北京交通大学无线通信第三章
北京交通大学无线通信第二章
分层电解质结构
d-4定律
总透射系数
T T1T2 e j 1 1 2 e 2 j
一个直射波加一个反射波
h h PRX (d ) PTX GTX GRX TX 2RX d hTX 和hRX 分别是发收天线的高度
2
2 cos e 1 cos t
dபைடு நூலகம்d 2
d
F1 1 7 .3
d1d 2 fd
最小费涅尔区半径 F0=0.577F1 该半径（Fo）就是接收点能得到与自由空间传播相同的信号强度时所需要的最小 菲涅尔椭球区的半径 只要“最小”菲涅尔区不受阻挡，则可以认为是在自由空间传播。但是，如 果收发两天线的连线与障碍物最高点之间的垂直距离（称为传播余隙HC）小于 Fo，则需要考虑障碍物绕射场的影响。
偶极子天线
且：d >> 以及d >> La
直射 反射与透射 绕射 粗糙表面的散射 系统的噪声和干扰 系统的链路预算
抛物面天线
反射与透射
反射与透射
反射与透射
定义
反射：发射机发射的电磁波，照射到比载波波长大的平面物体，反 射出来的电磁波再被无线通信接收机的天线接收。 透射：空气中的电磁波照射到某一物体时，一部分能量的信号经反 射、绕射或散射后在空气中传播，另一部分能量的信号会直接穿透 该物体，在该物体的背面空气中传播。 短波通信 流星余际远距离传输 室内接收
Pb d P1 d nN (d pi d ni )
i 1
N
无线信道传播机制
散射
粗糙表面的散射
直射 反射与透射 绕射 粗糙表面的散射 系统的噪声和干扰 系统的链路预算
北交大无线通信课后题答案
对于相干BPSK：Eb/N0=44dB 对于相干FSK: Eb/N0=47dB 对于相干DPSK:Eb/N0=47dB 对于非相干FSK，由公式得，可得Eb/N0=50dB
可知要达到pb=10-5，则所需的信噪比为 对于相干BPSK：Eb/N0=44dB，而N0=-167dBm/Hz，则 Eb=-167+44=-123dBm， 由此可得接收功率为 Pr=Eb* Rb=-123dBm+10log(20*106)=-123+73=-50dBm 由接收功率Pr = Pt+Gt+Gr-L，可得发射功率 Pt=-50-30-30+150=40dBm
11.8
解：发送功率20W=43dBm， 所以需要带外发射的衰落为43+50=93dBm。
对于BPSK调制（升余弦脉冲），没有带外分量，
（码率至少为R=B/(1+α)=1/(1+0.25)=741kbps） 对于MSK调制，fTB=1.35，TB=1/R=1.35*10-6，带外功率衰减
带外发射的衰落为33dB。 所以，采用BPSK更好。
Okumura计算出来。
7.5（a）
均方根时延扩展 功率在时间上的积分 平均时延
(b)
近似为
（c）两个不同的功率时延谱函数可以有相同的均方根时延扩展。
均方根时延扩展不足以描述功率时延谱函数。
问题1：不会计算均方根时延。 问题2：计算均方根时延，积分范围取值出错，应为 问题3：计算相干带宽的公式出错，部分同学用此公式计算
12.1 天线增益（指的是每个天线的增益）：Ga=30dB 路径损耗：LPL=150dB 接收机噪声系数：F=7dB 符号速率：Rs=20M symb/s 允许的误比特率（BER）：pb=10-5 1）噪声 已知290K时的热噪声功率谱密度为-174dBm/Hz，加上接 收机噪声系数F，得噪声功率谱密度-174+7=-167dBm/Hz。 2）解调 各种解调方式误码率为： 相干检测BPSK 相干检测FSK 差分检测BPSK 非相干检测FSK
lecture3_1
1 1 0 1
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
20
C0 C1 0 0 C 2 0 C3 0 0 0 C4 1 0 C 5 C 6
编码过程（5）
14
基本概念（2）
汉明距离： 两个码字的汉明距离为这两个码字中不同元素的个数 ，记为di,j。
码重： 与全零码字之间的汉明距离 最小距离： 线性分组码中的最小距离等于码集中非零码字的最小 重量。 码的最小距离表明码集中各码字的差异程度。 对于检测能力和纠错能力都有重要的决定作用。
（1959/60, 5.7dB） (CCSDS1987, 2.5dB）
12
第二部分 线性分组码
13
