第2章2现代无线通信原理无线信道

1、第二章 无线信道2.1 2.1 电磁波传播机制电磁波传播机制2.2 2.2 自由空间传播模型自由空间传播模型2.3 2.3 大尺度衰落模型大尺度衰落模型2.4 2.4 小尺度衰落与多径效应小尺度衰落与多径效应2.5 2.5 多径信道的统计模型多径信道的统计模型2.4 小尺度衰落与多径效应2.4.1小尺度衰落概述(1/2)小尺度衰落小尺度衰落 无线信号在经过无线信号在经过短时间（秒短时间（秒级）或短距离（波长级）级）或短距离（波长级）传播传播后其幅度快速衰落。后其幅度快速衰落。n小尺度传播的主要效应：小尺度传播的主要效应：信号强度的快速变化信号强度的快速变化时变引起的多普勒频移时变引起的多普勒频

2、移多径引起的延时扩展多径引起的延时扩展2.4.1 小尺度衰落概述(2/2)小尺度多径衰落传播模型小尺度多径衰落传播模型 描述移动台在极小范围内移动时，短距描述移动台在极小范围内移动时，短距离或短时间上接收场强的快速变化，用于确离或短时间上接收场强的快速变化，用于确定移动通信系统应该采取的技术措施。定移动通信系统应该采取的技术措施。2.4.2 影响小尺度衰落的因素多径传播多径传播移动台的运动速度移动台的运动速度多普勒频移多普勒频移环境物体的运动速度环境物体的运动速度信号的传输带宽信号的传输带宽信号带宽大于信道带宽，接收信号带宽大于信道带宽，接收失真。失真。结论：小尺度信号强度和短距传输后信号模糊

3、的结论：小尺度信号强度和短距传输后信号模糊的可能性与多径信道的特定幅度、时延和传输信号可能性与多径信道的特定幅度、时延和传输信号的带宽有关。的带宽有关。2.4.3 多径衰落概述（1/6）时间接收信号强度发射信号2.4.3 多径衰落概述（2/6）多径效应带来的衰落称为多径衰落（多径效应带来的衰落称为多径衰落（多径干扰）多径干扰）。衰落变化快，也称为快衰落。衰落变化快，也称为快衰落。以两径为例：以两径为例：y1=A1cos2 f0t y2=A2cos2 f0 (t-)合成信号是合成信号是y(t)= y1 + y2 ，即即 y(t)=C(f0 ,) cos2 f0 (t + (f0 ,) ) 其中其

4、中 C(f0 ,)=(A12 +2A1 A2cos2 f0 + A22 )1/2 (f0 ,)=-arctan(A2cos2 f0 /(A1 + A2cos2 f0 )2.4.3 多径衰落概述（3/6） 合成信号的幅度合成信号的幅度C(fC(f0 0 , ,) )是随着时延是随着时延在在| |A A1 1- - A A2 2| |和和| |A A1 1+ + A A2 2| |之间变化。之间变化。 如果如果f0 =2GHz，波长波长 =c/f0 =15cm，即衰落发生在即衰落发生在7.5cm的的距离范围。距离范围。 实际上，多径数大于实际上，多径数大于2 2，当频率很高时，信号幅，当频率很高时

5、，信号幅度随发射点与接收点的相对移动发生剧烈变化，变度随发射点与接收点的相对移动发生剧烈变化，变化范围可达几十化范围可达几十dBdB。从空间角度讲，发射或接收天从空间角度讲，发射或接收天线在移动几十厘米之内时，可能发生这种变化。线在移动几十厘米之内时，可能发生这种变化。2.4.3 多径衰落概述（4/6）多径效应不但导致衰落，还产生信号的时延扩展多径效应不但导致衰落，还产生信号的时延扩展101010路径1路径2合成(11100101)时延扩展及ISI2.4.3 多径衰落概述（5/6）时延扩展的程度与反射体以波长计算的远近有时延扩展的程度与反射体以波长计算的远近有关：近的时延小，远的时延大。关：近

