2_衰落信道_1
第十五章 衰落信道1
IL
•
• e，如果载频为1900Mhz,相干带宽的计算不受影 响，但是相干时间，多普勒扩展和交织时延必须 重新计算结果为：
• 因此
• 所以，交织跨度是 T =30ms，接受机和发射 机时延之和60ms，这对语音信号来说是可 以接受的
IL
• γ=10dB γ/Γ=10dB-20dB=-10db=0.1,求的信噪比小
于10dB的概率为
• 选择分集的概率为
p(γ > 10dB) = 0.9999
1
• 没有选择分集的结果
p (γ ≤ 10dB) = 1 − exp = 0..95
1
p (γ > 10dB ) = 1 − 0.095 = 0.905
1
例15.2 移动通信系统中的变量
• 多普勒扩展f=V/λ表明衰落率是速度的直接函数， 若采用QPSK的调制方式，码元速率为24300码 元/秒，试计算每码元的相位变化。假定载波频 率是1800MHZ，车速是50英里/小时。若车速 为100英里/小时，重复计算。 • 解：
• 若车速为100英里/小时，结果为：
可以看出，在多径环境下，若采用MPSK，M的 值一般不大于4
例15.3 移动通信中的均衡和交织
• 解：a，GSM测试结果给出6个理想的多径分量， 分别分布在0-16µs之间的6个时延点处，每个分 τ 量由平均相对功率S（）指明，这里都是1。该图 描述了为了进行均衡测试而假定的一个虚拟多径 τ 环境。根据所给信息，如下计算平均时延扩展
0
• d，为了确定交织延时，先应用式（15.25）和式 （15.29）计算多普勒扩展和相干时间：
• 因此
• 由于 T /T =10，交织跨度 T =63ms，接收机时延和发 射机时延之和126ms。对于语音信号，这是可接受的范 围的边缘。移动系统中通常使用的跨度比较小，能产生 20-40ms的单向时延的交织
信道衰落系数
信道衰落系数1. 介绍信道衰落系数是无线通信领域中一项重要的参数，用于描述无线信号在传播过程中的衰减情况。
信道衰落系数直接影响着无线通信系统的性能和可靠性。
本文将介绍信道衰落系数的定义、分类以及影响因素，并探讨常用的信道衰落模型和衰落预测方法。
2. 信道衰落系数的定义和分类2.1 定义信道衰落系数是指无线信号在传播过程中的衰减倍数。
它描述了信号在传输过程中所遭受的损失，衡量了信号的强度变化程度。
2.2 分类根据信道衰落的性质，信道衰落系数可以分为以下几种类型： 1. 大尺度衰落：大尺度衰落是指由于传输距离的增加而引起的信号衰减。
在宏蜂窝系统中，建筑物、地形等会导致大尺度衰落的发生。
2. 小尺度衰落：小尺度衰落是指由于信号的多径传播而引起的信号强度的快速变化。
它主要受到多径传播中的多径干扰、相位差异、多径信号相加减的影响。
3. 快衰落：快衰落是指信道衰落系数随时间迅速变化。
主要受到信号的多普勒频移引起的变化。
4. 慢衰落：慢衰落是指信道衰落系数随时间缓慢变化。
主要受到大尺度衰落引起的变化。
3. 影响因素信道衰落系数受到多种因素的影响，包括但不限于以下几个方面： 1. 传输距离：信道衰落系数随着传输距离的增加而增加。
传输距离越远，信号所受到的衰减越大。
2. 建筑物和地形：在城市环境中，建筑物和地形对信号传播起着重要的作用。
建筑物的阻挡会导致信号衰减，而地形的起伏也会影响多径传播和信号的反射衰落。
3. 天气条件：天气条件对无线信号的传播也有一定影响。
例如，大雨、大雾等天气会增加信道衰落系数。
4. 传输频率：不同频率的信号传播特性不同。
一般来说，较高频率的信号传播衰减较快。
5. 环境噪声：环境中存在的各种噪声，如热噪声、干扰等，会对信号传播产生干扰和衰减效果。
4. 常用的信道衰落模型为了更好地描述信道衰落特性，在通信系统设计和性能分析中，常使用一些经验模型来模拟信道衰落。
以下是几种常用的信道衰落模型： 1. 瑞利衰落模型：瑞利衰落是指没有直达路径的多径传播情况。
信道快衰落和慢衰落发生的条件
信道快衰落和慢衰落发生的条件快衰落和慢衰落是无线通信中常见的现象，它们的发生条件和特点有所不同。
我们来了解一下快衰落。
快衰落是指信号的强度在短时间内发生较大的变化。
快衰落发生的条件主要包括以下几点：1. 多径效应：当无线信号传播时，会经历多个路径的传播，其中包括直射路径和反射路径。
由于路径的不同长度和不同的传播环境，信号会在接收端产生衍射、多次反射和干扰等现象，导致信号强度的瞬时变化。
2. 多普勒效应：当发送端或接收端或两者同时运动时，信号的频率会发生变化。
根据多普勒效应公式，频率变化与相对速度成正比，这就导致了信号的瞬时衰落。
3. 天气条件：天气条件也会对无线信号的传播产生影响。
例如，在雨、雪、雾等恶劣天气下，信号会因为散射和吸收而发生衰落。
快衰落的特点是瞬时性强，持续时间很短，通常只有几毫秒或几微秒。
这对于某些应用来说是非常不利的，因为快速变化的信号强度会导致数据传输错误或通信中断。
接下来，我们来了解一下慢衰落。
慢衰落是指信号的强度在较长时间内发生较小的变化。
慢衰落发生的条件主要包括以下几点：1. 天线高度：天线的高度会影响信号的传播路径和传播距离。
当天线高度较低时，信号容易受到地面反射和散射的影响，导致慢衰落的发生。
2. 阻挡物：在城市或室内环境中，存在大量的建筑物、树木等阻挡物，它们会对信号的传播产生影响。
这些阻挡物会使信号发生衰落，尤其是在信号传播路径上存在大量的阻挡物时，慢衰落现象会更加明显。
3. 天线方向性：天线的方向性也会影响信号的传播。
当天线的辐射方向与接收端的位置存在一定角度偏差时，信号会经历多次反射和衍射，从而导致慢衰落的发生。
慢衰落的特点是变化缓慢而稳定，持续时间较长，通常是几十毫秒甚至几秒钟。
