小尺衰落与多径效应详解

小尺度衰落与多径效应详解演示文稿目前一页\总数五十七页\编于三点优选小尺度衰落与多径效应目前二页\总数五十七页\编于三点Durkin模型类似Longly-Rice模型，可用于不规则地形的场强预测。优点：利用数字地形图可以计算特定位置的传播特性，精度可在几个dB。缺点：不能充分预测建筑物、树叶以及其他人为建筑对传播的影响。同样也没有考虑多径的影响。目前三页\总数五十七页\编于三点2维栅格数据目前四页\总数五十七页\编于三点地形数据的表征目前五页\总数五十七页\编于三点视距传播的算法目前六页\总数五十七页\编于三点多峰绕射的算法目前七页\总数五十七页\编于三点Okumura模型使用最广泛的城区信号中值损耗预测模型适应范围150MHz~1920MHz，可扩展到3000Mhz距离1km~100km基站天线高度30m~1000m目前八页\总数五十七页\编于三点LF：自由空间传输损耗Amu：相对于自由空间的基本中值损耗，中等起伏地形传播损耗的中值。G(hte)：基站天线高度增益因子G(hre)：移动台天线高度增益因子Garea：环境类型（地形、地物）增益目前九页\总数五十七页\编于三点中等起伏地形上传播损耗的中值基本中值Amu(f,d)

