第2章 无线通信基础 -5

1、第2章 无线通信基础 1 复习：复习： 1、小尺度衰落产生的主要原因：小尺度衰落产生的主要原因： 多径传播引起的多径效应多径传播引起的多径效应 环境物体的运动引起的多普勒频移环境物体的运动引起的多普勒频移 2、多普勒频移多普勒频移(基于双线模型基于双线模型) dcdmax v ff cosfcos c 其中，表示其中，表示多普勒频移最大值多普勒频移最大值。 cmaxd f c v f 第2章 无线通信基础 2 d max 10 (,); 2 2) 0 (,); 2 3) 4)0 180 d d d f f vf f 结论： ）0 最大附加时延最大附加时延 max REP T脉冲重复周期脉冲重复

2、周期 第2章 无线通信基础 16 则低通信道输出为则低通信道输出为 （2-3-34） 1 0 1 0 )()j(exp( 2 1 )()j(exp( 2 1 )( N i iii N i ii tpatsatr 对于某一给定时刻对于某一给定时刻t0， |r(t0)|2称为无线信道的瞬时功率，称为无线信道的瞬时功率， 其值由下式给出：其值由下式给出： max max 2 * 0 0 max 11 00 0 00 max 1 ( )( )*( )d 1 Re( )( ) () ()exp j()d 4 NN jijiji ji r tr tr tt a t a tp tp tt 第2章 无线通信基

3、础 17 当当 ji，都有，都有|ji|Tbb， 使得使得p(tj)p(ti)=0, 从而从而 得到：得到： （2-3-35） max max bb 1 2 22 00 0 0 max 1 22 0 0 0 max 2 11 22max 00 0 00 maxbb 11 ( )( )() d 4 1 ( )()d 4 1 ( )d( ) N kk k N kk k NN T kk kk r ta t p tt a tp tt a tta t T 测量信号的脉测量信号的脉 冲宽度小于多冲宽度小于多 径分量的时延径分量的时延 接收信号总功率接收信号总功率 与多径分量各自与多径分量各自 的功率之和有

4、关的功率之和有关 第2章 无线通信基础 18 0200400600800100012001400160018002000 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 发射发射 信号信号 接收接收 信号信号 发射测量脉冲的周期太小，多径分量不可发射测量脉冲的周期太小，多径分量不可 分离分离(相互重叠相互重叠)，并会导致大幅度的衰落。，并会导致大幅度的衰落。 当传输信号的带宽远远大于信道带宽时当传输信号的带宽远远大于信道带宽时(脉冲周期大脉冲周期大)，接，接 收机可以分离多径分量，但周期过大时测量数据不能全面收机可以分离多径分量，但周期过大时测量数据不能全

5、面 反映信道时变特性。反映信道时变特性。 如何选择发射脉冲重复频率如何选择发射脉冲重复频率(确定测量脉冲周期确定测量脉冲周期)？ 0123 -2 -1 0 1 2 AM Modulation 调制信号 time (milliseconds) 0123 -1 -0.5 0 0.5 1 AM Modulation 瞬时幅度 time (milliseconds) 0123 -1 -0.5 0 0.5 1 AM Modulation 瞬时相位（rad） time (milliseconds) 0123 -1 -0.5 0 0.5 1 AM Modulation 瞬时频率（KHz） time (mil

6、liseconds) 第2章 无线通信基础 19 首先必须满足奈奎斯特定理的要求首先必须满足奈奎斯特定理的要求即以足够快的速即以足够快的速 率对接收信号进行采样。信道数据采样的率对接收信号进行采样。信道数据采样的频率频率frep必须大于必须大于 最大多普勒频移最大多普勒频移fd max的两倍的两倍。即发射脉冲的重复周期。即发射脉冲的重复周期Trep应应 该满足的条件：该满足的条件： （2-3-36） maxcmaxd rep 22 1 vf c f T 式中：式中：fc为发射脉冲的载波频率；为发射脉冲的载波频率； vmax为接收机运动的最大速率。为接收机运动的最大速率。 对于快速时变信道，还要

