移动通信中无线信道的传播特性分析

‘ 【 】 ｄ［Ｂ＋ ０ ｌｇ＿ ） （ ＝ ｏｄ ］ １ｎｏ（ ） ａ 『 ２ ）
式 ｆ） 为 路径 损 耗 指 数 ， 明路 径 损 ２ 中 表 耗 随距 离增 长的速 率 ；。 ｄ 为近地 参考 距 离 ， 由 测 试决 定 ； ｄ为 Ｔ Ｒ距 离 ；在 自由空 间传播 — 时 ， 为 ２ 当有 障碍 物时 ， 大 。 ； ｎ变 大 尺度 衰落 主要 受路径 损 耗 和阴影 衰落 的影响 ，路径 损耗 指 电波在 自由空 间 内的传 播 损耗 。阴影 衰落 是指 电波 在 传播 路径 上遇 到高 大 障碍 物 时会 产 生 电磁 场 的 阴影 区 ， 当 手 机通 过不 同 的阴影 区 时 ，就 会引 起信 号场 强中值 的变 化 。这种 由于 传播 环境 的地 形起 伏、 高大 建筑 物 、』 Ｉ丘等 障碍 物 对 电波 的遮挡 Ｊ 要 机制 。 所 造成 的 电磁波 阴影 而引 起 的衰落 ，称 为 阴 １ 无线 信道 传播 特性【 影 衰落 ，其造 成平 均接 收信 号 场强 中值 在长 无 线信 道的 电波 传播 特性 与 电波 的传播 时间 内的缓慢 变化 ， 因此 也称 为慢 衰落 。 环境 密切相 关 。传播 环境 包 括 ： 貌 、 地 人工 建 ３ 无线 信道 传播 的小尺 度衰 落
波。
特 定的移 动信 道条 件预测 和 比较发 射带宽 。 多径 信道 的接 收信 号 由发射 信号 一 系列
衰 减的 、时 间延迟 的和 有相 位偏 移 的多径 分 量 组成 ，多径 信道 的基 带 冲激 响应 可以表 示
为 ：
ｈｒ ， ｆ ， （舌 ２ ｔ ， 户 ｒ
６ 结 语
本 文讨 论 了移 动无 线 信道 的传 播 特性 ，
分 析 了影 响移 动无 线通 信 信号 传输 质量 的原
无 线信 道 中 ， 在 大尺度 衰 落 ， 存在 小 尺 既存 也 度 衰落 。 因此 ， 际的 无线信 道衰 落 因子可 表 实
示为 ：
１ｔ 毫 ）‘） １） （‘（ （＝ 【 ｆ （） １ 式 （） Ｔｔ １ ｌ） 中 （表示 信 道 的 衰 落 因子 ， ） 表 示 小尺 度衰 落 ，（表示 大尺 度衰 落 。 （） ｔ
ｓ 入为波 长 ； ； ０为入 射波 与水 平面 的夹 角 ｉ ｖ ／ Ａ是 的最 大值 ，称 为最大 多普勒 频移 ， 与 入射 角无 关 。式（ 也反 映 了多 普勒 频移 与移 ３ ） 动 台运动 速度 以及 移动 台 运动方 向 与无线 电 波 入射方 向之 问的夹 角有 关 ，若 移 动台朝 基 站 方 向运动 ，则 多普 勒频 移 为正 ；反之则 为 负 。 号经 不同方 向传 播 ， 多径分 量造 成接 信 其 收 机信号 的 多普 勒扩 散 ，因而增 加 了信号 带 宽。 ５ 移动无 线信 道 中的冲激 响应 无线 移动 信道 的小 尺 度衰 落与 冲激 响应 直 接相关 ， 冲激 响应是 宽带 信道 的 特性 ， 它包
（） —１ ２：１ ４ １
ｆ 禹思敏 通 信原 理Ｉ ２ １ Ｍ】西安 ： 西安 电子科 技 大学 出版社， ０ ． ２ ８ ０ 【 李 立 华， 勇， 平． 动通 信 中先 进信 号 ３ １ 王 张 移 处理技 术 Ｉ ． Ｍ１北京 ： 京邮 电 大 学 出版 社 ， 北
２ ０ ０ ５
式 ｆ 中 为移 动 台运 动速 度 ， ３ １ 单位 为 ｍ ／
一
３ ０一
中 国新 技 术 新 产 品
．
Ｑ
Ｃｈｉ ｗ ｃｈ ｌ ｇ ｅ ｎ ｏ ｕｃ ｓ ｎａ Ｎｅ Ｔｅ ｎｏ ｏ ｉ ｓ ａ ｄ Ｐｒ ｄ ｔ
信 息 技 术
移 动通 信 中无线 信道 的传 播特性 分析
