多径衰落
2.3描述多径衰落信道的主要参数
§2-3 描述多径衰落信道的主要参数移动无线信道是弥散信道。
及信号通过无线空间将在时间域和频率域产生弥散，即本来在时间和频谱上分开的波形会产生交叠，使信号出现衰落失真。
这便是选择性衰落。
所谓选择性是指在不同的空间，不同的频率和不同的时间其衰落特性是不一样的。
一般快衰落将影响无线信道的选择性。
按选择性的不同可分为以下三类：空间选择性衰落、频率选择性衰落、时间选择性衰落。
一、各种影响弥散信道的因素⏹多径效应在时域上引起信号的时延扩展，使得接收信号的时域波形展宽，相应地在频域上规定了相关（干）带宽性能。
当信号带宽大于相关带宽时就会发生频率选择性衰落。
功率时延分布（PDP，Power Delay Profile）⏹多普勒效应在频域上引起频谱扩展，使得接收信号的频谱产生多普勒扩展，相应地在时域上规定了相关（干）时间性能。
多普勒效应会导致发送信号在传输过程中，信道特性发生变化，产生所谓的时间选择性衰落。
多普勒功率谱密度（DPSD，Doppler Power Spread Density）⏹散射效应会引起角度扩展。
移动台或基站周围的本地散射以及远端散射会使得天线的点波束产生角度扩散，在空间上规定了相关距离性能。
空域上波束的角度扩散造成了同一时间、不同地点的信号衰落起伏不一样，即所谓的空间选择性。
功率角度谱（PAS，Power Azimuth Spectrum）二、频率选择性衰落:信号频谱内具有不同增益①时间色散(Time Dispersion Parameters)原因：因多径传播造成信号时间扩散的现象。
典型情况：由远处的山丘与高大建筑物反射而形成的干扰信号，使得信号在时域和空间角度上产生了扩散。
定义：发射信号经过不同路径到达接收点的时间各不相同。
图时变多径信道响应示例 (a)N=3 (b)N=4 (c)N=5假设发射端发射的是一个时间宽度极窄的脉冲信号，经过多径信道后，由于各信道时延的不同，接收端接收到的信号为一串脉冲，即接收信号的波形比原脉冲展宽了。
抗多径衰落的方法
抗多径衰落的方法抗多径衰落是无线通信系统中的关键问题，多径衰落会导致信号干扰、波形失真和严重的解调错误。
因此，研究人员提出了多种抗多径衰落的方法来改善通信系统的性能。
以下是一些常见的抗多径衰落方法：1. 等化技术：等化是抗多径衰落中常用的方法之一，它通过反转信道的影响来恢复原始信号。
适应性均衡器和线性均衡器是等化技术中常用的工具。
适应性均衡器可以根据信道环境的变化自动调整等化滤波器的参数，以减小多径效应。
线性均衡器则通过均衡信道的冲激响应来消除多径干扰。
2. 多天线技术：多天线技术是一种有效的抗多径衰落方法。
它通过在发送和接收端都安装多个天线来增加系统的容量和鲁棒性。
多天线技术可以利用空间分集和空间复用来减小多径干扰，提高系统的鲁棒性和可靠性。
3. 分集技术：分集技术是一种通过接收多个独立的信道来减小多径干扰的方法。
通常，分集技术可以分为时间分集、频率分集和空间分集等多种形式。
其中，时间分集通过在不同时间接收独立的信号来减小多径干扰；频率分集通过在不同频段接收独立的信号来减小多径干扰；空间分集通过在不同天线接收独立的信号来减小多径干扰。
4. 自适应调制技术：自适应调制技术是一种可以根据信道环境的变化自动调整调制方式的方法。
通过根据信道状态信息（CSI）选择合适的调制方式，自适应调制可以提高系统的鲁棒性，减小多径干扰对系统性能的影响。
5. 空时编码技术：空时编码技术是一种将数据信号与多个天线的发送信号相乘的方法，以利用天线之间的空间分集来减小多径干扰。
空时编码技术可以提高系统的码率、可靠性和容量。
总的来说，抗多径衰落的方法包括等化技术、多天线技术、分集技术、自适应调制技术和空时编码技术等。
这些方法可以分别或结合使用，以提高无线通信系统的性能，减小多径干扰的影响。
实际应用中，研究人员和工程师们会根据具体的通信系统要求和环境特点选择合适的抗多径衰落方法，以提升通信系统的性能和可靠性。
ofdm中多径衰落信道和高斯信道的区别
ofdm中多径衰落信道和高斯信道的区别
OFDM（正交频分复用）中多径衰落信道和高斯信道在以下几个方面有区别：
1. 多径衰落信道的特点：在无线通信中，信号在传播过程中会经历多个路径，每条路径上的信
号到达接收端的时间和相位可能不同，导致信号叠加和干扰。
多径衰落信道的特点是存在多个传播路径，且这些路径之间可能存在相位差，时间延迟以及振幅衰减等。
2. 高斯信道的特点：高斯信道是一种理想化的信道模型，假设信道噪声为白高斯噪声，无频率
选择性、时钟跟踪误差、多路径等问题。
在高斯信道中，信号传输受到噪声的影响，但不存在多径效应。
3. 多径衰落信道对OFDM的影响：由于OFDM采用了正交多载波技术，每个子载波之间正交
独立，能够有效对抗多径延时扩展产生的码间干扰。
但多径衰落仍然会引入子载波之间的频率选择性衰落，导致码字错误率增加。
4. 高斯信道对OFDM的影响：在高斯信道中，由于不存在多径衰落，只有噪声的影响。
因此，OFDM在高斯信道中可以达到理论极限性能，即每个子载波上的传输速率接近信道带宽的极限。
综上所述，多径衰落信道和高斯信道在信道特性和对OFDM性能的影响上存在明显的区别。
路径损耗、阴影衰落和多径衰落