7、满足对于快速时变信道，还要满足测量重复周期测量重复周期Trep大于信道的最大于信道的最 大附加时延大附加时延max，否则会因附加时延在接收端发生重叠。否则会因附加时延在接收端发生重叠。 rep d 1 2 max max T f 第2章 无线通信基础 20 通常要求信道参数满足：通常要求信道参数满足： 2max fd max1 （2-3-37） 这个条件被称为这个条件被称为二维奈奎斯特准则，二维奈奎斯特准则，满足这个要求的无满足这个要求的无 线多径信道称为线多径信道称为欠扩展信道欠扩展信道。 实际上几乎所有的无线信道都是欠扩展的，甚至实际上几乎所有的无线信道都是欠扩展的，甚至 满足满足 2ma

8、x fd max1。这意味着大多数无线信道都是。这意味着大多数无线信道都是慢时慢时 变的变的，从而可以将，从而可以将hb(t,)理解为给定时刻理解为给定时刻t的冲激响应的冲激响应 hb()。 第2章 无线通信基础 21 3. 直接脉冲测量直接脉冲测量 原理：发射机发射窄脉冲原理：发射机发射窄脉冲p(t)作为基本的脉冲串，接收作为基本的脉冲串，接收 机使用一个带通滤波器接收信号，滤波后的信号经包络检波机使用一个带通滤波器接收信号，滤波后的信号经包络检波 送给显示器或保存起来。送给显示器或保存起来。 第2章 无线通信基础 22 优点：优点：可以提供本地功率延迟分布特性，系统比较简单，可以提供本地功

9、率延迟分布特性，系统比较简单， 可以使用现有的商用设备可以使用现有的商用设备; 缺点：缺点：系统受干扰和噪声影响严重。系统的测量效果依系统受干扰和噪声影响严重。系统的测量效果依 赖于第一个到达的多径信号。赖于第一个到达的多径信号。 第2章 无线通信基础 23 4. 扩频相关信道测量扩频相关信道测量 原理原理：用一个伪随机噪声序列：用一个伪随机噪声序列PN同载频信号混频，从而同载频信号混频，从而 将发射信号频谱展宽。接收机采用与发射端相同的将发射信号频谱展宽。接收机采用与发射端相同的PN序列序列 对信号解扩。对信号解扩。 而接收信号中的而接收信号中的 其他干扰信号将其他干扰信号将 被扩展到被扩展

10、到PN序列序列 的带宽，经滤波的带宽，经滤波 器滤波后基本没器滤波后基本没 有输出，从而有有输出，从而有 效地消除了干扰。效地消除了干扰。 第2章 无线通信基础 24 优点：优点：能够滤除直接脉冲系统中可能存在的干扰，并提高给能够滤除直接脉冲系统中可能存在的干扰，并提高给 定发射功率的覆盖范围。由于扩频系统具有处理增益，其所定发射功率的覆盖范围。由于扩频系统具有处理增益，其所 需发射功率比直接脉冲系统要低；需发射功率比直接脉冲系统要低； 缺点：缺点：测量不是实时的，功率延迟分布的测量时间依赖于系测量不是实时的，功率延迟分布的测量时间依赖于系 统参数。统参数。 第2章 无线通信基础 25 5.

11、信道频域测量信道频域测量 原理：发射频率连续变化的信号，其频率变化范围为整个待原理：发射频率连续变化的信号，其频率变化范围为整个待 测频率范围，在不同时刻对接收到的不同频率信号进行测量，测频率范围，在不同时刻对接收到的不同频率信号进行测量， 最后得到无线信道在整个频带上的频率特性。最后得到无线信道在整个频带上的频率特性。 该方法局限性较大。首先，需要收发端有精确时间定位该方法局限性较大。首先，需要收发端有精确时间定位 及严格同步，使用范围仅限于近距离测量及严格同步，使用范围仅限于近距离测量(如室内信道测量如室内信道测量)。 另外，测试的非实时性，对于时变信道，频率响应变化非常另外，测试的非实时