6、的时延小，远的时延大。如果已调制信号的持续时间比传播路径迟延展宽大得多，信道对信号的影响小，甚至不带来线性失真。此时信道是平衰落（FLAT）的，或频率非选择性（Frequency-nonselective）衰落信道。若调制信号的持续时间比传播路径迟延展宽小，则信道对信号造成线性失真。信道属于频率选择性衰落（Frequency selective Fading）信道。2.4.3 多径衰落概述（6/6）近距离反射体产生的多径衰落是平衰落,远距离反射体。产生的多径衰落是频率选择性衰落。频率选择性衰落带来信号的频率失真，特别是相位失真会造成脉冲展宽，引起码间干扰。2.4.4 Doppler效应（1/4

7、）收发信机之间的相对运动，引起接收信号的射频频率变收发信机之间的相对运动，引起接收信号的射频频率变化，叫做多普勒效应。化，叫做多普勒效应。多普勒扩展（Doppler Spread）指多普勒频谱不等于零的频率范围。如果发送的频率为单频，频率为:fc ,接收信号的频谱为多普勒频谱，频率范围:fc fd 到fc + fd ，fd为多普勒频移。多普勒扩展使信道产生时间选择性。多普勒扩展与多径扩展互为对偶，前者的影响是时变的包络和相移特性；后者是频率相关的衰减和相移特性。2.4.4 Doppler 效应（2/4） 移动台以恒定速率移动台以恒定速率 v v 移动，同时收到信号源发移动，同时收到信号源发出的

8、信号，如果移动台分别在相距出的信号，如果移动台分别在相距 d d 的两点的两点 X X和和Y Y接收信号，则信号经历的路径差为：接收信号，则信号经历的路径差为： l dcos= vtcos式中式中, ,t是移动台从是移动台从X X到到Y Y所需的时间所需的时间; ;是入射角。是入射角。 由于源端距离很远，假定由于源端距离很远，假定X X、Y Y处的处的是相同的。是相同的。由路程差造成的接收信号相位变化值由路程差造成的接收信号相位变化值 = 2 l/ =2 vtcos/ 2.4.4 Doppler 效应（3/4）由此可得出频率变化值，即多普勒频移由此可得出频率变化值，即多普勒频移 fd ：cos

9、21vtfd若移动台若移动台朝向朝向入射波方向运动，则多普勒频移为入射波方向运动，则多普勒频移为正正。若移动台若移动台背向背向入射波方向运动，则多普勒频移为入射波方向运动，则多普勒频移为负负。2.4.4 Doppler 效应（4/4）cosdvf2.4.5 信道的冲激响应模型（1/17）h(, t) x(t)y(t)n(t)n信道响应为信道响应为 ，可以表示色散和时变可以表示色散和时变n假设：线性信道、加性干扰假设：线性信道、加性干扰2.4.5 信道的冲激响应模型（1/16）信道函数信道函数信道的冲激响应 h(,t)时变传输函数 H(f,t）多普勒扩展函数 H(f,v)时延多普勒扩展 H(,v

10、) 四个函数对描述四个函数对描述 LTVLTV信道是等价的信道是等价的, ,选取哪个选取哪个函数取决于发射函数取决于发射/ /接收信号是时域表示还是频域表接收信号是时域表示还是频域表示。示。LTI信道信道:线性时不变线性时不变LTV信道信道:线性时变线性时变2.4.5 信道的冲激响应模型（2/16）线性信道模型线性信道模型LTI信道信道:线性时不变线性时不变LTV信道信道:线性时变线性时变2.4.5 信道的冲激响应模型（3/16）信道函数信道函数-冲激响应冲激响应定义：定义：LTVLTV信道冲激响应信道冲激响应h h(,t)(,t)是信道在是信道在t t时刻时刻对于对于t-t-时刻作用于信道的

11、输入冲激响应时刻作用于信道的输入冲激响应dtxthtr)(),()(r(t)r(t)是信道的输出是信道的输出, , t t表示由于移动产生的时间变表示由于移动产生的时间变化，化，表示时间表示时间t t一定时传播的多径时延。一定时传播的多径时延。2.4.5 信道的冲激响应模型（4/16）Nnntjntetthn1)()()(),(位失真个反射体引入的载波相表示ntftncn)(2)(接收信号的复包络接收信号的复包络Nnntjnttxettrn1)()()()(N N个不同的反射体的信道个不同的反射体的信道, ,信道冲激响应为信道冲激响应为2.4.5 信道的冲激响应模型（5/16）2.4.5 信道

