北京交通大学无线通信第五章

无线通信基础无线通信基础学科组内容无线通信概论无线信道传播机制无线信道的统计描述宽带和方向性信道的特性信道模型无线信道容量数字调制解调信道编码分集均衡扩展频谱系统正交频分复用多天线系统信道模型概述窄带模型宽带模型方向性模型确定性信道建模方法建模方法三种建模方法存储信道冲激响应接近实际可以再生不能表现所有情况确定性信道模型基于Maxwell方程特定场境计算量大随机信道模型描述场强等的分布进行系统的设计和比较信道模型概述窄带模型宽带模型方向性模型确定性信道建模方法窄带模型小尺度和大尺度衰落模型特点窄带模型只有一个衰落,包括传输损耗,大尺度和小尺度衰落传输损耗:正比与1/dn,n传输指数,随距离变化大尺度衰落:正态分布小尺度衰落:瑞利,莱斯,Nakagami(,)()()httOkumura-Hata模型1960年在日本大量测试的基础上得到的适用范围:频率:100-3000MHz距离:1-100Km移动台高度:1-10m基站高度:20-1000m环境:大城市,中等城市附加损耗Okumura-附加损耗附加损耗基站天线高度(m)移动台天线高度(m)Okumura-Hata模型计算Okumura-Hata模型大城市中小城市郊区乡村hm,hd单位:米COST231-Walfish-Ikegami模型适用范围：适用于宏小区和微小区，但不适用于微微小区。频率f：800～2000MHz距离d：0.02～5km基站天线高度hb：4～50m移动台天线高度hm：1～3m视距路径：L(dB)=Lfs+10.19+6logd其中，Lfs=自由空间损耗=32.45+20logd+20logfCOST231-Walfish-Ikegami模型非视距路径：自由空间损耗建筑多屏损耗室顶到街道的绕射和散射损耗Motley-Keenan室内模型Motley-Keenan室内模型室内环境（建筑结构、墙面、地面等）对衰落起重要作用0010log(/)wallfloorPLPLnddFF所有多径分量穿过墙壁的衰减的和300MHz-5GHz,1-20dB/墙频率越高,衰减越大地面引起的衰落总和一般比墙的衰落大蜂窝覆盖基站发射的信号遇到地形地物等阴影的影响，接收信号服从均值为0的对数正态分布。计算一个移动通信系统的阴影衰落时，通常会用到小区边缘通信概率或区内通信概率。小区边缘通信概率：小区边缘接收电平高于某一特定值γ的概率；区内通信概率：小区内接收电平高于某一特定值γ的概率。路径损耗+随机阴影衰落路径损耗+平均阴影衰落蜂窝覆盖R201C()lnrdrrrQabRR10min10log()(),rnePPRab22-22()expababCQaQbb小区边缘通信概率区内通信概率)d(PQ)(r－dPpr2R220011C()()A()rdrdrrpPrdpPrRR22-22()expababCQaQbb在R处2122exp2CQbb蜂窝覆盖例:频率900MHz,n=3.71的城市,正态阴影衰落σ=3.65dB,小区半径600m,基站发射功率Pt=10mw,若小区接收功率-110dBm和-120dBm,请求出小区的覆盖范围.10()31.5437.11log(600)114.6rtPRPdBm22-22()expababCQaQbb采用10min10log()(),rnePPRab(110114.6)/3.651.26(37.10.434)/3.654.41ab22-2(1.264.41)2-1.264.41(1.26)exp=0.594.414.41CQQ同理:取Pmin=-120dBm1.4794.410.988abC蜂窝覆盖覆盖范围与n、σ的关系n一定，覆盖范围随σ减小σ一定，覆盖范围随n增大nn信道模型概述窄带模型宽带模型方向性模型确定性信道建模方法宽带模型常用的抽头延迟线模型抽头幅度服从瑞利分布的可有视距路径,第一抽头幅度服从莱斯分布平均抽头功率取决于时延功率谱？？功率时延谱常可近似表示为单边指数函数更一般的是有多簇到达时间对于带宽较大的系统,多径分量可以被分解到达时间的分布Saleh-Valenzuela(SV)模型Δ-K模型GSM的COST207模型COST207模型定义了四种典型环境下功率时延谱(或抽头权值)四种不同延迟的多普勒谱注意没有定义不同环境的传输损耗GSM的COST207模型四种典型环境下功率时延谱(或抽头权值)农村地区RA典型市区TU差的市区BU丘陵地区HTGSM的COST207模型四种典型环境下功率时延谱(以距离为横坐标)GSM的COST207模型四种不同延迟的多普勒谱GSM的COST207模型多普勒谱:农村地区RA典型市区TU差的市区BU丘陵地区HT第一个抽头是莱斯分布3G的ITU-R模型信道模型概述窄带模型宽带模型方向性模型确定性信道建模方法基站处的角度扩散服从拉普拉斯分布移动台处的角度色散室外环境,一般假设从所有方位入射到移动台对于街道,无视距,室顶上方传播时延小,角度扩展较大,有几乎均匀的角度谱,较晚的分量沿街道传播,角度扩展小,服从拉普拉斯分布存在(准)视距的室内,较早的分量角度扩展小,服从拉普拉斯分布,较大时延有几乎均匀的角度谱方向性模型0()exp2APSS根据相互体所在处的位置的概率密度函数指定位置在单一作用体的前提下，确定相互作用体对双向冲激响应的贡献，每个多径分量有唯一的到达方向角、离开方向角、幅度延迟和相位偏移几何随机信道模型(GSCM)COST259方向型信道模型(DCM)包括信道的大尺度和小尺度分三种不同层来有效实现在顶层分13种无线环境4个宏蜂窝4个微蜂窝5个微微蜂窝大尺度效应由概率密度函数描述不同无线环境,其时延扩展、角度扩展、阴影和莱斯因子不同,对应不同的双时延功率谱在第三层,双向冲激响应为双向时延功率谱的实现,由小尺度衰落产生信道模型概述窄带模型宽带模型方向性模型确定性信道建模方法确定性信道建模方法射线发射射线跟踪有效性考虑三维转二维室内：垂直宏小区：垂直微小区：水平2.5维作业7.2/7.5