路径损耗、阴影衰落和多径衰落转载▼路径损耗（path loss）是由发射功率的辐射扩散及信道的传输特性造成的。
在路径损耗模型中一般认为对于相同的收发距离，路径损耗也相同。
阴影（shadowing）效应是发射机和接收机之间的障碍物造成的，这些障碍物通过吸收、反射、散射和绕射等方式衰落信号功率，严重时甚至会阻断信号。
多径衰落即接收机所接收到的信号是通过不同的直射、反射、折射等路径到达接收机。
由于电波通过各个路径的距离不同，因而各条路径中发射波的到达时间、相位都不相同。
不同相位的多个信号在接收端叠加，如果同相叠加则会使信号幅度增强，而反相叠加则会削弱信号幅度。
这样，接收信号的幅度将会发生急剧变化，就会产生衰落。
路径损耗引起长距离上（100m～1000m）接收功率的变化，而阴影引起障碍物尺度距离上（室外环境是10m～100m，室内更小）功率的变化。
两者在相对较大的距离上引起功率变化，故称其为大尺度传播效应（largescale propagation effect）。
多径信号干扰也会引起接收功率的变化，但这种变化发生在波长数量级距离上，这个距离较短，所以称为小尺度传播效应（smallscale propagation effects）。
多径信号的时延扩展可以导致频率选择性衰落（frequency-selective fading），即针对信号的中不同的频率万分，无线传输信道会呈现不同的随机响应，由于信号中不同频率分量的衰落是不一致的，所以经过衰落之后，信号波形就会发生畸变。
由此可以看到，当信号的速率较高，信号宽带超过无线信道的相干带宽时，信号通过无线信道后各频率分量的变化是不一样的，引起信号波形的失真，造成符号间的干扰，此时就认为发生了频率选择性衰落；反之，当信号的传输速率较低，信道带宽小于相干带宽时，信号通过无线信道后各频率分量都受到相同的衰落，因而衰落波形不会失真，没有符号间干扰，则认为信号只是经历了平衰落，即非频率选择性衰落。
无线 第6章 小尺度多径衰落
相干时间TC是多普勒扩展在时域的表示，用于在时域描述信道频率色
散的时变特性。
第6.3节、小尺度衰落的类型
小尺度衰落 （基于多径时延扩展）
平坦衰落 ① 信号带宽＜信道带宽 ② 延迟扩展＜符号周期
频率选择性衰落 ① 信号带宽＞信道带宽 ② 延迟扩展＞符号周期
小尺度衰落 （基于多普勒扩展）
快衰落 ① 高多普勒频移 ② 相干时间＜符号周期 ③ 信道变化快于基带信号变化
生接收信号失真。
第6.3节、小尺度衰落的类型
多普勒扩展引起的衰落 根据发送信号与信道变化快慢程度的比较，信道可分为快衰落信道和慢衰 落信道。 快衰落信道：在快衰落信道中，信道冲激响应在符号周期内变化很快， 即信道的相干时间比发送信号的信号周期短。由于多普勒扩展引起频率 色散，从而导致信号失真。从频域可看出，信号失真随发送信号带宽的 多普勒扩展的增加而加剧。 慢衰落信道：在慢衰落信道中，信道冲激响应变化率比发送的基带信号 变化率低得多，可假设在一个或若干个带宽倒数间隔内，信道均为静态 信道。在频域中，这意味着信道的多普勒扩展比基带信号带宽小的多。
X点和Y点接频率的变化值（即多普勒频移） 为：
1 v fd cos 2 t
由上式可看出，多普勒频移与移动台运动速度、移动台运动方向和无线电 波入射方向之间的夹角有关。若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频
移为正（即接收频率提高）；若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频
与多径信道的特定幅度、时延及传输信号的带宽有关。
第6.1节、小尺度多径传播
无线信道的多径传播特性导致了小尺度多径衰落。多径衰落的特点如下： 无线信号经过短时间或短距离传播后，信号强度发生急速变化。 在不同的多径信号上，存在着时交的多普勒频移引起的随机频率调制。 多径传播时延引起的扩展（表现为回音）。。
不同频率无线信号的衰落曲线
不同频率无线信号的衰落曲线
不同频率的无线信号在传输过程中会受到衰落的影响，衰落曲线描述了信号强度随距离增加而减弱的情况。
衰落曲线的形状取决于多种因素，包括传播环境、天线高度、障碍物和信号频率等。
在无线通信中，常见的衰落曲线有以下几种：
1. 自由空间衰落曲线，自由空间衰落是指在理想的无遮挡的开放环境中，信号强度随距离增加而按照1/d²的规律衰减，其中d 为距离。
这种衰落曲线适用于高频率的信号，如毫米波通信。
2. 多径衰落曲线，多径衰落是指信号在传播过程中经历多个路径的反射、散射和衍射，导致信号在接收端出现强度的快速变化。
多径衰落曲线可以分为快衰落和慢衰落两种。
快衰落，快衰落通常发生在高频率信号传播距离较短的室内环境中，如城市中的建筑物内。
快衰落的特点是信号强度会在很短的时间内发生剧烈的变化，这是由于多个反射路径的信号相位叠加引起的。
慢衰落，慢衰落通常发生在低频率信号传播距离较长的室外环境中，如乡村或海洋。
慢衰落的特点是信号强度会在较长的时间尺度内缓慢变化，这是由于多个散射路径的信号幅度叠加引起的。
3. 阴影衰落曲线，阴影衰落是指信号在传播过程中遇到的障碍物引起的信号强度变化。
阴影衰落曲线描述了信号在不同位置的强度变化情况。
