小尺度衰落产生的原因分析
23第二章移动通信基础多径效应
1、时不变多径效应
1、时不变多径效应
• 假设两条路径差别不大
1 d1
1 d2
E E0d0 e jkd1 ' E0d0 e jk (d1)
d1
d2
E0d0 (1 'e jk )e jkd1 d1
E0d0 (1 e j )e jkd1 d1
', ' | | e j , k
1、时不变多径效应
均方根（rms）时延扩展 • 功率时延谱的二阶矩的平方根
4、无线多径信道特性参数
无线信道的相干带宽：指一定的频率范围，在该频率范 围内，两个频率分量有很强的幅度相关性。 当两信号的频率间隔超出相干带宽时，幅度相关性 很小。
• 定义为多径时延扩展的倒数
• 工程定义
4、无线多径信道特性参数
无线信号的多普勒扩展 • 指一定的频率范围，在该频率范围内接收
E0d0 d1
E0d0 d1
1 1
1
22
1
22
, ,
2n
,
(2n 1)
n 0,1,2...
1、时不变多径效应
• 当接收机处于不同空间位置时，两路信号具有不同 的相位差 。
• 某些位置相位差φ△为π的偶数倍，两路信号同相相加 ，接收信号比较强。
• 某些位置φ△为π的奇数倍，两路信号反相相减，这 时接收信号可能会非常弱。出现衰落深陷。
的多普勒频率为非0值。
• 定义：因多普勒频移使发射信号频谱展宽 的最大值。
4、无线多径信道特性参数
信道相干时间：指一段时间间隔，在此间隔内两个 到达信号有很强的幅度相关性。 当两信号的时间间隔超出相干时间时，幅度相 关性很小。
• 理论上可以直接定义为最大多普勒频移的倒数， 即1/fm
小尺度衰落信道中的瑞利衰落和莱斯衰落建模
图6.仿真的莱斯分布的概率密度函数(σ=1)
莱斯衰落信道仿真
• 脚本代码如下
莱斯衰落信道仿真
• 当然，也可以使用MATLAB自带的raylrnd或者random函数 产生服从瑞利分布或莱斯分布的随机变量。
• raylrnd(σ,m,n) • random('rayl',σ,m,n) • random('rician',A,σ,m,n)
参考文献
• [1]赵勇洙等．MIMO-OFDM无线通信技术及MATLAB实现．电子工 业出版社.2012.4
• [2]杨大成等．移动传播环境．机械工业出版社．2003,8 • [3]郭文斌等．通信原理--基于MATLAB的计算机仿真.北京邮电大学
出版社．2006.6 • [4]Proakis等．现代通信系统（MATLAB版）.电子工业出版
向量f，输出
瑞利衰落信道仿真
•通过该函数绘制的瑞利信道 概率密度分布图 （L=20000、σ2=1）
图5.仿真的瑞利分布的概率密度函数(σ=1)
莱斯衰落信道仿真
•存在强路径的LOS环境中，强路径不会有任何损耗，因此接 收信号的幅度可以表示为：
X=A+W1+jW2 在NLOS环境下,A=0(K=0),莱斯分布退化为瑞利分布。
Clarke/Gans模型框图
• 图7.Clarke/Gans模型的框图
Clarke/Gans模型
• 图8.Clarke/Gans模型产生的时变信道
其他多径模型
• FWGN模型还包括改进频域FWGN模型以及时域FWGN模 型。
• 其他多径模型还有：Jakes模型、基于射线信道模型、频率 选择性衰落信道模型和SUI(斯坦福大学过渡)信道模型。
小尺度衰落的定性分析
2000年3月第5卷第1期西 安 邮 电 学 院 学 报JOURNAL OF XI’AN INSTITU TE OF POSTS AND TEL ECOMMUN ICA TIONSMar12000Vol15No11小尺度衰落的定性分析①邵 朝 廖延娜(西安邮电学院电信系,西安710061)摘 要:给出了小尺度衰落较详细的定性描述,讨论了小尺度衰落的种类,且从定性角度分析了其特征、机理及效应,对其主要特征参数的数学及物理意义也作了详尽的论述。
关键词:自然衰落;小尺度衰落;多径传播分类号:TN92915 文献标识码:A 文章编号:1007-3264(2000)01-0001-05The Characteristic Analysis of Multipath F adingShao Chao Liao Yanna(Depart ment of Telecom m unications,Xi’an Institute of Posts and Telecom m unications,Xi’an710061)Abstract The paper given an exhaust qualitative description of small scale fading,discussed the