无线信道特性.pdf

第第2章章 无线信道特性无线信道特性 周武旸周武旸 个人通信与扩频实验室个人通信与扩频实验室 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室2 本章内容本章内容 2 1无线信道传播特性及分类无线信道传播特性及分类 2 1 1 大尺度衰落大尺度衰落 2 1 2 小尺度衰落小尺度衰落 2 2 信号时间扩展信号时间扩展 2 2 1 时延域上的信号时间扩展时延域上的信号时间扩展 2 2 2 时间扩展信号在频域中的特征时间扩展信号在频域中的特征 2 3 移动引起的信道时变性移动引起的信道时变性 2 3 1 时域中的时变性时域中的时变性 2 3 2 Doppler频移域中的时变性频移域中的时变性 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室3 2 1 无线信道传播特性无线信道传播特性 无线通信系统的无线通信系统的性能性能主要受主要受移动无线信道移动无线信道的的制约制约 无线信道无线信道 非常复杂非常复杂 对它的建模一直是系统设计中的难点对它的建模一直是系统设计中的难点 一般是利一般是利 用用统计统计方法方法 根据对特定频带上的通信系统的测量值来进行根据对特定频带上的通信系统的测量值来进行 统计统计 在分析通信系统的性能时在分析通信系统的性能时 通常以理想的加性高斯白噪声通常以理想的加性高斯白噪声 AWGN 信道作为分析的基础信道作为分析的基础 在该信道上在该信道上 统计独立的统计独立的 高斯遭受叠加在信号上高斯遭受叠加在信号上 高斯噪声指频谱非常宽高斯噪声指频谱非常宽 1012Hz 幅幅 度随时间连续随机变化度随时间连续随机变化 也称为起伏噪声也称为起伏噪声 所谓所谓 白白 指噪指噪 声功率谱密度声功率谱密度 PSD 在整个频率轴上为常数在整个频率轴上为常数 0 w Hz 2 n n W 2007 10 234 白噪声概率分布白噪声概率分布 白噪声功率谱白噪声功率谱 和自相关函数和自相关函数 a 白噪声的功率谱密度 2 0 n n W 0 b 白噪声的自相关函数 2 0 n n R 0 n p n 2 2 2 exp 2 1 n np 1 54321012345 0 0 1 0 2 0 3 0 4 自相关函数自相关函数 Rn n0 2 在理想化在理想化 RF能量不被物体吸收或反射能量不被物体吸收或反射 大气层理大气层理 想均匀且无吸收等想均匀且无吸收等 的自由空间中的自由空间中 RF能量的衰减能量的衰减 和收和收 发端距离的平方倒数成正比发端距离的平方倒数成正比 接收功率相比发接收功率相比发 射功率有一个衰减因子射功率有一个衰减因子Lp d 称为路径损耗或自由称为路径损耗或自由 空间损耗空间损耗 表示为 表示为 其中其中d是收是收 发端的距离发端的距离 是传输信号的波长是传输信号的波长 在在 这种理想传播中这种理想传播中 接收信号的能量是可以预测的接收信号的能量是可以预测的 但但 在实际信道中在实际信道中 信号传输会有反射信号传输会有反射 散射散射 衍射等衍射等 上述模型就不准确了上述模型就不准确了 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室5 2 4 p d L d 衰落信道分类衰落信道分类 对电磁波传播模型的研究对电磁波传播模型的研究 一般集中于一般集中于给定范围内平给定范围内平 均接收场强的预测均接收场强的预测和和特定位置附近场强的变化特定位置附近场强的变化 对于对于 预测平均场强并用于估计无线覆盖范围的传播模型预测平均场强并用于估计无线覆盖范围的传播模型 由于它们描述的是发射机和接收机之间长距离由于它们描述的是发射机和接收机之间长距离 几百几百 米或几千米米或几千米 上的场强变化上的场强变化 所以被称为所以被称为大尺度传播大尺度传播 模型模型 描述短距离或短时间内的接收场强的快速波动 描述短距离或短时间内的接收场强的快速波动 的传播模型的传播模型 称为称为小尺度衰落模型小尺度衰落模型 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室6 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室7 衰落信道的分类衰落信道的分类 由于大范围移动而由于大范围移动而 造成的大尺度衰落造成的大尺度衰落 位置的细小变化造位置的细小变化造 