与快衰落相比，慢衰落对于某些应用来说更容易适应和处理。
快衰落和慢衰落是无线通信中常见的现象。
快衰落主要由多径效应、多普勒效应和天气条件等因素引起，其特点是瞬时性强；而慢衰落主要由天线高度、阻挡物和天线方向性等因素引起，其特点是变化缓慢而稳定。
现代移动通信蔡跃明题参考答案
现代移动通信蔡跃明题参考答案第⼀章思考题与习题1.何为移动通信？移动通信有哪些特点？答：移动通信是指通信的双⽅⾄少有⼀⽅在移动中（或者停留在某⼀⾮预定的位置上）进⾏信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机和⾏⼈）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定⽆线电台和有线⽤户）之间的通信。
移动通信的特点：（1）⽆线电波传播复杂（2）移动台受到的⼲扰严重（3）⽆线电频谱资源有限（4）对移动设备的要求⾼（5）系统复杂2.单⼯通信与双⼯通信有何特点？各有何优缺点？答：单⼯通信的特点：收发信机轮流⼯作、设备简单、省电、只允许⼀⽅发送时另⼀⽅进⾏接收；优点：设备简单、省电。
缺点：通信的时间长、使⽤不⽅便。
双⼯通信的特点：收发信机可以同时⼯作、使⽤⽅便，电源的消耗⼤；优点：使⽤⽅便、收发信机可以同时⼯作。
缺点：发射机总是⼯作的，电源消耗⼤。
3.常⽤的移动通信系统包括哪⼏种类型？答：蜂窝移动通信系统，⽆绳电话系统，集群移动通信系统，卫星移动通信系统，⽆线LAN 等4.移动通信系统由哪些功能实体组成？答：移动通信系统包括移动交换⼦系统（SS）、操作管理⼦系统（OMS）和基站⼦系统（BSS）（通常包括移动台（MS）），是⼀个完整的信息传输实体。
⽆线接⼝的主要功能如下：（1）⽤户与移动⽹之间的接⼝（Sm接⼝），即⼈机接⼝。
（2）移动台与基站之间的接⼝（Um接⼝）。
（3）基站与移动交换中⼼之间的接⼝（A接⼝）。
（4）基站控制器（BSC）与基站收发信机（BTS）之间的接⼝（Abis接⼝）。
（5）移动交换中⼼(MSC)与访问位置寄存器（VLR）之间的接⼝(B接⼝)。
（6）移动交换中⼼(MSC)与原籍位置寄存器(HLR)之间的接⼝(C接⼝)。
（7）原籍位置寄存器（HLR）与访问位置寄存器（VLR）之间的接⼝(D接⼝)。
（8）移动交换中⼼之间的接⼝(E接⼝)。
（9）移动交换中⼼（MSC）与设备标志寄存器（EIR）之间的接⼝（F接⼝）。
几种衰落信道
⼏种衰落信道瑞利分布瑞利分布(Rayleigh distribution)是指当⼀个随机的⼆维向量的每个分量呈独⽴的、均值为0、⽅差为σ2并且有着相同的⽅差的正态分布时，这个向量的模呈瑞利分布。
它是⼀个均值为0，⽅差为σ2的平稳窄带⾼斯过程，其包络的⼀维分布是瑞利分布⼀、准静态平坦衰落信道⼀般来说，多路信号到达接收机的时间有先有后，即有相对时(间)延(迟)。
如果这些相对时延远⼩于⼀个符号的时间，则可以认为多路信号⼏乎是同时到达接收机的。
这种情况下多径不会造成符号间的⼲扰。
这种衰落称为平坦衰落，因为这种信道的频率响应在所⽤的频段内是平坦的。
相反地，如果多路信号的相对时延与⼀个符号的时间相⽐不可忽略，那么当多路信号迭加时，不同时间的符号就会重叠在⼀起，造成符号间的⼲扰。
这种衰落称为频率选择性衰落，因为这种信道的频率响应在所⽤的频段内是不平坦的。
⽽准静态平坦衰落信道(quasi-static frequency-flat fading)是指多径情况不会造成符号间的⼲扰，并且在每⼀个传输块内为常数。
⼆、瑞利衰落信道模型（Rayleigh）假设发送信号为单⼀频率正弦波，即若不考虑直射路径，多径信道共有n条路径，各条路径具有时变衰耗和时变传输时延，且从各条路径到达接收端的信号相互独⽴，则接收端接受到的合成波为式中，ai(t)为从第i条路径到达接收端的信号振幅，τi(t)为第i条路径的传输时延。
传输时延可以转换为相位的形式，即为从第i条路径到达接收端的信号的随机相位。
r(t)也可表⽰为如下形式：由于X(t)和Y(t)都是相互独⽴的随机变量之后，根据中⼼极限定理，⼤量独⽴随机变量之和的分布趋于正态分布。
因此，当n⾜够⼤时，X(t)和Y(t)都趋于正态分布。
通常情况下X(t)和Y(t)的均值为0（由于没有直射路径），⽅差相等。
这种表⽰⽅式也叫做同相-正交表⽰法。
r(t)也可以表⽰为如下形式：这种表达⽅式也称包络-相位表⽰法。
第2讲-大尺度衰落信道
概述（2） 移动通信信道中的3种电磁波传播：
反射：当电磁波遇到比其波长大得多得物体时发生 反射，反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面。 绕射：当接收机与发射机之间的无线路径被尖利的 边缘阻挡时发生绕射。 散射：当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且 单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，发生散射。 散射产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。
Okumura模型
Okumura模型
丘陵地的修正因子Kh 丘陵地的地形参数用地形起伏高度Δh表征。它的 定义是：自接收点向发射点延伸10 km的范围内， 地形起伏的90%与10%的高度差即为Δh。这一定 义只适用于地形起伏达数次以上的情况，对于单 纯斜坡地形将用后述的另一种方法处理。
Okumura模型
Okumura模型
Okumura模型 移动台天线修正因子Hm(hm,f)