12、性，对于时变信道，频率响应变化非常 快时，用此方法会得到错误的冲激响应。快时，用此方法会得到错误的冲激响应。 第2章 无线通信基础 26 2.3.4 无线多径信道特性参数无线多径信道特性参数 大部分多径信道的大部分多径信道的参数参数都与功率延迟分布有关，一般主要都与功率延迟分布有关，一般主要 考虑其统计特性。考虑其统计特性。 为了获得其统计特性，可先通过前面介绍的为了获得其统计特性，可先通过前面介绍的信道测量法获信道测量法获 得瞬时功率延迟分布得瞬时功率延迟分布，再求其统计值，便可获得小尺度功，再求其统计值，便可获得小尺度功 率延迟分布的特性。率延迟分布的特性。 为了避免大尺度衰落参数的影响，

13、一般情况下：为了避免大尺度衰落参数的影响，一般情况下： 采样的空间距离小于采样的空间距离小于/4； 室外信道：接收机的移动距离室外信道：接收机的移动距离 6m； 室内信道：接收机的移动距离室内信道：接收机的移动距离 2m。 第2章 无线通信基础 27 上面是室外、室内信道典型的功率延迟分布图 一杂货店一杂货店 载波频率载波频率4GHz 旧金山旧金山 900MHz蜂窝网蜂窝网 噪声门 限电平 测试实例：大量近距离瞬时接收功率分布采样大量近距离瞬时接收功率分布采样 第2章 无线通信基础 28 1 1、多径时延（时间色散）、多径时延（时间色散） 基站基站 (BS) 移动台移动台 (MS) 路径路径1

14、 路径路径2 路径路径3 05101520253035404550 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 tx 05101520253035404550 -1 0 1 05101520253035404550 -1 0 1 05101520253035404550 -1 0 1 05101520253035404550 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 多径时延大于脉冲宽度多径时延大于脉冲宽度 第2章 无线通信基础 29 基站基站 (BS) 移动台移动台 (MS) 路径路径1 路径路径2 路径路

15、径3 05101520253035404550 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 05101520253035404550 -1 0 1 05101520253035404550 -1 0 1 05101520253035404550 -1 0 1 05101520253035404550 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 多径时延小于脉冲宽度多径时延小于脉冲宽度 第2章 无线通信基础 30 05101520253035404550 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2

16、0.4 0.6 0.8 1 05101520253035404550 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 多径时延小于脉冲宽度多径时延小于脉冲宽度 05101520253035404550 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 tx 05101520253035404550 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 多径时延大于脉冲宽度多径时延大于脉冲宽度 时延扩展会造成符号间干扰时延扩展会造成符号间干扰 第2章 无线通信基础 31 由于信号多径传播引起

17、的不同延迟，使得接收信号具有比由于信号多径传播引起的不同延迟，使得接收信号具有比 发射信号更长的持续时间。这一现象称为发射信号更长的持续时间。这一现象称为时间色散时间色散。 附加时延：附加时延：一个多径分量同一个多径分量同LOS路径分量之间的时延差。路径分量之间的时延差。 0：第一个到达多径分量的附加时延第一个到达多径分量的附加时延(0=0) x(最大附加时延最大附加时延)：多径信号能量从初值衰落到指定值多径信号能量从初值衰落到指定值XdB的的 附加时延。则定义附加时延。则定义多径时延扩展多径时延扩展为为x0 （2-3-38） 由时延功率可以得到描述多径信道时间色散特性的参数；由时延功率可以得