成的小尺度衰落成的小尺度衰落 信号的时间扩展信号的时间扩展信道的时变性信道的时变性 时延域时延域 描述描述 频域频域 描述描述 频率选择频率选择 性衰落性衰落 平坦平坦 衰落衰落 频率选择频率选择 性衰落性衰落 平坦平坦 衰落衰落 时域时域 描述描述 Doppler Doppler 频频 移域描述移域描述 快衰落快衰落慢衰落慢衰落 快衰落快衰落慢衰落慢衰落 傅立叶变换傅立叶变换傅立叶变换傅立叶变换 对偶对偶 对偶对偶 大尺度衰落表示由于在大范围内移动而引起的平均信号能量大尺度衰落表示由于在大范围内移动而引起的平均信号能量 的减少或路径损耗的减少或路径损耗 产生原因是收产生原因是收 发端之间地表轮廓发端之间地表轮廓 如如 高山高山 森林森林 建筑等建筑等 的影响的影响 通常称接收机被这些突出物通常称接收机被这些突出物 遮挡遮挡 了 了 小尺度衰落是指信号的幅值小尺度衰落是指信号的幅值 相位的动态变化相位的动态变化 这种变化是这种变化是 由于收由于收 发端之间空间位置处理的微小变化引起的发端之间空间位置处理的微小变化引起的 它表现它表现 为两种机制 信号的时延扩展为两种机制 信号的时延扩展 信号弥散信号弥散 和信道的时变特和信道的时变特 性性 如果存在大量反射路径而没有如果存在大量反射路径而没有LOS信号分量信号分量 此时的小此时的小 尺度衰落称为尺度衰落称为Rayleigh衰落衰落 接收信号的包络由接收信号的包络由Rayleigh概概 率密度函数统计描述 若存在率密度函数统计描述 若存在LOS 则包络服从则包络服从Rician分布分布 大尺度衰落可看成是信号的小尺度衰落的空间平均大尺度衰落可看成是信号的小尺度衰落的空间平均 无线移动通信跨越比较大的区域无线移动通信跨越比较大的区域 其信号必然同时受大尺度其信号必然同时受大尺度 衰落和小尺度衰落的影响衰落和小尺度衰落的影响 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室8 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室9 天线位移天线位移 天线位移天线位移 信号功率信号功率 dB 信号功率信号功率 dB 衰落的影响可表示为 衰落的影响可表示为 jt t e 其中其中由大尺度衰落由大尺度衰落 分量分量m t 和小尺度衰落和小尺度衰落 分量分量r0 t 两部分组成两部分组成 即 即 t 0 tm tr t 小尺度衰落叠加小尺度衰落叠加 在大尺度衰落上在大尺度衰落上 小尺度衰落小尺度衰落 设发送信号为设发送信号为 2 c jf t s tg t e 其中其中g t 表示基带信号 表示基带信号 表示取实部 表示取实部 2 1 1 大尺度衰落大尺度衰落 Okumura较早给出了无线移动应用中一些综合较早给出了无线移动应用中一些综合 包括天线高包括天线高 度度 覆盖面积等覆盖面积等 的路径损耗数据的测量的路径损耗数据的测量 Hata根据根据 Okumura的结果归纳出参数方程的结果归纳出参数方程 一般来说一般来说 无论室内或室外无线信道的传输模型都表明 平无论室内或室外无线信道的传输模型都表明 平 均路径损耗均路径损耗是收发端距离是收发端距离d的函数的函数 它与它与d 参考距离参考距离d0 关系为 关系为 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室10 p L d 0 n p d L d d 路径损耗因子路径损耗因子n取决于频率取决于频率 天线高度和传输环境 在自由天线高度和传输环境 在自由 空间中空间中n为为2 如果存在强烈的导波现象如果存在强烈的导波现象 如在城市街道如在城市街道 中中 n小于小于2 当有障碍物时当有障碍物时 n较大 较大 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室11 光滑平面上的电波传播光滑平面上的电波传播 接收信号功率为接收信号功率为 路径损耗路径损耗 2 2 2 4sin 4 tr rttr hh P dPGG dd 1 2 2 2 2 10 2 4sin 4 2 10log4sin 4 tr p tr hh Ld dd hh dB dd t h r h 22 1 tr ddhh 22 2 tr ddhh d 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室12 