移动通信的信道环境

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1、第一章：移动通信的发展状况2第二章：无线信道22.1 无线信道的定义22.2 大尺度路径损耗及小尺度衰落32.3 电磁波基本知识42.4 无线信道的特点52.4.1 传播路径与信号衰落52.4.2 多径效应与瑞利衰落62.4.3 多径时散与相关带宽92.5 信道类别122.5.1 短波信道122.5.2 超短波信道132.5.3 微波信道132.6 无线信道的干扰特性14第三章 无线环境传播模型153.1 自由空间传播模型153.2 无线视距传播模型163.3 超越障碍的衍射传播模型173.4 无线信道经验模型183.4.1 哈特模型(Hata Model) 183.4.2 COST-231

2、/ Walfish / Ikegami 模型193.5 多径信道的冲激响应模型203.5.1 基本多径信道的冲激响应模型203.5.2 GSM 标准中的多径信道模型 223.5.3 COST-207多径信道模型24第四章 信道对移动通信的影响26第五章 编写瑞丽信道28第一章：移动通信的发展状况无线通信的开端可以追溯到公元1901年，当年的 12月12 日，意大利科学 家列莫马可尼实现了人类历史上首次无线电通信。而我们通常认为的现代数字 通信的开端是以1924年奈奎斯特(Nyquist)的工作为标志的。当时，他研究并解 决了在信道带宽给定的前提下，系统可实现的无码间干扰传输最高速率的问题。 1

3、948年，香农(C.E.Shannon)在前人研究成果的基础上发表了那篇划时代的论文 一(A Mathematical Theory of Communication)。该文建立了信息传输的数学基 础，同时提出了通信系统无差错传输的极限信息速率。该文中的一个著名公式为:C = W log(l + p )bit / sWNo其中，C是信道容量，P是发射信号的平均功率，W是信道的带宽，N0是白噪声 的单边功率谱密度。二十世纪六、七十年代美国贝尔实验室提出了蜂窝网的概念。 二十世纪七十年代适于无线通信的高可靠、小型化的晶体射频硬件也发明了。这 两者，一个是理论，一个是硬件，极大地推动了无线通信的发展

4、。从此，无线通 信进入了蓬勃发展的时期。十几年间，移动用户的迅猛增长，既极大推动了无线 通信的蓬勃发展，又证明着无线通信对社会生产力发展和人们生活水平提高的巨 大推动作用。在当前的无线宽带通信领域中，MIM0和OFDM，这两项技术特别引 人注目。 MIMO 是英文 Multiple-InputMultiple-Output 的简称，也就是多输多 输出，它被认为是“现代通信中最重要的技术突破之一”。任何一个通信系统，信道是必不可少的组成部分。信道按传输媒质分为有线信道和无 线信道。有线信道包括架空明线、电缆和光纤；无线信道中有中、长波地表面传播，短波电 离层反射传播，超短波和微波直接传播以及各种

5、散射传播。根据信道特性参数随外界各种因 素的影响而变化的快慢，通常可以分为恒参信道和变参信道。所谓恒参信道，是指其传输特 性的变化量极微且变化速度极慢；或者说，在足够长的时间内，其参数基本不变。变参信道 与其相反，其传输特性随时间的变化较快。移动信道为典型的变参信道。第二章：无线信道2.1 无线信道的定义无线信道指无线通信中发射天线到接收天线之间的电波通路。对于无线电波 而言，从发送端到接收端并没有一个有形的连接，电波的传播路径也有可能不只 一条(多径传播、反射等)。为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想 象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道有一定的 频带宽度

6、，正如公路有一定的宽度一样。无线通信系统的性能主要受到移动无线 信道的制约。无线信道不像有线信道那样固定并可预见，而是具有很大的随机性， 通常难于分析。甚至移动台的速度都会对信号电平的衰落产生影响。无线通信是利用电磁波在空间的传播特性进行信息传输与信息交换的通信 方式。掌握电磁波传输特性与分析方法是无线通信系统研究与应用的基础。对于无线通信系统来说，电磁波可以通过多种传播方式从发射天线到达接受 天线，如地球表面波传输、空间波传输、对流层反射和电离层反射等。不同的传 播方式具有不同的传播机理，传播特性会有很大的差别。此外，无线通信系统大 多工作在城市地物环境，电磁波的传播环境非常复杂，发射机和接