18、到描述多径信道时间色散特性的参数； 0 x XdB :第一个多径分量到达的时间 :下降的多径分量到达的时间(最大时延值) 意义：意义：定义了高于某特定门限的多径分量的时间范围。定义了高于某特定门限的多径分量的时间范围。 第2章 无线通信基础 32 平均附加时延平均附加时延m定义为功率时延谱定义为功率时延谱P()的一的一 阶矩，即阶矩，即 （2-3-39(a)） （2-3-39(b)） 0 m d)(P 2 m 2 0,1 kkkk kk kk kk aP kN Pa 或者 平均传播时延平均传播时延 第2章 无线通信基础 33 均方根均方根rms时延扩展时延扩展定义为功率时延谱的二阶矩的平方根：

19、定义为功率时延谱的二阶矩的平方根： （2-3-40） （2-3-41（a） 2 m 2 0 22 d)(P式中： （2-3-41（b） 1, 0 )( )( 2 2 22 2 Nk P P a a k k k kk k k k kk 或者 多径时延扩展 m T 第2章 无线通信基础 34 时间色散参数不仅和时间色散参数不仅和 功率延时功率延时P()分布有分布有 关，还与关，还与P()的噪声的噪声 门限有关。门限有关。 噪声门限噪声门限用于区分多用于区分多 径分量和噪声。如果径分量和噪声。如果 该门限设置太低，会该门限设置太低，会 将噪声当做多径信号将噪声当做多径信号 处理，导致平均附加处理，导

20、致平均附加 时延升高，反之则会时延升高，反之则会 丢失某些多径分量。丢失某些多径分量。 图2-33 平均附加时延、 rms时延扩展、最大附加时延 和时延扩展之间的关系 图中给出了不低于图中给出了不低于-10dB的多径分量最大附加时延的计算结果。的多径分量最大附加时延的计算结果。 第2章 无线通信基础 35 不同传播环境的时间色散参数只能由实测得到。不同传播环境的时间色散参数只能由实测得到。 城市郊区及农村的时延参数比市区要小很多。城市郊区及农村的时延参数比市区要小很多。 在无线通信系统中，可以采用在无线通信系统中，可以采用均衡技术或分集技术均衡技术或分集技术克服克服 时延扩展造成时延扩展造成的

21、符号间干扰。的符号间干扰。 rmsrms时延的典型值：室内（时延的典型值：室内（nsns级），室外（级），室外（usus级）级） 第2章 无线通信基础 36 2. 相干带宽相干带宽Bc 定义：定义：在该带宽范围内，信道是平坦的，在该带宽范围内，信道是平坦的，码间干扰码间干扰(ISI)很很 小，即小，即带宽内信号受时间色散的失真很小带宽内信号受时间色散的失真很小。 1 c B 信道相干带宽 rms时延扩展 多径时延越大多径时延越大 相干带宽越窄相干带宽越窄 注：注：相干带宽与均方根时延扩展之间并不存相干带宽与均方根时延扩展之间并不存 在确切的关系。在确切的关系。 第2章 无线通信基础 37 0

22、1 2 3 s T符号周期 时延扩展引起码间干扰： 第2章 无线通信基础 38 引入的ISI大 s T符号周期 信号带宽较小时信号带宽较小时 s T符号周期 引入的ISI小 信号带宽较大时信号带宽较大时 对信号频对信号频 率变化较率变化较 敏感敏感 信号带宽大小是相对信道相干带宽而言信号带宽大小是相对信道相干带宽而言 第2章 无线通信基础 39 信号通过无线信道传输后，由时间色散引起的衰落变化取 决于发送信号的特性及信道特性。 信号带宽信号带宽Bs （符号周期）（符号周期） 相干带宽相干带宽Bc （rms时延扩展）时延扩展） 时间色散时间色散 平坦衰落平坦衰落频率选择性衰落频率选择性衰落 Bs

23、Bc 多径信道的时延扩展造成信道存在多径信道的时延扩展造成信道存在频率选择性衰落频率选择性衰落 第2章 无线通信基础 40 定义：平坦衰落是指信号在该信道里传输时产生的衰落与定义：平坦衰落是指信号在该信道里传输时产生的衰落与 频率无关。频率无关。 【特征】：无线信道的相干带宽远大于发送信号的带宽。【特征】：无线信道的相干带宽远大于发送信号的带宽。 cs s BB T （发射信号带宽） 或：（发射信号符号周期） 无线信道的相干带宽无线信道的相干带宽信号的带宽信号的带宽 或：无线信道的或：无线信道的rmsrms时延扩展时延扩展信号的符号周期信号的符号周期 第2章 无线通信基础 41 平坦衰落图解平

