第03讲 移动通信信道(二) 现代移动通信ppt(新版教材课件)
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描述信道在角度上的色散。
时延扩展、相关时间、多普勒扩展、相关时间、角度扩 展和相干距离
2.3.1 时延扩展与相干带宽
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。 例子说明，以发射单脉冲为例。
k
ak2
P(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
1、时延扩展
描述时间色散的重要参数
多径时间色散参数典型值（450MHz 900MHz）如下表所 示。
由表可见：市区的时延要比郊区大，也就是说，从多径时间色散考 虑，市区传播条件更为恶劣。为了避免码间干扰，如无抗多径措施， 则要求信号的传输速率必须比1/στ低得多。
Yo (t)
2、相干带宽
举例说明：双射线信道
双射线信道的幅频特性
A ( ,t) 1 a c o s js a in 1 a 2 2 a c o) s(
多径信道的冲激响应模型
数字域的移动无线信道模型
原理框图
x[n] h[n,k] y[n,k]
输出信号
w [n]
y [n ,k ] h [n ,k ]x [n k ] w [n ]
k
其中w[n]为加性噪声与干扰，h[n,k]是时变的信道响应，n代 表时变特性，k代表延时特性。可见：移动无线信道可建模成一
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。
2.3 描述多径衰落信道的主要参数
功率时延分布（PDP，Power Delay Profile）
描述信道在时间上的色散；
多普勒功率谱密度（DPSD，Doppler Power Spread Density）
描述信道在频率上的色散；
功率角度谱（PAS，Power Azimuth Spectrum）
h(t，t)表示了时变多径信道的冲击响应。 变量含义：t代表运动产生的时间变化，t代表在一特定
时间t值下的信道多径时延，也可认为t是时间增量。 接收信号 y(t)与发射信号x(t)之间的关系：
t
y (t) x ()h (t,)d x (t) h (t,)
x(t)
h(t, )
y(t) x(t) h(t, )
小尺度传播特性
小尺度传播模型:描述短距离(几个波长)或短 时间(秒级)内的接收场强的快速波动的传播 模型
统计特性
主要参数
建模与仿真
对移动信道 有一个全面 深入的理解
第2章 移动信道
本次课教学目的：
深入理解多径信道冲激响应模型 掌握描述多径信道参数的物理意义 深入理解多径衰落对通信系统的影响 理解小尺度衰落类型
t=t0
(a)
t =t0 +
(b)
t=t0+ 2
(c)
时变多径信道响应示例
(a)N=3 (b)N=4 (c)N=5
1、时延扩展
描述时间色散的重要参数
平均附加时延
ak2k
P(k)k
k ak2 k P(k)
Байду номын сангаас
k
k
rms时延扩展
2()2
（其中 ） ak2
2 k
P(k)2k
2 k
个系数时时改变的FIR滤波器。当移动台不动，周围环境物体静 止时，此时的移动无线信道可建模成系数不变的FIR滤波器。
多径信道冲激响应模型
2.3 描述多径衰落信道的主要参数
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
多径信道的冲激响应模型
由接收机空间运动引起的例子说明
结论：若将发射台作为输入，接收台作为输出，并将传输过 程（含多径）看成一线性系统，则可用线性系统的冲击响应 来描述传输特性。
数学描述：若发射机与静止MS的信道的冲击响应为h(t)，则 当MS位置变化时，冲激响应应是MS位置的函数，即h(d，t)。 设x(t)表示发射信号，则位置d处的接收信号 y(d,t)为：
t
y (t)x () h (v,t t )d x (t) h (v,t) t
可见，由于不同多径的传播时延随接收台空间位置的不同而改变，因 而信道的冲击响应是接收台位置的函数，即信道是时变的。也就是说，移 动信道可建模为一个具有时变冲激响应特性的线性滤波器。
多径信道的冲激响应模型
冲击响应h(t，t)
1、时延扩展
室内功率延时分布
2、相干带宽
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
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。
定量表达式:
如果相干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
1 50
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
1 5
2、相干带宽
举例说明：双射线信道
双射线信道的等效网络框图
Hc(j,t )
附加图2 等效网络框图
第一射线信号为Xi(t)，第二射
线信号为aXi(t)ejwst
Xi (t)
a
接收信号
Y 0(t)X i(t)1 (aj e)
双射线信道的等效传递函数
Hc(j,t)Y X0i((tt))1aej
第2章 移动信道
现代移动通信
BSS
MS
Um
OMC-R 操作维护中心
BTS
MS
基站 BTS基BT站收S 发信机 基收站发信机
收发信机
BSC 基站 控制器
A接口
MSC 移动交换中心
MS
Abis
第2章 移动信道
通过本章学习，着重解决以下问题：
大尺度传播特性