与频率、距离的关系曲线基准天线高度：基站为200m，移动台天线高度为3m曲线上读出的是基本损耗中值大于自由空间传播损耗的数值随着频率升高和距离增大，市区传播基本损耗中值都将增加目前十页\总数五十七页\编于三点Okumura模型的应用计算自由空间的路径损耗由Okumura曲线查基本中值损耗计算或查表得到天线高度增益因子目前十一页\总数五十七页\编于三点Okumura模型的应用查表得到环境（地形、地貌）修正因子修正因子的种类天线高度增益因子街道走向修正曲线郊区修正因子开阔地、准开阔地修正因子丘陵地的修正因子孤立山岳修正因子斜坡地形修正因子水陆混合路径修正因子目前十二页\总数五十七页\编于三点Okumura模型的特点与不足Okumura模型对地形、地物进行分类，使用完全客观的实验数据使其能在相应的环境下获得较准确的预测，因此得到广泛的应用。完全基于测试数据，不提供任何分析解释。许多情况通过外推曲线来获得测试范围以外的值，尽管这种外推法的正确性依赖于环境和曲线的平滑性。模型本身也有不足，如对地形的定性划分不可避免地导致对通信环境的主观判断。对城区和郊区快速变化的反应较慢。下一页回目录上一页目前十三页\总数五十七页\编于三点Hata模型Hata模型是针对Okumura图表给出的路径损耗的经验公式，适用于150~1500MHz频率范围。市区路径损耗标准公式a(hre)是移动台的有效天线高度的修正因子d的单位Km目前十四页\总数五十七页\编于三点移动台的有效天线高度的修正因子中小城市大城市目前十五页\总数五十七页\编于三点郊区与农村的路径损耗郊区路径损耗农村路径损耗目前十六页\总数五十七页\编于三点Hata模型的PCS扩展将Hata模型的应用范围扩大到2GHz下一页回目录上一页目前十七页\总数五十七页\编于三点其它室外模型Walfish和Bertoni模型考虑了屋顶和建筑物高度的影响。宽带PCS微蜂窝模型LOS环境，地面反射双线模型最佳OBS环境，简化的对数距离路径损耗模型最佳目前十八页\总数五十七页\编于三点室内传播模型随着PCS系统的使用，室内无线传播情况受到人们的重视。主要特点：(机理同室外：直射、反射、绕射和散射）覆盖距离小，远场条件难以满足；环境变动大，如：开关门、物品布局、人员走动等。考虑因素：分隔损耗：同楼层、不同楼层的隔墙材料、类型。建筑物外部面积/材料、建筑物类型、窗口大小/数量。下一页回目录上一页目前十九页\总数五十七页\编于三点室内传播模型对数距离路径损耗模型n依赖于周围环境和建筑物类型，Xσ标准差为σ的正态随机变量。n，σ可查表得到。Ericcson多重断点模型适用于多层办公室建筑。模型假定参考距离处的衰减为30dB，频率为900Mhz。下一页回目录上一页目前二十页\总数五十七页\编于三点Ericcson多重断点模型目前二十一页\总数五十七页\编于三点衰减因子模型nSF同层路径损耗指数，FAF不同层附加损耗nMF表示基于测量的多楼层路径损耗指数n可以通过查表获得返回目录下一页回目录上一页目前二十二页\总数五十七页\编于三点其它移动通信信道背景随着移动通信业务的发展，移动通信的服务范围也日益扩大。在陆地、海上和空中都获得了广泛应用，正逐步由室外扩展到室内(如办分室、住宅、车间、商场等)从地上扩展到地下（如地铁、坑道、隧道、矿井等）从中小城市扩展到边远地区（如矿山、林区、沙漠、草原等）要在不同环境中实现移动通信，首先必须了解无线电波在该环境中的传播方式和传播特性。下一页回目录上一页目前二十三页\总数五十七页\编于三点建筑物的穿透损耗无论哪种通信系统只要无线电波要穿过墙壁或楼板才能通信时，就必须存在电波的穿透损耗，即建筑物的穿透损耗。人们对电波由建筑物外部进入室内的穿透损耗进行了大量的测试和研究。通常规定，用建筑物附近道路中央的场强与在室内不同楼层中测得的场强之差表示此穿透损耗。下一页回目录上一页目前二十四页\总数五十七页\编于三点建筑物的穿透损耗影响因素：建筑物高度工作频率基站天线高度结论：f↑→损耗↓层高的影响：Walker测试:1～15层：每层减少1.9dB，15层以上递增；Tutkmani测试1～9层：每层减少2dB，9层以上递增；其它影响因素：有无窗口（差6dB）、窗体占墙面的百分比、窗体材料等。下一页回目录上一页目前二十五页\总数五十七页\编于三点限定空间中的电波传播限定空间是指无线电不能穿透的场所。在限定空间中，因为电波的传播损耗很大，因而通信距离很短。在限定空间内，为了增加通信距离，常用导波线传输方式。常见的导波线有两种：平行双导线和泄漏同轴电缆。下一页回目录上一页目前二十六页\总数五十七页\编于三点海上移动信道的特点海上移动通信一般是指路上基站与船、舰之间的通信，其电波传播路径几乎都是海面，传播条件优于陆地。当传播路径上没有岛屿等障碍物时，传播损耗可按平滑球面大地的传播理论进行分析。下一页回目录上一页目前二十七页\总数五十七页\编于三点航空移动信道的特点对于航空移动信道来说，电波在空间传播与在海上传播相似，且还优于在海上传播。因而在同样条件下，通信距离较远。空中传播的信号场强会随气象条件的变化而变化。由于飞机的飞行速度很快，信号场强将随时间和空间位置的变化而急剧变化，并造成场强中值的快速变化。下一页回目录上一页目前二十八页\总数五十七页\编于三点卫星中继信道是无线电接力信道的一种特殊形式，由通信卫星、地球站、上行线路及下行线路组成。主要特点：卫星与地球站之间的电波传播路径大部分在大气层以外的空间，其传播损耗可近似按自由空间作估算。传播距离远，损耗较大，时延较大。地球站至卫星的仰角较大，不易受地面反射的影响，缓解了多径效应引起的快衰落。地球站附近的高大建筑物造成的阴影效应仍会引起慢衰落。工作频率超过1GHz时，因雨雪等原因将产生附加的传输损耗。下一页回目录上一页目前二十九页\总数五十七页\编于三点卫星中继信道卫星中继信道优越性传输距离远覆盖地域宽传输特性较稳定这些特性对于建立覆盖全球的移动通信网来说有很大吸引力。因此人们对低轨道卫星通信系统产生浓厚的兴趣。返回录下一页回目录上一页目前三十页\总数五十七页\编于三点小尺度衰落与多径效应小尺度衰落的类型小尺度衰落的模型目前三十一页\总数五十七页\编于三点概述小尺度衰落，简称衰落，是指无线电信号经过短时间或短距离传播后其幅度、相位（多径时延）的快速波动。目前三十二页\总数五十七页\编于三点多径效应移动信道的多径传播造成了小尺度衰落效应衰落是同一传输信号沿两个或多个路径传播，以微小的时间差到达接收机时，信号之间相互干涉引起的。这些波称为多径波。三个主要效应经过短距或短时传播后，信号强度急速变化；在不同多径信号上，存在多普勒频移引起的随机频率调制；多径传播时延引起的时延扩展。目前三十三页\总数五十七页\编于三点三种弥散