基本概念（1） 码率： 对于二进制分组码（n，k），码率R=k/n; 对于M进制分组码（n，k），码率 R=log2（M）k/n; 若编码后码字以Rs速率传送，则二进制分组码 （n，k）的信息速率为（k/n） Rsbps
它可以表示为： H·CT=0T 称H为监督矩阵，若H=(P’:I)，其中I为单位矩 阵，则称C为系统(组织)码。监督矩阵多用 于译码。 H与G之间的 关系为：
21
编码过程（6）
3. 校正(伴随)子方程 若在接收端，接收信号为： Y=(y0,y1,……,yn-1)
且 其中：
Y Xn Ce
x 2 (1 x 2 x 3 x 4 ) 2 x g x ( ) x (1 x 2 x 3 x 4 ) x g(x) 1 (1 x 2 x 3 x 4 )
1 g ( x )
北大无线通信课件：第三章-讲
第三章无线电信号传输: Large - Scale Path Loss3．1．引言（Introduction to Radio Wave Propagation）移动通信信道与有线信道有着很大差别。
（1）信号路径衰耗。
（2）反射，衍射等过程。
（3）多径叠加。
（衰落深度可达30~40dB）（4）发射机与接收机的相对运动。
上述因素使得无线通信受到很大的限制。
尽管在移动通讯中信号传播是非常复杂的，但其物理过程只有三类：（1）反射，（2）衍射和（3）散射。
由于信号传播中可能经历上述三个过程，接收信号一般地讲是一个多径信号。
随着发射机和接收机距离的增大，接收信号的损耗是十分明显的。
这种信号损失表现为在某一小区域内接收信号平均值的下降。
预测这种信号平均值下降的模型叫做Large - Scale 模型。
而由于多径信号相干叠加引起的衰落称之为Small-Scale 模型. 其预测模型称为Small-Scale 模型或Fading 模型。
图3-1 描绘了Large - Scale 和Small - Scale 衰落信号。
图中迅速起伏的线标志信号的Small scale,而中心线标志其平均值。
该值的衰减模型称为Large- Scale模型，它是本章讨论的重点。
图3-1. 接收信号随距离衰落的轮廓图3．2．天线在无线通讯中电磁波信号是靠天线发射和接收的。
天线的尺度应大于波长的十分之一。
否则，发射效率极低。
本节，我们主要讨论天线的方向增益。
首先对BS发射天线进行分析。
一般地讲，天线的辐射能量P是由一个面t积分来确定的：t P =⎰st ds G ),(ϕθ⎰=st d d r G ϕθθϕθsin ),(21 （3-1）式中： S 为一个球表面（如图3-2所示） 2*1)Re(21θϕθE Z H E G ot == （3-2）图3-2 积分球面0Z =377Ω 是自由空间的固有阻抗。
如果天线的辐射是各向同性的， 则214/r P G t iso π=（3-3）如果辐射是非各向同性的， 则天线增益t g 由下列公式定义214/r g P G t t gain π=（3-4）在MS 端天线的接收功率可表达为：e gain r A G P α= （3-5）其中α为与MS 环境有关的衰减因子，A e 为有效孔径并表达为：A e =πλ42r g （3-6）式中：r g 为接收环境增益。
基于透镜天线阵列的无网格信道估计及空分复用策略研究
学校代码：10004 密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于透镜天线阵列的无网格信道估计及空分复用策略研究Lens Antenna Array-based Off-grid Channel Estimation and Anti-interference Research作者姓名：张伊慧学号：17120174导师姓名：霍炎职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：通信与信息系统研究方向：宽带移动无线通信北京交通大学2020年6月致谢雁过无痕，岁月无声，不知不觉，我即将完成硕士学业。
三年过去，感触良多，有过欢乐，有过泪水。
在这三年的硕士生涯中，我收获的不止是丰厚的专业知识，更是一段宝贵的人生经历。
在此论文即将完稿之际，我谨向硕士期间给予我帮助的人们，表示深深的感谢！首先，我要向我的导师霍炎教授致以最崇高的敬意和最诚挚的感谢，是霍炎老师给了我在交大攻读硕士的机会。
霍老师有着严谨的治学态度以及不知疲倦的工作热情，同时一心为学生着想。