当移动台天线高度不是 3m时，需用移动台天线高度增益因子 Hm(hm,f)加 以修正，见上页右图。当hm ＞3m时，Hm(hm, f)＞0 dB；反之，当hm＜ 3m时，Hm(hm, f)＜0 dB。 当移动台天线高度大于5 m以上时，其高度增益因子Hm(hm, f)不仅与天线 高度、频率有关，而且还与环境条件有关。例如，在中小城市， 因建筑 物的平均高度较低，故其屏蔽作用较小，当移动台天线高度大于4m时， 随天线高度增加，天线高度增益因子明显增大；若移动台天线高度在1～ 4m范围内，Hm(hm, f)受环境条件的影响较小，移动台天线高度增高一倍 时，Hm(hm,, f)变化约为3 dB。
Okumura模型
适用范围：适用于城市宏小区。 频率f：150～1500MHz 距离d：1～100km 基站天线高度 hb：30～100m
Okumura模型
有关信道的几个基本概念
有关信道的几个基本概念信道是信息传输的通道，是信息从发送方到接收方的传输媒介。
在通信系统中，信道是非常重要的一部分，对信息传输的速率、可靠性和质量都有着重要影响。
以下是关于信道的几个基本概念：1.信道类型：信道可以分为有线信道和无线信道两种类型。
有线信道包括光纤、同轴电缆、双绞线等，其传输性能稳定可靠；无线信道通过无线电波进行传输，包括无线局域网、蓝牙、移动通信等。
2.信道带宽：信道带宽指的是信道中能够传输的频率范围。
对于有线信道，带宽通常是固定的；而对于无线信道，带宽通常是可变的，会受到其他无线设备的干扰影响。
3.信号信噪比：信号信噪比（SNR）是用来表示信号强度和噪声水平之间差异的指标。
信号信噪比的大小决定了信息传输的可靠性和质量，当信噪比较低时，可能会导致接收方无法正确恢复发送方发送的信息。
4.多路复用：多路复用是指多个信号共用一个信道的技术。
常见的多路复用技术包括频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）和码分多路复用（CDM）。
多路复用可以提高信道的利用率，使多个信号同时传输，从而提高通信系统的容量。
5.编码调制：编码调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，在信道中传输。
常见的编码调制技术包括幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和正交幅移键控（QAM）等。
编码调制可以提高信号的抗干扰性和传输效率。
6.信道容量：信道容量是指信道在单位时间内能够传输的最大信息量。
信道容量受到信噪比、带宽和信号调制方式等因素的影响。
对于高容量的信道，可以传输更多的信息，提高通信系统的数据传输速率。
7.信道衰落：信道衰落是指信号在传输过程中遇到的衰弱和扩散现象。
有线信道的衰落主要受到传输介质的衰减影响；无线信道的衰落主要受到多径效应和大气衰减的影响。
信道衰落会导致信号强度减弱和失真，对信息传输造成影响。
8.信道编码：信道编码是一种通过添加冗余信息来纠正信道误差的技术。
常见的信道编码方法包括海明码、卷积码和Turbo码等。
块衰落信道模型
块衰落信道模型
块衰落信道模型是一种常用的信道模型，在无线通信系统中被广泛应用。
该模型描述了无线信号在传输过程中，受到信道衰落的影响。
块衰落信道模型假设信道的衰落是以一定的块形式进行的。
每个块中的信道状态保持不变，而不同块之间的信道状态可能会发生改变。
在每个块内，信道状态可以被看作是固定的，从而简化信道的建模。
在块衰落信道模型中，可以使用Rayleigh或Rician分布来表示信道衰落。
Rayleigh 衰落模型假设接收信号是由多个经过反射和散射传播路径上的信号叠加产生的，而Rician 衰落模型假设还存在着一个主要的传播路径。
通过这些模型，能够更好地描述无线信道中的多径效应。
对于块衰落信道模型的建模，可以使用以下步骤进行：
1. 确定衰落模型的类型，是Rayleigh衰落还是Rician衰落。
2. 然后，确定块的时长，即每个衰落状态保持不变的时间段。
3. 确定衰落状态的改变模式，可以是独立均匀分布，或者具有一定的相关性。
4. 生成块衰落信道模型，并使用该模型进行信道容量、误码率等性能指标的分析。
块衰落信道模型在无线通信系统中起到了关键的作用，能够更好地描述信号在传输过程中遇到的衰落现象。
该模型的应用可以帮助优化无线通信系统的设计，改善系统的性能。
matlab 多径衰落信道 -回复
matlab 多径衰落信道-回复Matlab是一种强大的数值计算和编程环境，广泛应用于信号处理和通信系统设计。
其中，多径衰落信道是通信领域中重要的研究课题之一。
本文将以"Matlab多径衰落信道"为主题，为你详细介绍多径衰落信道的概念、特点以及如何使用Matlab模拟多径衰落信道。
一、什么是多径衰落信道？多径衰落信道是指传输过程中，信号在多个路径上到达接收端，由于路径不同导致到达时间、相位和幅度的区别，从而引发信号相互干扰和衰减的现象。
多径衰落信道是无线通信中常见的信道类型，可以发生在室内、室外以及任何由于信号反射、散射、折射等造成的多路径传播环境中。
多径衰落信道的特点在于，接收信号的时域波形会出现多个传播路径的干扰和叠加。
这种干扰和叠加会引起信号的时延扩展、频率选择性衰减和相位畸变等问题，对信号的质量产生重要影响。
因此，了解和模拟多径衰落信道对于通信系统设计和性能评估非常重要。
二、Matlab模拟多径衰落信道的基本步骤1. 定义多径衰落信道模型在Matlab中，我们可以使用经验模型或几何模型来定义多径衰落信道。
经验模型（如Rayleigh模型、Rician模型、Nakagami模型等）基于实际场景中的信道测量结果，而几何模型（如莱斯模型）则基于信号的传播特性进行建模。