时间弥散，Timedispersion频率弥散，Frequencydispersion角度弥散，Angulardispersion目前三十四页\总数五十七页\编于三点三种选择性衰落频率选择性衰落，Frequencyselectivefading时间选择性衰落，Timeselectivefading空间选择性衰落，Spaceselectivefading目前三十五页\总数五十七页\编于三点三种分集方法频率分集，FrequencyDiversity时间分集，TimeDiversity空间分集，SpaceDiversity发送/接收分集，Transmit/ReceiveDiversity,极化分集PolarizationDiversity目前三十六页\总数五十七页\编于三点分集合并方法最大比合并，MRC(MaximumRatioCombining)等增益合并，EGC(EqualGainCombining)选择合并，SelectionCombining目前三十七页\总数五十七页\编于三点小尺度衰落的影响因素与模型多径传播；移动台的运动速度；环境物体的运动速度；信号的传输带宽（相对于相干带宽）小尺度衰落模型目前三十八页\总数五十七页\编于三点移动通信系统参数信号带宽，Signalbandwidth符号速率，SymbolrateRs(SymbolperiodTs)数据速率，DatarateR信号功率，Signalpower性能需求，Performancerequirements目前三十九页\总数五十七页\编于三点移动多径信道参数多径传播，Multipathpropagation时间扩展，Timespread频率扩展，Frequencyspread角度扩展，Angularspread目前四十页\总数五十七页\编于三点频率扩展多普勒频移，Dopplershift目前四十一页\总数五十七页\编于三点多普勒频移示意图目前四十二页\总数五十七页\编于三点移动信道建模——线性时变信道模型：冲激响应参数：时变位置目前四十三页\总数五十七页\编于三点多径信道的冲击响应模型

是实际信号幅度

是附加时延t时刻第i个多径分量的幅度t时刻第i个多径分量的附加时延t时刻第i个多径分量信道的附加相移第i个多径分量自由空间传播的附加相移目前四十四页\总数五十七页\编于三点射频系统的复基带模型目前四十五页\总数五十七页\编于三点时变冲激响应目前四十六页\总数五十七页\编于三点带宽与接收功率之间的关系实际无线通信系统中，一般采用信道测量技术来获得多径信道的冲击响应脉冲测量信号（宽带）连续波测量信号（窄带）目前四十七页\总数五十七页\编于三点脉冲测量设输入信号为P(t):脉冲宽度为Tdd，重复周期为TREP的基带脉冲序列。TREP>>附加时延τmax令则低通信道输出目前四十八页\总数五十七页\编于三点脉冲测量为确定t0时刻的接收功率，须测出功率信道瞬时多径功率延迟分布接收信号总功率与多径分量各自的功率之和有关目前四十九页\总数五十七页\编于三点脉冲测量假设多径分量接收功率为一个随机过程（各分量有随机分布的幅度和相位），可以证明脉冲测量信号的平均小尺度接收功率为：目前五十页\总数五十七页\编于三点连续波测量令测量信号的复包络为：

c(t)=2则瞬时接收信号的复数形式为：信道输出功率平均接收功率为：路径幅度相关系数目前五十一页\总数五十七页\编于三点带宽与接收功率之间的关系当此种情况出现在：多径分量的相位分布在[0,2π]不同路径分量的幅度互不相关（这两个条件对大多数环