在整个硕士求学期间，霍老师是我科研之路的启明灯，是我学术研究的领路人，因为霍老师这些年的耐心负责、不抛弃不放弃，我才能顺利完成硕士学业，霍老师给予我的关怀、包容、帮助和指导，使我一生难以忘怀。
霍老师宽阔的胸怀，高尚的师德，正直的人品和谦和的为人处世方式让我铭记在心，再次感谢霍老师在学习和生活中给予我的帮助！其次，我要感谢实验室的荆涛老师，卢燕飞老师以及德克萨斯基督教大学的马利然老师，感谢各位老师在科研工作中给予我的指导和帮助！我要感谢树华实验室的范新博士，高青鹤博士，李慧博士和温营坤博士，几位博士对我科研路上遇到的困难都给予了耐心的解答和指导！同时，我要感谢一直以来与我朝夕相处、互相扶持的安茜雯同学，陪我走完艰辛的科研之路！感谢樊晶晶同学给我带来的快乐，让我在遇到困难时能够保持乐观的心态，感谢树华无线感知实验室的每一位同学，是你们让我的生活充满欢乐！感谢我的室友王紫沁同学和徐媛媛同学，谢谢你们三年的真诚陪伴与无微不至的关怀！衷心的感谢我的父母，因为他们的支持与理解，我才能专心完成硕士学业！衷心的感谢所有关心、支持和帮助过我而又不能一一列举的人们！感谢国家自然科学基金面上项目（No.61871023）和中央高校基本科研业务费项目（2019YJS010）对我的研究工作的支持和资助。
北京交通大学无线通信技术课后习题答案PPT课件市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件
因而d<dR,所以Friis定律不适用。
（b）
第10页
习题4.3
带入给定值得
（c）圆形抛物天线最大尺寸La=2r
2
dR
2L2a
2
2r
8r 2
G par
Ae Aiso
0.55 A
2 / 4
4 2
0.55r 2
2.2
r
2
dR
40 11 2 Gpar
第11页
习题4.8
• 假如我们有一天线增益为6dB基站和一天线增益为2dB移 动台，高度分别为10m和1.5m，工作于能够被认为是理想 传导地面环境。两天线长度分别为0.5m和15cm。基站发 送最大功率是40W而移动台功率为0.1W。二者链路（双 工）中心频率均为900MHz，尽管在实际中它们经过一个 小双工距离（频率差）分开。
习题5.11
• （ 因 尺 分 Y）a为 度 布）。有衰。（则用落则C（信，（/CI号即C）//I和当|I））d干取B|是|d扰小dB有B标信尺是用准号度这信差均平两号为受均个和：到时对干独，数扰立均正信是σ态F号=σ衰9Fd=d落B9B形d叠对B式加数对功（正数率Z态正=差大态X，-
第22页
习题3.2
• 带宽为100kHz系统热噪声功率：（Pn=N0B，B是接收机 带宽（单位为Hz），N0=-174dBm/Hz）
（-174dBm/Hz）+（50dBHz）=-124dBm 由图3.1（见书本P29）知，在载波频率为50MHz处郊区人为
噪声大约为31dB，因而噪声功率成为-93dBm。 接收机接收到信号功率：
• （b）系统使用900MHz频带时能够工作于200km/h
第33页
习题5.4
北交无线通信课程设计
北交无线通信课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握无线通信的基本概念、原理和技术，理解无线通信系统的组成和运作方式。
2. 使学生了解我国在无线通信领域的发展现状和趋势，认识无线通信在现代通信技术中的重要性。
3. 帮助学生掌握无线通信中的关键参数，如信号传输速率、误码率、频段等，并能够运用相关知识分析实际问题。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际无线通信问题的能力。
2. 提高学生的实验操作能力，能够独立完成无线通信相关实验，如搭建简单的无线通信系统。
3. 培养学生的团队协作能力，通过小组合作完成课程项目。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对无线通信技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的国家认同感，认识到我国在无线通信领域取得的成就，树立民族自豪感。
3. 培养学生关注社会发展、关注通信技术进步的责任感和使命感。
课程性质：本课程为专业基础课程，旨在让学生全面了解无线通信技术的基本知识和应用。