12、的冲激响应模型（6/16）2.4.5 信道的冲激响应模型（7/16）信道函数信道函数-时变传输函数定义：定义：LTVLTV信道的时变传输函数是冲激响应信道的时变传输函数是冲激响应h h(,t)(,t)关于时延变量关于时延变量的傅里叶变换。的傅里叶变换。设H(f,t)表示信道传输函数，则有如下傅里叶变换对：dfetfHtfHFthdeththFtfHfjffj212),(),(),(),(),(),(2.4.5 信道的冲激响应模型（8/16）)(),(),(fXtfHtfR),( thx(t)X(f)r(t),( tfH1fFF频率时间信道表示频率时间信道表示2.4.5 信道的冲激响应模型（9/

13、16）)(),(),(fXtfHtfR)()(txFfX式中，且dfetfRtrftj2),()(其中，时间变量其中，时间变量t t 可认为是一个参数。接收信可认为是一个参数。接收信号可以用发射信号和传输函数表示为：号可以用发射信号和传输函数表示为：2.4.5 信道的冲激响应模型（10/16）多普勒频移多普勒频移信道的时变冲激响应近似地用下式表示：信道的时变冲激响应近似地用下式表示：)()(),(tZth背景噪声的情况下，接收信号背景噪声的情况下，接收信号r(t)式中式中，NnncntfjtatZ1)(2exp)()(设发射信号为设发射信号为x(t)，在没有在没有2.4.5 信道的冲激响应模型

14、（11/16）( )( , ) ()r tht x td信道产生的总的效果是信道产生的总的效果是, ,给发射信号引入一个复时给发射信号引入一个复时变增益变增益Z(Z(t t) )和传输时延。和传输时延。 ( ) () ()( ) ()Z tx tdZ t x t 2.4.5 信道的冲激响应模型（12/16）在频域中在频域中, ,接收信号为接收信号为: :)()()()()()()()(2fjefXtZFtxFtZFtxtZFtrFfR式中,X(f)=Fx(t)若信道增益若信道增益Z(t)Z(t)随时间而变化随时间而变化, ,其傅里叶变换在频其傅里叶变换在频域中存在一个有限但非零的脉冲宽度域中存

15、在一个有限但非零的脉冲宽度, ,卷积使卷积使R(f)R(f)的脉冲宽度比的脉冲宽度比X(f)X(f)的更宽，即信道扩展了发射信号的更宽，即信道扩展了发射信号的频谱频率色散。的频谱频率色散。2.4.5 信道的冲激响应模型（13/16）信道函数-多普勒扩展函数H(f,v) 该函数是在频域中由信道输入信号与输出信号该函数是在频域中由信道输入信号与输出信号之间的关系定义的。设之间的关系定义的。设X(f)X(f)和和R(f)R(f)分别表示发射分别表示发射信号信号x(t)x(t)和接收信号和接收信号r(t)r(t)的傅里叶变换的傅里叶变换，则则H(H(f,v) f,v) 由下式定义：由下式定义：dvvv

16、fHvfXfR),()()(2.4.5 信道的冲激响应模型（14/16）v v : :信道所引入的表示多普勒频移的变量。信道所引入的表示多普勒频移的变量。H(H(f,v)f,v) : :输入信号频率为输入信号频率为f f时的多普勒频移时的多普勒频移v v 有有关的信道增益。关的信道增益。dvevfHvfHFtfHdtetfHtfHFvfHvtjvvtjt212),(),(),(),(),(),(2.4.5 信道的冲激响应模型（15/16）信道函数-时延多普勒扩展函数H( ,v)定义：为信道冲激响应定义：为信道冲激响应h(,t)h(,t)关于关于t t傅里叶变换傅里叶变换dteththFvHvt

