无线 第6章 小尺度多径衰落

与多径信道的特定幅度、时延及传输信号的带宽有关。
第6.1节、小尺度多径传播
无线信道的多径传播特性导致了小尺度多径衰落。多径衰落的特点如下： 无线信号经过短时间或短距离传播后，信号强度发生急速变化。 在不同的多径信号上，存在着时交的多普勒频移引起的随机频率调制。 多径传播时延引起的扩展（表现为回音）。。
相干时间TC是多普勒扩展在时域的表示，用于在时域描述信道频率色
散的时变特性。
第6.3节、小尺度衰落的类型
小尺度衰落 （基于多径时延扩展）
平坦衰落 ① 信号带宽＜信道带宽 ② 延迟扩展＜符号周期
频率选择性衰落 ① 信号带宽＞信道带宽 ② 延迟扩展＞符号周期
小尺度衰落 （基于多普勒扩展）
快衰落 ① 高多普勒频移 ② 相干时间＜符号周期 ③ 信道变化快于基带信号变化
无线通信技术基础
第6章、小尺度多径衰落
主要内容
一．小尺度多径传播
二．多径信道的参数 三．小尺度衰落的类型
课程重点
一．造成多径衰落的原因。
二．多径衰落的特点。
第6.1节、小尺度多径传播
在无线信道中，造成小尺度多径衰落的主要原因： 多径传播：发射机发射的电磁波到达接收机时形成了在时间、空间上 相互不同的多个无线电波。不同多径成分具有的随机的幅度和相位特 性引起合成信号强度的剧烈波动，导致了小尺度衰落。 移动台的运动速度：基站与移动台之间的相对运动会引起随机频率调 制，这是由于多径分量存在的多普勒频移现象。多普勒频移的大小取 决于基站与移动台之间的相对速度和无线信号的频率（波长）。 环境物体的运动速度：如果无线信道中的环境物体处于运动状态，也 会引起时交的多普勒频移。 信号的传输带宽：小尺度信号的强度和短距传输后信号失真的可能性
移为负（即接收频率下降）。信号经不同方向传播，其多径分量会造成接 收机信号的多普勒扩散，因而会增加信号带宽。
第6.2节、多径信道的参数
多径时延扩展和相干带宽 时延扩展是由反射及散射传播路径引起的，而相干带宽BC是从RMS时 延扩展得出的一个确定关系值。相干带宽是一定范围内的频率的统计测量值 ，建立在信道是平坦（即在该信道上，所有谱分量均以几乎相同的衰减及线 性相位通过）的基础上。 换句话说，相干带宽就是指一个特定的频率范围，在该范围内，两个 频率分量有很强的幅度相关性。频率间隔大于BC的两个正弦信号受信道影 响大不相同。
第6.1节、小尺度多径传播
多普勒效应是奥地利物理学家及数学家克里斯琴· 约翰· 多普勒（Christian Johann Doppler）在1842年首先提出的。主要内容为：物体辐射的波长 因为波源和观测者的相对运动而产生变化，相对速度越高，所产生的效应 越大。
S
L △
θ
X M d v Y
θ
第6.1节、小尺度多径传播
不变。但是，由于多径导致了信道增益的起伏，接收信号的强度会随着
时间发生变化。 频率选择性衰落：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频率选择性衰落。信道
冲激响应具有多径时延扩展，其值大于发送信号波形带宽的倒数。此时， 接收信号中包含经历了衰减和时延的发送信号波形的多径波，因而，产
显然，移动台的速度（或信道路径中物体的速度）及基带信号发送速率，
决定了信号是经历快衰落还是慢衰落。
总结
小尺度多径衰落（简称多径衰落），是指无线信号在经过短时间或短 距离传播后其幅度出现快速衰落，以致大尺度路径损耗的影响可以忽略不 计。多径衰落是由于同一无线信号沿两个或多个不同的路径传播，以微小 的时间差到达接收机的信号相互干涉所引起的信号衰落。这些无线信号也 称为多径波，接收机的天线将它们合成一个幅度和相位都急剧变化的信号， 其变化程度取决于多径波的强度、相对传播时间以及传播信号的带宽。 多径衰落是移动通信中遇到的一个特殊问题，分析起来相当复杂，我 们这里只需要了解他对通信会造成很大的影响，在后面的章节中会介绍针 对多径衰落的一些抗衰落技术。
X点和Y点接频率的变化值（即多普勒频移） 为：
wenku.baidu.com1 v fd cos 2 t
由上式可看出，多普勒频移与移动台运动速度、移动台运动方向和无线电 波入射方向之间的夹角有关。若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频
移为正（即接收频率提高）；若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频
慢衰落 ① 低多普勒频移 ② 相干时间＞符号周期 ③ 信道变化慢于基带信号变化
第6.3节、小尺度衰落的类型
多径时延扩展引起的衰落 平坦衰落：如果移动无线信道的带宽大于发送信号的带宽，并且在带宽 范围内有恒定的衰减和线性相位关系，则接收信号就会经历平坦衰落过 程。这是最常见的一种衰落，发送信号的频谱特性在接收机内仍能保持
生接收信号失真。
第6.3节、小尺度衰落的类型
多普勒扩展引起的衰落 根据发送信号与信道变化快慢程度的比较，信道可分为快衰落信道和慢衰 落信道。 快衰落信道：在快衰落信道中，信道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信号周期短。由于多普勒扩展引起频率 色散，从而导致信号失真。从频域可看出，信号失真随发送信号带宽的 多普勒扩展的增加而加剧。 慢衰落信道：在慢衰落信道中，信道冲激响应变化率比发送的基带信号 变化率低得多，可假设在一个或若干个带宽倒数间隔内，信道均为静态 信道。在频域中，这意味着信道的多普勒扩展比基带信号带宽小的多。
第6.2节、多径信道的参数
多普勒扩展和相干时间
时延扩展和相干带宽是用于描述信道时间色散特性的两个参数，但并
未提供描述信道时变特性的信息。时变特性可能由移动台与基站间的相对运 动引起，也可能由信道路径中物体的运动引起。
多普勒扩展BD是频谱展宽的测量值，这个频谱展宽是移动无线信道的
时间变化率的一种量度。多普勒扩展被定义为一个频率范围，在此范围内接 收的多普勒谱有非零值。