选择适当的模型取决于应用场景以及研究的目的。
2. 生成多径衰落信道的脉冲响应脉冲响应是指信道对于单位幅度的单位脉冲输入的响应。
在Matlab中，可以使用函数`rayleighchan`或`ricianchan`来生成多径衰落信道的脉冲响应。
这些函数的输入参数包括信道延迟、平均衰落损耗、多径幅度等。
3. 生成多径衰落信道的信号响应信号响应是指信号在多径衰落信道中传输后的效果。
在Matlab中，可以使用函数`filter`将信号与信道脉冲响应进行卷积来生成信号响应。
具体可以使用如下代码实现：生成多径衰落信道的脉冲响应chan = rayleighchan(1/1000, 30);生成输入信号tx_signal = randn(1, 1000);生成信道响应rx_signal = filter(chan.PathGains, 1, tx_signal);在上述代码中，`chan.PathGains` 是信道的脉冲响应。
衰落信道
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现代移动通信技术
2.1 衰落信道对通信的影响
在分析无线信道的传输特性时，通常认为信号衰减与距离的 关系与自由空间传播时一样。 在自由空间模型中，假定信号从发射端到接收端的传输过程 中射频能量不会被物体吸收或反射，也假定大气层对信号没有 影响，且认为信号的传输是远离地球的（或认为可以忽略各种 反射的影响）。 在理想空间信道中，射频能量的衰减和收、发端距离的平方 成正比，衰减Ls(d)称作路径损耗或自由空间损耗。当接收天线 是迷向（各向同性）时，Ls(d)可以表示为 (2.1) d是收、发端的距离，λ是传输信号的波长。
2007-08 10
东南大学移动通信国家重点实验室
现代移动通信技术
2.2 无线移动信道传播特性
利用复数概念，传输信号可以写成 （2.2） Re{· }表示{· }的实部，fc是载波频率。基带波形g(t)称为s(t)的 复包络，表达为 （2.3） R(t)=|g(t)|是包络幅值，Ф(t)是相位。 对纯频率或纯相位已调信号，R(t)是常量；对一般情况， R(t)相对于t=1/fc作缓慢变化。
2007-08
东南大学移动通信国家重点实验室
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现代移动通信技术
2.2 无线移动信道传播特性
大规模衰落可看成是信号的小规模波动的空间平均。 为了从大规模阴影效应中去除信号的小规模波动影响， 常将接收信号在10~30个波长上求平均来估计。 有3种影响信号传播的基本方式： 反射 当电磁波在传输时遇到尺寸远大于RF信号波长λ 的光滑表面时，会出现反射现象。 衍射 当收、发端之间的路径存在密度较大的物体，其 尺寸比λ大，就会在阻碍物之后产生次级波。衍射出现的 原因是收、发端之间没有视行路径，RF信号的能量不能 直接到达接收端。常称为遮蔽，因为即使存在不可穿透 障碍物，衍射场仍能到达接收机。 散射 当信号传输中遇到大的、粗糙的表面，或者尺寸 与λ相当的表面时，其能量会发生散射或向所有的方向反 射。传输路径上任何使信号发生散射或反射的物体都称 为散射物。
无线移动通信信道简版
无线移动通信信道无线移动通信信道1. 什么是信道在无线移动通信中，信道是指无线信号传输的媒介，它是无线通信系统中传送信号的路径。
信道可以是空中传输信号的空间，也可以是物理链路中的传输介质。
无线移动通信信道是无线通信系统中一个重要的概念，它直接影响着信号的传输质量。
2. 信道类型在无线移动通信中，根据不同的传输媒介和信号特点，可以将信道分为以下几种类型：2.1 广播信道广播信道是最常见的一种无线移动通信信道。
它通过将信号传输到广泛范围的接收器（如广播电视接收机或收音机）来实现信息传输。
在广播信道中，发送方向多个接收方发送相同的信息，因此广播信道具有较高的频谱效率。
然而，由于信息的传输是广播形式的，所以无法保证信息的安全性和隐私性。
2.2 点对点信道点对点信道是一种直接连接两个设备间的传输媒介。
在点对点信道中，设备之间可以进行双向通信，可以实现私密的信息传输。
点对点信道可以采用不同的物理链路，如有线或无线链路，并且可以根据需要采用不同的调制解调技术。
2.3 多址信道多址信道是一种将同一频段的信道资源分配给多个用户的技术。
在多址信道中，多个用户共享同一频段的信道，在适当的调度和调整下，各用户可以同时进行通信，从而提高频谱利用率。
多址信道可以采用时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）等不同的多址技术。
2.4 信道衰落无线移动通信信道中常常存在信号衰落现象。
信道衰落主要由传输媒介的多路径传播效应、阴影衰落、多普勒效应等因素引起。
信道衰落会导致信号强度的不均匀分布，从而影响到信号的传输质量。
为了克服信道衰落带来的影响，现代无线通信系统采用了调制编码、增强信道编码、自适应调制等技术来提高信号的抗干扰性和传输可靠性。
3. 信道容量信道容量是衡量信道传输效能的一个重要指标。
它表示在给定的频带宽度和信噪比条件下，信道所能传输的最大数据率。
信道容量受到信噪比、频带宽度、误码率等因素的影响。
提高信道容量的主要方法包括增大频带宽度、提高信噪比、改进调制解调技术等。
瑞利衰落信道简介
2.瑞利衰落信道模型
