信道特性分析.doc

在移动通信中,由于多径效应的存在,使得接收端收到的信号与实际发送的信号相比在时间上被拉长了,这种现象称为时延扩展。在数字通信中,由于时延扩展,接收信号中一个码元的波形会扩展到相邻码元周期中而引起码间串扰。解决码元串扰的方法就是使码元周期大于时延扩展。
与时延扩展有关的一个重要的概念就是相干带宽。当在移动通信中存在两个频率间隔较小的衰落信号时,由于不同传播时延的存在,使得原来不相干的这两个信号变得相干起来。使此种情况发生的频率间隔被称为相干带宽(),它取决与时延扩展。
信道衰落的分类
根据发送信号与信道变化快慢程度的比较,信道可以分为快衰落信道和慢衰落信道。快衰落信道是指信道冲击响应在符号周期内变化很快,即信道的相干时间比发送信号的信号周期要短。快衰落仅与由运动引起的信道变化率有关,实际上,它仅发生在数据率非常低的情况下。慢衰落信道是指信道冲击响应变化率比发送的基带信号S(t)变化率低得多,因此可以假设在一个或若干个带宽倒数间隔内,信道均为静态信道。对频域来说,慢衰落意味着信道的多普勒扩展要比基带信号的带宽小得多。显然,信号经历的是快衰落还是慢衰落取决于移动站的速度(或信道路径中物体的移动速度)和基带信号的发送速率。
根据相干带宽和信号带宽的比较,信道可以分为平坦衰落和频率选择性衰落。所谓平坦衰落是指当信号带宽远小于信道的相干带宽时,信号通过该信道后各频率分量的变化是一致的,信号波形没有失真,也没有发生码间串扰。而当信号带宽大于信道相干带宽时,该信号中不同的频率分量在经过信道后遭受的衰落程度是不一样的,这就导致了信号波形失真,造成码间串扰,此时的衰落称为频率选择性衰落。不同的衰落类型之间的关系如下图所示。
(相干带宽)
(时延扩展)
Ts
平坦慢衰落
(发送信号的符号周期)Ts
(相干时间)Tc
频率选择性
慢衰落
平坦快衰落
频率选择性
快衰落
Bs
Bc
Bd(频移扩展)
(发送信号带宽)Bs
频率选择性
快衰落
平坦快衰落
频率选择性
慢衰落
平坦慢衰落
图2-2 信道衰落的分类
信道的统计特性
一阶统计特性
设一随机过程R的概率密度函数为p(r),则其累计概率分布函数F(R)可以表示为

概率密度函数和累计概率分布函数均属于一阶统计特性。

概率密度函数和累计概率分布函数在反映接收信号包络电平低于某一门限的总概率(或总时间)是非常有用的。但是它们不能反映接收包络电平低于某一门限的次数和平均每次持续的时间,而这两个统计量对误差检测编码、空间分集和跳频等无线统计技术来说是非常重要的。因为它们不仅受到散射环境的影响还受到移动台速度的影响,所以它们是二阶统计量。
电平通过率是指单位时间内接收信号包络一正的(或负的)斜率通过某一规定电平R的次数。LCR是由Lee于1967年推导出来的。为了求出LCR的表达式,假设包络电平为,包络斜率为,且设它们的联合概率密度函数为。则对于给定的包络斜率和持续时间,在区间上要求的通过包络α的次数为

其中。当给定包络斜率,在持续的时间段T内通过包络电平R的次数为

所以,以正斜率通过包络电平R的次数为

最后,每秒钟通过给定包络电平R的次数,即电平通过率为

电平通过率