7、收机之间基本 上无视线传播路径，电磁波从发射机到达接收机一般要经过多条路径，多径传播 现象普遍存在，而且高层建筑物引起的绕射损耗也非常大。多径传播一方面会使接收信号产生多径衰落，接受信号电平急剧起伏，严重 影响通信效果，甚至造成通信中断。同时多径传播还会产生时间色散现象，造成 码间干扰。所以，多径传播是影响无线通信系统性能和通信效果的主要因素。目 前，在无线通信系统中已经采取多种技术措施减少多径传播的影响，如各种分集 接收技术（时间分集、空间分集、频率分集）和匹配滤波技术等。电磁波的传播机制总体上主要是反射、透射、散射和绕射等。对这些传播机 制的研究是掌握电磁波传输特性的基础。2.2 大尺度路

8、径损耗及小尺度衰落在无线通信的不同传播环境下，我们主要关心电磁波的两个方面的传播特 性：第一个主要的传播特性是在距发射机一定距离处，无线通信接收机可以接收 到来自发射机的平均信号强度。在一定的传播环境下，这个平均接收信号强度主 要取决于接收机与发射机的距离。反映无线电波传播过程的路径损耗特性，决定 该无线通信系统的无线覆盖性能。由于这个路径损耗描述的是发射机与接收机之 间长距离上的信号强度变化，所以称为大尺度路径损耗。大尺度路径损耗是无线 通信规划设计中的一个基本参数。大尺度路径损耗决定了接收机与发射机相距一 定距离时的平均接收信号电平。但这个平均电平一般也是随接收机所处位置不同 而变化的。电

9、磁波传播路径上遇到高大建筑物、树林、地形起伏等障碍物时会形 成电磁波的阴影，产生阴影衰落。当接收机移动到这些阴影区域时，虽然接收机 与发射机之间的距离没有变化，但平均接受电平会发生变化。另外，气象因素的 变化也会影响信号传播的衰落特性。所以，在实际情况下，距离发射机相同距离 处实测接收信号的平均强度也是不相同的。这种因阴影效应或气象因素产生的电 平起伏现象，一般随距离的变化比较缓慢，因此成为慢衰落或大尺度衰落。第二种主要的传播特性是在距离发射源一定距离处，接收机不移动，或者只 是在很多的距离上或者很短的时间内移动，接收信号电平表现出在平均接收信号 电平附近的瞬间快速起伏变化特性，这就是多径传播

10、造成的小尺度衰落现象。由于在无线电波的传播路径上会存在各种不同的地形、地物，电磁波会受到 各种不同地形、地物的阻挡而发生反射、散射等，因此接收机收到的无线信号可 能来自不同的传播方向，经过不同的传播路径，这种现象称为多径传播。经由不 同传播路径到达接收天线的电磁波会因传播距离不同而存在相位差。由于电场强 度为矢量，因此经多条路径传播的电磁波，在接收天线上合成的接收信号强度会 出现比较大的起伏，往往达到几十个dB，即便是接收机位置不动，信号强度的 快速起伏有时也会非常大，这就是多径衰落（或称小尺度衰落）产生的原因。多径衰落现象对通信效果影响比较大，当接收机天线处在深衰落位置点上， 甚至会造成通信

11、中断。2.3 电磁波基本知识变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。 变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，常称为电波或者无线电波。因此电磁 波是电磁场的一种运动形态。根据电磁场理论，这种基本的辐射体将向空间辐射电磁场。依据辐射电磁场 的空间特性不同，可以将其划分为三个不同的区域：1. 感应场成分占主导的发射天线近场区。在这一区域中，电磁场的分布形式与静 电场相似，也称为准静态场，其主要特点是场强随距离的 3 次方成正比快速衰减， 并且感应场的电场和磁场相位相差90 度，波印廷矢量为虚数，没有能量向外辐 射；2. 以辐射场成分为主的远场区。在这一区域中，电磁场强度随距