2.1 Clarke模型 Clarke模型是一个非常实用的平坦衰落（1）模型。 Clarke建立了一种用于描述平坦小尺度衰落的统计模型，即瑞利衰 落信道。其移动台接受信号的场强的统计特性基于散射，这正好与市 区环境中无直视通路的特点相吻合，因此广泛用于市区环境的仿真中。 这种模型假设有一台具有垂直极化天线（2）的接受台，移动台天线 接收到的是由N个具有随机相位和随机入射角平面波所组成的场，且 每个平面波的振幅均匀分布。要指出的是这种假设是建立在没有直射 路径的前提下，各到达波的散射成分经历的是小尺度距离的衰减。 基站和移动台之间传播环境主要特征是多径传播，即并不仅仅来自 一条直射路径，而更包括由于建筑物、树木及起伏的地形引起反射、 散射及绕射后的信号，由于电波通过各个路径的距离不同，因而各路 经来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在 接收端叠加，有时同相叠加而加强，有时反相叠加会减弱。这样，接 受信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。对于典型的市区环境，具 有以下特点：发射天线放置在建筑物顶端，在接收天线的远场区空间 上只存在很少的可分离的远端散射体，且每个主反射体一般只有一个
主要路径；在发送端和接收端的附近存在大量的散射体（称为本地散 射体），由于它们产生的多径信号相对时延很小，所以可以认为任何 平面波都没有附加时延，又由于不存在直射路径，只存在散射路径， 使得到达波都经历了相似的衰落，具有几乎相等的幅度，只是具有不 同的频移和入射角。
Jakes模型 Jakes仿真方法相对于其他方法而言，能产生一种较好的瑞利仿真 信号。 clarke模型是多径衰落的数学模型；而Jakes模型其实严格应该称 为Jakes simulator，它是一个仿真模型，（也就是说是clarke模型 的一个具体实现形式）它产生的信号是广义平稳的，并且能够较好的 吻合Clarke模型中的统计特性。 （1）平坦衰落：若移动无线信道在比发射信号的带宽大得多的信道 带宽内具有不变的增益和线性相位响应，则接收信号将发生平坦衰落。 这种情况，时域上信道的波形比信号的波形窄，频域上信道波形比信 号波形宽。所以，接收信号幅度增益发生改变（引起深度衰落），而 频谱依然保持。 （2）垂直极化：是指卫星向地面发射信号时，其无线电波的震动方 向是垂直方向。在地面蜂窝无线系统中，电波在三维空间中传播，基 站发送的信号通常采用垂直极化，为了便于通信，移动台天线通常也 采用垂直极化。
信道衰落是什么意思？
信道衰落是什么意思？一、什么是信道衰落信道衰落是指信号在传输过程中逐渐减弱的现象。
衰落通常由多种因素引起，包括传输介质的衰减、多径传播、大气影响以及障碍物的阻挡等。
当信号经过衰落后，接收端收到的信号强度变弱，可能导致误码率增加，影响通信质量和传输速率。
信道衰落可分为大尺度衰落和小尺度衰落。
大尺度衰落是指信号传输距离较长时，因传输介质的衰减导致的衰落现象，如自由空间传输中的路径损耗；而小尺度衰落是指信号在短距离范围内，由于多径效应引起的快速衰落现象，如城市中的多径传播。
信道衰落会对无线通信系统的性能产生重要影响，因此准确估计信道衰落对信号的影响，对于信号检测、传输速率控制和功率分配等方面都具有重要意义。
二、信道衰落的影响1. 误码率增加：衰落信道会导致接收端收到的信号强度减弱，增加误码率。
这是因为信号在传输过程中受到干扰较大，接收端可能无法正确解码信号，从而产生误码。
2. 传输速率减慢：信道衰落会限制传输速率。
当信号强度下降时，接收端必须采用更低的传输速率来保证可靠传输。
而较低的传输速率会导致传输时间延长，限制了通信系统的吞吐量。
3. 信号质量下降：由于衰落信道的存在，信号质量会受到很大影响。
信号强度的减弱会使信号质量下降，导致通话质量不佳，甚至无法建立有效的通信连接。
4. 功耗增加：在面对信道衰落时，为了维持一定的传输质量，系统可能需要增加发送功率。
这意味着设备需要耗费更多的电能，增加了系统的功耗。
三、信道衰落的解决方法1. 多天线技术：利用多天线技术可以有效抵抗信道衰落。
通过在发射端和接收端增加多个天线，系统可以通过空间分集和空间复用的方法来减小衰落的影响。
多天线技术能够提高系统的容量和覆盖范围，提高通信质量。
2. 码分多址技术：码分多址技术是一种通过在发送端对信号进行编码和调制的方法，使得多个用户可以同时在同一频段上传输数据。
这种技术利用不同的码来区分不同用户的数据，从而提高了系统的抗干扰能力，减小了信号衰落对信号质量的影响。
第3章 oy移动信道的传播特性-2-移动信道的特征(衰落)
数据传输速率高，则码元宽度小，带 频率选择性衰落（ 200kHz ） 宽宽，多径信号干扰码元程度高，信号 带宽大于信道相关带宽。
数字移动通信 3-24
3.2.4 时延扩展和相关带宽
相关带宽的意义
从频域来看多径现象将导致频率选择性衰落，即 信道对不同频率成分有不同的响应 在相关带宽内信号传输失真小，若信号带宽超过
根据发送信号与信道变化快慢程度（多普勒扩展）
快衰落（信号带宽Bs <多普勒扩展Bd，即码元间隔Ts >相干时间Tc）
慢衰落（信号带宽Bs >多普勒扩展Bd，即码元间隔Ts <相干时间Tc）
数字移动通信 3-32
一、平坦衰落与频率选择性衰落
平坦衰落
在信号带宽范围内，各频点的幅度有基本相同的增益， 即发送信号的频谱基本保持不变；
动，易受时间选择性衰落影响。
数字移动通信 3-31
3.2.3 多径衰落信道的分类
移动信道中的时间色散和频率色散产生衰落效应： 根据信号带宽和信道相关带宽的比较（多径衰落）
频率选择性衰落（码元间隔Ts <时延扩展Δ，即信号带宽Bs >相关
带宽Bc）
平坦衰落 （码元间隔Ts >时延扩展Δ，即信号带宽Bs <相关带宽Bc）
多径衰落
在不到一个波长范围内会出现几十分贝的电 平变化和剧烈的相位摆动
数字移动通信
3.2.2 移动环境的多径传播