学生特点：学生已具备一定的电子技术和通信原理基础，具有较强的学习能力和实践操作能力。
教学要求：结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际应用能力。
在教学过程中，注重引导学生主动参与，培养其独立思考和解决问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使其在学习专业知识的同时，形成良好的综合素质。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 无线通信概述：介绍无线通信的定义、发展历程、应用领域，使学生了解无线通信的基本概念及其在现代通信技术中的地位。
教学内容涉及教材第一章：无线通信概述。
2. 无线通信原理：讲解电磁波传播原理、无线信号调制解调技术、信道编码与解码等，使学生掌握无线通信的基本原理。
教学内容涉及教材第二章：无线通信原理。
3. 无线通信系统：分析无线通信系统的组成、结构、工作流程，以及各类无线通信标准和技术，如GSM、CDMA、WLAN、4G/5G等。
无线通信基础_北京交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
无线通信基础_北京交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.以下属于方向性信道模型的是参考答案:WINNER模型2.QPSK调制在AWGN信道下采用相干解调，误比特率为10的负五次方，需要的信噪比为参考答案:9.6dB3.一般而言，信道中较多的多径分量会导致MIMO容量的下降。
参考答案:错误4.一般而言，信道的遍历容量小于中断容量。
参考答案:错误5.衰落信道的容量是一个确定的值。
参考答案:错误6.当信道矩阵满秩，且各特征值的模相等时，注水容量取得最大。
参考答案:正确7.MIMO能在不增加频率资源和发射功率情况下，极大地提高传输速率和可靠性。
参考答案:正确8.大规模MIMO技术采用超过100根天线，是4G核心技术之一。
参考答案:错误9.正交-空时分组码码字间具有正交性。
参考答案:正确10.H-BLAST可以获得分集增益。
参考答案:错误11.空分复用的目的是提高传输可靠性。
参考答案:错误12.波束赋形技术仅在链路一端（一般在基站侧）采用多天线。
参考答案:正确13.注水容量小于功率平均分配时的容量。
参考答案:错误14.以下有关信道容量的论述，正确的是参考答案:发射天线和接收天线越多，信道容量越大_视距分量越弱，信道容量越大_散射体越丰富，信道容量越大15.以下属于波束赋形（beamforming，也称波速成形）技术的优点的包括参考答案:增大覆盖范围（相当于定向天线）_改善链路质量（减少了干扰）_增大容量（空分多址）16.卷积码通过删余的方式调整码率。
参考答案:正确17.空分复用是将一个高速数据流分为几个低速数据流，分别在不同的天线进行编码调制，然后发送。
参考答案:正确18.宏分集的作用是抗信道大尺度衰落。
参考答案:正确19.OFDM信号具有较低的峰均功率比。
参考答案:错误20.OFDM的带外辐射小。
参考答案:正确21.OFDM的子载波时域相互正交，在频域上相互不重叠。
参考答案:错误22.OFDM的数字实现方案中，在发射机进行逆离散傅里叶变换（IDFT），在接收机进行傅里叶变换（DFT）。
西电复试——无线通信05级课本1、2章
呼叫接续 位置更新、切换等 无线信道分配等
Gate MSC： 网关MSC，是一种 与有线网络连接的 MSC
从通信分层的观念看课程要求
本课程主要关注基站（BS）和移动台 （MS ）之间空中接口（GSM中，这个 接口称作Um接口）的物理层：第4、5章 讨论物理层的传输媒质；第6、7章讨论 传输技术。同时也从系统（或网络）的 角度对其它层作必要的介绍；第3章讨论 蜂窝网络原理、信道分配策略、切换等 问题；第9章介绍多址技术。
一、无线通信的特点 （1）
传 播 媒 质
用 户 容 量
一、无线通信的特点 （2）
覆 盖 范 围
通 信 干 扰
一、无线通信的特点 （3）
传 输 迟 延 性 能 提 升 途 径
一、无线通信的特点 （4）
传 输 质 量 传 输 安 全
一、无线通信的特点 （5）
位 置 相 关 性 设 备 供 电
一、无线通信的特点 （6）