这种衰落曲线通常呈现出缓慢的变化，因为障碍物的位置和形状会对信号的传播产生持续的影响。
总之，不同频率的无线信号在传输过程中会受到不同类型的衰落影响，衰落曲线描述了信号强度随距离变化的情况。
了解和分析衰落曲线对于无线通信系统的设计和优化至关重要。
多普勒效应与多径衰落对移动通信的影响
应对多径衰落的策略
分集技术
通过在多个路径上发送相同的信息，使得接收端能够从多个路径分 量中恢复出原始信号，提高信号的可靠性和稳定性。
均衡技术
通过在接收端对多个路径分量进行加权合成，使得合成信号具有较 小的失真和噪声，提高信号的质量。
信道编码技术
通过在发送端对数据进行冗余编码，使得在传输过程中部分数据受损 时，仍能通过解码恢复出原始数据，提高通信的可靠性。
STEP 02
STEP 01
动态频偏校正
信道估计与均衡
通过实时监测和计算多普勒频 移，在接收端进行动态频偏校 正，以减小多普勒效应的影响 。
STEP 03
分集接收
采用分集技术，通过多个接收 天线和合并算法，降低多普勒 效应对通信系统的影响。
利用信道估计和均衡技术，对 多普勒效应引起的信号失真进 行补偿，提高通信性能。
说明多径衰落对移动通信信 号传输的影响，包括信号幅 度波动、延迟扩展等。
重要性
分析多普勒效应和多径衰落对移 动通信系统性能的影响，如通信 质量、覆盖范围、数据传输速率
等。
强调解决多普勒效应和多径衰落 问题在移动通信技术发展中的重 要性，以提高通信系统的可靠性
和稳定性。
指出多普勒效应和多径衰落对移 动通信领域研究的挑战和机遇，
多普勒效应与多径衰 落对移动通信的影响
• 引言 • 多普勒效应 • 多径衰落 • 多普勒效应与多径衰落的关系 • 解决方案与未来展望
目录
Part
01
引言
主题简介
介绍多普勒效应和多径衰落 的基本概念，以及它们在移 动通信中的重要性和作用。
阐述多普勒效应对移动通信 信号传输的影响，包括信号 频率偏移、相位变化等。
降低多径衰落的方法
降低多径衰落的方法
多径衰落是无线通信中常见的问题，会导致信号的弱化和失真。
为了降低多径衰落，可以采取以下方法：
1. 增加天线高度：天线高度越高，信号经过的路径就越少，从而减少多径效应。
因此，在建设基站时应尽可能选择高地形，并将天线安装在较高的位置。
2. 使用定向天线：定向天线可以限制信号传输的方向，减少信号反射和折射，从而降低多径衰落。
在城市环境中，使用定向天线可以有效地提高无线网络覆盖范围和质量。
3. 增加发射功率：增加发射功率可以使信号更容易穿透障碍物，减少反射和折射。
但是需要注意的是，过大的发射功率会对人体健康造成危害，并且会增加干扰和电磁污染。
4. 使用频率选择性表面（FSS）：FSS是一种能够调节电磁波传播特性的材料。
通过在信号传输路径上放置FSS材料，可以控制信号反射和折射，并减小多径效应。
5. 优化调制方式：采用合适的调制方式可以减小多径干扰。
例如，使
用OFDM技术可以将信号分成多个子载波进行传输，从而减少多径干扰。
6. 优化信道编码：使用合适的信道编码可以提高信道容量和抗干扰能力，从而减少多径衰落的影响。
例如，在移动通信中常用的Turbo码和LDPC码就具有较强的纠错能力。
综上所述，降低多径衰落需要综合运用多种技术手段，并根据具体情况进行选择和优化。
在实际应用中，需要根据不同场景和需求进行灵活配置和调整。
多径衰弱产生的原因及防范措施
多径衰弱产生的原因及防范措施在通信系统中，由于通信地面站天线波束较宽，受地物、地貌和海况等诸多因素的影响，使接收机收到经折射、反射和直射等几条路径到达的电磁波，这种现象就是多径效应。
这些不同路径到达的电磁波射线相位不一致且具有时变性，导致接收信号呈衰落状态；这些电磁波射线到达的时延不同，又导致码间干扰。
若多射线强度较大，且时延差不能忽略，则会产生误码，这种误码靠增加发射功率是不能消除的，而由此多径效应产生的衰落叫多径衰落，它也是产生码间干扰的根源。
对于数字通信、雷达最佳检测等都会产生十分严重的影响。
多径衰落产生的原因对流层散射传播路径移动通信的电波传播包括直射波、绕射波、散射波和反射波。
当仅有直射波和一路反射波时，如果反射波路径变化，路程差变化，两路信号在接收点的相位也就发生变化。
在陆地移动通信系统中，移动台往往工作在城市建筑群和其他地形地物较为复杂的环境中。
由于移动台天线高度较低，大部分时间都淹没在城市建筑物的高度之下，根本没有视线路径。
所以基站和移动台之间的电波传播几乎没有直射波形式，而是出现了多条路径的反射信号，以致到达接收天线的信号是来自不同传播路径的各电波的合成波。
短波信号从电离层反射的传播路径由于传播路径不同，反射体的性质不同，使得到达接收点的各反射波的幅度和相位都是随机的。
可能存在的直射波和众多不同路径的反射波，在较小范围内不同位置的场强有时同相相加而变大，有时反相抵消而变小，形成驻波分布。
而在移动通信环境中，即使周围环境不变，移动台在驻波场中的快速移动，也会造成接收天线接收的合成波的幅度快速和大范围的变化。
这就形成了接收机所接收信号的多径快衰落现象。
对于不同波段，不同传播方式，形成多径传播的机理不尽相同。
附图说明了短波电离层反射信道与超短波、微波对流层散射信道和移动通信的多径衰落产生的原理。
移动通信传播路径多径衰落的防范措施1、分集接收。