12、离的增加而成反比衰减，这一区域中的电磁场表现出向外辐射的特性，电场和磁场矢量在空间上 成垂直关系，相位相同，波印廷矢量指向电磁波的传播方向。3. 在近场区和远场区之间的过渡区，称为中间区。中间区的感应场和辐射场相差 不大。电磁波在自由空间的传播速度等于光速C。在传播方向上，距离最近的电 场（或磁场强度相位相同的两点之间的距离就是该电磁波的波长九。电场强度方 向每秒钟变化的次数就是该电磁波的频率f。满足：X=c/f;由于电场和磁场都是既有方向又有大小的矢量，因此依据电场取向、磁场取 向以及电磁波传播方向三者之间的关系进行分类，电磁波有横电波、横磁波、横 电磁波三种。在空间传播的电磁波其电场矢量、

13、磁场矢量和波的传播方向三者相 互垂直，且电场矢量和磁场矢量均垂直于传播方向的平面内，这样的电磁波称为 横电磁波，即TEM波。电场矢量的取向称为电磁波的极化方向，电场和磁场的振 幅沿传播方向的垂直方向做周期性交变。按照波长或者频率的排序把电磁波排列起来，就是电磁波的频谱。把每个波 段的频率由低至高依次排列，它们是工频电磁波、无线电波、红外线、可见光、 紫外线、X射线及y射线等。2.4 无线信道的特点2.4.1 传播路径与信号衰落在 VHF、 UHF 移动信道中，电波传播方式除了直射波和地面反射波之外，还 需要考虑传播路径中各种障碍物所引起的散射波。d-ii射浪亿箱即嵩 叫一地面反射油漓 卫一陲射

14、沽加离图 2.4.1 移动信道的传播路径直射波的传播距离为d,地面反射波的传播距离为di，散射波的传播距离为 d2。 移动台接收信号的场强由上述三种电波的矢量合成。假设反射系数R=T（镜面反射），则合成场强E为E 二 E （1a e-j 尢叫a e-j 尢皿2）0 1 2式中，E 0是直射波场强，是工作波长，a 1和a 2分别是地面反射波和散射波相 对于直射波的衰减系数，而Adi = j d，Ad 2 = d 2 d。2.4.2 多径效应与瑞利衰落在陆地移动通信中，移动台往往受到各种障碍物和其它移动体的影响，以致假设基站发射的信号为S （t） = a exp jt + 申）0 0 0 0式中，

15、0为载波角频率，咒为载波初相。经反射（或散射）到达接收天线的第i 个信号为Si（t），其振幅为a,相移为申i。假设Si（t）与移动台运动方向之间的夹角为0i,其多普勒频移值为=f cos0mi式中，U为车速，k为波长，fm为0 i =0时的最大多普勒频移，因此C)可写成2兀S (t) = a exp j(申 +ut cos0 )exp j( + 申)iii 九i00假设 N 个信号的幅值和到达接收天线的方位角是随机的且满足统计独立， 则接 收信号为S(t) = Xs (t)ii-1令 =申 + 2ut cos0 , x = H a cos0 =H x , y =为 a sinQ =H yi-1

16、i -1i i kiiiii iii-1i-1则 S(t) 可写成S(t) = (x+jy)ex p j(e0 +90)由于x和y都是独立随机变量之和，因而根据概率的中心极限定理，大量独 立随机变量之和的分布趋向正态分布，即有概率密度函数为1X 2p (x)二音厂20;1 一2-p ( y ) =e 2 叮2兀o式中，o x、o y分别为随机变量x和y的标准偏差。X、y在区间dx、dy上的取值概率分别为p(x)dx、p(y)dy,由于它们相互独立，所以在面积dxdy中的取 值概率为p(x,y)dxdy = p(x)dxp(y)dy式中，p(x, y)为随机变量x和y的联合概率密度函数。假设；虫