100200300400500600700800 60 70 80 90 100 110 120 130 140 L d d 路径损耗随着距离的增加而变大路径损耗随着距离的增加而变大 路径损耗在路径损耗在 收发距离之收发距离之 间 会交替间 会交替 出现极小值出现极小值 和极大值 和极大值 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室13 其他模型其他模型 对数距离路径损耗 对数距离路径损耗 奥村奥村 哈塔哈塔 Okumura Hata 路径损耗模型 路径损耗模型 Lee路径损耗模型 路径损耗模型 2 1 2 小尺度衰落小尺度衰落 分析小尺度衰落分量分析小尺度衰落分量r0 t 假设大尺度衰落假设大尺度衰落m t 的影响是个常的影响是个常 数数 多条散射路径中多条散射路径中 每条对应一个时变传播时延每条对应一个时变传播时延和一和一 个时变乘性因子个时变乘性因子 忽略噪声影响忽略噪声影响 接收到的带通信号可接收到的带通信号可 表示为 表示为 2007 10 2314 n t n t nn n r tt s tt 2 c jf t s tg t e 从上式可得到接收信号的等效基带信号 为 从上式可得到接收信号的等效基带信号 为 2 2 2 cn c nc jftt nn n jftjf t nn n t g tte t eg tte 2 c n jft nn n z tt eg tt 分析未经调制的载波分析未经调制的载波 载频为载频为fc 传输传输 即在所有时间内即在所有时间内 g t 1 则则z t 可简化为 可简化为 其中其中 基带信号基带信号z t 由一组时变相量的和组由一组时变相量的和组 成成 每个相量的振幅是每个相量的振幅是 相位是相位是 注意 注意 每每 改变改变1 fc时时 变化变化 例如当例如当fc 900MHz时时 为为 1 1ns 在自由空间中在自由空间中 它对应的传输距离为它对应的传输距离为33cm 这表示这表示 只要由相对较小的传输延迟只要由相对较小的传输延迟 就有明显变化就有明显变化 相量的叠相量的叠 加有时会增大加有时会增大z t 的振幅的振幅 有时会减小有时会减小z t 的振幅的振幅 z t 是所有路径的合成是所有路径的合成 可更简洁地表示为 可更简洁地表示为 其中其中是合成振幅是合成振幅 是合成相位是合成相位 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室 15 2 c n jft n n z tt e 2 nc n tft n t n t n 2 n t n n t jt z tt e t t 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室16 例如例如在信道中传输一个频率为在信道中传输一个频率为fc的正弦信号的正弦信号 LOS路径时延为路径时延为 0 反射路径时延为反射路径时延为 接收信号为接收信号为 12 cos 2 cos 2 cc r tf tf t cos 2 c r tf t 22 1212 2cos 2 c f 2 12 sin 2 arctan cos 2 c c f f 00 511 52 0 1 2 3 4 c f 接收信号幅度接收信号幅度 12 2 2 12 2 1 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室17 Rayleigh衰落 衰落 NLOS传播 传播 全是散射路径全是散射路径 没有直达径没有直达径 建模为建模为Rayleigh模型模型 幅度衰落幅度衰落 r0服从服从Rayleigh分布分布 即即 相位失真相位失真 服从均匀分布服从均匀分布 即即 幅度衰落幅度衰落 r0与相位失真与相位失真 是相互独立的是相互独立的 0 2 00 0 22 0 exp 0 2 00 r rr r px r 22 1 1 2 N n n E a 其中 表示多径信号的平均功率 1 02 2 0 f others 注意 这里的幅度注意 这里的幅度 衰落是小尺度衰落衰落是小尺度衰落 r0 t 就是前面的 就是前面的 合成振幅合成振幅a a t 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室18 Rician衰落 衰落 LOS传播 传播 除了散射路径除了散射路径 还有直达路径 还有直达路径 幅度衰落幅度衰落 