记住： ［3dB的概念］ 功率每增加一倍（P变为2P），其分贝值 (如dBm)增大3dB；反之，功率每减小一半（P 变为P/2），其分贝值减少3dB。 ［1dB的概念］ 功率每增加25％（P变为1.25P），其分贝值 增大约1dB；反之，功率每减小20％（P变为 0.8P），其分贝值减少约1dB。 练习：GSM基站第8级最大峰值输出功率值是 多少W？
参考书（2）
3. A. Goldsmith 著 “wireless Communications” 《无线通信》 杨鸿文 等译
本课程的基本要求（1）
就所选教材而言，主要讲解以下各章： 第1章（无线通信系统概述）、第3章 （蜂窝的概念）、第4章（大尺度路径损 耗）、第5章（小尺度衰落和多径效应）、 第6章（移动无线电中的调制技术）、第 7章（均衡、分集和信道编码）、第9章 （无线通信多址接入技术） 注：第6章中模拟调制不讲；第7章中编 码不讲、均衡简介。
北交大无线通信实验3-信道均衡
《无线通信基础》课程研究性学习手册实验三信道均衡姓名：学号：同组成员：指导教师：***时间：2015年6月一、实验任务：在本实验中，你需要在Labview 平台上利用线性最小二乘算法，实现线性均衡器的设计，以领会信道均衡器的基本思想。
此外，通过比较不同接收机误码率性能，你将感受到均衡技术对于抗多径信道的重要意义。
二、理论分析：经过多径传播到达接收机的信号，一般表示为()()()e z t h x t d ττττ=-⎰ （1）其中， ()e h τ为基带的频率选择性信道。
则调制解调器间的等价基带信道为()()*()*()e tx rx h t g t g t τ=，其中，()tx g t ()rx g t 为匹配滤波器组。
ℎ[n]为数字基带等价信道即[]()h n h nT =，其中T 为符号周期，则[][][][][0][][][][] 0,1,...mm y n h m s n m v n h s n h m s n m v n m L ≠=-+=+-+=∑∑(2)其中，0[][]m s n m h m ≠-∑表示符号间干扰;当()h t 为奈奎斯特脉冲时该项为0,即解调器输入信号无符号间干扰。
均衡器()f t 满足()*()()e d h t f t t t δ=-，即均衡器可补偿信道的影响，使得()()*()*()*()e tx rx h t g t g t f t τ=保持奈奎斯特滤波器特征，消除了符号间干扰,如下图1所示。
均衡器参数是由具体信道参数决定的，一般可采用直接估计均衡器参数，和根据估计的信道参数间接估计均衡器参数两种方式完成均衡器的设计。
在本实验中，均衡器间接估计算法已经给出，直接估计算法需要自己完成。
图 1 信道均衡2.1 最小线性二乘本实验所需完成的信道估计和信道均衡都是基于最小二乘法的，下面简单介绍一下该方法的原理。
A 是N M ⨯的列满秩矩阵(N M >),b 是1N ⨯维的矢量，x 是1N ⨯未知的矢量。
射频技术与应用短距离无线通信射频技术
主要使用扩频技术，又分为“跳频技术”及“直接序 列”两种方式。这两种技术源于第二次世界大战的军 事通信，其目的是希望在恶劣的战争环境中，依然能 保持通信信号的稳定性及保密性。扩频所产生的跳动 讯号对于一个非特定接受器而言，只算是脉冲噪声， 因此整体上是一种较安全的通讯技术。
WLAN概况
WLAN覆盖范围
WLAN基础结构
无线AP
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
802.11a/b/g接入点往往都 有一对不同的天线。更新 的802.11n草案的产品往 往有4个或者更多的天线 。但是，这些AP并不选择 一个最好天线，而是同时 通过所有的天线传输数据 流。然后，接收者可以重 新合并这些流来提高 WLAN的总带宽。
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
射频技术与应用 短距离无线通信 射频技术
短距离无线通信射频技术
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
内容提要
WLAN概况 WLAN基础结构 蓝牙技术
短距离无线通信射频技术
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