24、坦衰落图解 卷积卷积 相乘相乘 第2章 无线通信基础 42 2、码间干扰（ISI）不明显。 3、由于多径时变信道增益的起伏，使接收信号的强度随 时间变化。即为幅度变化信道，会引起深度衰落（可达 几十dB）。 4、平坦衰落信道瞬时增益分布瞬时增益分布对设计无线链路非常重要， 最常见的是：幅度：服从瑞利分布；相位:均匀分布 1、无线信道输出信号与输入信号的频谱相同，因而无线信道输出信号与输入信号的频谱相同，因而 衰落信号的波形不会失真。衰落信号的波形不会失真。 第2章 无线通信基础 43 定义：指信道对传输信号的不同频率分量有不同的响应。定义：指信道对传输信号的不同频率分量有不同的响应。 【特征】

25、：无线信道的相干带宽小于发送信号的带宽。【特征】：无线信道的相干带宽小于发送信号的带宽。 cs s BB T （发射信号带宽） 或：（发射信号符号周期） 无线信道的相干带宽无线信道的相干带宽 信号的符号周期信号的符号周期 第2章 无线通信基础 44 频率选择性衰落图解频率选择性衰落图解 卷积卷积 相乘相乘 第2章 无线通信基础 45 2、从频域的角度看，不同的频率分量获得了不同增益， 信道具有频率选择性。 1、由于信号中的不同频率分量衰落不一致，因而会引 起传输信号波形的严重失真。且由于这一失真是时间色 散引起的，这样信道就引起了码间干扰（ISI）。 3、实际上，当多径时延接近或超过发送信号的

26、周期时， 就会产生频率选择性衰落。 通常若 ，该信道是平坦的； 若 ，该信道是频率选择性的。 10 s T 10 s T 第2章 无线通信基础 46 在无线通信系统中，用以克服频率选择性衰落在无线通信系统中，用以克服频率选择性衰落 的技术有的技术有频率分集、扩频调制以及适当的交织和卷频率分集、扩频调制以及适当的交织和卷 积编码积编码（实际上这种处理等效于时间分集）等信号（实际上这种处理等效于时间分集）等信号 处理技术。采用这些技术可以有效地改善无线传输处理技术。采用这些技术可以有效地改善无线传输 的可靠性，减小数据传输的误码率。这些内容将在的可靠性，减小数据传输的误码率。这些内容将在 后续章节

27、进行介绍。后续章节进行介绍。 第2章 无线通信基础 47 3. 多普勒扩展和相干时间多普勒扩展和相干时间 p 由于多径分量引入不同的多普勒频移，接收信号具由于多径分量引入不同的多普勒频移，接收信号具 有比发射信号更大的带宽。这一现象称为有比发射信号更大的带宽。这一现象称为频率色散频率色散。 p 我们感兴趣的是假设信道近似不变的我们感兴趣的是假设信道近似不变的最大持续时最大持续时 间（即相干时间）间（即相干时间）。当发送信号的持续时间小于此。当发送信号的持续时间小于此 值时，发送的信号由于频率色散的失真很小。值时，发送的信号由于频率色散的失真很小。 p 时变特性的主要原因是时变特性的主要原因是“

