C M
信号损耗
❖ 多径传播引起的损耗（快衰落）： 在数十波长的范围内，接收信号场强的瞬时 值呈现快速变化的特征，这是由多径传播引 起的，称作快衰落，又称作小尺度衰落。其 电平分布一般服从瑞利（Rayleigh）分布或 莱斯（Rice）分布。
第2章移动通信信道
第2章移动通信信道1.无线电波的传播有直射，反射，折射，绕射等多种途径。
2.移动通信信道研究的基本方法有理论分析，现场电波传播实测和计算机仿真三种。
3.其中反射，绕射和散射是影响移动通信中电波传播的基本形式。
4.自由空间中电波传播损耗只与工作频率f 和传播距离d 有关。
当f 或d 增大一倍时，[Lfs]将增加6dB 。
5.)(12.4r t h h d 视线传播极限距离6.电波绕过障碍物遮挡物向前传播的现象称为绕射。
绕射引起的附加传播损耗称为绕射损耗。
7.菲涅尔余隙x1=)/(2121d d d d 8.多普勒频移公式cos cos /m D f v f 其中fm 称为最大多普勒频移。
9.衰落率是指信号包络在单位时间内以正斜率通过中值电平的次数。
衰落率与发射频率，移动台的行进速度，方向及多径传播路径数有关。
当移动台的行进方向朝着或背着电波传播方向时，衰落最快。
vf v F A )3(1085.1)2//(平均衰落率公式10.移动通信信道是色散信道，即传输信号波形经过移动通信信道后会发生波形失真。
分为时延扩展，频谱扩展，角度扩展。
11.相关带宽2/1Bc 为时延扩展。
12.Bs<<Bc Ts>>是平坦衰落的条件。
Bs>Bc Ts<是频率选择性衰落的条件。
13.Ts>Tc D S B B 是信号经历快衰落的条件Ts<<Tc Bs>>D B 是慢衰落的条件。
14.地形波动高度h 在平均意义上描述了电波传播路径中地形变化的程度。
h 定义为沿电波传播方向，距接收地点10km 范围内，10%高度线和90%高度线的高度差。
3组网技术基础1.组网需要考虑的一些问题：众多电台组网时产生的干扰，区域覆盖和信道分配等因素。
2.无线电干扰一般分为同频干扰，邻道干扰，互调干扰，阻塞干扰和近端对远端的干扰等。
3.复用距离越近，同频干扰就越大；复用距离越远，同频干扰就越小，但频率利用率就会降低。
移动通信原理-整理(第二章)
第二章 蜂窝组网技术● 说明大区制和小区制的概念，指出小区制的主要优点。
小容量的大区制一个基站覆盖整个服务区，发射功率要大利用分集接收等技术来保证上行链路的通信质量只能适用于小容量的通信网大容量的小区制将覆盖区域划分为若干小区 ，每个小区设立一个基站服务于本小区，但各小区可重复使用频率 带来同频干扰的问题● 简述越区切换的基本概念。
什么是MAHO ？当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务信道自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过程。
移动台辅助切换(MAHO)：每个移动台检测从周围基站中接收信号能量，并且将这些检测数据连续地回送给当前为它服务的基站。
● 什么是同频干扰？它是如何产生的？如何减少？所谓同频干扰，即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰一般采用频率复用的技术以增加频谱效率。
当小区不断分裂使基站服务区不断缩小，同频复用系数增加时，大量的同频干扰将取代人为噪声和其它干扰，成为对小区制的主要约束。
这时移动无线电环境将由噪声受限环境变为干扰受限环境。
了减小同频干扰，同频小区必须在物理上隔开一个最小的距离，为传播提供充分的隔离。
● 另外，可以采用定向天线减小同频干扰采用六边形的原因用最小的小区数就能覆盖整个地理区域最接近于全向的基站天线和自由空间传播的全向辐射模式● 中心激励(center-excited)：基站设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。
顶点激励 (edge-excited) ：基站设在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120度扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域。
● 绘出单位无线小区簇的小区个数N=4时，三个簇彼此邻接时的结构图形。
小区半径为R 时，相邻簇同频小区的中心距离如何确定？D=根号（3*N ）*R● 用六边形表示一个小区，使相邻小区无空隙，则每一簇的小区数量N 满足什么关系式？ j ij i N 22++=N=4,7,12.J=2,I=0.1.2● 说明改善蜂窝系统容量的三种方法以及各自的原理。
移动通信第2章调制与解调
调制信号的功率谱
f
7
2.1.5 数字调制分类的方法
数字式调制
不恒定包络
ASK（移幅键控） QAM（正交幅度调制） MQAM（星座调制）
