2.1 移动信道的特点 在线视频

同学们大家好

我是北京邮电大学教师牛凯

今天我们给大家介绍

移动通信原理的第二章

无线传播与移动信道

大家知道

移动通信的信号

它是由电磁波来承载的

电磁波在开放空间传播

因此移动信道的特点 特征

对于无线信号传播是有直接影响

因此我们首先先给大家介绍移动线

移动信道的一些基本传播特性

那么这一章的内容

我们分为五个部分

第一部分先简要介绍移动信道的特点

第二方面的我们重点来讲述一下无线信号

在移动信道当中传输

所经历的三种主要的快衰落

第三部分

我们来为大家介绍一下

无线传播它的类型与信道模型的定量分析

第四方面 我们介绍一下

无线信道的一些建模和模型的方法

最后我们做一下小结

我们首先先看移动信道的特点

无线电磁波信号在移动通信信道当中传播

我们可以把它的特点的概括这样的三个

第一个 是电磁波传播

它是在开放空间传播的

因此我们可以把它的特性的概括为是

传播的开放性

第二个特点是接收地点

它的环境

它是具有复杂性和多样性的

这个是直接影响到我们接收信号质量的

第三个特点是

移动通信的典型特点

这有个移动通信的用户

他是有位置的变化

那么用户位置的随机移动

也会对信号会产生影响

我们根据上面三个特点

可以把

无线信号在移动信道当中的传输

它的信号质量可以概括或者归纳为

三类损耗和四种效应

那么这个地方的三类损耗

我们是根据信号衰减和实变的不同层次

来进行分类的

第一类损耗就是路径传播损耗

这个地方所谓的路径传播损耗

大尺度的损耗或者衰落

那么这类损耗它直接反映

发射机到接收机之间距离的变化

对于接收信号质量的影响

它这种影响的是

极其缓慢的 甚至不变的

它只和收发信机之间的距离有关

所以我们称它为是一个大尺度的损耗

第二类损耗

我们称为是一个慢衰落损耗

这个所谓的慢衰落的损耗

有时候我们也称它为是中等尺度的损耗

或者我们也称它为是阴影衰落

这个地方所谓的

慢衰落

它指的是说

我的电磁波所收到的

接触到的电磁波

它的场强的中值

会随着时间缓慢地变化

所以我们也称它为是慢衰落

这个典型的情况是在阴影区域会出现

更小的尺度上就变化比较快的

这类损耗我们称为是快衰落

有时候我们也经常称它为

小尺度

小尺度衰落

这个小尺度衰落

根据电磁波信号

它的空 时 频三个物理维度上的变化

我们进一步可以把它划分为是

空间选择性快衰落

频率选择性快衰落

以及时间选择性快衰落

那么接收到的无线信号

由于经历了这样的三个层次的损耗

所以它的信号质量会下降

我们可以

把接收到的信号质量

归纳为这样的四种效应

第一种效应我们称为是阴影效应

所谓的阴影效应

它就指的是说

发射机

比如说我们这儿有个基站

当移动台

这里有个移动台

基站到移动台中间

比如说我们传播路径上面有建筑

高大的一些建筑物或者丘陵

产生了遮挡

比如说基站到移动台

有电磁波信号发送

但是因为有建筑物的遮挡

那电磁波的信号

不能够直接发到移动台

而是要经过这个建筑物

因为这个建筑物有遮挡

通过建筑物的衍射才过来的

那我们可以看到相当于是在建筑的

下半部分

这个地方有一个阴影区

因为电磁波本身

它的特点就是光波

它也可以看作是一种直线传播的传播特性

只不过是因为电磁波的波长

相对来讲是比较长的

那在遇到大的障碍物之后

它可以进行衍射

由于有这种阴影效应的存在

移动如果在这个阴影区

信号质量会有下降

导致经常会有掉话

或者是链路中断

这就是阴影效应的影响

我们再看第二种效应

第二种效应我们称为是远近效应

远近效应

它不是指的单个用户

而指的是多个用户之间的相互影响

或者干扰

比如说到我们这儿有一个小区

小区中间的是基站

那么假设说的我们有两个移动台

一个是在小区中心

另外一个是在小区边缘

那么基站

比如说

我们都能够收到这两个移动台发送的信号

我们假设它是上行

上行接收信号

移动台发 基站收

距离基站比较近的移动台

我们假设它的发射功率是P1

距离基站比较远的移动台

我们假设它的发射功率那是P2

假设说发射功率P1=P2

因为按照路径传播的特性

我们知道距离近的话

它的路径损耗小

距离远的话

它的路径损耗大

那我们看 在基站侧

距离基站比较近的U1用户

他所收到的信号

比如假设说他收到的信号

是PR1

距离基站比较远的U2用户

他所收到的信号

功率我们假设是PR2

因为发射功率是P1=P2的

那么U1离基站近

U2离基站远

显然我们可以知道接收功率PR1

就应当大于PR2

也就是说

远端的那个用户

基站侧

他收到的接收信号功率是比较弱的

而近端的用户

他的信号功率比较强的

假如说这两个用户

他们是同频同时的

那现在

远端的弱信号用户U2

就会受到近端的强信号用户的干扰

这就是所谓的远近效应

干扰如果很严重的话

那么远端就小区边缘处的用户

他就不能够正常通信

很多时候就会出现掉话

这就是远近效应

一般而言 我们称远近效应

就用户间的这种干扰

我们就称为是多址干扰

英文的我们经常缩写为叫做MAI

多址干扰

多址干扰就是远近效应导致的

一种典型的多用户之间的干扰

我们再看第三种效应

第三种效应叫做是多径效应

多径效应

我们刚才提到

它其实就是

电磁波传播的过程当中

因为地理环境的复杂性 多样性

那么发送端是一路信号发

但是接收端其实收到的是多路信号叠加

各径信号之间相互影响

这就叫做多径效应

比如说我们这画个图

这是一个基站

但是

在基站到移动台

传播的路径上有很多的障碍物

比如这有两个障碍物

那基站发射的信号

其实是分为两条路径到达接收端

这两个路径

它的距离是不一样的

那接收端所收到的

就是两个路径信号的叠加

这每个路径上它的信号的幅度

相位还有时延都是随机叠加的

那这种干扰

它会导致

各个径之间相互影响

它是自己的信号和自己信号的干扰

因此这种多径干扰

我们一般把它缩写为MPI

multipath interference

多径干扰其实和我们在本科通信原理

讲过的专业知识是密切关联的

多径干扰其实最终导致的

就是码间干扰

它是系统内部的干扰

就ISI

多径干扰对于移动通信系统来讲

是典型的一种干扰

是朴实性的

只要存在多径信道就会有多径干扰

我们再看 第四种效应

第四种效应

它主要和移动用户的运动是有关系的

假设说我们这儿有个基站

那移动台它在运动

比如说它是由近及远在运动

那移动台在运动的过程当中

发射端

比如说我们这有个下行

我们发射端发射的载波频率比如说是fc

但是因为移动台的来回运动

那接收端收到的频率

它就不一定是fc了

它会在fc的基础上有频率的变化

那么换言之

信号的频谱会用漂移或者是扩展

所以这就是我们称为是多普勒效应

多普勒效应一般来讲

主要是在高速运动的场景下

它的相对运动速度要达到70公里以上

70公里每小时以上的时候就会出现

那在中低速

或者我们在室内静止的状态下

多普勒效应不是那么明显的

那么以上就是我们看到的

三个层次的损耗还有

移动通信系统当中典型的四种效应