无线通信原理与应用-55-多径衰落信道的统计模型课件

多径衰落信道的统计模型第一个多径衰落信道模型——Ossana模型主要考虑因素：建筑物表明随机分布的反射波的相互影响。局限性：由于假设存在LOS，无法反映市区的信道特性。为了更好地表示移动信道的统计特性，目前已经建立了许多多径模型，其中应用最广泛的是Clarke模型。多径衰落信道的统计模型第一个多径衰落信道模型——Ossana平坦衰落的Clarke模型(1)假设条件：发射天线垂直极化；接收天线的电磁场由N个平面波组成这些平面波具有随机附加相位、入射角和相等的平均幅度（不存在LOS），且经历相似的衰落。平坦衰落的Clarke模型(1)假设条件：平坦衰落的Clarke模型(2)接收天线的电场和磁场强度可表示为：可以证明：接收的电场包络服从瑞利分布平坦衰落的Clarke模型(2)接收天线的电场和磁场强度可表接收天线的方向增益接收天线的平均接收功率平坦衰落的Clarke模型(3)Clarke模型中由多普勒扩展产生的频谱形状：接收功率密度函数接收天线的方向增益接收天线的平均接收功率平坦衰落的Clark平坦衰落的Clarke模型(4)平坦衰落的Clarke模型(4)Clarke衰落模型的仿真(1)1.理论依据Clarke衰落模型的仿真(1)1.理论依据Clarke衰落模型的仿真(2)2.正交调幅的仿真模型Clarke衰落模型的仿真(2)2.正交调幅的仿真模型Clarke衰落模型的仿真(3)3.基带频域仿真模型Clarke衰落模型的仿真(3)3.基带频域仿真模型Clarke衰落模型的仿真(4)

计算机实现步骤：指定S(f)频域样点数N和fm计算相邻谱线的频率间隔：⊿f=2fm/(N-1)用高斯随机过程产生噪声源的N/2个正频率分量将正频率分量取共轭得到噪声源的负频率分量将同相、正交的噪声源与S(f)相乘进行IFFT变换将各信号点取平方和，得到求平方根得到r(t)Clarke衰落模型的仿真(4)计算机实现步骤：Clarke衰落模型的仿真(5)4.具有可变增益和时延的瑞利衰落仿真模型Clarke衰落模型的仿真(5)4.具有可变增益和时延的瑞电平交叉和衰落统计1.电平交叉：瑞利衰落归一化为本地均方根信号电平后，沿正向穿过某一电平的速率。电平交叉和衰落统计1.电平交叉：瑞利衰落归一化为本地均方根电平交叉和衰落统计2.平均衰落时段：接收信号低于某指定电平R的平均时段的值。电平交叉和衰落统计2.平均衰落时段：接收信号低于某指定电平双线瑞利衰落模型(1)Clarke模型和瑞利衰落统计模型可适用与平坦衰落条件，但未考虑多径时延。

而在现代移动通信中，多径时延扩展广泛存在。常用模型：双线瑞利衰落模型冲击响应：双线瑞利衰落模型(1)Clarke模型和瑞利衰落统计模型可适双线瑞利衰落模型(2)通过调整τ可产生大范围的频率选择性衰落双线瑞利衰落模型(2)通过调整τ可产生大范围的频率选择性衰落Saleh和Valenzuela室内统计模型一个根据实测结果总结出来的信道模型。1.测试信号：载波1.5GHz，宽度为10ns的雷达脉冲2.天线：垂直极化全向天线3.环境：中等规模办公建筑、同层4.测试结果：室内信道类似于静态信道或仅有微小变化；在没有LOS时，冲击响应与发射和接收天线的极化独立。Saleh和Valenzuela室内统计模型一个根据实测结果5.典型参数：最大时延扩展：100ns～200ns(房间)、300ns(走廊）均方根时延扩展：25ns(中值)、50ns(最大值)衰落深度：60dB(无视距)衰落分布：对数距离指数率(指数：3～4)6.信道模型：多径分量以簇的形式到达；各分量的幅度是独立的瑞利随机变量；其方差和簇内时延随簇的时延成指数形衰落；各分量的附加相位服从均匀分布且相互独立各簇和簇内分量构成了具有不同速率的泊松达到过程，且簇和簇内多径分量到达此数成指数分布；簇的组成由发射/接收机附近的多径反射组成，与建筑结构有关。5.典型参数：SIRCIM和SMRCIM统计模型SIRCIM——室内无线信道冲击响应模型仿真SMRCIM——移动无线信道冲击响应模型仿真（适合于市区和微蜂窝网）（－）SIRCIM1.测试环境与方法：室内，以λ/4为间隔1m范围内的功率延迟分布冲击响应。SIRCIM和SMRCIM统计模型SIRCIM——室内无线信2.模型考虑的参数多径时延1m范围内小尺度接收机的间隔地形参数（有无视距通路）大尺度间隔特定的测试区域3.冲击响应模型：2.模型考虑的参数4.信道的参数多径时延：40～800ns平均多径时延和均方根时延扩展：30～300ns，中值：96ns、无视距：105ns