17、jt2),(),(),(输入信号为输入信号为x(t),x(t),信道的输出信号为信道的输出信号为: :ddvevHtxvfHFtrvtjv 21),()(),()(2.4.5 信道的冲激响应模型（16/16）四个信道函数之间四个信道函数之间的关系图的关系图1、线性时不变信道线性时不变信道 LTIdfetfHtfHFthdeththFtfHfjffj212),(),(),(),(),(),(小结：线性时变信道的一般分析方法小结：线性时变信道的一般分析方法1/2212()( )( )( )()()jftjftHfFh th t edth tFHfHfedf 2、线性时变信道线性时变信道 LTV3、

18、线性频变信道线性频变信道4、线性时、频双重变化信道线性时、频双重变化信道见四个信道函数之间的关系图见四个信道函数之间的关系图 因为随机性，只能在统计意义上成立，因此引因为随机性，只能在统计意义上成立，因此引入相关函数，相关函数与统计距函数之间也互为傅入相关函数，相关函数与统计距函数之间也互为傅氏变换对。氏变换对。212(,)( ,)( ,)( ,)(,)(,)jfjffHfvFHvHv edHvFHfvHfv edf小结：线性时变信道的一般分析方法小结：线性时变信道的一般分析方法2/22.4.6 信道的相关函数和功率谱(1/16) 信道的相关函数和功率谱定义了多径衰落信道信道的相关函数和功率谱

19、定义了多径衰落信道特性，在信道的动态分析中起着关键的作用。特性，在信道的动态分析中起着关键的作用。假定条件假定条件: :信道的冲激响应信道的冲激响应h(,t)h(,t)是广义平稳是广义平稳( (WSS)WSS)随机过程。随机过程。如果对任意如果对任意t t，1 12 2时刻的冲激响应时刻的冲激响应h(h(1 1,t),t)和和h(h(2 2,t),t)是不相关的。是不相关的。 满足上述两个条件的信道称为广义平稳非相关满足上述两个条件的信道称为广义平稳非相关散射（散射（WSSUSWSSUS）信道。信道。2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续1/15） tththEtRc,21,2121自相关函数

20、1、2及t是h(,t)的函数，并与t无关。（）表示复共扼。相关函数表示为：)(),(),(21121tRtRccdtRtRcc),(),( tRtRcc,2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续2/15）上式表示信道的平均功率输出，称为延时功率谱或多径强度分布当当t=0t=0时，自相关函数定义为：时，自相关函数定义为： 0 ,ccRR2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续3/15）2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续4/15）时间色散的统计量时间色散的统计量2/12)()()(dRdRccdRdRccnn)()(dRdRcc)()(为时延的为时延的n n阶矩阶矩n为时延的一阶矩，表示平均传播时

21、延为时延的一阶矩，表示平均传播时延为均方根时延扩展为均方根时延扩展Tm2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续5/15）频率和时间相关函数频率和时间相关函数由由h(,t)h(,t)与与H H（f,tf,t）的关系得到：的关系得到：h(,t)h(,t)是广义平稳是广义平稳( (WSS)WSS)随机过程，随机过程，H（f,t）也是广也是广义平稳义平稳( (WSS)WSS)随机过程。随机过程。相关函数相关函数H H（f f1 1,f,f2 2, ,t t）可以用相关函数可以用相关函数h（,t）表示：表示：2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续6/15）),(),(21),(2121ttfHtfHEtf

22、fH),(),(),(),()(2)(22121tfdetdettffHfjhffjhH2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续7/15）t=0，频域表示写为时延功率谱密度的傅里叶变换detffHtfHEffjhH)(2)(),(),(21)(H(f)：无线信道的频率相关函数，Rc()表示衰落信道的时域特性，H(f)表示衰落信道的频域特性。mcTf1)(2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续8/15）频率相关函数与信道相干带宽频率相关函数与信道相干带宽( (f f) )c cBBs s频率选择性衰频率选择性衰落，接收信号引入严重的落，接收信号引入严重的ISIISI( (f f) )c cB Bs

