GSM移动通信系统无线信道的性能分析 第6页
不同的环境中的平均延迟扩展是不同的，市区一般为3微秒；郊区为0.5微秒；开阔地小于0.2微秒。可见建筑物越多地地方，延迟扩展影响越大。在延迟扩展地功率延迟谱中第一个多径分量和最后一个之间地延迟差称为“最大延迟扩展”。
c）相关带宽和延迟扩展的关系
相关带宽Bc是频域统计测量值，它表示在相关带宽范围内，信道以等增益和线性相位通过全部频谱分量。在此带宽内，两个信号的幅度和相位具有高度地相关性，他们的频谱分量以类似的方式受到信道的影响，即或共同出现衰落，或共同不出现衰落。一般而言，相关带宽Bc≈1/τdmax，是和最大延迟扩展τdmax成反比的（也就是说，延迟扩展越小，相关带宽就越大）。此外，相关带宽还有几种运用：
当信号的带宽>信道的相关带宽，则信道为频率选择性衰落信道。此时，信号的各频谱分量不是同等的受到信道衰落的影响（例如，仅仅相关带宽之内的一部分信号受到衰落）。相关带宽越小，意味着频率分集数目越多。因此可以利用最大延迟扩展（相关带宽）来计算RAKE接收机中可分解的路径存在多少条。
当信号的带宽<信道的相关带宽,信道发生平坦衰落，输入信号的所有频谱分量均能不失真的通过。在数字系统中，因为信号的带宽是信号传输速率的倒数，因此信道的相关带宽决定了信道传输速率的上限，也即Bc>Bw＝1/Ts。
d）码间干扰及其危害
在实际的数字无线系统中，带宽受限的系统会受到码间干扰（ISI）的影响而降低传输性能。一般的，在时间色散媒质中（如空气，光纤介质），数字传输的速率Rb被延迟扩展所限制而造成码间干扰。如果要求有低误码率的话，有公式：
Rb < 1/2τb
即延迟扩展越小，信号可到达的传输速率就越高。码间干扰是数字通讯系统特有的干扰表现，我们应尽可能多的不引人任何码间干扰来减小信号带宽。
e）视距传播和自由空间的传播损耗模型
在考虑无线环境的传播损耗时，最简单的传播模型就是“自由空间的损耗”。我们考虑“视距可达”（LOS）的情况下。所谓“视距可达”，指得就是如下图4-5所示的发射机天线和接收机天线在视距范围内互相可见的状态。
图4-5
在这样的LOS条件下，我们有如下公式：
Lfreespace自由空间损耗（ dB）
d发射机天线和接受机天线之间的距离（ km）
f工作频率（MHz）
从这个公式中，我们了解到当距离或频率增加一倍，信号衰减约6db。收发信天线相隔越远，损耗越大；而无线电波的频率越高，衰减也越大。因此实际中1800M的传播损耗要高于900M频段10db左右。此外，由于信号的波长（频率）受到传播媒质的影响（λε≈λ/1.44），因此，无线电波的传播损耗和传播的媒质也有关系。在真空中衰减最小，在水中的传播损耗要小于在空气中的传播损耗。因此，在进行网络规划和优化时必须考虑到水面和河流的影响，通常在规划中，涉及站间距时，河流的宽度是不考虑在内的。
f）各种传播模型简介
在上一节中，我们主要探讨了自由空间的损耗情况。在实际情况下，无线环境远远复杂。因此，产生了许多测算无线损耗的模型。如HATA，Walfisch,COST231和奥村（Okumura）模型等。这些模型运用于各种不同的地理环境下，如市区稠密区，市郊，郊区，农村等等；也有不同的地形参考因子，如山区、平原等等。这些模型都是通过试验测试出来的结果拟合成的，与现场环境相比也存在一定的误差，因此，在实际的工程中应当根据每个地区不同的测试结果进行修正因子的调节来精确采用的模型。限于篇幅原因，这里不再展开，请查阅相关资料。
4.3无线电波的极化概念
无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波。接收天线的极化方向必须和发射出来的无线电波的极化方向一致才能有效的接收。
图4-6无线电波的极化
4.4分集技术
由于衰落具有频率、时间和空间的选择性，因此分集技术主要包括空间分集、时间分集、频率分集、极化分集等。
1．空间分集
若在空间设立两副接收天线，独立接收同一信号，出于它们所处的传播环境和接收信号的衰落各不相同，具有不相干或相干性很小的特点，因而采用分集合并技术并使之输出较强的有用信号，便降低了传播因素的影响。在移动通信中，空间的间距越大，多径传播的差异就越大，所收场强的相关性就越小。天线间隔可以是垂直间隔也可以是水平间隔。但是，垂直间隔的分集性能太差，一般不主张用这种方式。为获得相同的相关系数，基站两分集天线之间的垂直距离应大于水平距离。在同一基站或小区，采用两副水平间隔数十个波长的天线接收同一信号，通过分集组合技术便可以选出最强信号或组合成衰落较小的信号。可以用分集增益来表示空间分集的改善情况，其大小与采用组合技术有关，但主要改善取决于分集天线的有效高度（he）与水平间距(d)之比值及接收信号到达角（来波角）d。当接收正面来的信号（即口=O。）时，两幅分集接收天线上信号相关系数最小，分集增益最大：当接收侧面来的信号（即a =90。）时，则其相关系数最大，分集增益最小。这种方式在移动通信中是最有效的，也是应用最普遍的一种分集方式。
2．时间分集
可采用通过一定的时延来发送同一消息，或在系统所能承受的时延范围以内在不同时间内各发送消息的一部分。在GSM中采用的是交织技术来实现时间分集的，交织技术将在后面的篇幅作具体介绍。
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