1.多径衰落(幅度快衰落)
衰落的分布：没有直射播的N个路径传播时，每径信号的 幅度服从高斯分布，相位在0~2π 间服从均匀分布的各径 信号的合成信号的包络分布为瑞利分布。 幅度快衰落包络概率密度函数p(r)为
信道快衰落和慢衰落发生的条件
信道快衰落和慢衰落发生的条件以信道快衰落和慢衰落发生的条件为标题，我们将分别介绍两者的发生条件以及其对通信系统的影响。
一、信道快衰落的发生条件信道快衰落是指信号在传输过程中由于多径效应、多普勒效应等原因而产生剧烈的信号变化。
以下是信道快衰落发生的条件：1. 多径效应：多径传播是指信号在传输过程中经过不同路径到达接收器，这些路径的长度和传播时间不同，从而导致信号相位和幅度的变化。
当多径效应非常显著时，信道快衰落就会发生。
2. 多普勒效应：多普勒效应是指当信号源或接收器相对于信道移动时，信号的频率会发生变化。
当移动速度较快或者信号频率较高时，多普勒效应就会显著影响信号的传输质量。
3. 传输距离较短：信道快衰落更容易在传输距离较短的情况下发生。
这是因为短距离传输会导致多径效应更加明显，而且多普勒效应的影响也更加显著。
二、信道快衰落对通信系统的影响信道快衰落对通信系统的影响是非常明显的，它会导致以下问题：1. 信号衰落：信道快衰落会导致信号的幅度和相位发生剧烈变化，造成信号衰落。
这会导致接收端接收到的信号质量下降，从而影响通信系统的性能。
2. 误码率增加：信道快衰落会导致信号衰落和信号间干扰增加，从而使误码率增加。
这会导致数据传输的可靠性下降，需要采取一些错误纠正和检测的方法来提高系统的可靠性。
3. 信号插入：信道快衰落会导致信号插入现象，即信号突然从衰落状态恢复正常。
这会对通信系统的性能和稳定性造成一定的影响。
4. 时延扩展：由于多径效应的存在，信道快衰落会导致信号传输时延扩展。
这会使得传输的实时性下降，对于需要低时延的应用场景会造成一定的困扰。
慢衰落的发生条件慢衰落是指信号在传输过程中由于阴影效应、路径损耗等原因而产生的缓慢衰落。
以下是慢衰落发生的条件：1. 阴影效应：阴影效应是指由于信号传播过程中遇到的障碍物、建筑物等导致信号衰减的现象。
当障碍物的位置和性质发生变化时，信号的衰落也会发生变化。
2. 路径损耗：路径损耗是指信号在传输过程中由于传播距离增加而导致的信号衰减。
3G移动通信技术题库解析
3G移动通信技术题库一、填空题（60题）1. 第三代移动通信系统最早于1985年由国际电信联盟(ITU)提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS)，1996年更名为IMT-2000(国际移动通信-2000)，意即该系统工作在 2000 MHz频段，最高业务速率可达 2000 kb/s。
2. 主流3G接口技术中 TD-SCDMA 是我国提出的技术。
3. 中国移动、中国联通、中国电信三大运营商分别使用 TD-CDMA 、 WCDMA 和cdma2000 标准。
4. 3G的目标是：全球统一频段，统一标准，无缝覆盖。
5. 第三代移动通信系统中WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA，分别是 FDD 、 FDD 、 TDD 制式。
6. 在UHF频段，从发射机到接收机的电磁波的主要传播方式是散射。
7. 假设机站天线的发射功率为43dBm，则对应 20 W。
8. WCDMA体制移动性管理机制的核心技术是 MAP技术和 GPRS隧道技术。
9. 基站天馈子系统由天线、馈线、天馈避雷器、塔放等组成。
10. RNC包括中央交换子系统、业务处理子系统、操作维护子系统等逻辑子系统。
11. WCDMA无线网络的规划区主要依据话务量和覆盖区地物来进行分类。
12. WCDMA宏蜂窝基站的发射功率为 43 dBm，导频功率约占约 33 dBm。
13. 扩容可以通过加站、加载频、加功放等方式实现。
14. 网规网优业务流程包括预规划、无线勘测、网络割接、路测优化和网络验收等5个主要阶段。
15. 多址技术有时分多址、频分多址和码分多址；双工技术有时分双工和频分双工。
16. WCDMA系统带宽是 5MHz 。
17．常见的覆盖问题有覆盖空洞、覆盖盲区、越区覆盖、导频污染、上下行不平衡等。
18. WCDMA容量是一个“软容量”，上行链路极限容量一般是受限于干扰，下行容量受限于功率。
19. 无线环境中的衰落主要包括阴影衰落、快衰落、空间衰落。
瑞利衰落信道参数
瑞利衰落信道参数瑞利衰落是无线通信中常见的一种信道衰落模型，描述了信号在传输过程中遇到的衰落现象。
在无线通信中，信号在传输过程中会经历多次反射、散射和衍射等现象，导致信号强度的变化。
瑞利衰落信道参数是描述瑞利衰落特性的重要参数，对无线通信系统的设计和性能评估具有重要意义。
一、瑞利衰落信道参数的定义瑞利衰落信道参数包括衰落深度、衰落带宽和衰落速度三个方面。
1. 衰落深度（Fading Depth）：衰落深度是指信号在瑞利衰落信道中的幅度变化范围。
在瑞利衰落信道中，信号的幅度会随机地从强到弱或从弱到强变化，衰落深度是表示这种变化范围的参数。
2. 衰落带宽（Fading Bandwidth）：衰落带宽是指信号在瑞利衰落信道中的频率变化范围。
在瑞利衰落信道中，信号的频率会随机地从高频到低频或从低频到高频变化，衰落带宽是表示这种变化范围的参数。
3. 衰落速度（Fading Rate）：衰落速度是指信号在瑞利衰落信道中的变化速率。
在瑞利衰落信道中，信号的幅度和频率会随着时间的变化而变化，衰落速度是表示这种变化速率的参数。
二、瑞利衰落信道参数的影响因素瑞利衰落信道参数受到多种因素的影响，包括传输距离、传输环境、接收天线高度等。