多径传播与多径衰落
2.3.1多径传播与多径衰落在无线通信系统中，由于无线信道中的反射、散射和折射，使得经过传播后的发射信号沿着多个不同的路径到达接收天线。
接收天线最终接收到的信号是各路信号的叠加，这就是无线信号的多径传播。
多径传播中各路信号的传播路径各不相同，因此信号到达接收天线时的幅度、相位也各不相同，叠加后会出现快速起伏的短期效应，这种效应被称为多径衰落。
612.3.1 多径传播与多径衰落以较简单的双径传播为例。
设直射波信号表示为S 1(t )，反射波信号表示为S 2(t )，这两路信号到达接收天线时分别为： S 1 (t ) = S 2 (t ) = A 1 cos(ωt )A 2 cos [ω(t + Δt )]在接收端合成的信号为：S (t ) = S 1 (t ) + S 2 (t ) = = A 1 cos(ωt ) + A 2 cos [ω(t + Δt )]cos(ωt + ϕ)A + 2 A A cos ωΔt + A 2 2 1 1 2 2172.3.1多径传播与多径衰落两个相邻峰值的频率间隔为：∆ω=2π∆t, or B cof =Δω=12πΔt我们把频率间隔Bcoh称为相干带宽。
•若设符号带宽为B s，符号周期为T s（T s = 1/B s）•当若B s小于相干带宽B cof时，则在频域中，信号中的不同频率分量以类似的方式受到信道的影响，则信号的衰落与频率无关。
•如果信号带宽B s比信道的相干带宽B cof大得多，传输信号中的不同频率分量的衰落(增益和相移)就会不相同，产生频率选择性衰落，把这种信道称为频率选择性信道。
18。
路径损耗和衰落的分析与计算
路径损耗和衰落的分析与计算在移动通信领域，路径损耗和衰落是两个重要的参数，能够影响无线信号传播与接收的质量和稳定性，因此合理的分析和计算对于移动通信系统的性能优化非常重要。
路径损耗是无线信号在传输过程中的衰减程度，其大小会随着信号频率、传输距离、信号穿过物体的种类和密度等因素而变化，主要是由于信号传输过程中会被吸收、散射以及绕射等现象所导致的。
而衰落则是指在一个窄带的信道中，由于多径传播和多普勒效应等因素，导致信号的强度、相位和频率发生变化，其大小和频率带宽等因素相关。
下面我们将详细探讨路径损耗和衰落的分析与计算。
一、路径损耗的分析与计算路径损失的最主要原因是信号能量在空气中的吸收，散射和绕射。
我们通常用单位距离内信号的功率来表示路径损耗，而单位距离内功率的损失与传输的距离是成线性关系的。
其中，路径损耗和频率和传输距离之间的关系由信号传输过程中的自由空间路径损失公式确定。
自由空间路径损失公式：L = 20log10(d) + 20log10(f) - 147.56其中，L表示路径损失，d表示传输距离，f表示信号频率。
这个公式可以在计算无线电波在自由空间中传播路径损耗时，提供一个非常准确的参考。
对于其他环境下的路径损耗计算而言，我们需要考虑其他因素，例如衰落和反射这个公式也有一些的改进版本，如芝麻公式、Okumura模型、Hata-Okumura模型等，需要根据实际情况选择合适的模型来计算。
二、衰落的分析与计算衰落是时域或频域上信号值的变化，其影响主要体现在信号的振幅、相位和频率等方面，它是无线通信中普遍存在的现象，在衰落情况下，信号的质量和稳定性都会受到影响。
1. 多径衰落多径衰落指的是由于信号同时经过多个路径（反射、绕射、散射等）到达接收端，形成了多条干涉叠加并相互作用的信号，影响了其幅度和相位等特征，导致信道中出现了多频率或多符号的失配现象。
多径衰落的大小和形状与传播信号的频率、接收设备的位置和方向、传播媒介的物理性质及其形状等因素有关。
多径衰落模型
多径衰落模型多径衰落模型是用来描述无线信道中信号传播过程中的一种现象和特性的数学模型。
在无线通信中，信号会经过多个路径传播到接收端，每条路径上的信号会受到传播过程中的各种影响，导致信号强度的变化。
多径衰落模型通过考虑这些影响因素来模拟信号衰减过程，从而更准确地描述信号传播的特性。
首先，多径衰落模型考虑了信号传播过程中的多径效应。
在无线信道中，信号不仅会直接从发射端传播到接收端，还会通过其他路径进行反射、绕射、散射等传播方式到达接收端。
每个路径上的信号在传播过程中会受到不同的路径损耗和多普勒效应的影响，导致信号的衰减和频率偏移。
多径衰落模型通过考虑这些路径的存在，将信号传播过程中的影响因素进行建模，从而更准确地描述信号传播的过程。
其次，多径衰落模型考虑了信号的相关性。
在无线信道中，由于路径的不同长度和传播时间不同，不同路径上的信号会存在时延和相位差等差异。
因此，在接收端的时间域和频域上，信号的叠加和干扰会导致信号功率的变化。
多径衰落模型通过引入相关性参数来描述信号之间的相关性，从而能更准确地模拟信号衰减过程，使接收端能够更好地处理多个路径上的信号。
此外，多径衰落模型还考虑了信道中的噪声和干扰。
在无线信道中，由于天线的位置、环境的复杂性等因素，信道中常常存在信号的噪声和干扰。
这些噪声和干扰会对信号的衰减和传输质量产生影响。
多径衰落模型通过考虑噪声和干扰的统计特性，将其加入到信号传播的模型中，从而更准确地描述信号的传播过程和受到的影响。
最后，多径衰落模型还可以通过不同的数学方法和模拟技术来实现。