刘 海 斌
（ 中国联 通 延 安 分 公 司 ， 西 延 安 ７ ６ ０ ） 陕 １０ ０
摘 要 ： 绍 了无线信 道 的概念 和无 线信 道 的传播 特性 ， 析 了无 线信道 中影 响 移动 无线 通信 信 号传 输质 量的 原 因 ， 介 分 对提 高移 动通 信质 量的 可行性 提供 了理 论参 考 。
含 了所有 用于 模拟 和分 析信 道无 线传 播 的信 息， 移动通 信 的信 道是 时变 的 ， 这种 时间变 化
是 由接 收 机在 空 间 的相对 运 动引 起 的， 变 时 信 道可 以用具 有时 变 冲激 响应 的线性 滤波 器 描述。 信道 的滤 波特 性是 在任 意 时刻 多个到 达 波 的幅值 和相 位 的叠加 产 生 的。冲激 响应 是 种非 常有用 的信道 特征 ，可用 它来 预测 和 比较不 同移 动通信 系统 的性能 ，以及 对一 个
关 键 词 ： 动 通 信 ； 线 信 道 ； 输 移 无 传
引 言
作 为移 动通 信 网 ， 了传递 信 息 和其 他 为 控 制信 号 ， 要使 用很 多信 道 ， 需 包括 无线 信道 和移动 通信 网与 市话 网之 间 的有线 信 道 。无 线 信道 有 中 、 长波 的地 波 传播 信道 、 波 的电 短 离层反 射传 播信 道 、超短 波 和微 波的 直射 传 播 以及 各种 散射 传播 信道 等 。无 线信 道 由发 … 射 机天 线 、接 收机 天线 以及它 们之 间 的传播 路 径构 成 ，无线 信道 不像 有线 信道 那样 固定 并可预 见 ， 是具 有极 大 的随 机性 ， 而 无线 信 道 的传播 环境 是一 种 随时 间 、环 境 和其 它外 部 因素 而变化 的传 播环 境 ， 在移 动通 信 系统 中 ， 反 射 、绕 射 和散射 是影 响信号 传播 的 ＿种 主 二
【 张玺君 ， 继 曾． ４ 】 王 移动 无线信 道 中 多径 衰落 的特 性 分 析 Ｉ Ｊ 肃 科 学 学报 ，０ ８ ２ （ ： ］甘 ２０， Ｏ４ ）
１ ７－１ Ｏ ４ ５ ．
［ ５ ］吴春艳 Ｉｊ ． 予、 移动 无线信 道 多径衰 落的仿 晨
Байду номын сангаас
真 Ｕ． 东交通 学院 学报 ，０ ５１（ ：１ １． 】山 ２０ ，３１ １— ５ ）
大尺度衰落 ‘） （不仅与时间有关 ， ｔ 还与发
射 机 与接收 机之 间的距 离 和 载波频 率 等 因素 有关 。 于理 论 和测试 的传 播模 型指 出 ， 论 基 无 室 内还 是室 外信 道 ，平 均 接 收信 号功率 随距 离 的对 数衰 减 。 对 任 意 的 Ｔ Ｒ距 离 ， 均大 尺 度路 径 损 — 平
一
筑 、 特征 、 干 扰 、 信 体移 动速 度 、 气候 电磁 通 使 用 频段 等 。 且 ， 而 随着无 线信 道可 利用 维度 的 增 加 ， 时 域 、 域 到空 域 ， 需要 对 无 线 信 从 频 更 道的特 性进 行全 面深 入 的认识 。在无 线信 道 中， 按视 距可 分视 距信 道和 非视距 信道 。 距 视 信 道主 要是认 为 信号 是直 射 传播 ；非视 距 信 道 是 由非直 射传 播所 引起 ，非 直射 传播 包括 信 号在 地面 的绕 射 、 流层 的散 射和反 射 。 对 通 常 ，只 在某些 空 旷地 区或 基站 天线 较 高 时可 能存在 直射 传播 路径 ， 般情 况下 ， 基站 和 一 在 移 动 台之问 不存 在直 射信 号 ，此 时接 收到 的 信 号是 发射 信号 经过 若 干次 反射 、绕射 或 散 射 后 的叠加 ，这 种发 射信 号经 过不 同 的传 播 路 径 到 达接 收 端 的现 象 称 为 多径 传 播效 应 。 通 常认 为信 道具 有大 尺度 衰 落和 小尺 度衰 落