内容提要
WLAN概况 WLAN基础结构 蓝牙技术
WLAN概况
WLAN频率与标准
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
WLAN概况
WLAN相关技术
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
WLAN主要工作在ISM(Industrial Scientific Medical) 频段(2.4-2.4835GHz)，该频段主要对工业、科学、医 学开放（802.11a工作在5G）。该频段由美国联邦通 讯委员会(FCC)所定义，属于Free License。
北京交通大学《铁路信号运营基础》第三章第一节
区间分为单线区间、双线区间、多线区间
1、区间、分界点
站间区间：两相邻车站之间的距离； 所间距离：线路所与车站之间的距离； 闭塞分区：通过色灯信号机之间或通过色灯信号机与线路所或车站之
间的距离。 区间与分界点应有明确的界限。在单线铁路上，以进站信号机柱的中
心线作为车站与区间的分界。在双线铁路上，以各该线的进站信号机柱 或站界标的中心作为车站与区间的分界。
两站间的闭塞线连接起来，在进站信号机内方设置一段轨道电路，用于
检测列车的出站与到达。它们必须满足以下基本要求：
三、实现区间闭塞的制式 （2）半自动闭塞
①甲站要求向乙站发车，必须得到乙站同意后，甲站的出站信号机才 能开放； ②列车由甲站出发进入区间后，出站信号机自动关闭，实现区间闭塞， 两站都不能再向该区间发车；
三、实现区间闭塞的制式
②准移动闭塞
采取目标距离控制模式，根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确 定列车制动曲线，采用一次制动方式。追踪目标点是前行列车所占用闭塞
分区的始端，而后行列车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、目
标速度及列车本身的性能计算决定的。 目标点相对固定，在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化，而制
区间是否空闲。因为这种方法，在交接凭证和检查区间状态时都是依靠
人来完成，所以叫做人工闭塞。路签和路牌闭塞在我国已经淘汰。
北大《导航与通信导论》第三章GPS卫星信号传播与导航电文（43P）
数据码（导航电文，或称D码）
导航与 通讯导论
GPS信号（示意）
测距码t
t + △t 数据码D(t)
载波L
导航与 通讯导论
GPS频率
GPS卫星时钟频率选用10.23MHz，利用频率综合器产生所需要
的频率。GPS信号的产生如下图：
基本频率ƒ0
10.23MHz
÷10
×154
L1
C/A码 P码
1575.42MHz 1.023MHz 10.23MHz
• RINEX文件存储了所有的GPS星历参数。
导航与 通讯导论
导航电文的格式
卫星导航电文包括卫星星历、卫星钟改正参数、卫星工作状 况、时间系统、大气折射修正参数、遥测码及由C/A码确定P 码的交换码等导航信息。
1帧含5 个子帧
1子帧含 10个字
1500bit 30S
11
2
3
3200bit
6S
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
导航与 通讯导论
4极移位寄存器
钟脉冲 发生器
置“1” 脉冲
+1 输出0
1
2
3
4
模⊕二相加
11110001 00 11 01 01111
-1 15tu
导航与 通讯导论
4极移位寄存器
状态编号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
4 极反馈移位寄存器状态序列
各级状态 cdef
• C/A码的码长短，共1023个码元，若以每秒50码元 的速度搜索，只需20.5s，易于捕获，称捕获码。
• 码元宽度大，假设两序列的码元对齐误差为码元宽 度的1/10~1/100，则相应的测距误差为29.3~2.9m 。由于精度低，又称粗捕获码。
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实部Re(E)和虚部Im(E)都是随机变量的和 实部和虚部相互独立 2 实部和虚部服从均值为零正态分布 N (0, ) 幅度|E|服从瑞利分布 相位服从均匀分布