例如，常用的多径衰落模型有瑞利衰落模型和莱斯衰落模型。
瑞利衰落模型假设信道中不存在直达路径，并且路径衰落服从瑞利分布。
莱斯衰落模型则假设信道中存在直达路径，并且路径衰落服从莱斯分布。
这些模型通过数学方法和模拟技术将路径损耗、多普勒效应、相关性、噪声和干扰等因素进行建模，从而更真实地描述信号的传播过程。
总之，多径衰落模型是用来描述无线信道中信号传播过程中的一种现象和特性的数学模型。
多径衰落效应
多径衰落效应
多径衰落效应，简单来说就是无线信号在传输过程中经历了多次反射、绕射、散射等影响，导致信号的强度和相位发生变化。
这种效应是无线通信中不可避免的，因为无线信号在传输过程中会遇到许多障碍物，如建筑物、树木、山丘等，这些障碍物会对信号进行反射、绕射、散射等作用，导致信号在接收端出现多个版本的信号，这就是多径效应。
多径衰落效应是无线通信中的一个重要问题，因为它会导致信号的失真和衰减，从而影响通信质量和可靠性。
为了克服多径衰落效应，人们发明了许多技术和方法，如天线阵列、空时编码、自适应调制等。
天线阵列是一种利用多个天线接收信号并进行处理的技术。
通过将多个天线组成阵列，可以利用信号在不同方向上的相位差异来进行干扰消除和信号增强。
这样可以有效地减少多径衰落效应对信号的影响，提高通信质量和可靠性。
空时编码是一种利用多个天线同时发送不同编码的技术。
通过在不同天线上发送不同的编码序列，可以使接收端接收到多个版本的信号，并利用这些信号进行干扰消除和信号增强。
这样可以有效地减少多径衰落效应对信号的影响，提高通信质量和可靠性。
自适应调制是一种根据信道状态自动调节调制方式的技术。
通过对信道状态进行实时监测和分析，可以根据信道状况自动选择最适合的调制方式，从而有效地减少多径衰落效应对信号的影响，提高通信质量和可靠性。
总之，多径衰落效应是无线通信中一个重要的问题，需要采取有效的技术和方法来克服。
通过天线阵列、空时编码、自适应调制等技术手段，可以有效地减少多径衰落效应对信号的影响，提高通信质量和可靠性。
多径衰落模型
多径衰落模型
多径衰落模型是一种用来描述多路信号传播过程中信号衰落的有效模型。
它是在布尔-拉格朗日场模型基础上发展出来的，能够比较准确地模拟出水波传播过程中电磁波衰落的一种模型。
其主要概念是使用多径模型来表示所有可能的多路信号传播路径，并确定每条路径的损耗，从而计算出所有路径的总损耗。
多径衰落模型的优势是它可以对任意复杂的传播路径进行模拟，以准确预测多路传播过程中的信号衰落。
根据传播场的物理环境，多径衰落模型可分成三类，即简单场模型（LMS）、无穷远距离多径模型（RID）和有限远距离多径模型（FDOA）。
简单场模型是以无穷大距离和无穷小衰减系数形式对传播场构建模型，它建模的是给定传播路径的衰落模型。
无穷远距离多径模型（RID）建模了传播路径之间的衰落关系。
它可以把多条路径看作一个整体，以单一衰减系数作为所有路径的衰减来描述系统下所有路径的衰落关系，相对于单一路径的衰落模型，无穷远距离多径模型（RID）更合理。
有限远距离多径模型（FDOA）是RID模型的改进，包括衰落系数的完全确定，根据传播场的情况，可以将衰落系数分解为衰减系数和电磁性质的两个方面，分别计算每条路径的损耗，最后综合计算出所有路径的总损耗，可以准确地模拟出水波传播过程中电磁波衰落，因此，有限远距离多径模型（FDOA）是一种比较准确的多径衰落模型。
多径衰落会造成的频率弥散现象。
多径衰落会造成的频率弥散现象。
多径衰落是指同一个信号的不同路径之间的衰落，它是众多通信系统的重要参数，它在很多领域都有重要的应用，如室内室外环境中的定位系统，无线语音/数
据通信系统，广播电台等。
当发射一个信号时，该信号可能会通过不同的路径传播到接收者，由于每条路
径都会经过不同类型的物理环境，即使发射功率相同，每条路径所受到的衰减也不尽相同，这就引发了多径衰落。
由于每条路径穿过的物理环境可能经历不同的变化，多径衰落也可能随时间变化而变化。
另外，多径衰落还会导致频率弥散现象。
由于不同路径上的衰减量不同，对于
同一个信号，每条路径上的信号强度可能有所不同，这就导致最终到达接收端的信号不是一个频率，而是一个频率分布，也就是频率弥散的现象。
因此，多径衰落和频率弥散的现象的出现潜在的影响到各种无线传输系统的性能，尤其是低功率传输系统，而这种现象对任何低功率高精度通信系统都是不可忽视的，所以对多径衰落和频率弥散现象的认识和分析至关重要。
原因—多径衰落
文献中对多径衰落的定义如下：
1、多径衰落是指在微波信号的传播过程中,由于受地面或水面反射和大气折射的影响,会产生多个经过不同路径到达接收机的信号,通过矢量叠加后合成时变信号.多径衰落可分为平衰落和频率选择性衰落[1]
2、信道时变多径特性造成接收信号电平的起伏现象被称为多径衰落.通常在移动信道中信号电平的起伏呈瑞利分布时这种信道称为瑞利衰落信道[1]
3、由于这种衰落由多径引起的所以称为多径衰落.在移动通信中多径衰落
多径环境[2]
