第2章 无线通信基础 -4要点
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第2章 无线通信基础
小尺度衰落的特点：
衰落深度可达20－40dB。
电平幅度分布一般遵循：瑞利（Rayleigh）分
布、莱斯（Rice）分布等。
变化速率快。 具有选择性。即在不同频率、不同时间、不同
空间，其衰落特性是不一样的。
是无线移动通信中最难克服的衰落。
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第2章 无线通信基础
第2章 无线通信基础
2.3 小尺度衰落和多径效应
2.3.1 小尺度多径传播
2.3.2 多径信道的冲击响应模型
2.3.3 无线多径信道特性测量
2.3.4 无线多径信道特性参数 2.3.5 小尺度衰落的信道类型
2.3.6 阴影衰落和衰落储备
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第2章 无线通信基础
基本概念：
小尺度衰落：指无线信号在短时间内或短距离上 传播后，其幅度、相位或时延等快速变化，以至于大 尺度路径损耗的影响可以忽略不计。 多径信号相互干涉并形成接收信号衰落的过程称为 多径效应，引起的衰落称为多径衰落。 产生原因：由于同一信号沿两个或多个路径传播， 以微小的时间差到达接收机，造成总的合成信号的相 位急剧变化所引起的。
机处于另一些位置时，会出现深陷衰落。
因此，在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
产生深陷衰落的位置点。 实际上传播路径一般多余两条，衰落
情况要复杂得多。
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第2章 无线通信基础
2. 时变多径效应
在通常情况下，发射机、接收机和空间反射物体三者处 于相对运动状态。这时，多径传播的路径差（或时延差）是
1. 时不变多径效应 1 1 假设发射信号为一单频正弦波信号，且满足 d d 则经两条路径到达接收机的信号场强幅度主要取决于反射体 的反射系数Γ， 传播路径差只影响 两路到达信号的 时延差或相位差。
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图2-23 双线传播模型的几何关系
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第2章 无线通信基础
可以求得接收机的总信号为
E0 d 0 jkd1 E0 d 0 jk( d1 ) E e e d1 d2 E0 d 0 ( 1 e j ) e jkd1 d1 E0 d 0 ( 1 e jk ) e jkd1 d1
其中： 2 2 2-2 -1 5f c ) 0 1 0 5 1 2 15 15 2 cos(2 5 5 10 10
time (milliseconds) time (milliseconds)
10 10 time (milliseconds) time (milliseconds)
一次深陷衰落，而且接收机运动越快，深陷衰落发生得就
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Leabharlann Baidu
第2章 无线通信基础
• 小尺度衰落的主要表现： – 经过短距或短时传播后，信号强度急速变化； – 在不同多径信号上，存在多普勒频移引起的随机 频率调制；
– 多径传播的时延引起的时延扩展(回音)。
• 影响小尺度衰落的因素： – 多径传播；
– 移动台的运动速度；
– 传播环境中物体的运动速度； – 无线信号的传输带宽；
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、小尺度衰落的统计特性 • 4、多径效应的多普勒频谱 • 5、电平通过率和平均衰落持续时间
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第2章 无线通信基础
2.3.1 小尺度多径传播
下面通过简单的双线传播模型解释小尺度衰落。 首先分析发射机、接收机和空间物体均处于相对静止状态的 情形（即无线信道具有时不变的特性），然后分析时变情况。
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1
signal1
0
signal1
1 0 -1
1 2
0 5
1 2 fc
10 time (milliseconds) 15
0 -1
0
5 time (milliseconds)
10
15
1
signal2
1 1
signal1
1
signal1
signal2
0 0 5 5 10 10 time (milliseconds) time (milliseconds) 15 15
随时间变化的，从而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 (周围物体也在移动)，接收信号电平也会快速大范围地起伏， 这就是多径衰落的原因。
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第2章 无线通信基础
E
E0 d 0 ( 1 e j )e jkd1 d1
式（2-3-1）
为了简化讨论，下面考虑只有接收机处于运动的情况。 在式（2-3-1）中，如果只有接收机处于运动状态，其位置 不断变化，则双线传播的路径差是时变的，因而两路信号 相位差φΔ也是时变的，从而引起接收信号频率的变化。 接收机每移动一个很小的距离，接收信号就可能经历
（2-3-1）
式中， Δ为两条路径的传播距离差；
φΔ为两路信号之间的相位差；
k=2π/λ=2πfc/c，为自由空间波数。 由（2-3-1）可知，两路信号在不同空间位置处出现相长和
相消的干涉情况。
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第2章 无线通信基础
r (t ) 1 cos(2 fct ) 2 cos(2 fc (t ))
0 -1
0 -1
-1 -1 0 0 2 1 0 0
0
0
5
signal2
r(t)
0
signal2
r(t)
两个矢量求和，则有接收信号：r (t ) cos(2 fct )
2
10 5 10 time (milliseconds) time (milliseconds)
15
15
1 0
-2 -1 0 0
15
15
2
r(t)
2
r(t)
0 -2
0 -2
0
5 time (milliseconds)
10
15
0
5 time (milliseconds)
10
15
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第2章 无线通信基础
当接收机处于不同位置时，两路信号具有不同的相位差φΔ。
1、相位差φΔ为π的偶数倍，两路信号同相相加；
2、相位差φΔ为π的奇数倍，两路信号反相相减。
特别是在反射系数Γ的模值接近于1的时候，在相长干涉位
置处接收信号为电平峰值，在相消干涉位置处信号电平接近 零值，这时就出现衰落深陷。 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。
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第2章 无线通信基础
由于多径传播现象的存在，接收机处 于某些位置时，接收信号会比较强；接收
第2章 无线通信基础
小尺度衰落的特点：
衰落深度可达20－40dB。
电平幅度分布一般遵循：瑞利（Rayleigh）分
布、莱斯（Rice）分布等。
变化速率快。 具有选择性。即在不同频率、不同时间、不同
空间，其衰落特性是不一样的。
是无线移动通信中最难克服的衰落。
