無(wú)線信道的數(shù)學(xué)表示--多徑信道傳輸函數(shù)的合理簡(jiǎn)化
由于公式 (2) 是時(shí)變的,非常難去分析,所以,需要做合理的簡(jiǎn)化。
假設(shè)在一個(gè)很短的觀察窗口內(nèi),即很短的時(shí)間窗口? 內(nèi),我們可以假定公式 (2) 中傳播路徑的數(shù)量 N(t) 和增益系數(shù)?
以及相位?
都是非時(shí)變的,同時(shí),各個(gè)路徑中信道的到達(dá)角度?
以及終端的移動(dòng)速度 v(t) 都是非時(shí)變的,利用上述假設(shè),令
,公式 (2) 可以簡(jiǎn)化為:
其中, ?還是時(shí)變的,即使終端的移動(dòng)速度 v 是非時(shí)變的,終端以恒定速度移動(dòng),也會(huì)造成各個(gè)路徑的時(shí)延的改變,下面就推導(dǎo)一下時(shí)延,推導(dǎo)成不依賴時(shí)間 t 這個(gè)參數(shù),我們以某一條路徑為切入點(diǎn)來(lái)分析,不失一般性,令
,則
,如果在 0 時(shí)刻,第n條路徑的時(shí)延為
,則終端經(jīng)過(guò)時(shí)間 t 的移動(dòng)后:
? 移動(dòng)的距離為 vt ,在電磁波方向上移動(dòng)的距離為 ,再除以光速,就得到這段移動(dòng)的距離上電磁波傳播需要的時(shí)間
其中? 為光速,綜合以上分析有:
(這里容易混淆的是:手機(jī)移動(dòng)的時(shí)間 t 與 延時(shí)時(shí)間 是不同的)
上式中 是手機(jī)移動(dòng)的距離在電磁波方向上的分量,如下圖所示:
?

?
?
而波長(zhǎng)是電磁波的周期乘以光速?
得到,那么距離除以波長(zhǎng),就是對(duì)應(yīng)的周期數(shù):
上面的周期數(shù)再除以對(duì)應(yīng)的時(shí)間 t ,則是頻率(即頻率偏移,多普勒頻移),可以把上面公式中的 t 約掉而變成:
?記為第 n 個(gè)路徑的多普勒頻移 . 把不乘以角度的部分稱為最大多普勒頻移?
:
則:
把這個(gè)? 代入公式 (3),考慮到 t 很小,而且
一般遠(yuǎn)小于
,可以做如下近似:
由于公式 (3) 指數(shù)部分的 是要與很大的 相?
作用,所以不能做近似。
?
則
把多普勒頻移相關(guān)的部分分離出來(lái),上式可以表示為:
其中指數(shù)中的第二項(xiàng):
上式中的? 表示自由空間波數(shù),僅僅與射頻的頻率有關(guān)系;
?是傳輸距離
可以看到,這個(gè)? 比較大的
公式 (4) 中的? 是多普勒頻移引起的相位偏差
?和?
是被傳輸信號(hào)與散射體相互作用的結(jié)果.
令,公式 (4) 可以寫成