FSK BFSK（二进制移频键控） (移频键控) MFSK（多进制移频键控）
BPSK（二进制移相键控）
恒定包络
PSK (移相键控)
DPSK（差分二进制移相键控）
QPSK (正交四相 移相键控)
• 当采用较高传输速率时，要求更为紧凑的功率谱才能满足 对邻道辐射功率低于-60dB~-80dB的要求
23
2.2.12 GMSK
• GMSK是GSM的优选方案
– 实现简单，在原MSK调制器增加前置滤波器，得到平滑后的某 种新的波形后再进行调频，就可以得到良好的频谱特性
– 对前置滤波器的要求 • 带宽窄且为锐截止型，以滤除基带信号中的高频成分 • 有较低的过脉冲响应，防止已调波瞬时频偏过大 • 保持输出脉冲响应的面积不变，使调制指数为1/2
11
第2章 调制与解调
2.1 概述 2.2 数字频率调制
– 二进制频移键控BFSK – 最小频移键控MSK） – 高斯最小频移键控GMSK
2.3 数字相位调制
– 二进制移相键控调制2PSK – 四相移键控调制QPSK
• 交错四相移键控调制OQPSK • /4- DQPSK调制
2.4 正交振幅调制QAM 2.5 扩频调制技术 2.6 多载波调制
S(t)
1
-1 -1
1
1
1
0
f2
f1
f1
f2
f2
f2
k
2π +1 -1
-1 +1 +1 +1
移动通信信道-2
移动通信信道-2移动通信信道-2移动通信信道是指在移动通信系统中，用于传输用户信息的路径。
在移动通信系统中，移动通信信道可以分为下行信道和上行信道。
下行信道下行信道是指从基站向用户终端传输信息的信道。
在下行信道中，信息是由基站发送给用户终端的。
下行信道可以进一步分为广播信道和共享信道。
广播信道广播信道是一种单向传输信道，即只有基站向用户终端发送信息，用户终端不能向基站发送信息。
广播信道通常用来向用户广播系统公告、短信、通知等信息。
共享信道共享信道是一种双向传输信道，即既可以由基站向用户终端发送信息，也可以由用户终端向基站发送信息。
共享信道通常用于传输用户通话、数据等信息。
上行信道上行信道是指从用户终端向基站传输信息的信道。
在上行信道中，信息是由用户终端发送给基站的。
上行信道可以进一步分为随机接入信道和分时复用信道。
随机接入信道随机接入信道是一种无线传输方式，多个用户终端可以通过该信道向基站发送信息。
随机接入信道通常用于传输短报文、测量报告等低延迟、小数据量的信息。
分时复用信道分时复用信道是一种时分多址的传输方式，用户终端按照时间片轮流使用信道。
分时复用信道通常用于传输大数据量、高带宽的信息，例如用户通话、文件传输等。
移动通信系统中的信道不仅可以根据传输方向进行分类，还可以根据传输技术进行分类。
常见的移动通信信道技术包括CDMA、TDMA、GSM等。
，移动通信信道在移动通信系统中扮演着重要的角色，用于传输用户信息。
根据传输方向和传输技术的不同，移动通信信道可以进一步分为下行信道和上行信道，以及广播信道、共享信道、随机接入信道和分时复用信道等。
第2章 数字移动通信系统(2G)解析
第2章 数字移动通信系统（2G）
⑶、混合编码
实现混合编码的基本思想是以参量编码原理，特 别是以LPC原理为基础，保留参量编码低速率的 优点，并适当的吸收波形编码中能部分反应波形 个性特征的因素，重点改善自然度性能。
⑵、QPSK信号的产生与解调
①、QPSK信号的产生
图2-6 直接调相法产生QPSK（4PSK）信号原理框图
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
②、QPSK的解调方法
图2-7 QPSK的相干解调原理框图
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
⑶、QPSK的改进型调制方式
在2PSK信号相干解调过程中会产生“倒π”即 “180°相位模糊”现象。同样，对于QPSK信号 相干解调也会产生相位模糊问题，并且是0°、90°、 180°和270°共4个相位模糊。因此，在实际中更 常用的是4相相对移相调制，即DQPSK，在直接 调相的基础上加码变换器，在直接解调时加码反 变换器。
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
⑵、MSK调制解调原理
MSK是二进制连续相位FSK的一种特殊形式。 MSK称为最小移频键控，有时也称为快速移频键 控（FFSK）。所谓“最小”是指这种调制方式能 以最小的调制指数（0.5）获得正交信号；而“快 速”是指在给定同样的频带内，MSK能比普通 2FSK的数据传输速率更高，且在带外的频谱分量 要比普通2FSK衰减得快。MSK信号的表示形式如 下：
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
sMSK (t ) cos[ct k (t )] cosk (t ) cos ct sin k (t )sin ct
ak
移动通信课程第二章(2)
