Page 9 - Integrated Wireless Propagation Models

Contents

Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii

1 Introduction to Modeling Mobile Signals in
Wireless Communications ................................... . 1
1.1 Why Write This Book? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Differences Between Free Space Communications and
Mobile Communications in Propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Treatment of Mobile Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4 History of Developing the Lee Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.5 Basic System Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.6 Mobile Radio Signal: Fading Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.6.1 Conditions of Mobile Signal Reception . . . . . . . . . . . . . 4
1.6.2 Types of Signal Fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.6.3 Attributes of Signal Fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.6.4 Flat Fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6.5 Signal Fading Caused by Time-Delay Spread:
Frequency-Selective Fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2
1.6.6 Fading Signal Caused by Doppler Spread . . . . . . . . . . 1 3
1.6.7 Short-Term and Long-Term Fading Signal . . . . . . . . . . 14
1.7 Co-Channel Interference Created from the Frequency
Reuse Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.7.1 Basic Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.7.2 Simulation Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7.3 Simulation Result 18
1.8 Propagation Fading Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.8.1 Rayleigh Fading Model-Short-Term
Fading Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.8.2 Log-Normal Fading Model-Long-Term
Fading Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.8.3 Estimating Unbiased Average Noise Level . . . . . . . . . 24
1.8.4 Rician Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.9 Three Basic Propagation Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1. 9.1 Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1. 9.2 Diffraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.9.3 Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
1.10 Applications of the Prediction Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
1.10.1 Classification of Prediction Models . . . . . . . . . . . . . . . . 42
1.10.2 Prediction Models for Propagating in Areas of
Different Sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

VII