移动通信原理学习笔记之一

移动通信原理学习笔记之一

• 第2章 移动通信电波传播预测模型
  • 2.1 概述、自由空间模型、对数路径损耗以及阴影衰落
    • 概述
      • 信道分类
        • 根据不同距离内信号强度变化的快慢分为：大尺度衰落、小尺度衰落
        • 根据信号与信道变化快慢程度的比较分为：长期慢衰落、短期快衰落
        • 大尺度衰落与小尺度衰落比较
          
          
      • 衰落特性的算式描述：
        
      • 电波传播机制
        • 视距传播
        • 反射：阻挡体比传输波长大的多的物体；产生多径衰落的主要因素
        • 绕射：阻挡体为尖利边缘
        • 散射：产生于粗糙表面、小物体或其它不规则
    • 自由空间模型
      • 自由空间中距发射机d处天线的接收功率: （自由空间模型仅当d处于发射天线远场区域时适用）
        
      • 远场距离：（df>>D和df>>λ ）（D为天线的最大尺寸）
        
      • 当d>d0时,接收功率Pr与d0的Pr(d0)相关：
        
      • 参考距离d0在室内环境的典型值取为1m，室外环境取为100m或者1000m 
        
        
    • 路径损耗
      • 路径损耗(Path Loss)
        
        • 路径损耗对数表示：
          
    • 对数距离路径损耗模型
      
      •      d0是一个参考距离。在参考距离或接近参考距离的位置，路径损耗具有自由空间损耗的特点；   是发射天线到接收天线间的距离;d是路径损耗指数主要取决于传播环境，其变化范围为2~6
        • 
    • 阴影衰落（慢衰落）
      • 形成：地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成
      • 特点：与传播地形和地物分布、高度有关
      • 表达式：
        
  • 2.2 多径衰落的特征、多普勒频移，多径信道模型、时间色散的参数
    • 多径衰落的特征
      • 幅度衰落
        • 幅度随移动台移动距离的变动而衰落
        • 原因：信号的幅度随着时间衰减不一样
      • v时延扩展
        • 脉冲宽度扩展
        • 原因：信号传播路径不同，到达接收端的时间也就不同，导致接收信号包含发送脉冲及其各个延时信号
    • 多普勒频移
      • 原因：移动时会引起多普勒（Doppler）频率漂移
      • 表达式：
        
      • 最大多普勒(Doppler)频移：
        
      • 说明：
        • 多普勒频移与移动台运动的方向、速度以及无线电波入射方向之间的夹角有关：
          • 若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正  （接收信号频率上升）；
          • 若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负（接收信号频率下降）
        • §信号经过不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩散，因而增加了信号带宽。
    • 多径信道模型
      • 原理
        • 多径信道对无线信号的影响表现为多径衰落特性
        • 将信道看成作用于信号上的一个滤波器，可通过分析滤波器的冲击响应和传递函数得到多径信道的特性
      • v推导冲击响应
        • 只考虑多径效应
        • 再考虑多普勒效应
        • 多径和多普勒效应对传输信号的影响
        • 多径信道的冲击响应
          
    • 描述多径信道的主要参数
      • 功率延迟分布PDP：时间色散
        • 平均附加时延
          • 
        • rms时延扩展
          • 
            
        • 最大附加延时扩展XdB
        • 相干带宽Bc
        • 衰落的分类及判定
          
          
      • 多普勒功率谱密度DPSD：频率色散
        • 时变特性
          • 原因：移动台运动或信道路径中的物体运动
        • 多普勒扩展 （功率谱）
          • 典型的多普勒功率谱 
            
          • 平坦的多普勒功率谱
            
            
        • 相关时间
          • 信道冲激响应应维持不变的时间间隔的统计平均值
          • 表征了时变信道对信号的衰落节拍
          • 推导相关时间
            • 从多普勒扩展角度
              
            • 从包络相关性角度
              
            • 时间选择性衰落
              
      • 角度谱PAP：角度色散
  • 2.3 多径信道分类、衰落的特征量
    • 多径信道的统计分析
      • 瑞利分布
        • 环境条件
          • 通常在离基站较远、反射物较多的地区符合 
            • 发射机和接收机之间没有直射波路径
            • 存在大量反射波，到达接收天线的方向角随机且0~2π均匀分布
            • 各反射波的幅度和相位都统计独立
        • 场强分量
          
          • Tc
            
          • Ts
            
        • 接收信号的幅度相位分布
      • 莱斯分布
        • 环境条件
          • 直射系统中，接收信号中有视距信号成为主导分量，同时还有不同角度随机到达的多径分量迭加于其上
          • 非直射系统中，源自某一个散射体路径的信号功率特别强
        • 概率密度函数
          
        • 莱斯因子K
          • 主信号的功率与多径分量方差之比      
            
          • 分贝式
            
          • 意义
            • 完全决定了莱斯分布
              
      • Nakagami-m分布
        • 概率密度函数
          • 
        • 形状因子
          • 
    • 多径衰落的分类
      • 分类表格
        
      • 平坦衰落和频率选择性衰落
        
      • 快衰信道和慢衰信道
        
    • 衰落特性的特征量
      • 衰落深度：信号有效值与该次衰落的信号最小值的差值
      • 衰落速率
        
      • 电平通过率
        
      • 衰落持续时间
        
  • 2.4 电波传播损耗预测模型
    • 确定传播环境的主要因素
      • 地形
      • 天气状况
      • 自然和人为的电磁噪声状况
      • 系统的工作频率和移动台运动等因素
    • 室外传播模型
      • Okumura-Hata模型
        • 1
          
        • 2
          
      • CCIR模型
        • 1
          
      • LEE模型
        • LEE宏蜂窝模型
          • 1
            
        • LEE微蜂窝模型
          • 1
            
            • 2
              
      • COST 231 Walfisch-Ikegami 模型
        • 应用
          • 用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境
          • 常用于移动通信系统（GSM/PCS/DECT/DCS）设计
          • 可以计算基站发射天线高于、等于或低于周围建筑物等不同情况的路径损耗
        • 两种情况
          • 视距传播
            • 路径损耗
              
          • 非视距传播
            • 路径损耗
              
              
        • COST 231 Walfisch-Ikegami模型各参数意义
          • 1
            
          • 2
            
      • 室外传播模型使用
        • 传播模型的适用范围
          
        • 传播模型的应用方法
          
        • 传播模型的使用及评价
          
    • 室内传播模型
      • 显著特点：室内覆盖面积小得多，收发机间的传播环境变化更大
      • 影响因素
        • 建筑物的布局
        • 建筑材料
        • 建筑类型
      • 常用的几种室内传播模型
        • 对数距离路径损耗模型
          
        • Ericsson多重断点模型
          
        • 衰减因子模型
          
    • 传播模型校正
      • 概念定义
        
      • 模型校正的流程 
        • 流程
          
          • 数据准备。设计测试方案，进行车载路测，并收集记录本地测试信号的场强数据。
          • 路测数据处理。对车载测试数据进行后处理，得到可用于传播模型校正的本地路径损耗数据。
          • 模型校正。根据后处理得到的路径损耗数据，校正原有传播模型中各个函数和系数，使得模型的预测值和实测值的误差最小。