D5 D4
BS
D3
BS
MS
D
r0
BS
D6
D2
D1
BS
BS
27
1). 全向小区系统C/I的计算(5/10)
2) 有效信号： 3) 无效信号：
n C P r T 0
I
k 1
m
n P D T k
4) 全向小区系统C/I ：
C PT r0 n I
r0
n
P
k 1
m
2.2.1.2 条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的C/I
1). 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I
11
2.2.1.1 信号/同频干扰比
信号/同频干扰比 (只考虑两个单独的小
区)
同频 小区A r0 MS 同频 小区B
D
Q=D/r0
同频干扰示意图 D 为同频复用距离 r0 为小区半径 Q=D/r0 为同频复用比
1 C/I 6
3N
4
73.5 18.7dB 17dB
满足17dB信干比的要求。
31
1). 全向小区系统C/I的计算(9/10)
b). 最坏情况下全向天线系统C/I 的计算：
BS BS
D+r0
n
将最短干扰距离( DK D r0 ) 带入计算：
C 1 I DK k 1 r0
C / I 40lg Q 1
14
2.2.1 同频干扰
2.2.1.1 信号/同频干扰比 2.2.1.2 条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的C/I
1). 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I
移动通信信道-2
移动通信信道-2移动通信信道-2引言信道分类根据信号传输方式和频谱分配方式的不同，移动通信信道可以分为以下几种不同的分类：1. 物理信道：物理信道是指在无线通信系统中用来实现物理层传输的信道，包括下行链路和上行链路。
下行链路将数据从基站传输给移动终端，上行链路将数据从移动终端传输给基站。
物理信道通常采用无线电频段进行传输。
2. 控制信道：控制信道用于在移动通信系统中传输控制信息，包括信令传输、呼叫建立、系统广播等。
控制信道可以分为共享信道和独立信道两种，共享信道被多个用户共享，独立信道由单个用户独享。
3. 广播信道：广播信道主要用于向所有终端用户广播系统信息，包括基站系统信息、覆盖范围等，并且广播信道具有广播传输的特点，即消息一次发送，所有用户均可接收。
4. 业务信道：业务信道用于传输用户的语音、数据和视频等业务数据。
根据业务不同，业务信道又可以进一步分为语音信道、数据信道和视频信道等。
信道特点移动通信信道具有以下几个特点：1. 无线传输：移动通信信道是通过无线电波进行传输的，信号在传输过程中会受到多径效应、衰落等干扰，信道传输质量会受到影响。
2. 时变信道：移动通信信道是时变信道，即信道状态会发生改变。
移动用户的移动性、周围环境的变化等都会导致信号传输质量的变化。
3. 多径效应：在无线信道中，信号传输往往会经过多条不同路径，信号的传播会产生多径效应，导致信号衰落和时延扩散等问题。
4. 频谱受限：无线通信频谱资源是有限的，需要进行频谱分配和管理，以充分利用频谱资源。
信道调制技术针对不同的信道特点和系统要求，移动通信系统采用了多种信道调制技术，用于实现信号的调制和解调。
以下是一些常见的信道调制技术：1. 调幅（AM）：调幅是一种模拟信号调制技术，用于将基带信号调制到高频载波上，实现信号的传输。
2. 调频（FM）：调频是一种模拟信号调制技术，通过调节载波频率的变化来表示基带信号的幅度变化，实现信号的传输。
北京工业大学移动通信作业答案
北京⼯业⼤学移动通信作业答案第⼀章绪论1、移动通信的⼯作⽅式主要有⼏种？蜂窝式移动通信系统采⽤哪种⽅式？双⼯⽅式分类。
答：移动通信的⼯作⽅式：单⼯、双⼯、半双⼯。
蜂窝式移动通信系统采⽤双⼯。
双⼯⽅式分类：时分双⼯（TDD）、频分双⼯（FDD）。
2、什么叫移动通信？有哪些主要特点？答：移动通信是指通信双⽅中⾄少有⼀⽅在移动中(或暂时停留在某处)进⾏信息传递的通信⽅式，成为现代通信中发展最快的通信⼿段之⼀。
特点：利⽤⽆线电波进⾏信息传输；在强⼲扰环境(外部⼲扰+内部⼲扰)下⼯作；⽆线电频率资源⾮常有限；提⾼通信容量；对移动终端设备要求⾼，必须适合移动环境；系统复杂，⽹络管理和控制必须有效。
3、1G、2G、3G、4G移动通信系统的主要特点对⽐。
答：1G：全⾃动拨号，全双⼯⽅式，越区频道转换，⾃动漫游。
是模拟通信系统，采⽤⼩区制，蜂窝组⽹，多址接⼊⽅式为频分多址FDMA，调制⽅式为FM。
2G：数字移动通信系统；采⽤⼩区制，微蜂窝组⽹；能够承载低速的数据业务；调制⽅式有GMSK、QPSK等；多址接⼊⽅式为时分多址TDMA和码分多址CDMA；采⽤均衡技术和RAKE接收技术，抗⼲扰多径衰落能⼒强；保密性好。