17、2虫2，且p(x)和p(y)均值为零，则1X 2 + y 2P ( X，y ) =2 no 2 2 2通常，二维分布的概率密度函数使用极坐标系(r, 0 )表示比较方便。此时，接收天线处的信号振幅为r,相位为0，对应于直角坐标系为y0 = arctan x在面积 d d 中的取值概率为r 0p(r,0 )drd0= p(x,y)dxdy得联合概率密度函数为p(r,0)二rr2e 2C2 a2兀C 2对0积分，可求得包络概率密度函数P(r)为1 fr2rr2p(r) =j2K re-2c2 d0 =e-2c22兀c 2 0c 2同理，对r积分可求得相位概率密度函数p(0 )为1 f 亠 1p(0

18、)二j8 re-2c2dr 二-2兀c 2 02兀由式(2 - 14)不难得出瑞利衰落信号的如下一些特征：m = E(r) =rp(r)dr = c = 1.253coV 2均方值E(r2)二 j 8 r2p(r)dr 二 2 20瑞利分布的概率密度函数p(r)与r的关系如图2.4.4所示图 2.4.4 瑞利分布的概率密度2.艸.5n.ni;=二吐老空-一-亠苦扳-ik?0.299.9999.9!SIII：i；l：!llllll：llll：llll：lllll!lll!lfl2l37003.3 超越障碍的衍射传播模型无线电波可以通过衍射进入障碍物阻挡的阴影区，但会形成衍射损耗，与障 碍物高度、

19、距离、频率等有关。图 3.3.1 超越障碍的衍射传播示意图根据经典光学衍射理论，有障碍时阴影区的衍射损耗约为：A(u)二6.02 + 9.110- 1.27u 212.95 + 20lg o图 3.3.2 障碍衍射损耗3.4 无线信道经验模型3.4.1 哈特模型(Hata Model) 在市区的中值路径损耗的标准公式为(CCIR采纳的建议)Lurban(dB) = 69.55 + 26.16lg f 一 13.82lgh 一 a(h ) + (44.9 一 6.55lgh )lgdcbbb式中：f是在1501500MHz内的工作频率；h是基站发射机的有效天线高度(单 cb位为m适用范围3020

20、0 m),其定义为天线相对海平面高度h减去距离从3 kmts到15 km之间的平均地面高度h ; h是移动台接收机的有效天线高度(单位为ga rem，适用范围110m);d是收发天线之间的距离(单位为km，适用范围110km)； a(h )是移动台接收机的有效天线高度的修正因子。re对于小城市到中等城市， a(h ) 的表达式为rea(h )=(1.1lgfc-0.7)hre-(1.56lgfc-0.8)dBre对于大城市, a( h )的表达式为rea(h )=8.29(lgl.54h )2-l.ldB,fcW300 MHzre rea(h )=3.2(lgll.754h )2-4.97dB

21、, fc$300 MHzre re3.4.2 COST-231WalfishIkegami 模型欧洲研究委员会COST-231在Walfish和Ikegami分别提出的模型的基础上, 对实测数据加以完善而提出了 COST-231WalfishIkegami 模型。这种模型考 虑到了自由空间损耗、沿传播路径的绕射损耗以及移动台与周围建筑屋顶之间的 损耗。COST-231模型已被用于微小区的实际工程设计。该模型中的主要参数有：建筑物高度 h (m) ；道路宽度 w(m) ；roof建筑物的间隔b(m)；相对于直达无线电路径的道路方位(p。图3.4.1 COST-231模型参数定义该模型适用的范围：

22、频率 f：8002000 MHz；距离 d：0.025 km；基站天线高度 h ：450m；b移动台天线高度 h ：1 3 m。m(1) 可视传播路径损耗可视传播路径损耗的计算公式为L 二 42.6 + 261g d + 201g fb式中损耗 L 以 dB 计算,距离 d 以 km 计算,频率 f 以 MHz 计算。 (下面公式中的b参量单位与该式相同）（2） 非可视传播路径损耗非可视传播路径损耗的计算公式为L = L + L + Lb 0 rts msd式中，L是自由空间传播损耗；L是屋顶至街道的绕射及散射损耗；L是多重 0 rts msd屏障的绕射损耗。对 COST-231/Walfis