大尺度传播模型:描述的是发射机与接收机之 间(T-R)长距离(几百米或几千米)上的场强变 化
时延扩展、相关时间、多普勒扩展、相关时间、角度扩 展和相干距离
2.3.1 时延扩展与相干带宽
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。 例子说明，以发射单脉冲为例。
k
ak2
P(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
1、时延扩展
描述时间色散的重要参数
多径时间色散参数典型值（450MHz 900MHz）如下表所 示。
由表可见：市区的时延要比郊区大，也就是说，从多径时间色散考 虑，市区传播条件更为恶劣。为了避免码间干扰，如无抗多径措施， 则要求信号的传输速率必须比1/στ低得多。
Yo (t)
2、相干带宽
举例说明：双射线信道
双射线信道的幅频特性
A ( ,t) 1 a c o s js a in 1 a 2 2 a c o) s(
多径信道的冲激响应模型
数字域的移动无线信道模型
原理框图
x[n] h[n,k] y[n,k]
输出信号
w [n]
y [n ,k ] h [n ,k ]x [n k ] w [n ]
k
其中w[n]为加性噪声与干扰，h[n,k]是时变的信道响应，n代 表时变特性，k代表延时特性。可见：移动无线信道可建模成一
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。
2.3 描述多径衰落信道的主要参数
功率时延分布（PDP，Power Delay Profile）
描述信道在时间上的色散；
多普勒功率谱密度（DPSD，Doppler Power Spread Density）
描述信道在频率上的色散；
功率角度谱（PAS，Power Azimuth Spectrum）
h(t，t)表示了时变多径信道的冲击响应。 变量含义：t代表运动产生的时间变化，t代表在一特定
时间t值下的信道多径时延，也可认为t是时间增量。 接收信号 y(t)与发射信号x(t)之间的关系：
t
y (t) x ()h (t,)d x (t) h (t,)
x(t)
h(t, )
y(t) x(t) h(t, )
小尺度传播特性
小尺度传播模型:描述短距离(几个波长)或短 时间(秒级)内的接收场强的快速波动的传播 模型
统计特性
主要参数
建模与仿真
对移动信道 有一个全面 深入的理解
第2章 移动信道
本次课教学目的：
深入理解多径信道冲激响应模型 掌握描述多径信道参数的物理意义 深入理解多径衰落对通信系统的影响 理解小尺度衰落类型
t=t0
(a)
t =t0 +
(b)
t=t0+ 2
(c)
时变多径信道响应示例
(a)N=3 (b)N=4 (c)N=5
1、时延扩展
描述时间色散的重要参数
平均附加时延
ak2k
P(k)k
k ak2 k P(k)
Байду номын сангаас
k
k
rms时延扩展
2()2
（其中 ） ak2
2 k
P(k)2k
2 k
个系数时时改变的FIR滤波器。当移动台不动，周围环境物体静 止时，此时的移动无线信道可建模成系数不变的FIR滤波器。
多径信道冲激响应模型
2.3 描述多径衰落信道的主要参数
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
多径信道的冲激响应模型
由接收机空间运动引起的例子说明
结论：若将发射台作为输入，接收台作为输出，并将传输过 程（含多径）看成一线性系统，则可用线性系统的冲击响应 来描述传输特性。
数学描述：若发射机与静止MS的信道的冲击响应为h(t)，则 当MS位置变化时，冲激响应应是MS位置的函数，即h(d，t)。 设x(t)表示发射信号，则位置d处的接收信号 y(d,t)为：
t
y (t)x () h (v,t t )d x (t) h (v,t) t
可见，由于不同多径的传播时延随接收台空间位置的不同而改变，因 而信道的冲击响应是接收台位置的函数，即信道是时变的。也就是说，移 动信道可建模为一个具有时变冲激响应特性的线性滤波器。
多径信道的冲激响应模型
冲击响应h(t，t)
1、时延扩展
室内功率延时分布
2、相干带宽
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
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。
定量表达式:
如果相干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
1 50
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
1 5
2、相干带宽
举例说明：双射线信道
双射线信道的等效网络框图
Hc(j,t )
附加图2 等效网络框图
第一射线信号为Xi(t)，第二射
线信号为aXi(t)ejwst
Xi (t)
a
接收信号
Y 0(t)X i(t)1 (aj e)
双射线信道的等效传递函数
Hc(j,t)Y X0i((tt))1aej
第2章 移动信道
现代移动通信
BSS
MS
Um
OMC-R 操作维护中心
BTS
MS
基站 BTS基BT站收S 发信机 基收站发信机
收发信机
BSC 基站 控制器
A接口
MSC 移动交换中心
MS
Abis
第2章 移动信道
通过本章学习，着重解决以下问题：
大尺度传播特性
大尺度传播模型:描述的是发射机与接收机之 间(T-R)长距离(几百米或几千米)上的场强变 化