3G：微蜂窝结构，宽带CDMA技术；调制⽅式QPSK⾃适应调制；多址⽅式主要是CDMA，电路交换采⽤分组交换；具备⽀持多媒体传输能⼒的要求。
4G：是⼀个可称为宽带接⼊和分布式⽹络，是功能集成的宽带移动通信系统，是⼴带⽆线固定接⼊、⼴带⽆线局域⽹、移动⼴带系统和互操作的的⼴播⽹络，是⼀个全IP的⽹络结构，包括核⼼⽹和⽆线接⼝，采⽤多种新的技术和⽅法来⽀撑。
4、移动通信中的⼲扰主要有哪些，哪种⼲扰是蜂窝移动通信系统所特有的？答：互调⼲扰：两个或多个信号作⽤在通信设备的⾮线性器件上，产⽣同有⽤信号频率相近的组合频率，从⽽构成⼲扰，如：接收机的混频。
邻道⼲扰：相邻或邻近的信道(或频道)之间，由于⼀个强信号串扰弱信号⽽造成的⼲扰。
2第二章移动通信信道323-113页PPT精选文档
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2.2 电波传播特性
移动通信
例：设如图a所示的传播路径中，菲涅尔余隙x=-25m，d1=0.5km，d2=1km,
工作频率为900MHz，试求出电波传播损耗。
解：
L 32.45 20 log f (MHZ ) 20 log d (km) dB
先求出自由空间传播损耗
sin
i
)2
R Rs
表面高度的标准差
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2.3移动无线信道及其特性
信道特性分析 多谱勒频移 多径效应 阴影衰落
移动无线信道的衰落特性
移动通信
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2.3移动无线信道及其特性
信道特性分析
移动通信
回顾
自由空间 固定发送、接收天线
路径损耗
信 自由空间
移动通信
绕射
当直射路径上存在各种障碍物，围绕阻挡体也产生波的弯 曲，无线电信号可以传播到阻挡物后面
• 惠更斯-菲涅尔原理（略）
波在传播过程中，行进中的波前（面）上的每一点，都可作为产生次 级波的点源，这些次级波组合起来形成传播方向上新的波前（面）
绕射由次级波的传
P”
播进入阴影区而形 成。阴影区绕射波
自由空间的传播损耗只与工作频率和传播距离有关
与距离平方成正比 与频率平方成正比 频率或距离增大一倍，L将增加6dB
900M ,1km 91.53dB 2G,1km 98.47dB
900M ,10km 118.47dB
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2.2 电波传播特性
折射 • 低层大气不是均匀介质
信道的衰落因子 大尺度衰落 小尺度衰落
小尺度衰落
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2.2 大尺度传播模型
何为传播模型？
电波传播损Leabharlann 预测模型作用——预测接收信号的中值场强(信号覆盖范围) 影响因素
地形环境特征（地形地貌、建筑物高度和密度、街道分布） 信号传播参数（信号频率、天线高度等）
2.2 大尺度传播模型
传播模型类型
自由空间传播模型（视距传播—直射波， 介电系数为1的均匀无吸收媒质）
落
由地形或人造障碍引起
多径衰落
来自不同方向不同长度路径信号引起的干扰
信号包络在几个波长间距内的变化幅度可达30dB
移动信道中无线传播分类
大尺度路径损耗 自由空间（无阻挡物）：视距传播LOS (line-of-sight)
—与λ2成正比（与f2成反比）→频率越高，衰减越大。
描述收发信机之间长距离上的场强变化，其传 —与λ2成正比（与f2成反比）→频率越高，衰减越大。
益；d是T-R间距离；L是与传播无关的系统损耗因子；λ为波长。
2. 2 大尺度传播模型 –自由空间
自由空间传播模型
– 距发射机d处天线的接收功率
物理意义
→ —与d2成反比 距离越远，衰减越大。
→ —与λ2成正比（与f2成反比） 频率越高，衰减越大。
—综合损耗L(L>=1)通常归因于传输线衰减、滤波损耗和
第二章 移动通信信道
2.1 概述 2.2 大尺度传播特性 2.3 小尺度传播特性
2.1 概述
无线电波的传播机制
自由空间（无阻挡物）：视距传播LOS (line-of-sight) 存在阻挡物（多条路径）:
反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，会发生反射 绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时，
地面反射模型（双线或两径传播模型）：
12移动通信信道解析
h1
R d2
h2
x
h2
h1
P
(a)
(b)
图1.2-1障碍物与余隙
(a) 负余隙； (b) 正余隙
1.2 移动通信信道
第1章 移动通信技术基础
绕 射 损 耗 / dB
由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图 1.2- 2所示。