23、h/Ikegami 模型在某城市的预测值与实测值作比较，平均误差在3 dB的范围内，标准偏差为57 dB。假定 f=880MHz, h =1.5m, h =30m, h=30m,平顶建筑，（p=90,w=15m,m b roof则C0ST-231/Walfish/Ikegami模型和Hata模型的比较如图所示。从图中可以看出, Hata 模型给出的路径损耗要低 1316 dB。图 3.4.2 COST-231/Walfish/Ikegami 模型和 Hata 模型的比较3.5 多径信道的冲激响应模型3.5.1 基本多径信道的冲激响应模型我们已对多径的传输原理进行了讨论,在多径环境下,信道的冲激

24、响应可以k = 0表示为kk式中: N 表示多径的数目； a 表示每个多径的幅值（衰减系数）； t 表示多径的 kk 时延（相对时延差）；9表示多径的相位。K 该多径信道可以采用图3.5.1所示的方法来仿真。设最大多普勒频率为 f 。 m 图中假定每一条路径的幅度均服从瑞利分布，即每一条路径的信号幅度可以看成是窄带高斯过程（该模型称为Clarke模型，每一路径由若干个具有相同功率的 从不同角度（按均匀分布）到达接收机的信号组成），则其功率谱可以表示为1/2对 Li(f /f )2mm式中, P 是每一路信号的平均功率。该式被称为典型的多普勒谱（简称为典型 av谱）。利用该式产生瑞利衰落的过程如

25、图 2-21 所示。首先产生独立的复高斯噪声 的样本，并经过FFT后形成频域的样本，然后与S（f）开方后的值相乘，经IFFT 后变换成时域波形，再经过平方，将两路的信号相加和开方运算后，形成瑞利衰 落的信号。1FFTir)1FFT独立的副高斯样本独辽的副高斯样本图 3.5.2 瑞利衰落的产生示意图AA A tut、-t;fmS(f)A叔/)tnt当每一路径信号中有直射分量时，其信号幅度的功率谱由典型谱和一条直射路径谱组成，可以表示为0.41S (f)二2吋m11 - (f / f )2m1/2+ 0.918 (f - 0.7f ) m该式被称为莱斯谱。3.5.2 GSM 标准中的多径信道模型在

26、 GSM 标准中规定了乡村地区 （RA） 、典型市区 （TU） 、典型山区 （HT） 等情况下的多径模型。其中乡村地区（RA）和典型市区（TU）及简化的典型市区模型分别如 表 3.5.1、3.5.2 和 3.5.3 所示。表中给出了两组等效的参数（1）和（2）；表3.5.1 和 3.5.3 由 6 条多径组成，表 3.5.2 由 12 条多径组成，对于每一条多径 给出了它的相对时间、平均相对功率和其多普勒谱的类型，它们主要由莱斯频谱 和典型谱组成。表3.5.1乡村地区（RA）模型（6支路）多径支路好相对时间/us平均相对功率/dB多普勒频谱类型（1）（2）（1）（2）10.00.00.00.0

27、莱斯20.10.24.02.0典型30.20.48.010.0典型40.30.612.020.0典型50.416.0典型60.5典型20.0表 3.5.2 典型市区 （TU） 模型 （12 支路 ）多径支路号平均相对功率相对时间/us/dB多普勒频谱类型（1）（2）（1）（2）10.00.04.04.0典型20.10.23.03.0典型30.30.40.00.0典型40.50.62.62.0典型50.80.83.03.0典型61.11.25.05.0典型71.31.47.07.0典型81.71.85.05.0典型92.32.46.56.0典型103.13.08.69.0典型113.23.211

28、.011.0典型125.05.010.0典型10.0表 3.5.3 简化的典型市区 (TU) 模型 (6 支路 )多径支路 号平均相对功率相对时间/us/dB多普勒频谱类型(1)(2)(1)(2)10.00.03.03.0典型20.20.20.00.0典型30.50.62.02.0典型41.61.66.06.0典型52.32.48.0 8.0典型65.05.010.010.0典型3.5.3 COST-207 多径信道模型描述多径信号的功率分布另一个方法就是采用功率时延谱(PDP)，它表述了 不同多径时延下，多径功率的取值。COST-2O7模型中给出了四种典型环境下的 PDP和多普勒频谱。它给出