28、运动运动”，因此可用，因此可用相干时相干时 间间和和多普勒扩展多普勒扩展来描述小尺度内信道的时变快慢特性。来描述小尺度内信道的时变快慢特性。 p 时延扩展和相干带宽参数是描述信道多径时延的两时延扩展和相干带宽参数是描述信道多径时延的两 个参数，但它们并未提供描述信道个参数，但它们并未提供描述信道时变特性时变特性的信息。的信息。 第2章 无线通信基础 48 多普勒扩展多普勒扩展 是移动无线信道的时变速率所引起的频是移动无线信道的时变速率所引起的频 谱展宽程度的度量值，是信道时间变化速率的度量。谱展宽程度的度量值，是信道时间变化速率的度量。 d B 设：发送信号为正弦波，设：发送信号为正弦波， 则

29、接收信号的频率为：则接收信号的频率为： 最大频移即为最大频移即为 cos cdc v ffff c d vfv B C 载波频率载波频率 D B如果基带信号的带宽，则可忽略多普勒扩展的影响 多普勒扩展多普勒扩展 第2章 无线通信基础 49 相干时间相干时间 l 相干时间 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。 c T p 在此时间间隔内两个到达信号有很强的幅度相关在此时间间隔内两个到达信号有很强的幅度相关 性，或称受信道频率色散的影响相同。性，或称受信道频率色散的影响相同。 p 时间间隔大于相干时间的两个到达信号相关性时间间隔大于相干时间的两个到达信号相关性 很小，

30、或称受信道频率色散的影响不同。很小，或称受信道频率色散的影响不同。 (1/) cc TT数字传输系统的基带周期或基带速率 时，认为信道不会因运动而导致信号失真。 1 c d T B 第2章 无线通信基础 50 信号通过无线信道传输后，由频率色散引起的衰落变 化取决于基带信号周期及信道变化快慢。 信号带宽信号带宽Bs （符号周期）（符号周期） 多普勒扩展多普勒扩展Bd （信道相干时间）（信道相干时间） 频率色散频率色散 快衰落快衰落慢衰落慢衰落 BsBd 第2章 无线通信基础 51 【性质】在快衰落信道中，信道冲激响应在符号持 续时间内变化很快，即信道的相干时间小于发送信 号的信号周期。 ds

31、cs BB TT （信号带宽） 或：（信号周期） 无线信道的多普勒扩展无线信道的多普勒扩展 信号的带宽信号的带宽 或：无线信道的相干时间或：无线信道的相干时间 信号的符号速率信号的符号速率 由于多普勒扩展由于多普勒扩展 引起频率色散，引起频率色散， 信号失真严重。信号失真严重。 l多普勒扩展越大，接收信号失真越严重。 l 快衰落一般发生在数据率非常低的情况。 第2章 无线通信基础 52 【性质】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。可假设在多个信号持续 时间内，信道为静态信道。 ds cs BB TT （信号带宽） 或：（信号周期） 无线信道的多普勒扩展无线信道的多

32、普勒扩展信号的符号周期信号的符号周期 多普勒扩展远小于多普勒扩展远小于 基带信道带宽，信基带信道带宽，信 道失真不明显。道失真不明显。 第2章 无线通信基础 53 需要注意的是，对于一个快衰落信道或慢衰落信道，需要注意的是，对于一个快衰落信道或慢衰落信道， 它同时又可能是频率选择性衰落信道或平坦衰落信道。它同时又可能是频率选择性衰落信道或平坦衰落信道。 当慢衰落信道的相干带宽小于发送信号带宽时，慢衰当慢衰落信道的相干带宽小于发送信号带宽时，慢衰 落信道会同时呈现出频率选择性衰落，这时的信道称为落信道会同时呈现出频率选择性衰落，这时的信道称为频频 率选择性慢衰落信道率选择性慢衰落信道；反之，当慢

33、衰落信道的相干带宽远；反之，当慢衰落信道的相干带宽远 大于发送信号带宽时，信道称为大于发送信号带宽时，信道称为平坦慢衰落信道平坦慢衰落信道。 同样，如果快衰落信道的相干带宽小于发送信号带宽，同样，如果快衰落信道的相干带宽小于发送信号带宽， 则此时的信道称为频率选择性快衰落信道，反之称为平坦则此时的信道称为频率选择性快衰落信道，反之称为平坦 快衰落信道。快衰落信道。 第2章 无线通信基础 54 快快/ /慢衰落和平坦慢衰落和平坦/ /频率选择性衰落之间，在概频率选择性衰落之间，在概 念上是平等的。念上是平等的。 小结小结： 多普勒扩展多普勒扩展 发送信号的发送信号的 带宽带宽 发送信号的发送信号