23、 s平坦衰落信平坦衰落信道引入的道引入的ISIISI可忽略可忽略2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续9/15）时间相关函数与信道相干时间时间相关函数与信道相干时间时频相关函数H（f,t）中f),(),(21), 0()(ttfHtfHEttHH2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续10/15）多普勒功率谱密度多普勒功率谱密度 多普勒扩展函数（f,v）的相关函数定义为：),(),(212211vfHvfHE对于对于WSSUSWSSUS信道，相关函数定义为：信道，相关函数定义为：)(),(211vvvfH(f,v)由频率时间相关函数(f, t)关于t的傅里叶变换得到2.4.6 信道的相关函数和功

24、率谱（续11/15）tdetfvftvjHH2),(),(f f = 0= 0tdetvvtvjHHH2)(), 0()(2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续12/15）多普勒功率谱密度与多普勒扩展多普勒功率谱密度与多普勒扩展dcBt1)(2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续13/15）多普勒频移统计量多普勒频移统计量2/12)()()(dvvdvvvvhHvdvvdvvvvHHnn)()(dvvdvvvvHH)()(多普勒频移的多普勒频移的n阶矩阶矩nv平均多普勒频移平均多普勒频移v均方根多普勒扩展均方根多普勒扩展vvdB近似估计近似估计2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续14/15）

25、相关函数与功率谱密度与信道参数之间的关系相关函数与功率谱密度与信道参数之间的关系2.4.6 信道的相关函数和功率谱（续15/15）信道的自相关函数信道的自相关函数h( ; t)H (t,v)H (f,v)ScatteringFunctionFFtFFtWSSUS ChannelPower DelayProfileh( )TmfBc|H(f)|FtTc|H(t)|f=0BdH (f,v)f=0FtDoppler Power SpectrumtfH (f,v)vH (f, t)t=0t=0Power DelaySpectrum2.4.7 信道参数(1/5) 201310171 1、信道相干性：信道

26、相干性：衰落是用来描述某种选择性影响的衰落是用来描述某种选择性影响的无线的一般性术语。如果一个信道是时间、频率和无线的一般性术语。如果一个信道是时间、频率和空间的函数，则具有选择性，与选择性相反是相干空间的函数，则具有选择性，与选择性相反是相干性。性。2 2、相干相干时间时间 ( ( T TC C ) ) ：是信道冲击响应保证一定相是信道冲击响应保证一定相关度的时间间隔。在相关时间内，信号经历的衰落关度的时间间隔。在相关时间内，信号经历的衰落具有很大的相关性；即如果基带信号的带宽倒数大具有很大的相关性；即如果基带信号的带宽倒数大于信道相关时间，那么传输中基带信号受到的衰落于信道相关时间，那么传

27、输中基带信号受到的衰落就会发生变化，导致接收机解码失真。就会发生变化，导致接收机解码失真。2.4.7 信道参数(2/5) TC 1/Bd 或或 TC 1/ fm 如果相干时间定义为时间相关函数大于如果相干时间定义为时间相关函数大于0.50.5的的时间则相干时间近似为：时间则相干时间近似为： TC 9/(16 fm ） 其中其中fm=v/ 现代数字通信中将相干时间定义为现代数字通信中将相干时间定义为mmcffT423. 016922.4.7 信道参数(3/5)21cB3 3、相干带宽相干带宽( (B Bc c) ) ：表示包络相关度为某一特定值时：表示包络相关度为某一特定值时的信号带宽。即当两个

28、频率分量的频率相隔小于相的信号带宽。即当两个频率分量的频率相隔小于相关带宽关带宽Bc时，它们具有很强的幅度相关性。反之，时，它们具有很强的幅度相关性。反之，当两个频率分量的频率相隔大于相关带宽当两个频率分量的频率相隔大于相关带宽BcBc时，它时，它们的幅度相关性很小。们的幅度相关性很小。当当Bc定义为定义为包络包络相关函数大于相关函数大于0.50.5时时 当当B Bc c定义为包络定义为包络相关函数大于相关函数大于0.0.9 9时时501cB2.4.7 信道参数(4/5)4 4、空间相干空间相干（DC） ：是信道冲击响应保证一定相：是信道冲击响应保证一定相关度的空间间隔。在相关距离内，信号经历