时延扩展与无关，与建筑物的材料、使用时间和布局有关多径分量的数目是、和的函数，服从高斯分布，均值近似为364.信道的参数第七节多径衰落信道的统计模型测试图例：第七节多径衰落信道的统计模型测5.拟合公式：（P141,4.88和4.89)LOS情况OBS情况5.拟合公式：（P141,4.88和4.89)LOS情况O(二)SMRCIM：类似于SIRCIM统计建模技术(二)SMRCIM：类似于SIRCIM统计建模技术SIRCIM–SimulationofallindoorpropagationCharacteristicsSIRCIM–SimulationofallindSMRCIM–SimulationofalloutdoorpropagationCharacteristicsSMRCIM–Simulationofallout多径衰落信道的统计模型第一个多径衰落信道模型——Ossana模型主要考虑因素：建筑物表明随机分布的反射波的相互影响。局限性：由于假设存在LOS，无法反映市区的信道特性。为了更好地表示移动信道的统计特性，目前已经建立了许多多径模型，其中应用最广泛的是Clarke模型。多径衰落信道的统计模型第一个多径衰落信道模型——Ossana平坦衰落的Clarke模型(1)假设条件：发射天线垂直极化；接收天线的电磁场由N个平面波组成这些平面波具有随机附加相位、入射角和相等的平均幅度（不存在LOS），且经历相似的衰落。平坦衰落的Clarke模型(1)假设条件：平坦衰落的Clarke模型(2)接收天线的电场和磁场强度可表示为：可以证明：接收的电场包络服从瑞利分布平坦衰落的Clarke模型(2)接收天线的电场和磁场强度可表接收天线的方向增益接收天线的平均接收功率平坦衰落的Clarke模型(3)Clarke模型中由多普勒扩展产生的频谱形状：接收功率密度函数接收天线的方向增益接收天线的平均接收功率平坦衰落的Clark平坦衰落的Clarke模型(4)平坦衰落的Clarke模型(4)Clarke衰落模型的仿真(1)1.理论依据Clarke衰落模型的仿真(1)1.理论依据Clarke衰落模型的仿真(2)2.正交调幅的仿真模型Clarke衰落模型的仿真(2)2.正交调幅的仿真模型Clarke衰落模型的仿真(3)3.基带频域仿真模型Clarke衰落模型的仿真(3)3.基带频域仿真模型Clarke衰落模型的仿真(4)

计算机实现步骤：指定S(f)频域样点数N和fm计算相邻谱线的频率间隔：⊿f=2fm/(N-1)用高斯随机过程产生噪声源的N/2个正频率分量将正频率分量取共轭得到噪声源的负频率分量将同相、正交的噪声源与S(f)相乘进行IFFT变换将各信号点取平方和，得到求平方根得到r(t)Clarke衰落模型的仿真(4)计算机实现步骤：Clarke衰落模型的仿真(5)4.具有可变增益和时延的瑞利衰落仿真模型Clarke衰落模型的仿真(5)4.具有可变增益和时延的瑞电平交叉和衰落统计1.电平交叉：瑞利衰落归一化为本地均方根信号电平后，沿正向穿过某一电平的速率。电平交叉和衰落统计1.电平交叉：瑞利衰落归一化为本地均方根电平交叉和衰落统计2.平均衰落时段：接收信号低于某指定电平R的平均时段的值。电平交叉和衰落统计2.平均衰落时段：接收信号低于某指定电平双线瑞利衰落模型(1)Clarke模型和瑞利衰落统计模型可适用与平坦衰落条件，但未考虑多径时延。

而在现代移动通信中，多径时延扩展广泛存在。常用模型：双线瑞利衰落模型冲击响应：双线瑞利衰落模型(1)Clarke模型和瑞利衰落统计模型可适双线瑞利衰落模型(2)通过调整τ可产生大范围的频率选择性衰落双线瑞利衰落模型(2)通过调整τ可产生大范围的频率选择性衰落Saleh和Valenzuela室内统计模型一个根据实测结果总结出来的信道模型。1.测试信号：载波1.5GHz，宽度为10ns的雷达脉冲2.天线：垂直极化全向天线3.环境：中等规模办公建筑、同层4.测试结果：室内信道类似于静态信道或仅有微小变化；在没有LOS时，冲击响应与发射和接收天线的极化独立。Saleh和Valenzuela室内统计模型一个根据实测结果5.典型参数：最大时延扩展：100ns～200ns(房间)、300ns(走廊）均方根时延扩展：25ns(中值)、50ns(最大值)衰落深度：60dB(无视距)衰落分布：对数距离指数率(指数：3～4)6.信道模型：多径分量以簇的形式到达；各分量的幅度是独立的瑞利随机变量；其方差和簇内时延随簇的时延成指数形衰落；各分量的附加相位服从均匀分布且相互独立各簇和簇内分量构成了具有不同速率的泊松达到过程，且簇和簇内多径分量到达此数成指数分布；簇的组成由发射/接收机附近的多径反射组成，与建筑结构有关。5.典型参数：SIRCIM和SMRCIM统计模型SIRCIM——室内无线信道冲击响应模型仿真SMRCIM——移动无线信道冲击响应模型仿真（适合于市区和微蜂窝网）（－）SIRCIM1.测试环境与方法：室内，以λ/4为间隔1m范围内的功率延迟分布冲击响应。SIRCIM和SMRCIM统计模型SIRCIM——室内无线信2.模型考虑的参数多径时延1m范围内小尺度接收机的间隔地形参数（有无视距通路）大尺度间隔特定的测试区域3.冲击响应模型：2.模型考虑的参数4.信道的参数多径时延：40～800ns平均多径时延和均方根时延扩展：30～300ns，中值：96ns、无视距：105ns

时延扩展与无关，与建筑物的材料、使用时间和布局有关多径分量的数目是、和的函数，服从高斯分布，均值近似为364.信道的参数第七节多径衰落信道的统计模型测试图例：第七节多径衰落信道的统计模型测5.拟合公式：（P141,4.88和4.89)LOS情况OBS情况5.拟合公式：（P141