文档介绍：无线信道特性分析
_破术专题/
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NetworkTechnology//
无线信道特性分析
文/国家广电总局节目传输中心韩晓哈∥
1前言
各类信号从发射端发送出去以后,
在到达接收端之前经历的所有路径,统
,如果传输的是无线信
号,则电磁波所经历的路径,我们称之
为无线信道.
信号从发射天线到接收天线的传输
过程中,会经历各种复杂的传播路径,
包括直射路径,反射路径,衍射路径,
时,电波在各条路径的传播过程中,有
用信号会受到各种噪声的污染,包括加
性噪声(如高斯白噪声),乘性噪声的
污染,因而会出现不同情形的损伤,严
重时,
号在传播时,不仅存在自由空间固有的
传输损耗,还会受到由于建筑物,地形
等的阻挡而弓l起信号功率的衰减,这种
衰减还会由于移动台的运动和信道环境
的改变出现随机的变化.
下面将对无线信道中的大尺度衰
落,小尺度衰落等特性和多径信道建模
等进行分析和论述,希望能对从事无线
通信研究工作的人员提供帮助.
2大尺度衰落
通常情况下,当接收机和发射机
之间的相对位置在1-10m的范围内变化
摘要:本文对无线信道中的大尺度衰落,小尺度衰落等特性和多径信
道建模进行了分析和介绍,有利于从事无线通信研究工作的人员进行
信道分析和仿真研究.
关键词:无线信道衰落特性多径信道建模
时,接收信号功率的平均值基本保持不
变,但当它们的相对位置的改变远超过
上述范围时,接收信号的平均功率将会
用来描述接收机和发射机之间的距离有
大尺度变化时,接收信号平均功率值的
变化规律.
在自由空间传播条件下,接收机接
收的平均功率可由下式给出:
fi=【)g,gr(2-1】
其中:PJ是发射功率;
是发射天线增益;
乐是接收天线增益;
五是电波波长:
是发射机与接收机之间的距离.
将式(2-1)代人以dB为单位的路径
:
瓦(船)=一Ioiog[~l:32,45+201olf+201ogd——G,
(2-2)
其中:厂为电磁波频率;
G口Gr分别为发射和接收天线增益
IdB).
由式(2—1)可以看出,自由空间
中,接收信号的功率与距离的平方成反
比,即:
(2—3)
在实际的移动环境中,传输损耗要
比自由空间中的大许多,接收信号的功
率与距离的关系通常用下式表示:
1(2?4)
其中:a≥2,称为路径损耗系数,
一
般可取为3-4.
除了路径损耗,大尺度衰落还包括
为一个随机变量,由式(2-1)求出的
是与发射机的距离为的平均路径损
耗,一般认为实际的损耗服从对数正态
分布.
综合考虑路径损耗和阴影衰落,大
尺度衰落下路径损耗可以表示为:
PL(dB)=常+10alogd+【2-5)
其中:表示由阴影衰落引起的
路径损耗(dB),是一个正态分布的随
机变量,均值为0,方差为0-2,在大
多数的经验公式中,标准差可以取
3小尺度衰落
无线信道的小尺度衰落是无线通
信环境的重要衰落特征,包括因多径效
应而引起的衰落和信道时变性引起的衰
,由于反射,散射等影响,使
得实际到达接收机的信号是发射信号经
过多条传播路径后信号分量叠加而成,
被称之为多径效应;信道的时变性是指
信道的传递函数是随时间而变化的,即
76//f"gilVgi<~lilil//RADIO&TELEVISIONINFORMATION/,2009年7月//wwwca
一无线技术//
在不同的时刻发送相同的信号,在接收
端收到的信号是不相同的.
多径时变信道根据无线移动环境
的统计,信道可以划分为几种典型的信
道,其划分依据主要从两个角度出发:
(1)多径时延扩展特性(信号包
络的随机衰落);
(2)时变特性(信号相位的随机
衰落).
多径效应会引起信号的时域弥散
念就是多径信道的相干带宽(Coherent
Bandwidth)B.,它反映了不同频率分
量所经历衰落的相互关系(即其包络的
相关性).信道的相干带宽与均方根时
延扩展成反比,如果将相关函数大于
,一般有下面的关系:
击
这里:
其中
相干带宽反映了无线移动信道对信
径信道的相干带宽和信号带宽的关系,
可分为平坦衰落和频率选择性衰落.
若多径信道的相干带宽大于信号的
带宽,这时,