categories of small scale fading,and from the qualitative viewpoint,provided the character,the mechanism and the effect of the multipath fading,and finally,a detail treatment for the dominating parameters was presented1K ey w ords Large scale pathloss;Small scale fading;Multipath propagation引言电波在空间传播过程中主要受两大因素的影响:一个是由于远距离传播引起的能量衰减,称之为路径损失或自由空间损失,这一损失可以用确定的物理公式描述,从实现角度来说,这种损失可以通过增加基站来克服。
矿井宽带无线信道小尺度衰落特性分析
矿井宽带无线信道小尺度衰落特性分析【摘要】现有的矿山通信系统分为有线与无线系统，前者是以线缆为媒介的通信形式，因其抗干扰力强、信号传输稳定的特点，长期以来一直是为矿山通信的重要形式，同时利用光纤等成熟技术很容易实现宽带化升级改造。
但是，根据矿山生产实际情况，特别是井下生产特点，有线通信系统存在着许多局限性，如架线繁杂，缺乏灵活性，易受损，影响着系统有效运行。
所以，大力发展矿井无线通信技术，是矿井通信的现实需求和未来发展方向。
【关键词】矿井通信；信号传输；技术先进；经济合理；大尺度衰落；小尺度衰落0 引言近些年，随着“数字矿山”建设的稳步推进，对承载传输信息的矿山通信系统提出更高的要求。
也就是说，现有的矿山通信系统，即单纯的话音和简单监测监控数据传输的矿山窄带通信系统已无法满足这种发展要求，矿山通信系统的宽带化（也就是高传输速率、大传输容量、低误码率、高实时性）已是发展的趋势。
1 矿井无线信道传播特性1.1 大尺度衰落当移动接收端在大的距离范围（一般的距离为大于几十个波长的范围）内移动时，由于机车、风门、立柱、综采机等障碍物对电波的遮挡所造成的电磁波传播阴影而引起的衰落，通常称为阴影衰落。
这种衰落现象表现为，平均接收信号场强中值的变化，因此也称之为长期衰落或大尺度衰落。
大尺度衰落主要受发射机和接收机之间的距离和周围的地物环境的影响。
1.2 小尺度衰落电磁波信号在巷道环境中传播，大量的反射分量和散射分量造成了电磁波多路径传播，是矿井无线信道信号传输的主要形式，当移动台在一个小的范围内（一般小于几十个波长距离）运动时，引起接收信号的幅度、相位和到达角度的快速起伏变化，这种衰落通常称之为小尺度衰落。
它是信号多径传播衰落现象最为直接的表现结果。
2 矿井宽带无线信道小尺度衰落特性2.1 描述小尺度衰落的参数描述矿井无线信道三组参数为：时延扩展（相关带宽），多普勒扩展（相关时间）和角度扩展（相关距离）。
它们可以用包络相关函数来确定。
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）。。
小尺度衰落产生的原因解读
小尺度衰落产生原因作者：白舸摘要：本文先对小尺度衰落的有关概念进行了解释和梳理，然后就小尺度衰落的产生原因提出了作者自己的看法，并试图通过实验论证自己的观点。
关键词：小尺度衰落，多径时延扩展，多普勒扩展1、引言从上世纪60至70年代，贝尔实验室的研究人员提出了蜂窝的概念起，人们开始研究移动通信的信道，移动通信要克服的一大困难就是小尺度衰落，因此，小尺度衰落历来是无线电波传播研究的重要环节。
小尺度衰落指的是信号在小尺度区间(距离或时间的微小变化)的传播过程中，信号的幅度、相位和场强瞬时值的快速变化。
前人对小尺度衰落进行了很多研究，建立了多种模型，如Ricean衰落、Reyleigh 衰落和Nakagami 衰落。
说到小尺度衰落的产生原因，很多人都会想到两个词：多径和多普勒。
但是与之相关的一些概念由于表述方式相近，导致人们对这些概念产生了误解，进而也影响到大家对小尺度衰落产生原因的理解。
本文将根据作者的体会，对小尺度衰落的生成原因进行阐述。
接下来的一节会说明与多径和多普勒有关的概念，第三节解释小尺度衰落与多径以及多普勒的关系，文章的最后一节将通过实验论证作者的观点。
2、多径和多普勒多径( multipath )，是指在无线信道中，由于反射或者折射，在发射机和接收机之间不会只有单一视距传输路径，会形成的多种不同的传输路径。
不难理解，若信号从发射机到接收机有多条传输路径，通过每条路的传播时间以及传播距离就会不同，这可导致各多径分量上，信号到达接收机的时间也不一样。