29、的衰减关度的空间间隔。在相关距离内，信号经历的衰减具有很大的相关性，它是空间自相关函数的特有参具有很大的相关性，它是空间自相关函数的特有参数，在相关距离内可以认为空间传输函数是平坦的。数，在相关距离内可以认为空间传输函数是平坦的。 在相关系数为在相关系数为0.5时的距离时的距离 cos187. 0cD5 5、空间选择性对应着小尺度衰落。空间选择性对应着小尺度衰落。信道选择性信道选择性信道扩展信道扩展相关量参数相关量参数频率选择性频率选择性时延扩展时延扩展相关带宽相关带宽BC频率频率f- 时间选择性时间选择性多普勒扩展多普勒扩展Bd相关时间相关时间TC时间时间t- w(f)空间选择性空间选择性角

30、度扩展角度扩展相关距离相关距离DC空间空间r-k6 6、信道特征汇总、信道特征汇总2.4.7 信道参数(5/5)2.4.8 衰落信道的类型（1/5）基于时延扩展基于时延扩展 平坦衰落平坦衰落BS BC1.Tm BC1.Tm Ts信号信号信道信道频率频率BSBC频率频率BCBS信道信道信号信号2.4.8 衰落信道的类型（2/5） 慢衰落慢衰落低多普勒频移低多普勒频移相干时间相干时间T TC C符号周期符号周期 T Ts s信道变化慢于基带信号变化信道变化慢于基带信号变化基于时变，多普勒扩展基于时变，多普勒扩展 快衰落快衰落高多普勒频移高多普勒频移相干时间相干时间T TC C 符号周期符号周期 T

31、 Ts s1.1.信道变化快于基带信号变化信道变化快于基带信号变化信号信号频率频率BdBS频率频率BSBd多普勒多普勒信号信号多普勒多普勒2.4.8 衰落信道的类型（3/5）平坦衰落平坦衰落 2.4.8 衰落信道的类型（4/5）性能特点特点（Characteristics）： 频率选择衰落频率选择衰落2.4.8 衰落信道的类型（5/5）Flat平坦平坦Fading衰落衰落1 1）阴影效应）阴影效应2 2）远近效应）远近效应：以强压弱：以强压弱3 3）多径效应）多径效应4 4）多普勒效应：高于）多普勒效应：高于7070km/h km/h 时考虑时考虑2.4.9 无线信道4种主要效应：由于用户的随

32、机移动性，发射机与接收机：由于用户的随机移动性，发射机与接收机 之间的距离也是在随机变化。若发射机之间的距离也是在随机变化。若发射机 发射信号功率一样，那么到达接收机时信发射信号功率一样，那么到达接收机时信 号的强弱将不同，离接收机近者信号强，号的强弱将不同，离接收机近者信号强， 离接收机远者信号弱。离接收机远者信号弱。1 1）第一类多径干扰，）第一类多径干扰，msms快速移动，产生多普勒频快速移动，产生多普勒频率扩散，时间选择性衰落率扩散，时间选择性衰落2 2）第二类多径干扰，远处物体的反射，空域上对）第二类多径干扰，远处物体的反射，空域上对应波束角度的扩展，引起空间选择性衰落，时域上应波束

33、角度的扩展，引起空间选择性衰落，时域上的时延扩展，引起频率选择性衰落。的时延扩展，引起频率选择性衰落。3 3）第三类多径干扰，近处物体的反射，严重影响）第三类多径干扰，近处物体的反射，严重影响到达天线信号入射角度的分布，引起空间选择性衰到达天线信号入射角度的分布，引起空间选择性衰落。由时延扩展引起频率选择性衰落较小。落。由时延扩展引起频率选择性衰落较小。2.4.10 3类选择性衰落产生的条件地理环境地理环境时延扩展时延扩展/m ms角度扩展角度扩展/度度多普勒扩展多普勒扩展/Hz乡村平坦乡村平坦/macro0.51190市内市内/macro520120丘陵丘陵/macro2030190商场商场