以瑞利(Rayleigh)衰落为主,他是移动台在移动中受到不同路径来的同一信号源的折射或反射等信号所产生,他的变化是随机的,因此只能用统计或概率的观点来定量描述[1]4、前者是由多径引起的,因此又称为多径衰落,它服从瑞利(Rayleigh)分布.它可能包含一段Text文本或一幅图片.g为真实重力值[1]5、因此合成信号起伏很大,称为多径衰落.在分析卫星移动信道传播特性的概率分布模型时,多径效应主要是用瑞利分布描述[1]衰落，简单的说是指接收点信号电平因受各种因素影响而随时间变化叫衰落。
[3]多径传播是由于无线传播环境的影响，在电波的传播路径上电波产生了反射、绕射和散射，这样当电波传输到接收天线时，信号不是单一路径来的，而是许多路径来的多个信号的叠加。
[3]
因为电波通过各个路径的距离不同，所以各个路径电波到达接收机的时间不同，相位也就不同。
不同相位的多个信号在接收端叠加，有时是同相叠加而加强，有时是反相叠加而减弱。
这样接收信号的幅度将急剧变化，即产生了所谓的多径衰落。
[4]。
多普勒效应与多径衰落对移动通信的影响
多普勒效应与多径衰落对移动通信的影响多普勒效应是指当移动物体相对于接收器或发送器移动时，导致接收到的信号频率发生变化的现象。
具体地说，当移动物体朝向接收器运动时，接收到的信号频率会变高，而当移动物体远离接收器时，接收到的信号频率会变低。
这是因为移动物体的运动导致了传输介质中信号波长的压缩或拉伸，从而改变了信号的频率。
多普勒效应会导致接收到的信号发生频率偏移，从而对解调信号产生干扰。
多普勒效应对移动通信的影响主要体现在两个方面：频率偏移和功率衰减。
频率偏移是指接收到的信号频率与发送方实际发送的信号频率之间的差异。
这会导致接收信号的解调产生误差，从而降低通信系统的可靠性。
功率衰减是指移动物体运动导致信号强度的衰减。
由于多普勒效应会使接收到的信号的频率偏离发送方的原始频率，因此会导致接收信号的功率减弱。
功率衰减会影响通信信号的传输质量和覆盖范围。
另一个对移动通信的影响因素是多径衰落。
多径衰落是指信号在传播路径上发生反射、绕射和散射后，到达接收器的多个信号波的叠加效应。
这些多个信号波之间存在差异的路径长度，导致它们在时间和相位上发生了变化。
多径衰落会对移动通信造成严重的干扰。
当多个路径上的信号波叠加时，可能会产生混叠、干扰和信号衰减。
这会导致接收信号质量的下降，增加误码率，甚至导致通信中断。
多径衰落的严重性取决于信号波的传播环境，如大楼、山区或城市等。
为了减少多径衰落对移动通信的影响，可以采取一些技术措施。
例如，使用合适的天线技术和天线配置，以提高信号的覆盖范围和鲁棒性。
另外，信号处理技术如等化器、自适应调制和编码、抗干扰和抗多径衰落的调制方法等，也可以用来减小多径衰落的影响。
综上所述，多普勒效应和多径衰落是移动通信中的常见干扰和影响因素。
它们会对通信系统的可靠性、传输质量和覆盖范围产生较大影响。
通过合适的技术措施和信号处理方法，可以减小多普勒效应和多径衰落对移动通信的影响，提高通信系统的性能。
信道损耗计算公式
信道损耗计算公式信道损耗计算公式是在无线通信中用于估计信号在传输过程中所遭受的损耗程度的数学公式。
在无线通信中，信号经过传输过程中会受到多种因素的影响，如传输距离、传输介质、天线增益等，这些因素都会导致信号的衰减和损失。
了解信道损耗计算公式可以帮助我们更好地设计无线通信系统，提高信号的传输质量。
在无线通信中，信号在传输过程中会受到两种主要的损耗：自由空间路径损耗和多径衰落损耗。
自由空间路径损耗是指信号在自由空间中传输时由于距离的增加而导致的信号强度衰减。
根据自由空间路径损耗计算公式，信号的功率衰减与传输距离的平方成反比。
公式如下：L = 20log(d) + 20log(f) + 20log(4π/c)其中，L表示路径损耗（单位为dB），d表示传输距离（单位为米），f表示信号的频率（单位为赫兹），c表示光速（单位为米/秒）。
多径衰落损耗是指信号在传输过程中由于多个路径的信号叠加导致的信号干扰和衰减。
多径衰落损耗的计算较为复杂，通常使用统计模型进行估计。
其中最常用的模型是瑞利衰落模型和莱斯衰落模型。
这些模型可以根据信号的频率、传输距离和环境条件等参数来估计多径衰落损耗。
除了自由空间路径损耗和多径衰落损耗外，还有其他一些因素也会对信号的传输质量产生影响，如传输介质的衰减、天线增益和功率控制等。
这些因素可以通过信道损耗计算公式进行综合考虑。
了解信道损耗计算公式对于无线通信系统的设计和优化至关重要。
通过合理地选择传输距离、频率和天线增益等参数，可以有效地降低信道损耗，提高信号的传输质量。
此外，通过使用信道损耗计算公式，还可以对无线通信系统进行仿真和优化，提前评估系统的性能并进行改进。
信道损耗计算公式是无线通信中的重要工具，可以用于估计信号在传输过程中所遭受的损耗程度。
了解和应用信道损耗计算公式可以帮助我们更好地设计和优化无线通信系统，提高信号的传输质量，实现更可靠和高效的通信。
路径损耗 多径衰落 阴影效应 多普勒效应
路径损耗多径衰落阴影效应多普勒效应路径损耗、多径衰落、阴影效应和多普勒效应是无线通信中常见的影响因素。
本文将逐一介绍这些因素对无线信号传输的影响及相关应对措施。
一、路径损耗路径损耗是指无线信号在传播过程中因空间传播距离增加而逐渐衰减的现象。
路径损耗的主要原因是信号在传播过程中发生散射、反射、折射和吸收等现象。
路径损耗的大小与传播距离、频率、天线高度以及传播环境等因素有关。