1. 传输距离：传输距离是指信号从发送端到接收端的距离。
随着传输距离的增加，信号在传输过程中会经历更多的反射、散射和衍射现象，导致衰落深度增加，衰落带宽减小，衰落速度加快。
2. 传输环境：传输环境包括城市、农村、室内、室外等不同的环境条件。
不同的环境条件会导致信号的多径传播特性不同，进而影响瑞利衰落信道参数。
例如，在城市环境中，信号会经历更多的反射和散射，导致衰落深度增加，衰落带宽减小，衰落速度加快。
3. 接收天线高度：接收天线高度是指接收端天线距离地面的高度。
接收天线高度的增加会导致信号的多径传播路径增加，进一步影响瑞利衰落信道参数。
通常情况下，接收天线高度越高，瑞利衰落信道参数的变化范围越大。
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2.2 无线移动信道传播特性
图2.1 衰落信道的分类
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2.2 无线移动信道传播特性
两类衰落：大规模衰落和小规模衰落。 大规模衰落表示由于在大范围内移动而引起的平均信号能量的减 少或路径损耗。原因是收、发端间地表轮廓的影响。大规模衰落常 用平均路径损耗（服从n次方律）和围绕均值的对数正态分布变量 来描述。 小规模衰落是指信号的幅值、相位的动态变化，反映在收、发端 间空间位置的微小变化（小至半个波长）上。小规模衰落表现为： 信号的时延扩展（信号弥散）和信道的时变特性。 信道的时变特性是由于发和接相对移动而造成传输路径的变化。 传输路径的变化速率影响衰落速率。 如果存在大量反射路径而不存在视行信号分量，此时的小规模衰 落称作瑞利衰落，接收信号的包络由瑞利pdf统计描述。 若存在一个没有衰落的主要信号分量，则接收信号的小规模衰落 的包络服从Rician分布。 当信号的视行路径被阻挡时小规模衰落服从瑞利分布，否则服从 Rician分布。无线移动通信跨越比较大的区域，其信号必然同时受 大规模衰落和小规模衰落的影响。
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2.1 衰落信道对通信的影响
分析系统性能时以理想加性高斯白噪声信道为分析基础。 噪声来源 接收机中产生的热噪声。 进入天线的自然噪声和人为的噪声。影响可用天线温度 描述。 热噪声在有用信号频带范围内的功率谱密度是平坦的， 概率密度函数是零均值的高斯密度函数（pdf）。 移动通信外部噪声和干扰比接收机内部热噪声的影响大。 在建模实际系统时，下一步是分析带限滤波器，在发射 机中它用于将传输信号限定在给定频谱范围内；在接收机 中带限滤波器通常采用匹配滤波器。 由于滤波器的频带限制以及相位失真，必须采用特殊的 信号设计和均衡技术以减少滤波器引起的码间串扰。
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2.1 衰落信道对通信的影响
在这种理想传输中，接收信号的能量可以被精确 预测。但在大多数实际信道中，信号的传输是在 靠近地球的空气中进行的，所以理想空间模型对 描述信道特性和预测系统的性能是不够的。在无 线移动通信系统中，信号从发射端可以通过多条 反射路径到达接收端，这种现象称为多径传输。 它会使接收信号的振幅、相位以及角度产生波动， 这种现象称为多径衰落。端到端的系统建模和设 计采用多种技术的综合以减少衰落的影响，它比 仅因AWGN而引起降级的信道设计要复杂得多。
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图2.4 在德国一些地方测量的路径损耗与距离之间的关系
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2.2 无线移动信道传播特性
大规模衰落 路径损耗Lp(d)可由 LP (d ) 加上一个随机变量Xσ得到
（2.7）
Xσ :零均值、标准方差为σ（dB表示）的高斯随机变量。Xσ 是与位置、距离无关的量。
由于Xσ 和Lp(d)是随机变量，必须确定Xσ 的初始值。
通常根据测量结果确定，Xσ 的值一般为6~10dB或更高。 对给定收、发端距离的任意单元，统计描述大规模衰落造成 的路径损耗参数有： （1）参考距离 （2）路径损耗指数 （3）Xσ 的标准方差
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叶芝慧
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第2讲
信号时间扩展
衰落信道
衰落信道对通信的影响 无线移动信道传播特性 移动引起的信道时变性 降低衰落影响的方法 衰落信道的主要参数
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当二十世纪五、六十年代首次对通信信道中产生衰 减的机制进行建模的时候，此模型主要是用于分析在 一个很宽的频带上沿着地表进行的通信。电离层传输 的3~30 MHZ高频（HF）频带、对流层散射的300 MHZ~3 GHZ甚高频（UHF）和3~30 GHZ超高频 （SHF）信道，这些都是受衰落影响的信道。本讲将 重点分析UHF频段中的瑞利（Rayleigh）衰落，该衰 落对移动通信系统产生影响，如蜂窝通信系统。重点 介绍基本的衰落原理、衰落的类型以及减少衰落的方 法。
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现代移动通信技术Leabharlann 2.2 无线移动信道传播特性
