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§2-2 移动信道的衰落特性
? 大尺度传播特性：描述的是发射机与接收机之间长距离上的场强变化
? 路径传播损耗：它反映了传播在宏观大范围(几百米或几千米)的空间距离上
的接收信号电平平均值的变化趋势。
? 由于阴影效应和气象条件变化造成的接收场强中值的缓慢变化，这种损耗是
中等范围内（数十至数百个波长范围）接收电平的均值变化而产生的损耗。
一般认为慢衰落与工作频率无关，仅取决于移动台的移动速度，衰落深度取决于障碍物的状态；且衰落后信号的幅度服从于对数正态分布。移动用户和基站之间的距离为r时，传播路径损耗和阴影衰落用dB可以表示为：
10lgl(r,ξ)=10nlgr+ξ
? 小尺度传播特性：描述短距离(几个波长)或短时间(秒级)内的接收场强的快速波动情
况。
? 快衰落损耗：由于多径传播而产生的损耗。它反映微小范围（几个至数十个
波长范围）接收电平的均值变化而产生的损耗。
一、快衰落/多径衰落/瑞利衰落：多径传播是陆地移动通信系统的主要特征。 ★多普勒频移
? 成因：路程差造成的接收信号相位变化值，进而产生多普勒频移。
? 后果：信号经不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩展，进而增加
信号带宽。
???? 计算：由路程差造成的接收信号相位变化值为：此可得出频率变化值，即多普勒频移fd为：fd?
2??l??2?v?t?cos?由S(源1??v???cos? 2??t??l?v X Y 移动环境：
? 基站高、移动台低。基站天线通常高30 m，可达90 m；移动台天线通常为2～3 m
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以下。
? 移动台周围的区域称为近端区域，该区域内的物体造成的反射是造成多径效应的主
要原因。
? 离移动台较远的区域称为远端区域，在远端区域，只有高层建筑、较高的山峰等的
反射才能对该移动台构成多径。
二、多经信号的统计特性
1） 瑞利Rayleigh衰落：在多径传播信道中，若N条路经彼此相互独立且没有一
个信道的信号占支配地位，或者没有直射波信号，仅有很多的反射波，则接收信号的包络将服从瑞利分布。
2） 莱斯Ricean衰落：在多径传播信道中，若接收信号中有一个信道的信号占支配
地位（常常是直射波），则其包络将服从莱斯分布。
3） Nakagami-m分布：在20世纪60年代，Nakagami通过基于现场测试的实验方
法，用曲线拟合得到近似分布的经验公式，对于无线信道的描述有很好的适应性。
? 瑞利分布－假设条件
? 在发信机与收信机之间没有直射波通路；
? 有大量反射波存在，且到达接收天线的方向角是随机的，相位也是随机的，
且在0～2л内均匀分布：
? 各个反射波的幅度和相位都是统计独立的。 ? 离基站较远，反射物较多
若N个信号的幅值和到达接收天线的方位角是随机的且满足统计独立，则接收信号为：
S(t)??Si(t)=?aiei?1i?1NNvj(?i?2?(cos?i)t)?ej(w0t??0)
式中，Si(t)为经反射(或散射)到达接收天线的第i个信号，其振幅为αi, 相移为φi。 θi为Si(t)与移动台运动方向之间的夹角, 其多普勒频移值为：载波初相。 fi??cos?i?fmcos?i。w0为载波角频率，φ0为?当N很大，由中心极限定理可知，接收信号的同相分量和正交分量均服从高斯分布，其包络服从瑞利分布：
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p(r)?12??2
2?2?0p(r,?)d??12??2?2?0re?r22?2d??r?e2?r22?2，r?0
式中，?为信号的平均功率，（?为包络检波前接收信号的均方根值）r为信号的幅度值。
不超过某特定值R的接收信号包络的概率。
p(R)?Pr(r?R)??（2.7）
进一步分析可得：
R0R2p(r)dr?1?exp(?2)--------------------------------------------------2?(一阶矩)均值：m?E(r)?(2.8)
??0rp(r)dr??2??1.253?------------------------- -----
(二阶矩)均方值(信号包络的功率)： E(r)?(2.9)
2?2?0r2p(r)dr?2?2--------------------
方差(信号包络的交流功率)：?r?E[r]?E[r]?2??222?2?2?0.4292?2-----
(2.10)
图2 – 4 瑞利分布的概率密度 i. ii.
当r=σ时，p(r)为最大值，表示r在σ值出现的可能性最大：p(?)?当r?1exp(?) ?2121n2??1.177?时，p(r)=0.5，因此1.177?为信号包络样本的中
值，记作rmid。
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