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第2章 无线通信基础
第2章 无线通信基础
2.3 小尺度衰落和多径效应
2.3.1 小尺度多径传播
2.3.2 多径信道的冲击响应模型
2.3.3 无线多径信道特性测量
2.3.4 无线多径信道特性参数 2.3.5 小尺度衰落的信道类型
2.3.6 阴影衰落和衰落储备
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第2章 无线通信基础
基本概念：
小尺度衰落：指无线信号在短时间内或短距离上 传播后，其幅度、相位或时延等快速变化，以至于大 尺度路径损耗的影响可以忽略不计。 多径信号相互干涉并形成接收信号衰落的过程称为 多径效应，引起的衰落称为多径衰落。 产生原因：由于同一信号沿两个或多个路径传播， 以微小的时间差到达接收机，造成总的合成信号的相 位急剧变化所引起的。
机处于另一些位置时，会出现深陷衰落。
因此，在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
产生深陷衰落的位置点。 实际上传播路径一般多余两条，衰落
情况要复杂得多。
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第2章 无线通信基础
2. 时变多径效应
在通常情况下，发射机、接收机和空间反射物体三者处 于相对运动状态。这时，多径传播的路径差（或时延差）是
1. 时不变多径效应 1 1 假设发射信号为一单频正弦波信号，且满足 d d 则经两条路径到达接收机的信号场强幅度主要取决于反射体 的反射系数Γ， 传播路径差只影响 两路到达信号的 时延差或相位差。
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图2-23 双线传播模型的几何关系
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第2章 无线通信基础
可以求得接收机的总信号为
E0 d 0 jkd1 E0 d 0 jk( d1 ) E e e d1 d2 E0 d 0 ( 1 e j ) e jkd1 d1 E0 d 0 ( 1 e jk ) e jkd1 d1
其中： 2 2 2-2 -1 5f c ) 0 1 0 5 1 2 15 15 2 cos(2 5 5 10 10
time (milliseconds) time (milliseconds)
10 10 time (milliseconds) time (milliseconds)
一次深陷衰落，而且接收机运动越快，深陷衰落发生得就
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Leabharlann Baidu
第2章 无线通信基础
• 小尺度衰落的主要表现： – 经过短距或短时传播后，信号强度急速变化； – 在不同多径信号上，存在多普勒频移引起的随机 频率调制；
– 多径传播的时延引起的时延扩展(回音)。
• 影响小尺度衰落的因素： – 多径传播；
– 移动台的运动速度；
– 传播环境中物体的运动速度； – 无线信号的传输带宽；
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、小尺度衰落的统计特性 • 4、多径效应的多普勒频谱 • 5、电平通过率和平均衰落持续时间
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第2章 无线通信基础
2.3.1 小尺度多径传播
下面通过简单的双线传播模型解释小尺度衰落。 首先分析发射机、接收机和空间物体均处于相对静止状态的 情形（即无线信道具有时不变的特性），然后分析时变情况。
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signal1
0
signal1
1 0 -1
1 2
0 5
1 2 fc
10 time (milliseconds) 15
0 -1
0
5 time (milliseconds)
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signal2
1 1
signal1
1
signal1
signal2
0 0 5 5 10 10 time (milliseconds) time (milliseconds) 15 15
随时间变化的，从而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 (周围物体也在移动)，接收信号电平也会快速大范围地起伏， 这就是多径衰落的原因。
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第2章 无线通信基础
E
E0 d 0 ( 1 e j )e jkd1 d1
式（2-3-1）
为了简化讨论，下面考虑只有接收机处于运动的情况。 在式（2-3-1）中，如果只有接收机处于运动状态，其位置 不断变化，则双线传播的路径差是时变的，因而两路信号 相位差φΔ也是时变的，从而引起接收信号频率的变化。 接收机每移动一个很小的距离，接收信号就可能经历
（2-3-1）
式中， Δ为两条路径的传播距离差；
φΔ为两路信号之间的相位差；
k=2π/λ=2πfc/c，为自由空间波数。 由（2-3-1）可知，两路信号在不同空间位置处出现相长和
相消的干涉情况。
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第2章 无线通信基础
r (t ) 1 cos(2 fct ) 2 cos(2 fc (t ))
0 -1
0 -1
-1 -1 0 0 2 1 0 0
0
0
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signal2
r(t)
0
signal2
r(t)
两个矢量求和，则有接收信号：r (t ) cos(2 fct )
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10 5 10 time (milliseconds) time (milliseconds)
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1 0
-2 -1 0 0
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r(t)
2
r(t)
0 -2
0 -2
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5 time (milliseconds)
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5 time (milliseconds)
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第2章 无线通信基础
当接收机处于不同位置时，两路信号具有不同的相位差φΔ。
1、相位差φΔ为π的偶数倍，两路信号同相相加；
2、相位差φΔ为π的奇数倍，两路信号反相相减。
特别是在反射系数Γ的模值接近于1的时候，在相长干涉位
置处接收信号为电平峰值，在相消干涉位置处信号电平接近 零值，这时就出现衰落深陷。 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。
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第2章 无线通信基础
由于多径传播现象的存在，接收机处 于某些位置时，接收信号会比较强；接收