a 的概率密度函数为的概率密度函数为Rician分布分布 22 000 00 222 0 exp 0 2 0 rrAAr Ir p r others 2 0 a 为视距分量功率 0 BesselI 为零阶修正的第一类函数 为 2 0 0 1 exp cos 2 Ixxd Rician信道信道K因子定义为因子定义为 2 2 2 A K 视距分量功率 散射分量功率 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室19 当当时时 Rician分布就趋于分布就趋于Rayleigh分布 分布 当当时时 LOS信号非常强信号非常强 信道趋于信道趋于AWGN信道信道 0K K 0 1 2 3 456 0 0 2 0 4 0 6 0 7 K 5dB K 0dB K 5dB K dB 0 p r 0 r 引起小尺度衰落的原因有两种引起小尺度衰落的原因有两种 1 信号的时间扩展 信号的时间扩展 2 由于运动而造成的信道时变特性由于运动而造成的信道时变特性 2007 10 2320 多径引起的时延扩展多径引起的时延扩展运动引起的时变性运动引起的时变性 时时 延延 域域 多径时延扩展多径时延扩展 码元时码元时 间 频率选择性衰落间 频率选择性衰落 多径时延扩展多径时延扩展码元速率码元速率 快衰落快衰落 信道衰落率信道衰落率 码元速率码元速率 慢衰落慢衰落 频频 域域 时时 域域 多普多普 勒频勒频 移域移域 信道相干带宽信道相干带宽码元速码元速 率率 平坦衰落平坦衰落 信道自相关时间信道自相关时间码元码元 时间时间 慢衰落慢衰落 对对 偶偶 机机 制制 对对 偶偶 机机 制制 2 2 信号时间扩展信号时间扩展 2 2 1 时延域上的信号时间扩展时延域上的信号时间扩展 Bello在在1963年给出了一种对衰落简单建模的方法年给出了一种对衰落简单建模的方法 提出了提出了广义平稳非相广义平稳非相 关散射关散射 WSSUS Wide Sense Stationary Uncorrelated Scattering 信信 道的概念道的概念 在该模型中在该模型中 以不同时延到达接收天线的信号认为是互不相关以不同时延到达接收天线的信号认为是互不相关 的的 可以证明可以证明 这样的信道在时域和频域里都是广义平稳的这样的信道在时域和频域里都是广义平稳的 通过构建这种类型的衰落信道模型通过构建这种类型的衰落信道模型 Bello定义了适用于所有频率和时间定义了适用于所有频率和时间 的函数的函数 对于移动信道对于移动信道 下图描述了该模型的下图描述了该模型的4个函数个函数 2007 10 2321 Tm S 0 多径多径 强度强度 曲线曲线 f Rf 0 0 1 m fT 频率分频率分 隔相关隔相关 函数函数 Tm 最大时延 最大时延 f0 相干带宽 相干带宽 fd 频谱展宽 频谱展宽 f S f fd 多普多普 勒功勒功 率谱率谱 cd ff cd ff c f t Rt 0 0 1 d Tf 时间分时间分 隔相关隔相关 函数函数 T0 相干时间 相干时间 傅立叶变换傅立叶变换 傅立叶变换傅立叶变换 对偶关系对偶关系 对偶关系对偶关系 多径强度曲线回答了一个问题多径强度曲线回答了一个问题 即即 对一个已传输的冲激对一个已传输的冲激 平均接收功率平均接收功率 如何随时延如何随时延变化变化 对于典型的无线信道对于典型的无线信道 接收信号通常由几个不连续接收信号通常由几个不连续 的多径分量组成的多径分量组成 从而使从而使表现为多个独立的尖峰表现为多个独立的尖峰 为了获得多径强度为了获得多径强度 曲线的测量值曲线的测量值 需要采用宽带信号需要采用宽带信号 冲激冲激 第一个和最后一个到达信号第一个和最后一个到达信号 的时间差为最大时延的时间差为最大时延Tm 在该时延之后到达的信号功率都已低于某一个门在该时延之后到达的信号功率都已低于某一个门 限限 可忽略不计可忽略不计 在衰落信道中在衰落信道中 根据根据Tm和码元时间和码元时间Ts的关系的关系 可分为可分为频率选择性衰落频率选择性衰落和和平平 坦衰落坦衰落 如果如果Tm Ts 则信道为频率选择性衰落则信道为频率选择性衰落 只要一个码元的多径分只要一个码元的多径分 量扩展超出了码元的持续时间量扩展超出了码元的持续时间 就会出现这种情况就会出现这种情况 信号的这种多径扩散信号的这种多径扩散 导致了码间串扰导致了码间串扰 ISI 失真失真 如果如果Tm Ts 则信道是平坦衰落则信道是平坦衰落 