这些路径中肯定存在一条最短路径，则信号通过其它路径到达接收机的时间，肯定会比通过最短路径到达接收机的时间延长，这种时间的延长称为多径时延( multi path time delay )。
在各径的时延中，有一部分时延并不大，使得接收机不能把它们跟最早到达的信号解析出来，这些时延信号相加，造成接收信号在时间上宽度扩展，这种现象叫多径时延扩展(delay spread)。
小尺度衰落信道解读
156第六章小尺度衰落信道前面已经介绍无线信道的传播模型可分为大尺度（Large-Scale）传播模型和小尺度（Small-Scale）衰落两种[2]，三、四、五章已经介绍了大尺度传播。
所谓小尺度是描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内接收信号强度快速变化的；而移动无线信道的主要特征是多径，由于这些多径使得接收信号的幅度急剧变化，产生了衰落，因此，本章将介绍小尺度衰落信道，这对我们移动通信研究中传输技术的选择和数字接收机的设计尤为重要。
本章将先介绍小尺度的衰落和多径的物理模型和数学模型，使读者从概念上清楚地认识移动无线信道的主要特点，并建立一个统一的数学模型，为以后讨论各种模型奠定基础；接着将介绍移动多径信道的三组色散参数——时间色散参数(时延扩展，相关带宽)、频率色散参数(多普勒扩展，相关时间)、角度色散参数(角度扩展，相关距离)，为之后的信道分类奠定了基础；接下来介绍衰落信道的一阶包络统计特性、二阶统计特性，大量的实测数据表明，在没有直达路径的情况下（如市区），信道的包络服从瑞利分布，在有直达路径的情况下（如郊区），信号包络服从莱斯分布，因此，一阶包络统计特性主要介绍瑞利衰落分布和莱斯衰落分布，二阶统计特性主要介绍一组对偶参数——时间电平交叉率和平均衰落持续时间，简要介绍其他两组对偶参数——频域电平交叉率和平均衰落持续带宽，空间电平交叉率和平均衰落持续距离；在已经介绍了多径信道的三组色散参数之后，将介绍小尺度衰落信道相对应的不同分类。
6.1 衰落和多径6.1.1 衰落和多径的物理模型陆地移动信道的主要特征是多径传播。
传播过程中会遇到很多建筑物，树木以及起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射及绕射等，这样，移动信道是充满了反射波的传播环境。
到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。
由于电波通过各个路径的距离不同，因而各路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。
无线通信原理与应用-5.4 小尺度衰落类型及瑞利和莱斯分布
r
2
2
exp(
r2
2 2
)
p(r)
2 0
p(r, 2 2
)
p(
)
0
p(r,
)dr
1
2
可见： r服从瑞利分布； θ服从均匀分布
(0 r )
(0 2 )
电气工程学院 UNIVERSITY OF SOUTH CHINA
3.
r
2ln 2
1.177
1.177时,
rp(r)dr
1
0
2
即：r 1.177 和r 1.177的概率各占50％
电气工程学院 UNIVERSITY OF SOUTH CHINA
无线通信原理与应用
瑞利分布的特性（2）
4.包络的均值：
r E[r] rp(r)dr
无线通信原理与应用
瑞利分布的特性（1）
1. 包络不超过R的概率：
R
R2
P(R) 0 p(r)dr 1 exp( 2 2 )
p(r) 1 e1/ 2
2. r=σ时，p(r)取最大值： ：
o
1 1.177
r/
P( ) R p(r)dr 1 exp( 1)
0
2
电气工程学院 UNIVERSITY OF SOUTH CHINA
无线通信原理与应用
瑞利衰落分布（3）
通常， x＝ y＝
p(x,
y)
p(x) p(y)
1
2
2
exp(
x2
2
小尺度衰落信道中的瑞利衰落和莱斯衰落建模
张羽翔
目录
• 小尺度衰落信道简介 • 瑞利分布及莱斯分布简介 • 瑞利衰落信道仿真 • 莱斯衰落信道仿真 • 多径信道模型的例子：Clarke/Gans模型 • 总结
小尺度衰落信道简介
• 所谓小尺度(Small-Scale)是描述短距离(几个波长)或短时间 (秒级)内接收信号强度快速变化的；而移动无线信道的主要 特征是多径，由于这些多径使得这些接收信号的幅度急剧 变化，产生了衰落。
总结