29、的PDP已被在法国、英国、荷兰、瑞典和瑞士进 行的大量实验测量所评估。 这四种典型环境是图 3.5.1COST-207 功率延迟谱(a)RA; (b)TU; (c)BU; (d)HT乡村地区(RA)：1 exp(-9.2 )0 t 0.7psP (T )彳PS典型市区(TU)：Texp(-)0t 0.7psP (T) = ps恶劣城市地区(BU)T exp()psP(r )= 0.5 exp(5 -) ps0山区地形(HT)exp(-3.5)psTP (t ) =(0.1exp(15 -一)ps0表3.5.4乡村地区(没有山坡)(RA)的参数抽头号延迟/us功率/dB多普勒频谱类型100典型2

30、0.22典型30.410典型40.620典型表 3.5.5典型市区(没有山坡)(TU)的参数抽头号延迟/us功率/dB多普勒频谱类型103典型20.20典型30.62GAUS141.66GASUS152.48GASUS265.010GASUS2表 3.5.6 山区地形 (HT) 的参数抽头号延迟/us功率/dB多普勒频谱类型100典型20.22典型30.44典型4157典型517.26GASUS2612GASUS2第四章 信道对移动通信的影响由于在实际环境中，无线信号在信道中传输时会遇到各种阻碍等，使信号产 生衰落，因此信道对移动通信的影响主要是信号衰落的影响，移动环境下由同一 信源发出的经过

31、不同路径到达的电波相互干涉造成了多径衰落(快衰落)。从系 统设计的角度来看，在引起电波传播损耗的诸因素中，路径损耗和阴影衰落影响 基站的覆盖范围，但总可以通过合理的系统设计消除其影响。而多径衰落则直接 影响信号的质量，必须加以有效的抗多径措施，来消除多径衰落对信号质量的不 利影响。多径衰落对数字通信系统性能的影响主要有：1. 场强的随机快速起伏2. 时延扩展3. 随机调频4. 时延扩展在多径传播环境下，由于传播路径的差异将导致多径信号以不同的时间到达 接收端。如果发射端发送的只是一个单脉冲信号，那么接受端收到的将是多个具 有不同时延的脉冲的叠加。显而易见，从时间域来看，接收信号出现了所谓的时

32、延扩展。时延扩展对数字信号的传输有重要影响。一方面，对扩频系统来说，如 果两条多径信号之间的相对时延超过扩频信号带宽的倒数，即超过一个扩频码的 脉宽，那么就称这两条多径信号是可分离的。扩频系统可以利用分集接收技术（如 RAKE 接收机）合并可分离的多径信号，从而改善接收信号的质量。另一方面， 如果多径传播产生的时延扩展大于码元宽度，将使前一码元波形扩展到相邻码元 周期内，就会产生码间串扰，导致接受波形的失真。显然，时延扩展与信道的电 波传播环境密切相关，不同时间、地域和用户情况的信道，其时延扩展量有着显 著的差异。因此，我们有必要把时延扩展视为统计变量，并考虑其统计参数。频 域扩展：信道的频率

33、弥散性。从频域来看，时延扩展可以导致频率选择性衰落。 频域中相关带宽表征的是信号中两个频率分量基本相关的频率间隔。也就是说， 衰落信号中的两个频率分量，当其频率分量小于相关带宽时，它们是相关的，其 衰落具有一致性；当频率间隔大于相关带宽时，它们就不相关了，其衰落不具有 一致性。对于具有某一时延扩展值A的移动信道，衰落信号中的两个频率分量是 否相关，取决于它们的频率间隔。对于某个特定的移动环境，其时延扩展A可由 大量实测数据经过统计处理计算出来，从而其相关带宽也是确定的，也就是说相 关带宽是信道本身的特性参数，与信号无关。所以当信号通过时，是出现频率选 择性衰落还是出现非频率选择性衰落，仅仅取决