此时此时 一个码元的所有多径分量在码元一个码元的所有多径分量在码元 持续时间之内到达持续时间之内到达 因此因此 信号是不可分解的信号是不可分解的 此时不会引起此时不会引起ISI 因为信因为信 号的时间扩展并不导致相邻码元的重叠号的时间扩展并不导致相邻码元的重叠 但这时性能仍会降低但这时性能仍会降低 因为不可因为不可 分解的相量分量会破坏性地叠加起来分解的相量分量会破坏性地叠加起来 从而降低从而降低SNR 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室22 S 2 2 2 时间扩展信号在频域中的特征时间扩展信号在频域中的特征 可以在频域中对信号的分布情况可以在频域中对信号的分布情况进行分析进行分析 函数函数 R f 是一个频率分隔函数是一个频率分隔函数 它是它是的傅立叶变的傅立叶变 换换 函数函数R f 是两个信号频率差的函数是两个信号频率差的函数 它表示信它表示信 道对两个信号响应的相关性道对两个信号响应的相关性 它回答了它回答了 两个频率差两个频率差 为为 f f1 f2的接收信号的相关性是什么的接收信号的相关性是什么 可以如可以如 下获得 测量下获得 测量 R f 值 传输一 对频率 间隔为值 传输一 对频率 间隔为 f 的正弦信号的正弦信号 求两个独立接收信号的复频谱进行互相求两个独立接收信号的复频谱进行互相 关关 采样更大的频率间隔采样更大的频率间隔 f多次重复上述过程即可多次重复上述过程即可 2007 10 2323 S f Rf 0 0 1 m fT 频率分频率分 隔相关隔相关 函数函数 相干带宽相干带宽f0是一个频率范围的统计量是一个频率范围的统计量 在该带宽内能通过信号在该带宽内能通过信号 的所有频率成分的所有频率成分 并获得等量增益和线性相位并获得等量增益和线性相位 因此因此 在该在该 范围内信号谱分量的幅值有很强的相关性范围内信号谱分量的幅值有很强的相关性 即在该范围内信即在该范围内信 道对谱分量的影响是相似的道对谱分量的影响是相似的 f0可近似等于可近似等于1 Tm 当信号在信当信号在信 道中传播时道中传播时 最大时延最大时延Tm不一定是描述系统性能的最好参数不一定是描述系统性能的最好参数 因为具有相同因为具有相同Tm的不同信道在时延范围内的信号强度曲线可的不同信道在时延范围内的信号强度曲线可 能大不相同能大不相同 更常用的参数是时延扩展更常用的参数是时延扩展 一般用其均方根值一般用其均方根值 RMS 表示表示 称为均方根时延扩展称为均方根时延扩展 即即 2007 10 23 周武旸 个人通信与扩频实验室 24 2 2 是时延的均值 是时延的均值 是二阶矩 是二阶矩 2 相干带宽与时延扩展的关系式对不同的应用可能是不一样的相干带宽与时延扩展的关系式对不同的应用可能是不一样的 如在城市传播环境如在城市传播环境 如果如果f0W 则信道是平坦衰落信道则信道是平坦衰落信道 如下图所示如下图所示 因此信道因此信道 对信号所有频谱分量的作用是相似的对信号所有频谱分量的作用是相似的 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室26 衰落信道的信号色散与滤波器的信号扩展非常类似衰落信道的信号色散与滤波器的信号扩展非常类似 周武旸 个人通信与扩频实验室27 这种滤这种滤 波器类波器类 似于平似于平 坦衰落坦衰落 这种滤这种滤 波器类波器类 似于频似于频 率选择率选择 性衰落性衰落 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室28 信道冲激响应信道冲激响应 线性时不变线性时不变 LTI 信道信道 0 t t 0 t 1 tt 1 t LTI信道 h t h t t r th tt 0 t 0 t 1 h tt 延 时 延 时 2 3 移动引起的信道时变性移动引起的信道时变性 2007 10 2329 线性时变线性时变 LTV 信道信道 0 t t 0 t 1 tt 1 t LTV信道 t r thtt httd 0 t 0 t 211 r thtth t ht 1 r th t 1 n N jt nn n htt et 不 存 在 延 时 关 系 不 存 在 延 时 关 系 2 ncn tft 当当变化变化1 1 fc时 就会变时 就会变 化化2 2 弧度 因此 弧度 因此 的变的变 化对发射信号的影响远大于化对发射信号的影响远大于 的变化对信号的影响 