为了应对路径损耗，可以采取以下措施：1. 提高天线高度，以增加信号传播的直射路径；2. 使用高增益天线，以提高信号传输的功率；3. 使用中继站，以延长信号传播的距离；4. 使用信号补偿技术，如功率控制和自适应调制等，以增强信号的传输能力。
二、多径衰落多径衰落是指信号在传播过程中由于经历多条不同路径而导致的信号强度波动现象。
多径衰落的主要原因是信号在传播过程中经历反射、散射和衍射等现象，导致信号在接收端叠加干扰。
为了应对多径衰落，可以采取以下措施：1. 使用均衡技术，如时域均衡和频域均衡等，以消除多径效应；2. 使用编码技术，如卷积码和纠错码等，以提高信号的可靠性；3. 使用分集技术，如空分多址（SDMA）和时分多址（TDMA）等，以增加信号的传输路径；4. 使用自适应调制技术，如自适应调制解调（AMC）和自适应调制速率（AMR）等，以适应信道的变化。
三、阴影效应阴影效应是指由建筑物、地形或其他物体对信号传播造成的衰减现象。
阴影效应的主要原因是信号在传播过程中受到障碍物的遮挡和衍射，导致信号强度不均匀分布。
为了应对阴影效应，可以采取以下措施：1. 合理规划基站的布局，避免建筑物和地形对信号传播的阻挡；2. 使用高频率的信号，以减小阴影效应的影响；3. 使用多天线技术，如MIMO（多输入多输出）等，以增加信号的传输路径；4. 使用信号预测技术，如信号补偿和自适应滤波等，以消除阴影效应的影响。
四、多普勒效应多普勒效应是指信号源和接收器之间相对运动导致信号频率发生变化的现象。
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小尺度衰落信道分类 平坦衰落信道和频率选择性信道 快衰信道和慢衰信道 2/2 标量信道和矢量信道
f 时平
非平
Bc
频平-时平
频平
Tc
t
信道分类示意
小尺度衰落信道分类 平坦衰落信道和频率选择性信道 快衰信道和慢衰信道 标量信道和矢量信道
在角度扩展不为零的情况下，随着多天线系统
的引入，使得不同位置的天线经历了不同的衰 落，从而产生角度色散，即空间选择性衰落； 因此，根据信道是否考虑了空间选择性，把信 道分为标量信道和矢量信道。
m
t)
例如，当相关时间定义为包络相关系数为0.5时， 可以得到其表达式为
Tc
9 16f m
移动多径信道参数 时间色散参数 频率色散参数 角度色散参数（空间选择性）1/2
角度扩展（AS，Azimuth Spread）描述了功率 谱在空间上的色散程度。
式中
( ) 2 P()d
0 P()d 0 P()d 0 P()d 0
小尺度衰落信道分类 平坦衰落信道和频率选择性信道 快衰信道和慢衰信道 1/2 标量信道和矢量信道
快衰信道：Ts Tc , Bs BD ，此时信号失真随发送信 号带宽的多普勒扩展的增加而加剧 慢衰信道：Ts Tc , Bs BD ，此时可认为信道参数 在一个或多个信号码元周期内是稳定的。
综合考虑时间色散参数和频率色散参数，还可 以将信道进一步分成频平-时平、时平、频平和 非平四类。如下页图所示
报告结束 谢谢大家
小尺度衰落信道基础 基本概念 衰落和多径的物理模型 衰落的数学模型 （2/2）
综上，无线信道中的多径有以下两个主要效应：
时间选择性衰落，是指信道冲击响应随观察时 间的不同产生变化，它与信号经历的多径多普 勒频移有关，是由于移动台在散射环境中运动 造成的
频率选择性衰落，是指信道冲击响应随输入频 率的不同而产生变化，它与信号经历的各径时 延有关，是由于散射体位置不同而导致各径路 径长度不同而造成的。
h(t, )
1
P 1
e j p e j2fDp t ( p )
P p0
H (t, f )
1
P 1
e j p e j 2fD p t e j2f p
P p0
H2
p(H )
1
e
2
2 H
2
2 H
H2
p( H )
H
e
2
2 H
2 H
多径衰落信道的统计模型举例[3] 2/4
Stochastic Channel Description
它是移动无线信道的时间变化率一种度量。
移动多径信道参数 时间色散参数 频率色散参数（时间选择性）2/2 角度色散参数
相关时间是信道冲击响应保证一定相关度的时 间间隔。如果基带信号的带宽倒数大于信道相 关时间，那么传输中基带信号收到的衰落就会 发生变化，导致接收机解码失真
(0,
t,0)
J
2 0
(2f
时延扩展是否对载波的调制产生重要影响取决 于它和调制时间（大约是带宽的倒数）的关系
当移动台在二维平面上移动时，脉冲响应和频 率相应随时间发生变化，因而信道是时变线性 滤波器，增益的时间变化特性称为“衰落”， 变化的最快速率称为“多普勒频移”
小尺度衰落信道基础 基本概念 衰落和多径的物理模型 衰落的数学模型 （1/2）
小尺度衰落信道分类 平坦衰落信道和频率选择性信道 2/2 快衰信道和慢衰信道 标量信道和矢量信道
频率选择性信道
条件： Bs Bc，Ts 说明：当信道时延扩展大于信号周期时， 信 道为频率选择性的。从频域上来看，不同的 频率分量经历了不同的衰落；从时域上看， 接收信号经历了多个可分辨径的衰落，出现 了严重的ISI，这时接收信号的波动可以表示 为发送信号和多径信道的卷积。