移 动 台在移 动时 ，接 收信 号除 了其 场强 中值随 位置 和时 间发 生慢 衰落 外 ，信号 的振 幅在几 个波 长 以内还 有着 迅速 的 变化 ，其变 化 范 围可达 到几 十 ｄ 。 Ｂ 这种 衰落 是 由于 电波 在 沿 地 表传 播 中会 受 到各 种 障 碍 物 的反 射 、 散 射和 吸收 ，实 际到达 接 收天 线处 的 电波除 了来 自发射 天线 的直射 波 外 ，还存 在来 自各 种 物体 （ 包括 地 面 ） 的反射 波和 散射 波形 成 的 多径信 号 。 多径信 号若 同相 则相加 ， 若反 相则 抵 消 ，由此会 造 成接 收端信 号 幅度 和相 位 的 急 剧变 化 。 外 ， 此 由于多 普勒 效应 而造成 的相 移 ，使实 际移 动 台接 收到 的场 强在 振幅 和相 位 上均 随时 随地 在急剧 变化 ， 为 多径 衰落 ， 称 也 称为 小尺度 衰落 和快 衰落 。 小 尺度衰 落是 由于 同一 传 输信 号沿 两个 或 多个路 径传 播 ，以微 小 的时 间差 到达 接收 机 的信 号相 互干 涉 引起 的 ，这 些波 称为 多径
两 个 明显特 征 。 ２ 无线 信道 传播 的大 尺度衰 落 大 尺度 衰落模 型 是预 测平 均场 强 并用 于 估 计发 射机 无线 覆盖 范 围 的传播 模 型 ，它 们 描述 的是发 射机 与接 收机 之 间长距 离 的信 号 强 度变 化 ；而小 尺度传 播 模 型则 主要 描述 非 常短 的距离 或非 常短 的时 间 间隔 内的接 收信 号强度 的迅 速变 化 。大尺 度传 播模 型 简称路 径损失 模型 ，小 尺度 传播 模 型则 简称 衰落 模 型 ， 两种模 型并 不是 相互 独 立 的 ， 同一 个 但 在
ｆ（ ｆ４ Ｊ） Ｊ
式 （） ａ ， ｆ分 别 是 在 ｔ 刻 第 ｚ ４中 ， Ｊ ｆ ， ｊ 时 个 多径 分量 的 幅度 和时 延 ； ７ Ｊ ， ｒ是 ２ ｒ￡ ｆ Ｊ ｆ＋ ￡ ， ２ 多径 分量 在 自由空 间传 播造 成 的相移 ， 个 再 加上 在信 道 中的附 加相移 。
。０ ｓ ‘
因 ， 于提 高移 动通 信信 号 的传输 质量 ， 有助 可 为 提 高 移 动 通 信 质 量 的可 行 性 提 供 理 论 参 考。
参 考文献
『 王 鹏， 吉余 ， １ 】 陈 李栋 ． 线信 道 特 性 及仿 真 无 【＿ Ｉ 中国传 煤 大学 学报 自然 科 学 版 ， ０ ６ １ １ ２０ ，３
耗 表示 为 ：
接收 机天 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 、 对传播 时 间 ， 相 以及 传输 信号 的带 宽。 由于多 个人射 波具 有随 机分 布的 幅度 、 相 位 和入 射角 度 ，经过合 并后 将 引起 信号 的衰 落失真 。 小 尺 度 衰落 的 主要 类 型 有 乎 坦衰 落 、 频 率 选择性 衰 落 、 快衰 落 以及慢 衰落 四种 。 小 尺度衰 落效 应主要 表现 为 ： １ 过短 距或 短 时传 播 后信 号 强度 的急 ） 经 速 变化 ； ２在不 同 多 径 信 号上 ， 在着 时 变 的多 ） 存 普 勒频 移引起 的 随机频 率调 制 ； ３多径传 播时 延引起 的扩 展 。 ） ４ 移动 无线 信道 中 的多普勒 频移 多普 勒 频 移 是 当移 动 台 与基 站有 相对 运 动 时， 收到 的 电波将发 生频 率 的变化 ， 即