第二讲无线多径信道特性

1、宽带无线数字通信·第二讲 无线多径信道特性第二讲 无线多径信道特性§21瑞利（Rayleigh）和莱斯（Ricean）衰落图2.1 L个路径的典型无线多径衰落信道发送信号是基带信号，为载波频率。通过多径信道，接收信号为：为复数信道损耗；为实数的信道时间延迟；均为随机过程。等效的基带接收信号 （21）为多径信道在t 时刻等效的基带脉冲响应。是一个复值随机过程。显然接收信号模化为一种复值高斯随机过程，均值，方差为：，其分布密度（p.d.f）为接收信号的包络和相位：，其联合分布密度为其中：， 可以求得： (22)零阶第一类修正贝塞尔函数，（2）式的幅度分布为莱斯分布（Ricean

2、），称为“莱斯因子”。当0 时，（2）式的幅度分布变为： （23）成为瑞利分布（Rayleigh）。此时接收信号的相位分布：，图2.2 幅度分布很显然，当信道的脉冲响应为一种零均值的复数高斯过程时，接收信号的幅值服从瑞利分布，对应的信道成为瑞利衰落信道；反之服从莱斯分布，对应莱斯衰落信道。 相对与莱斯衰落(LOS)，瑞利衰落是一种深衰落（NLOS）,它成立的前提是存在大量的独立散射体，并且没有一个散射体占主导地位。在无线通信中瑞利衰落通常用来描述平坦衰落（非频率选择性）信号包络的时变统计特性。§22多径延迟谱（Multi-path Delay Profile）假定广义平稳（WSS）,

3、其自相关函数为： 进一步假设各个路径的损耗和相移互不相关（非相关散射US）。设置0 （24）上式称为信道的多径延时谱，描述的是信道的平均功率输出随时延 的变化关系。有些文献也称为“功率延迟剖面”(PDP)图2.3一种PDP谱§23频率选择性和频率非选择性衰落多径信道在t时刻的频域传递函数由的傅立叶变换得到。同样在WSSUS的假设下，亦是WSSUS高斯随机过程，同样的推导，它的自相关函数: 设置0 （25）得到信道的频域自相关函数： （26）描述了信道相隔频率变量处的相关性。 多径信道通常有一个相干带宽（处于该带内的信道特性高度相关，/1.0。如果相对与传输信号的带宽比较小，那么称为频

4、率选择性衰落信道，反之相对对与传输信号的带宽大的很多，则称为频率非选择性衰落（平坦衰落）。与此对应，有两个重要的延迟参数：平均附加延迟（）和均方根（RMS）延迟扩展相干带宽与均方根延迟扩散的关系：在PDP假定为指数形式下，Jakes给出的关系式为 同时指出：“当采用其他形式的PDP剖面时，这个关系变化不会太大，”§24多普勒功率谱（Doppler Power Spectrum）在式（25）中令0，得到信道的“间时相关函数”，描述了信道间隔时间变量处的相关性。信道的多普勒功率谱定义为的傅立叶变换§25时间选择性和时间非选择性衰落 在多径信道中往往也有一个相干时间，在此时间间隔内信道变化高度相关，/1.0。将信号通过此信道，如果相对与传输信号的符号间隔比较小，那么称为时间选择性衰落信道，或者快衰落；反之相对与传输信号的符号间隔大的很多，则称为时间非选择性衰落，或者慢衰落信道。图2.4频域传输函数与多普勒功率谱的关系§26多径衰落信道的举例（1）Jakes 模型接收信号的多普勒偏移波长，最大多普勒