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小尺度衰落与多径效应.ppt

发布:2017-06-08约字共121页下载文档
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* * Fig. 2.3 * * * Fig. 2.4 * Fig. 2.5 * Fig. 2.7 * Fig. 2.16 * Fig. 2.10 * Fig. 2.8 * Fig. 2.11 * Fig. 2.16 * Fig. 2.16 瑞利分布的特性(3) 结论: 对于平坦衰落信道,如果所有多径信号的幅度和方位角是统计独立且随机分布,则接收信号的包络服从瑞利分布 其衰落深度达20~40dB 衰落速率(每秒内信号包络经过中值次数的一半)约为30~40次/秒 莱斯衰落分布 多径信号中,如果存在一个主要的静态(非衰落)信号分量时,可以证明,接收信号的包络服从莱斯分布。 含义:存在一个比较强的多径分量(主信号)其它多径分量较弱,且幅度和方位角随机变化。 莱斯因子的定义 莱斯因子完全确定了莱斯分布 ——广义瑞利分布 三种小尺度衰落测量值 1. 场景C:有障碍,杂波较少:小尺度衰落不明显,近似为对数正态分布。 2.场景D:无障碍,杂波较少:主信号的主导作用明显,服从莱斯分布。 3.场景E:无障碍,杂波严重:主信号的主导作用不明显,趋于瑞利分布。 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。 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(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 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 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(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(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(5) 4. 具有可变增益和时延的瑞利衰落仿真模型 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 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。 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(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。 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。 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) (-)SIRCIM 1. 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。 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
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