瑞利分布性质 r /2 均值
均方值 方差 中值
r 2 2 2
2 2
平均功率
r (r ) 2 2 2
N R ( rmin ) 2 vmax
cdf ( f r (r )) N R (r )
ADF (r )
概述 时不变两径模型 时变两径模型 不含主导分量的小尺度衰落 含主导分量的小尺度衰落 多普勒谱 衰落的时间依赖性 大尺度衰落
2 r cdf ( f r (rmin )) 1 exp min 20
例
求Kr=0.3dB/3dB/20dB时中断概率小于5%的衰落余量
2 r 2 2 (1 K r ) 10 log rms rmin 2 rmin 2
a 2 b2 a ) I n (ab) QM (a, b) exp( 2 n0 b
有主导分量的多径
莱斯因子K
实部Re(E)和虚部Im(E)都是随机变量的和 实部和虚部相互独立 实部服从均值为A正态分布,而虚部服从零均值的正态 分布 幅度|E|服从莱斯分布 相位服从非零均值的正态分布
K r A2 /(2 2 )
莱斯分布
莱斯分布
衰落余量
相位分布
莱斯分布的性质
中断概率
r 值小于rmin的Pr 概率 衰落余量为20dB,中断概率0.01 衰落余量为6dB,中断概率0.221 衰落余量为3dB,中断概率0.393
无线信道的统计描述
有主导分量的小尺度衰落
莱斯分布
概述 时不变两径模型 时变两径模型 不含主导分量的小尺度衰落 含主导分量的小尺度衰落 多普勒谱 衰落的时间依赖性 大尺度衰落
内容
无线信道的统计描述
无线通信基础
无线通信基础 学科组
无线通信概论 无线信道传播机制 无线信道的统计描述 宽带和方向性信道的特性 信道模型 无线信道容量 数字调制解调 信道编码 分集 均衡 扩展频谱系统 正交频分复用 多天线系统
平均功率与最小功率的差为衰落余量
均方值 累积分布
r 2 2 2 A2 2 2 (1 K r )
cdf (r ) pdf (u )du
r
r
r
2
exp(
r 2 A2 rA ) I 0 2 )dr 2 2
0r
A r 1 QM ( , )
2
11.5dB/9.7dB/1.1dB
Nakagami 分布
无线信道的统计描述
多普勒谱
Nakagami 分布
均方值 m参数
概述 时不变两径模型 时变两径模型 不含主导分量的小尺度衰落 含主导分量的小尺度衰落 多普勒谱 衰落的时间依赖性 大尺度衰落
多普勒频移
接收信号的频率
空间衰落
无线信道的统计描述
时变两径模型
无线信道的统计描述
概述 时不变两径模型 时变两径模型 不含主导分量的小尺度衰落 含主导分量的小尺度衰落 多普勒谱 衰落的时间依赖性 大尺度衰落
时变模型: 各径的时延(路径长度)差异随时间变化（散 射体/发射机/接收机移动）
多普勒谱
多普勒谱
多普勒谱
多普勒谱
多普勒谱
来自不同角度的波
多普勒谱
二维平面,接收机位于散射区中央 到达天线的入射角均匀分布在[0,2π)
经典或称Jakes谱
S D (v ) 1.5
v 2 max v 2
两分量多普勒频移不同 多普勒频移引起随机调频
为简化，假定强度相同
时间衰落 产生多普勒频移
概述 时不变两径模型 时变两径模型 不含主导分量的小尺度衰落 含主导分量的小尺度衰落 多普勒谱 衰落的时间依赖性 大尺度衰落
不含主导分量的小尺度衰落
不含主导分量的小尺度衰落
瑞利分布
多径模型
各径具有独立的幅度和相位 各径相位相加
不含主导分量的多径模型
概述 时不变两径模型 时变两径模型 不含主导分量的小尺度衰落 含主导分量的小尺度衰落 多普勒谱 衰落的时间依赖性 大尺度衰落
概述
概述
概述
自由空间损耗 阴影衰落 多径衰落
传输模型
路径损耗
大尺度和小尺度
大尺度衰落
输入 输出
x(t ) A(t ) exp( j (t )) y (t ) A(t ) exp( j (t )) exp( j 2 f c t )a (t ) exp( j (t )) exp( j 2 f c t ) A(t )a (t ) exp( j (t ) (t ))
大尺度衰落
大尺度衰落
大尺度加小尺度
大尺度衰落现象
例:
大尺度和小尺度衰落同时发生的衰落余量
在特定的距离上，我们有确定性的127dB传播损耗与大尺度衰落， 该衰落为 =7dB的对数正态分布，若系统设计的处理的最大传 输损耗为135dB，那么在此特定距离上由大尺度衰落引起的中断 概率为多大?