－4 －2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 － 2.5－ 2.0－ 1.5－ 1.0－ 0.50 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
所以，电波传播损耗应为： L Lf s 附 加 损 耗
1.2 移动通信信道
第1章 移动通信技术基础
设障碍物与发射点和接收点的相对位置如图 1.2-1 所示。
x表示障碍物顶点P至直射线TR的距离，称为菲涅尔余隙。
规定阻挡时时余隙为正，如图(b)。
T d1
d2
R
x T
当x＜0时， 即直射线低于障碍物顶点时， 损耗急剧增加
当x=0时， 即TR直射线从障碍物顶点擦过时， 附加损耗约为 6dB
1.2 移动通信信道
第1章 移动通信技术基础
例1 ：设图 1.2- 1(a)所示的传播路径中， 菲涅尔余隙x=-82m, d1=5km, d2=10km, 工作频率为150MHz。 试求出电波传播损耗。
x / x1
图1.2 – 2 绕射损耗与余隙关系
1.2 移动通信信道
第1章 移动通信技术基础
图中纵坐标为绕射引起的附加损耗， 即相对于自由空间传播损耗的分贝数
横坐标为x/x1, 其中x1是第一菲涅尔区在P点横截面的半径
它由下列关系式可求得： x1 由图知：
移动通信信道-2
移动通信信道-21. 引言在移动通信系统中，信道是指传输无线电信号的介质。
移动信道分为下行信道和上行信道，分别用于移动通信系统中的BS（基站）向UE（用户设备）发送数据，以及UE向BS发送数据。
2. 下行信道下行信道是指BS向UE发送数据的信道。
在移动通信系统中，下行信道经常用于传输语音、数据和控制信号。
下行信道可以分为广播信道和多址信道。
2.1 广播信道广播信道是指BS向所有UE广播信息的信道。
在这种信道上，BS发送的数据可以被所有UE接收到。
广播信道常用于发送系统信息、公告、广告等信息。
2.2 多址信道多址信道是指BS向多个UE发送数据的信道。
在这种信道上，BS发送的数据会经过调度算法分配给不同的UE。
多址信道常用于传输用户数据和控制信号。
3. 上行信道上行信道是指UE向BS发送数据的信道。
在移动通信系统中，上行信道用于传输用户数据、控制信号和反馈信息。
上行信道可以分为分时信道和分频信道。
3.1 分时信道分时信道是指UE在不同的时间片段上向BS发送数据的信道。
在这种信道上，BS会根据时隙分配算法将不同的UE的数据进行分时传输。
分时信道常用于传输用户数据和控制信号。
3.2 分频信道分频信道是指UE通过不同的频率向BS发送数据的信道。
在这种信道上，不同的UE在不同的频段上进行数据传输，从而避免了频率冲突。
分频信道常用于传输用户数据和反馈信息。
4.移动通信信道是移动通信系统中非常重要的一部分，它承载着数据和控制信号的传输。
下行信道用于BS向UE发送数据，上行信道用于UE向BS发送数据。
下行信道可以分为广播信道和多址信道，上行信道可以分为分时信道和分频信道。
了解移动通信信道的工作原理和分类对于理解移动通信系统的运行原理和性能优化具有重要意义。
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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：
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
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。
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
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
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。
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:
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）
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
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)2、相关时间相关时间与多普勒扩展的关系
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。
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
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