34、的 带宽带宽 相干带宽相干带宽 Bs 频率选择频率选择 慢衰落慢衰落 平坦平坦 慢衰落慢衰落 频率选择频率选择 快衰落快衰落 平坦平坦 快衰落快衰落 Bs c B d B 第2章 无线通信基础 55 快快/ /慢衰落和平坦慢衰落和平坦/ /频率选择性衰落之间，在概频率选择性衰落之间，在概 念上是平等的。念上是平等的。 小结小结： 发送信号的发送信号的 符号周期符号周期 发送信号的发送信号的 符号周期符号周期 rms 时延扩展时延扩展 相干时间相干时间 Ts 频率选择频率选择 慢衰落慢衰落 平坦平坦 慢衰落慢衰落 频率选择频率选择 快衰落快衰落 平坦平坦 快衰落快衰落 Ts c T 第2章 无线

35、通信基础 56 三类不同层次的损耗 大尺度路径损耗（ Large-Scale Path Loss ） 阴影损耗（中尺度损耗）（ Shadowing ） 小尺度衰落（ Small-Scale Fading ） l 电磁波在空间传播所产生的损耗电磁波在空间传播所产生的损耗 l 千米量级千米量级 l 由传播阻挡的阴影效应所产生的损耗由传播阻挡的阴影效应所产生的损耗 l 数百波长量级数百波长量级 l 反映小范围接收电平平均值的起伏变化趋势反映小范围接收电平平均值的起伏变化趋势 l 几个波长量级几个波长量级 2.3.6 阴影衰落和衰落储备阴影衰落和衰落储备 第2章 无线通信基础 57 阴影衰落阴影衰落是

36、无线通信传播环境中的地形起伏、建筑物及是无线通信传播环境中的地形起伏、建筑物及 其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。 阴影衰落是一种在一个大的空间尺度内平均信号电平阴影衰落是一种在一个大的空间尺度内平均信号电平 起伏的现象，因而称为起伏的现象，因而称为大尺度衰落大尺度衰落。 其引起的接收信号电平起伏相对缓慢，并且阴影衰落其引起的接收信号电平起伏相对缓慢，并且阴影衰落 与地形地物的分布及大小有关，因而也称为与地形地物的分布及大小有关，因而也称为慢衰落慢衰落。 第2章 无线通信基础 58 由于存在阴影衰落，并且不同位置周围的地

37、物环境差由于存在阴影衰落，并且不同位置周围的地物环境差 别非常大，因而与发射机相同距离处的接收信号强度会有别非常大，因而与发射机相同距离处的接收信号强度会有 很大差别。实验研究表明，对任意的发射机与接收机距离很大差别。实验研究表明，对任意的发射机与接收机距离d， 阴影衰落引起的路径损耗阴影衰落引起的路径损耗PL(d)为对数正态分布：为对数正态分布： 式中式中, 为近地参考距离为近地参考距离d0处的大尺度路径损耗；处的大尺度路径损耗； n为为 路径损耗指数；路径损耗指数； X是零均值的高斯分布随机变量，单位为是零均值的高斯分布随机变量，单位为 dB。对数正态分布概率密度函数由式。对数正态分布概率密度函数由式(2-3-56)给出：给出： （2-3-55）dB)lg(10dB)(PLdB)(PL 0 0 X d d ndd )(PL 0 d 第2章 无线通信基础 59 这样，在发射机距离这样，在发射机距离d处的接收功率电平为处的接收功率电平为 Pr(d)dBm=PtdBmPL(d)dB （2-3-57） 在无线通信系统的设计和分析过程中，式（在无线通信系