大规模衰落 在log-log坐标图中，d>d0时，LP (d ) 与d的关系是斜率为10ndB/10倍 的直线。n取决于频率、天线高度和传输环境。在自由空间中信号 传输服从倒数平方律，n等于2。 如果存在强烈的导波，n可能低于2。当有障碍物的时候，n比较 大。图2.4给出了在德国一些地点测出的路径损耗与距离的关系。d0 = 100 m。图中也给出了不同指数值时对应的直线。 式（2.6）表达的路径损耗对距离的关系是一个平均值。对相同 的T-R，不同地方的周边环境不同，有必要对均值方程作修改。 图2.4说明在某些情况下路径损耗值的修改有可能比较大。测量 结果显示，任意d的路径损耗Ld是一个均值为、服从对数正态分布 的随机变量。
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2.2 无线移动信道传播特性
大规模衰落可看成是信号的小规模波动的空间平均。 为了从大规模阴影效应中去除信号的小规模波动影响， 常将接收信号在10~30个波长上求平均来估计。 有3种影响信号传播的基本方式： 反射 当电磁波在传输时遇到尺寸远大于RF信号波长λ 的光滑表面时，会出现反射现象。 衍射 当收、发端之间的路径存在密度较大的物体，其 尺寸比λ大，就会在阻碍物之后产生次级波。衍射出现的 原因是收、发端之间没有视行路径，RF信号的能量不能 直接到达接收端。常称为遮蔽，因为即使存在不可穿透 障碍物，衍射场仍能到达接收机。 散射 当信号传输中遇到大的、粗糙的表面，或者尺寸 与λ相当的表面时，其能量会发生散射或向所有的方向反 射。传输路径上任何使信号发生散射或反射的物体都称 为散射物。
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2.2 无线移动信道传播特性
小规模衰落 小规模衰落r0(t)。假设大规模衰落m(t)的影响是个常数，又假设天 线是移动的，存在多条传输散射路径，每条对应一个时变传输时延 τn(t)和一个时变乘性因子αn(t)。收到的带通信号为 （2.8）
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2.2 无线移动信道传播特性
小规模衰落 当接收信号由多个反射信号和一个未经衰落的视行信号叠加而 成时，包络服从Rician分布，称作Rician衰落： （2.14）
式中σ2表示多径信号检波前的功率，A表示非衰落信号部分 （称为镜像分量）的幅度峰值，I0(· )是0阶第一类修正Bessel函数。 若镜像分量幅值0，则Rician的pdf趋于瑞利分布的pdf，为
（2.5）
写成dB形式： （2.6） 参考距离d0是远离发射天线的一个点与发射天线之间的距离。 对大单元d0取1 km，对微单元d0取100 m，对室内信道d0取1 m。 Ls(d0)可由等式（2.1）求出或由测量得到。P (d )是给定d的平均路 L 径损耗。
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2.2 无线移动信道传播特性
小规模衰落的原因是信号的时延扩展和信道的时变特性， 可以从时域和频域两个角度来加以研究。 根据信号的时延扩展，衰落可以分为频率选择性衰落和 频率非选择性（平坦）衰落。根据信道的时变特性，衰 落可以分为快衰落和慢衰落。 在无线移动应用中，进行链路预算时必须估计路径损耗。 估计路径损耗应考虑以下几个因素： （1）对于大规模衰落，平均路径损耗是距离的函数； （2）平均路径损耗接近最坏情况的值或者大规模衰落 的边界值（一般是6~10 dB）； （3）接近最坏情况的瑞利衰落或者小规模衰落的边界 值（一般是20~30dB）。
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大规模衰落和小规模衰落 东南大学移动通信国家重点实验室
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2.2 无线移动信道传播特性
大规模衰落_无线信道传播模型 Okumura给出了综合的路径损耗数据的测量。Hata归纳出参 数方程。 平均路径损耗 LP (d )是收、发端距离d的函数，它与d和参考距离 d0之比值的n次方成正比，用数学表达式表示为
其中α(t)是合成振幅，θ(t)是合成相位 .
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图2.5 多径反射信号对期望的信号的影响 图2.5举例说明了多径信道引起衰落的原因，如 所述。图中一个反射信号相对于期望的接收信号有一个相位延 迟。 反射信号的幅度衰减是障碍物反射的综合结果。
将等式（2.2）代入式（2.8），有
（2.９）
接收信号的等效基带信号为 （2.10）
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2.2 无线移动信道传播特性
小规模衰落 分析未经调制的载波传输，即g(t)=1，则
（2.11）
其中θn(t)=2πfcτn(t)。 z(t)由一组时变矢量叠加而成，每个矢量振幅αn(t)，相位θn(t)。 τn每改变1/fc，θn(t)变化2π。对fc=900MHz的蜂窝接收机，时延 1/fc＝1.1ns。在自由空间中，对应的传输距离为33cm。 因此较小的传输延迟，θn(t)就有明显变化。 在当信号在两个路径方向上有16.5cm的路径差时，两个到达信 号将会有180度的相位差。矢量的叠加有时增大z(t)的振幅，有时 减小z(t)的振幅，式（2.11）的z(t)可以更简洁地表示为 （2.12）