的变化对信号的影响 n t n t n t 2 3 1 在时域中分析信道的时变性在时域中分析信道的时变性 信号色散特性和相干带宽表征了局部信道的时间扩展特性信号色散特性和相干带宽表征了局部信道的时间扩展特性 但都没有考虑到发射机和接收机之间的相对运动会造成传播但都没有考虑到发射机和接收机之间的相对运动会造成传播 路径的改变路径的改变 从而使信道具有时变性从而使信道具有时变性 R t 是一个时间分隔函数是一个时间分隔函数 是信道对正弦波响应的自相关函是信道对正弦波响应的自相关函 数数 该函数表示信道对在该函数表示信道对在t1时刻发送的正弦波的响应和对在时刻发送的正弦波的响应和对在t2 时刻发送相同正弦波的响应之间的关联程度时刻发送相同正弦波的响应之间的关联程度 其中其中 t t1 t2 相干时间相干时间T0是一个度量是一个度量 在该时间内在该时间内 信道对信号的响应基信道对信号的响应基 本上是时不变的本上是时不变的 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室30 t Rt 0 0 1 d Tf 时间分时间分 隔相关隔相关 函数函数 对偶概念 如果两个函数的数学关系式相同对偶概念 如果两个函数的数学关系式相同 则称它们是对则称它们是对 偶的偶的 dual 尽管可能是不同的参数描述尽管可能是不同的参数描述 例如例如 时延扩展现象在频域可用函数时延扩展现象在频域可用函数R f 表征表征 它表示了在它表示了在 哪个频率范围内接收信号的两个谱分量在幅度和相位上具有哪个频率范围内接收信号的两个谱分量在幅度和相位上具有 较强的相关性较强的相关性 衰减率在时域中用函数衰减率在时域中用函数R t 表征表征 它表示了它表示了 在哪个时间范围内接收信号的两个分量在幅度和相位上具有在哪个时间范围内接收信号的两个分量在幅度和相位上具有 较强的相关性较强的相关性 这两个函数就是对偶的这两个函数就是对偶的 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室31 f Rf 0 0 1 m fT 频率分频率分 隔相关隔相关 函数函数 t Rt 0 0 1 d Tf 时间分隔时间分隔 相关函数相关函数 对偶关系对偶关系 信道的时变特性可分为两类 信道的时变特性可分为两类 快衰落快衰落和和慢衰落慢衰落 快衰落是用于描述快衰落是用于描述T0Ts 则信道是慢衰落的则信道是慢衰落的 这时信道状态在一个码元持这时信道状态在一个码元持 续时间内保持不变续时间内保持不变 传输的码元不会有脉冲失真传输的码元不会有脉冲失真 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室32 2 3 2 Doppler频移域中的时变性频移域中的时变性 可以在可以在Doppler频移域中对信道的时变频移域中对信道的时变 特性进行分析特性进行分析 Doppler功率谱函数功率谱函数 S f 作为作为Doppler频移的函数频移的函数 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室33 f S f fd 多普多普 勒功勒功 率谱率谱 cd ff cd ff c f 在不同的环境下 频谱函数不同 频谱形状也不同 如在城市在不同的环境下 频谱函数不同 频谱形状也不同 如在城市 环境下 环境下 S f 为 为 2 1 1 0 cdcd c d d fffff ff S ff f others f S f 碗状 碗状 2007 10 23周武旸 个人通信与扩频实验室34 Doppler频移频移 Doppler频移定义为 频移定义为 其中其中v为移动速度为移动速度 为波长为波长 fc为射频频率为射频频率 c为光速为光速 为为t 时刻接收信号与时刻接收信号与x轴的夹角轴的夹角 cos cos c D vfv fttt c t v t t 这样 移动台在这样 移动台在t t时刻接收到的信号频率为时刻接收到的信号频率为f fc c f fD D t t 注意 注意 Doppler频移频移 不是简单的频不是简单的频 谱搬移 而是谱搬移 而是 频谱扩展 这频谱扩展 这 种现象称为频种现象称为频 率弥散 率弥散 由由S f 可以估计出信号频谱的扩展程度可以估计出信号频谱的扩展程度 它是信道状它是信道状 态变化率的函数态变化率的函数 Doppler功率谱的宽度功率谱的宽度 用用fd表示表示 有几个不同的