34、/micro0.312010室内室内/pico0.13605典型环境下的典型扩散值2.5 多径信道的统计模型2.5.1 多径信道的统计模型概述 多径传输是影响移动通信性能的关键问多径传输是影响移动通信性能的关键问题，由于移动信道的时变性和随机性，使得接题，由于移动信道的时变性和随机性，使得接收信号的包络呈随机性。研究表明，包络一般收信号的包络呈随机性。研究表明，包络一般服从服从瑞利分布瑞利分布、莱斯分布莱斯分布两种分布。两种分布。2.5.2 瑞利衰落分布(1/6) 在移动无线信道中，瑞利衰落分布是常在移动无线信道中，瑞利衰落分布是常见的用于描述平坦衰落信号或独立多径分量见的用于描述平坦衰落信号

35、或独立多径分量接收中包络的时变特性的一种衰落类型。接收中包络的时变特性的一种衰落类型。在信道中在信道中一个较强的直达径时，其一个较强的直达径时，其信号包络服从瑞利分布。信号包络服从瑞利分布。2.5.2 瑞利衰落分布（2/6）0,00,2exp)(222rrrrrp接收信号的包络概率密度函数为接收信号的包络概率密度函数为 上式就是瑞利分布的概率密度函数，上式就是瑞利分布的概率密度函数，所以将多径时变信道称为瑞利衰落信道。所以将多径时变信道称为瑞利衰落信道。2.5.2 瑞利衰落分布（3/6）其他,020,21)(p相位失真服从相位失真服从0,2 的均匀分布的均匀分布2.5.2 瑞利衰落分布（4/6

36、）经过 2.5.2 瑞利衰落分布（ 5/6 ）2.5.2 瑞利衰落分布（6/6）瑞利衰落信号的特征：瑞利衰落信号的特征： 均值：均值： 均方值：均方值： 方差：方差： 2533. 120drrrprEm 20222drrprrE 2222224292. 02533. 12rErEr2.5.3 莱斯衰落分布（1/3）000)(2exp)(202222rrArJArrrp00)sincos(1)(dxxJ 当信号中有一直达的（或反射的）强径时，当信号中有一直达的（或反射的）强径时，接收信号的包络服从莱斯分布，相应的信道称为接收信号的包络服从莱斯分布，相应的信道称为莱斯信道。概率密度函数为莱斯信道。

37、概率密度函数为参数A0为直射波的幅度峰值，J0为修正的零阶第一类贝塞尔函数。2.5.3 莱斯衰落分布（2/3） 莱斯分布常用参数莱斯分布常用参数K K描述，描述，K K定义为强径信定义为强径信号的功率与多径分量的方差之比，用号的功率与多径分量的方差之比，用dBdB表示为：表示为：222log10AK 参数参数K K称为莱斯因子，完全刻画了莱斯分布。称为莱斯因子，完全刻画了莱斯分布。K K趋近于趋近于时，莱斯分布就是瑞利分布。时，莱斯分布就是瑞利分布。2.5.3 莱斯衰落分布（3/3）包络包络 2.5.4 平坦衰落的Clarke模型（1/7）这是一种基于散射的统计模型。接收信号的包络这是一种基于

38、散射的统计模型。接收信号的包络服从瑞利分布。服从瑞利分布。0, 00),2exp()(222rrrrrp射频信号受到多普勒衰落影响的功率谱密度射频信号受到多普勒衰落影响的功率谱密度如图所示。如图所示。2.5.4 平坦衰落的Clarke模型（2/7）频谱 未调制的 载波 2.5.4 平坦衰落的Clarke模型（3/7）频谱的密度包络探测2.5.4 平坦衰落的Clarke模型（4/7）高斯 2.5.4 平坦衰落的Clarke模型（5/7）2.5.4 平坦衰落的Clarke模型（6/7）独立复杂的线性谱高斯样本2.5.4 平坦衰落的Clarke模型（7/7）2.5.5 双线瑞利衰落模型thrh1d2dd221()trddhh直线传播距离：直线传播距离：222()trddhh反射路径传播距离：反射路