随参信道通信原理讨论课实用教案

1、随参信道(xn do)多径传输(chun sh)双径传输(chun sh)模型信号的截取过程讨论内容讨论内容第1页/共15页第一页，共14页。01随参信道Coulombs law第2页/共15页第二页，共14页。随参信道随参信道(xn do)(xn do)随参信道是一种时变多径传播信道： 对信号的衰耗(shui ho)随时间而变化； 传输的时延随时间而变化； 多径传播。 随参信道：又称时变信道，信道参数随时间而变。随参信道举例：天波、地波、视距传播(chunb)、散射传播(chunb)第3页/共15页第三页，共14页。02多径传输biot-savart law 第4页/共15页第四页，共14页

2、。多径传输多径传输(chun sh)(chun sh)多径效应：信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间(shjin)而变，即存在多径传播现象。 设发射设发射(fsh)(fsh)信号为信号为 ，则经过，则经过n n条路径传播后条路径传播后的接收信号可用下式表述。的接收信号可用下式表述。coscAt1( )( )cos( )nicdiiR ta tttt1( )cos( )niciia ttt)(ti式中，式中，ai(t)第第i条路径的接收信号振幅；条路径的接收信号振幅； tdi(t) 第第i条路径的传输时延；条路径的传输时延； 第第i条路径的随机相位。条路径的随机相

3、位。 )()(tttdici第5页/共15页第五页，共14页。6改写(gixi)成： (4.4-2)上式中的R(t)可以看成是由互相正交的两个分量组成的，为一个窄带高斯过程。这两个分量的振幅分别是缓慢随机变化的。式中 接收多径信号的包络 ，一维分布服从瑞利分布 接收多径信号的相位，一维分布服从均匀分布 缓慢随机变化(binhu)振幅缓慢随机变化(binhu)振幅11( )( )cos( )cos( )sin( )sinnniiciiciiR ta ttta ttt( )( ) cos( ) sin( ) cos( )ccsccR tXttXttV ttt)()()(22tXtXtVsc)()(

4、tan)(1tXtXtcs1( )( )cos( )nicdiiR ta tttt1( )cos( )niciia ttt多径传输多径传输第6页/共15页第六页，共14页。7（1）从波形上看，多径传播的结果使确定的载频信号变成了包络（服从瑞）从波形上看，多径传播的结果使确定的载频信号变成了包络（服从瑞利分布）和相位都随机变化利分布）和相位都随机变化(binhu)的窄带信号，这种信号称为衰落信号的窄带信号，这种信号称为衰落信号(瑞利衰落瑞利衰落)；（2）从频谱上看，多径传播引起了频率弥散（色散），即由单个频率变成）从频谱上看，多径传播引起了频率弥散（色散），即由单个频率变成了一个窄带频谱。了一个

5、窄带频谱。 通常将由于电离层浓度变化通常将由于电离层浓度变化(binhu)等因素所引起的信号衰落称为慢衰等因素所引起的信号衰落称为慢衰落；而把由于多径效应引起的信号衰落称为快衰落落；而把由于多径效应引起的信号衰落称为快衰落(衰落周期和码元周期可衰落周期和码元周期可以相比以相比)。衰落信号衰落信号(xnho)的波形与频谱示意图的波形与频谱示意图多径传输多径传输(chun sh)(chun sh)第7页/共15页第七页，共14页。03两径传输模型Method of analogy第8页/共15页第八页，共14页。9113两径传输两径传输(chun sh)(chun sh)模型模型多径效应简化分析：

6、发射信号为：多径效应简化分析：发射信号为：f (t ) 仅有两条路径，路径衰减相同，时延不同仅有两条路径，路径衰减相同，时延不同 两条路径的接收信号为：两条路径的接收信号为：Af (t - 0) 和和A f (t - 0 - ) 其中：其中：A 传播衰减，传播衰减，0 第一条路径的时延，第一条路径的时延， 两条路径的时延差。两条路径的时延差。求：此多径信道求：此多径信道(xn do)的传输函数的传输函数 设设f (t )的傅里叶变换（即其频谱）为的傅里叶变换（即其频谱）为F ()： )()(Ftf)()(Ftf0)()(0jeAFtAf)(00)()(jeAFtAf)1 ()()()(000j

7、jeeAFtAftAf第9页/共15页第九页，共14页。101两径传输两径传输(chun sh)(chun sh)模型模型故得出此两径信道的传输(chun sh)函数为)1 ()()1 ()()(00jjjjeAeFeeAFH上式右端中，A 常数衰减因子， 确定的传输时延， 和信号(xnho)频率有关的复因子，其模为2cos2sin)cos1 (sincos1122jej图4.23 两径传播信道的幅频特性示意图 第10页/共15页第十页，共14页。11设最大多径时延差m ，则定义 f=1/m即为相邻传输零点的频率间隔。这个频率间隔通常称为多径传播信道的相关带宽(di kun)。如果，传输信号的

8、频谱宽于f，则该信号将产生明显的频率选择性衰落。为了不引起明显的频率选择性衰落，要求： 限制传输信号的频带宽度（在0.2f0.5f内）； 选择载波信号使传输信号的频谱中心f0在信道传输特性(txng)H（）的极点处（相关带宽f=1/m 的整数倍频率上）。当一个传输波形的频谱宽于1/时，传输信号的某些频率成分将比另外的频率成分受到更大的衰减（甚至根本传输不过去），波形将受到严重(ynzhng)的畸变。这种畸变就是所谓的频率选择性衰落（简称选择性衰落）所引起的。 曲线的最大和最小值位置决定于两条路径的相对时延差。而是随时间变化的，所以对于给定频率的信号，信号的强度随时间而变，这种现象称为衰落现象。

9、由于这种衰落和频率有关，故常称其为。第11页/共15页第十一页，共14页。04抗衰落措施Method of analogy第12页/共15页第十二页，共14页。131拓频多径分离RAKE接收技术：其基本原理是将无线通信系统中，幅度明显大于噪声背景的多径分量取出，对其进行延时和相位校正，使之在某一时刻对齐，并按一定的规则进行合并，变矢量合并为代数求和(qi h)，有效地利用多径分量，提高多径分集的效果。2交织技术：把一条消息中的相继比特分散开的方法，即一条信息中的相继比特以非相继方式发送，这样即使在传输过程中发生了成串差错，恢复成一条相继比特串的消息时，差错也就变成单个（或者长度很短）的错误比特，这时再用信道纠正随机差错的编码技术（FEC）消除随机差错。3信道均衡器：指为了提高衰落信道中