34、于信号本身的带宽了。对于数字 移动通信系统来说，当码元速率较低，信号带宽远小于信道相关带宽时，信号通 过信道传输后各频率分量的变化具有一致性，则信号波形不失真，无码间串扰， 此时的衰落为平坦衰落；反之，当码元速率较高，信号带宽大于信道相关带宽时， 信号通过信道传输后各频率分量的变化不一致，将引起波形失真，造成码间串扰， 此时的衰落为频率选择性衰落场强的随机快速起伏，慢速度步行时的通信和高速车载时的不间断通信等等通信环境中，接收信号会发生频率偏移，称为多普勒频移。假设发射频率为 对于到达接收端的某条径，若其径向与移动台移动方向的夹角为就，则多普勒频移值为几=打心。，这里佥刁，为最大多普勒频移。此

35、时，接收频率不 再是，而是了=二+仏。由于移动台在不停的运动，夹角席在不停的变化, 且变化是随机的，因而接收信号的频率也在随机变化，衰落信号中频率的这种随 机变化称为随机调频。对于载频为人的发射信号，接收信号是许多经过多普勒频移的平面波的合成。设该场是有N个平面波合成的，当N 03时，接 收天线在和圧储角度内的输入功率趋于连续。在角度金上的加金内所有输入功 率表示为Pd席.假设：接收天线在水平面上是定向的，天线增益为厲吗。小区基站天线的极化角与移动台天线的相同则：在戏就角度内的接收功率可表示 为:何汎仏考虑多普勒频移，当到达信号与移动台移动方向有一定角 度就时，接收的频率为： +九佃四类衰落信

36、道:上面我们详细讨论了多径传播产生的时域扩展和频域扩展。 无论时域或频域中的扩展都意味着弥散，即本来分开的波形或频谱出现了交叠。 出现了交叠的信道成为弥散信道。根据数字信号的码速率、带宽和多谱勒频展、 时延扩展的关系，衰落信道可以分为以下四类： 1非弥散信道，即平坦衰落 2时 间弥散信道，即频率选择性衰落 3频率弥散信道，即时间选择性衰落 4时间 频率弥散信道，即时间选择性衰落和频率选择性衰落同时存在一般地，当码元 传输速率较低时，衰落信号处于频率弥散信道。而当码元传输速率较高时，衰落 信号则处于时间弥散信道。第五章 编写瑞丽信道 利用到正弦波叠加法编写瑞丽衰落信道，以下是运行程序及生成结果：

37、function f_i, c_i, theta_i=Parameter_Classical( N_i, Variance,fmax,phase) sigma=sqrt(Variance); % Jakes 仿真法( Jakes )n=1: N_i-1;f_i =fmax* cos(pi*n/ (2*N_i-1) 1, cos(pi* n/(2*N_i-1) 1 ;c_i =2*sigma/sqrt(N_i-1/2)* sin(pi*n/ (N_i-1) 1/2, cos(pi*n/ (N_i-1) 1/2 ; theta_i =zeros(size(f_i );%phase=none;%计算

38、多普勒相移 if phase=rand, theta_i =rand(N_i,1)*2*pi; elseif phase=permuted, n=(1: N_i);U=rand(size(n);x,k=sort(U); theta_i = 2*pi*n(k)/ (N_i +1); endfunction gauss_t=Gauss_generator(c,f,theta,T_interval,T) N=ceil(T/T_interval);t=(0:N-1)*T_interval;gauss_t=0;for k=1:length(f) gauss_t=gauss_t+c(k)*cos(2*pi

39、*(f(k)*t+theta(k);endT=1;T_interval=0.000001;N1=64;N2=64;fmax=10000; N=ceil(T/T_interval); t=(0:N-1)*T_interval;Variance1=1;f1,c1,theta1=Parameter_Classical(N1,Variance1,fmax,rand); f2,c2,theta2=Parameter_Classical(N2,Variance1,fmax,rand); c1=c1/sqrt(2);c2=c2/sqrt(2);reyleigh_t=abs(Gauss_generator(c1,f1,theta1,T_interval,T)+j*(Gauss_generator(c2,f2 ,theta2,T_interval,T);avg=mean(reyleigh_t); step=0.01;range=0:step:3;h=hist(reyleigh_t,range);s=sum(h);H=size(reyleigh_t,2);%统计所得的概率密度函数和理论分析所得的概率密度函数 xout1=h/(step*s);plot(range,xout1);title(概率密度函数)；