6.3.2. Параметры многолучевого канала
Большинство параметров многолучевого канала обусловлено распределением мощности в канале. Распределение мощности в канале (или профиль мощности) представляет собой зависимость принимаемой мощности на входе приемника от времени задержки прихода копий сигнала. Экспериментально профиль мощности (рис.6.5) определяется как среднее из нескольких измерений
Р, дБм
0
–10
–20
0 |
100 |
200 |
300 |
400 |
t, нс |
Рис.6.5. Профиль мощности
мгновенного значения мощности в избранных точках исследуемой области пространства вокруг приемника.
В зависимости от ширины тестового импульса и типа исследуемого многолучевого канала радиус области, в которой проводятся мгновенные измерения мощности в
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
диапазоне частот 450 - 6000 МГц, не превышает 6 м от точки расположения приемника при измерениях в свободном пространстве и не превышает 2 м при измерениях в здании. При таких расстояниях исключается влияние крупномасштабных эффектов изменения мощности с расстоянием. Наименьшее расстояние между точками, в которых происходит измерение, как правило, ограничивается четвертью длины волны на центральной рабочей частоте.
Многолучевой канал распространения описывается следующими интегральными параметрами.
Среднее время задержки τ распространения сигнала в радиоканале есть первый момент профиля мощности P(τ) и определяется из уравнения:
|
|
|
åP(tk ) ×tk |
|
|
|
|
|
t |
= |
k |
|
. |
|
(6.15) |
|
|
åP(tk ) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
Среднеквадратичное |
|
время |
|
задержки |
sτ |
||
распространения сигнала в радиоканале есть второй момент распределения профиля мощности и определяется из уравнения:
|
|
|
|
|
|
|
|
sτ = |
t2 - ( |
t |
)2 , |
(6.16) |
|||
где |
åP(tk )tk2 |
|
|||||
|
|
|
|
||||
|
t2 |
= |
k |
. |
|||
|
åP(tk) |
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
k |
|
||
Типичное время среднеквадратичной задержки составляет для уличных радиоканалов порядка нескольких
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
микросекунд, а для радиоканалов внутри помещения порядка нескольких наносекунд.
Максимальное время задержки τX определяется как
время, в течение которого энергия многолучевого канала уменьшается на Х [дБ] от максимального значения мощности. Другими словами, максимальная задержка
определяется как разность τX − τ0 , |
где τ0 - время прихода |
первого сигнала; τ X - время, |
в течение которого |
напряженность сигнала в точке приема находится внутри диапазона в Х [дБ] относительно максимальной величины сигнала. Так, например, максимальное время задержки для профиля мощности на рис.6.5 по уровню 10 дБ равно примерно 210 нс.
Когерентная полоса частот BC определяется как обратная величина к среднеквадратичной времени задержки:
B = |
1 |
, |
(6.17) |
C Kστ
где K = 5....50 .
Когерентная полоса частот определяет область частот, в которой частотная характеристика канала может считаться постоянной. Другими словами, в когерентной области частот имеет место постоянная величина коэффициента затухания в канале и линейная зависимость фазовой характеристики затухания от частоты. Все частоты, попадающие в когерентную полосу, оказывают одинаковое влияние на приемник; частоты за когерентной полосой испытывают существенно затухание и приобретают дополнительный фазовый сдвиг.
Временные параметры радиоканала и когерентная полоса частот описывают стационарные свойства радиоканала в некоторой локальной области пространства. Но эти
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
параметры не отражают временных изменений параметров канала, связанных со взаимным движением абонентов.
Доплеровская частота смещения спектра BD есть мера
сдвига частотного спектра сигнала в радиоканале, вызванная взаимным движением приемника и передатчика. При передаче узкополосного канала на несущей частоте fc
спектр сигнала на входе приемника будет иметь дополнительные спектральные компоненты в области частот fс ± BD .
Максимально величина доплеровского сдвига спектра равна:
BD = v fcс ,
где v - взаимная скорость абонентов; c - скорость света. Доплеровский сдвиг частоты относительно невелик и не превышает 200 Гц для несущих частот в диапазоне до 1 ГГц даже для абонента в быстро движущемся автомобиле. Очевидно, что параметр BD имеет значение только для
узкополосных сигналов и заведомо равен нулю для широкополосных сигналов.
Время корреляции Tc определяется как обратная величина к доплеровскому расширению спектра BD и используется
для характеристики канала во временной области. Время корреляции есть статистический параметр, который характеризует постоянную времени изменения частотных и временных характеристик канала. Предполагается, что в течение времени корреляции Tc =1
BD все характеристики
радиоканала остаются неизменными. Если приемник получает два сигнала с промежутком времени, меньшим времени корреляции Tc , то эти два сигнала существенно
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com