波动发生在大约十个波长范围内 波动发生在大约一个波长范围内
小尺度衰落
d
无线信道的统计描述
两径模型
时不变两径模型
概述 时不变两径模型 时变两径模型 不含主导分量的小尺度衰落 含主导分量的小尺度衰落 多普勒谱 衰落的时间依赖性 大尺度衰落
两径模型
时不变模型：各径的时延(路径长度)差异不随时间变化
分布有由Suzuki描述,计算衰落余量 也可由大尺度的余量和小尺度的余量相加 由Suzuki 得15.5dB 大尺度的余量9.9dB,小尺度的余量12.9dB,合计22.8dB
例5.5
作业
5.3/5.4/5.11
I (t )Q(t t ) 0
r (t )r (t t ) r (t ) 2
J (2 vmax t )
衰落的时间依赖性
衰落深度
衰落的时间依赖性
例:假设一个移动台位于衰落深处,平均看来,这个移动台 要移动多少距离才能不再受衰落深度的影响?
0.5时 移动0.18λ 0时 移动0.38λ
低于平均功率
电平通过率(LCR)
平均衰落持续时间(ADF)
1秒内包络低于门限电平r的平 均衰落持续时间
每次包络低于门限电平r的持 续时间
该图要还为J平方的
N R (r ) 2
2 20
r 2 0
exp(
r2 ) 20 2 0平均功率
低于门限的 时间百分比
ADF (r ) cdf ( f ห้องสมุดไป่ตู้ (r )) N R (r )
2
0.429 2
1
2
3
r50 2 ln 2 1.18
最大值 max( pdf (r )) 发生在 r
r r2 累积分布 cdf (r ) pdf (u )du 1 exp( 2 2 )
cdf (r )
r2 2 2
r很小时
衰落余量
衰落余量
大尺度衰落
例
假设一多径环境,接收信号服从瑞利分布,多普勒分布为经典谱,计算最大 多普勒频移50Hz时的电平通过率和平均衰落持续时间,振幅门限分别为:
rmin 2 0 10 , 2 0 2 , 2 0
2
1 0 (2 vmax ) 2 2
rmin r 2 exp( min ) 2 0 2 0
信干比
平均功率与最小功率的差为衰落余量
例：在瑞利信道下，要留多少衰落余量才能使满足中断概率
1%的通信要求?若衰落余量为6dB和3dB，中断概率分别是多 少?
对干扰受限系统，信号和干扰都受到瑞利衰落时,
信干比的概率密度函数
pdf SIR (r ) 2r 2 2 r 2 )2 (
图高斯谱
f c 3dB截止频率
概述 时不变两径模型 时变两径模型 不含主导分量的小尺度衰落 含主导分量的小尺度衰落 多普勒谱 衰落的时间依赖性 大尺度衰落
衰落的时间相关性
衰落的时间相关
幅度相位互不相关
输入功率一样
2 0
I (t ) I (t t ) I (t ) 2
J 0 (2 vmax t )
1 0 (2 vmax ) 2 多普勒谱的二阶距 2
衰落的时间依赖性
无线信道的统计描述
rmin 2 0 10 2 0 2 2 0 N R (rmin ) cdf (rmin ) 12.4 48.8 46.1 0.01 0.22 0.63 ADF (rmin ) 0.8 4.5 13.7
f f0 v
其中多普勒频移 接收机以速度 v r 同电波传播方向(频 率为 f 0 )呈 角移动
v f0
vr cos( ) c