在信道的角度扩展不为零的情况下，信道受到 空-时衰落，如果采用多天线系统（矢量信道）， 则不同位置上的天线经历的衰落各不相同，这 样天线就实现了空间分集；而如果仅仅采用单 天线系统（标量信道），则其受到的衰落仅仅 是某一固定空间点收到的衰落。
多径衰落信道的统计模型举例[3] 1/4
Broadband Channel Characterization
式中， • 表示取集平均；
r1表示在频率f1、时间t1、空间位置z1处 接收的信号包络；
r2表示在频率f 2、时间t2、空间位置z2处 接收的信号包络；
f f1 f 2 ；t t1 t2 ；z z1 z2
移动多径信道参数 时间色散参数（频率选择性）1/2 频率色散参数 角度色散参数
平均附加时延
信号经过信道后分别形成了时延扩展、多普勒 扩展和角度扩展，分别对应相关带宽、相关时 间和相关距离三组参数
移动多径信道参数 综述（2/2）
这三组扩展特性和相关特性同时存在，且互不 排斥，都可用包络相关函数来确定：
(f , t, z)
r1r2 r1 r2
( r12 r1 2 )( r22 r2 2 )
移动多径信道参数 综述（1/2）
功率延迟分布（PDP，Power-Delay-Profile）用于描述 信道在时间上的色散，对应时间选择性衰落
多普勒功率谱密度（DPSD，Doppler-Power-SpectralDensity）用于描述信道在频率上的色散，对应频 率选择性衰落
角度功率谱（PAS，Power-Azimuth-Spectrum）用于描述 信道在角度上的色散，对应空间选择性衰落
小尺度衰落信道分类 平坦衰落信道和频率选择性信道 1/2 快衰信道和慢衰信道 标量信道和矢量信道
平坦衰落信道
条件： Bs Bc，Ts 说明：当信道时延扩展远远小于信号周期时， 信道为平坦的。从频域上来看，不同的频率分 量经历了相同的衰落；从时域上看，接收信号 只经历了一个可分辨径的衰落，符号间干扰 （ISI）忽略不计，这时接收信号的波动可以表示 为发送信号和信道冲击响应的乘积。
移动多径信道参数 时间色散参数 频率色散参数 角度色散参数（空间选择性）2/2
相关距离是信道冲击响应保证一定相关度的空 间间隔。在相关距离内，可以认为空间传输函 数是平坦的。
令相关距离是相关系数为0.5时的距离，即
(0,0, Dc ) 0.5
所以相关距离为
0.187
Dc cos
式中， 为到达角（AOA）。
[2]Stege,M.,Jelitto,J..A,multiple input-outpout channel model for simulation of TX- and RX- diversity wireless system, IEEE VTC2000’fall, 2000:833~839
[3]Dirk Galda, The stochastic WSSUS Broadband Channel Model and its Implications on the OFDM System Design,TUHH,August 13, 2001
[4]杨大成等，移动传播环境——理论基础、分析方法和 建模技术，机械工业出版社，2003年8月
1
(2Bc
)2
2
例如：当相关带宽定义为包络相关系数为0.5时， 可以得到其表达式为
1 Bc 2
移动多径信道参数 时间色散参数 频率色散参数（时间选择性）1/2 角度色散参数
平均多普勒平移
fS( f )df
B
S( f )df
多普勒扩展
BD
( f B)2 S( f )df
S( f )df
a
2 k
k
P(k )k
k
k
a
2 k
P(k )
k
k
rms时延扩展
其中
2 ()2
ak2k 2
P(k )k 2
2 k
k
a
2 k
P(k )
k
k
移动多径信道参数 时间色散参数（频率选择性）2/2 频率色散参数 角度色散参数
相关带宽是从rms时延扩展得出的一个确定关 系值：
1
(Bc
,0,0)
由于移动台与基站的相对运动，每个多径波都 经历了明显的频移过程，称为多普勒频移。
fd
1 • 2 t
v cos
小尺度衰落信道基础 基本概念 衰落和多径的物理模型 衰落的数学模型
每条路径都是线性的，也就是满足叠加的要求
因为每条路径都有自己的时延、增益和相移， 因此所有路径的总和可以表示为脉冲响应或频 率响应
多径信道的接收信号由许多被减弱、有时延、有 相移的传输信号组成，其基带冲击响应模型可表 示为：
i 0
hb (t, ) ai (t, ) exp[ j(2f c i (t) i (t, ))]( i (t))
N 1
其中，ai (t, )、i (t) 分别为在t时刻第i个多径分量的实 际幅度和附加时延。2fci (t) i (t, )表示第i个多径分 量在自由空间传播造成的相移，再加上在信道中 的附加相移。N是多径分量可能取值的总数；(•) 是单位冲击函数，它决定在时刻t与附加时延i 有 分量存在的多径段数。
assumption:
p()
1 2
[0,2]
0 else
px
e a
0
0 max else
with
3 ln(10) a
max
p(
f
D
)
f
Dm a x
0
1
e a
1
fD f Dmax
2
f D f Dmax else
多径衰落信道的统计模型举例[3] 3/4
then
小尺度衰落信道 (一)
报告人：何巍 时间：2004年1月9日