【LTE基礎(chǔ)知識】移動無線信道統(tǒng)計分析

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瑞利分布

    如果衰落是由各向同性的多徑引起的,則接收到的信號是一個復(fù)高斯隨機過程,復(fù)高斯隨機過程的包絡(luò)服從瑞利分布,相位服從均勻分布,因此這樣的衰落信號稱為瑞利衰落。

  在移動通信信道中,由于基站和移動臺之間的反射體、散射體和折射體的數(shù)量是相當(dāng)多的,所以信道的沖激響應(yīng)表示如下:

 

  其中,L代表到達(dá)多徑的條數(shù);

    Al代表第l條路徑的信號幅度;

  τl代表第l條路徑相對第一條路徑(τ=0)的時延;

  φl代表第l條路徑的信號相位。

  當(dāng)徑數(shù)較多時,可假設(shè)沒有直射信道,因此信道的沖激響應(yīng)h(τ)可以看成一個零均值復(fù)高斯過程,其包絡(luò)的值A符合瑞利分布,分布函數(shù)p(A)為:

 。

  信號包絡(luò)的均值為  ,方差為σ2

  相位φ符合均勻分布的,分布函數(shù)p(Φ)

  

  此種信道被稱為瑞利信道。

  值得注意的是,瑞利衰落和時間選擇性衰落、空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落是兩個層面、兩個角度的概念,不能混在一起。

  當(dāng)發(fā)射機和接收機之間沒有很強的視距傳播路徑時,瑞利分布是一個很好的信道傳播模型。它可以適當(dāng)?shù)乇硎臼袇^(qū)中的信道條件,其中大樓會阻礙視距傳播路徑,而且信號被各種物體反射后,在接收端時間上被展寬。

萊斯分布

  當(dāng)移動臺與基站間存在直射波信號時,即有一條主路徑,通過主路徑接收到一個穩(wěn)定幅度Ak和相位φk的信號;或者在媒質(zhì)中,除了隨機運動散射分量外,還存在固定散射或信號反射分量,但其余多徑傳輸過來的信號仍如上面“瑞利衰落概率模型”所述。這種情況下,其信號幅度包絡(luò)的值A的概率分布不再具有零均值,其分布函數(shù)p(A)為:

 

  此種信道被稱為萊斯信道。其中I0為貝塞爾零階函數(shù)。

  需要注意的是瑞利衰落是萊斯衰落的特殊形式?焖ヂ洳坏韧谌鹄ヂ,如果多徑中存在一條主徑,則接收到的信號幅度包絡(luò)服從萊斯分布,這樣的衰落就是萊斯衰落。

  在農(nóng)村環(huán)境中,阻礙信號物體較少,多徑信號包括一條很強的視距傳播路徑以及少量的反射路徑,頻譜功率呈萊斯分布。直射路徑的到達(dá)角度和直射路徑與其它路徑之間的功率之比相結(jié)合,決定了來自直射路徑能量對多徑衰落的正態(tài)瑞利模型會有多大影響。

對數(shù)正態(tài)分布

  由于建筑物或自然界特征的阻塞效應(yīng)引起的衰落,在時域上表現(xiàn)為慢速擾動,即稱長期衰落(long-term fading)。接收信號幅度值近似服從對數(shù)正態(tài)分布,其概率密度函數(shù)為:

 

    x為表示信號電平慢擾動的隨機變量,σ的標(biāo)準(zhǔn)值為8dB。


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