总的来说，无论室内或室外信道，任何无线信道的传播环境 都服从LOS(窄带高斯过程叠加正弦信号)或NLOS(窄带高斯 过程)，从前文可知，这些环境的接收信号幅度(包络)服从于 瑞利分布或莱斯分布。通过仿真可以发现，当莱斯K因子小 于-40dB时，可以认为是瑞利信道环境，当K大于10dB时， 可以认为是高斯信道环境。最后，介绍了作为多径信道模型 特例的Clarke/Gans模型，该模型中，信道幅度符合瑞利分 布，相位符合均匀分布。
参考文献
• [1]赵勇洙等．MIMO-OFDM无线通信技术及MATLAB实现．电子工 业出版社.2019.4
• [2]杨大成等．移动传播环境．机械工业出版社．2003,8 • [3]郭文斌等．通信原理--基于MATLAB的计算机仿真.北京邮电大学
出版社．2006.6 • [4]Proakis等．现代通信系统（MATLAB版）.电子工业出版社
瑞利衰落信道仿真
•通过MATLAB内建函数randn产生均值为0，方差为1的两个 高斯随机变量W1、W2，瑞利随机变量X为
X=σ*sqrt(W12+W22)
瑞利衰落信道仿真
输入
信道实现数N，散射径功率σ2
产生
移动通信原理与技术余晓玫赖小龙版课后答案
移动通信原理与技术余晓玫赖小龙版课后答案2.1移动通信信道具有哪些主要特点?答:移动通信信道的主要特点:(1)传播的开放性:(2)接收环境的复杂性:(3)通信用户的随机移动性。
2.2在移动通信中,电波传播的主要传播方式有哪几种?答:电波传播的主要方式:直射、反射、绕射。
2.3移动通信的信道中存在着大、中、小尺度(范围)的衰耗与衰落,它们各自具有什么性,质的特征?答:移动通信信道中,大、中、小尺度衰耗与衰落的特征:(1)大尺度:电波在空间传播所产生的损耗,反映的是传播在宏观大范围(千米量级)的空间距离上的接收信号电平平均值的变化趋势:(2)中尺度:主要是指电磁波在传播路径上受到建筑物等的阻挡所产生阴影效应而产生的损耗,反映了在中等范围内(数百波长量级)的接收信号电平平均值起伏变化的趋势:为无,线传播所特有,一般从统计规律上看遵从对数正态分布,其变化率比传送信息率慢;(3)小尺度:反映微观小范围(数十波长以下量级)接收电平平均值的起伏变化趋势,其电平幅度分布一般遵从瑞利(Rayleigh)分布、菜斯(Rice)分布和纳卡伽米(Nakagami)分布。
2.4移动通信中存在3种类型的快衰落,它们各自表示什么类型的快衰落?在什么情况下会出现?各自克服需要采取的主要措施是什么?答:移动通信中,快衰落分为以下三种类型:空间选择性快衰落、频率选择性快衰落和时间选择性快衰落。
其产生的原因和克服需要采取的措施如下:(1)空间选择性快衰落:由于开放型的时变信道使天线的点波束产生了扩散而引起的,克服措施为空间分集:(2)频率选择性快衰落:由于信道在时域的时延扩散而引起的,可采用自适应均衡喝Rake接收加以克服(3)时间选择性快衰落:由于用户的高速移动在频域引起多普勒频移,在相应的时域其波形产生时间选择性衰落,可采用信道交织技术加以克服。
2.5移动通信中主要噪声干扰有哪几种?对于CDMA,哪一类干扰是最主要的干扰?答:移动通信中主要噪声干扰有:加性正态白噪声、多径干扰、多址干扰。
第五章小尺度衰落ppt
• 频率分集，Frequency Diversity • 时间分集，Time Diversity • 空间分集，Space Diversity
• 发送/接收分集，Transmit/Receive Diversity, • 极化分集Polarization Diversity
-通信原理与应用
E R X2tE 2cos2fct2d2
E R X2E 2expjk0d1
-通信原理与应用
19
时不变两径模型
时不变模型：各径的时延(路径长度)差不随时间变化
• 空间衰落 • 类似于波的干涉
-通信原理与应用
20
时变两径模型
时变模型: 各径的时延(路径长度)差随时间变化（发射机/接收机/散射体移动）
26
0.8
ray amplitude
0.6
多普勒谱
0.4 0.2
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Time, Sec
Doppler Shifts 1
多普勒谱 0.8 0.6 0.4 0.2 0 9
ray amplitude
9.5
10
10.5
11
frequency, Hz
received signal
received signal
-通信原理与应用
48
5.5 小尺度衰落类型
-通信原理与应用
49
多径时延扩展引起的衰落效应
-通信原理与应用
50
平坦衰落
-通信原理与应用
51
频率选择性衰落
-通信原理与应用
52
多普勒扩展引起的衰落效应
即时变特性的主要原因是“运动”，因此可用多普勒扩展和相干时间来描述小尺度
信号的衰落分类
信号的衰落分类
信号衰落分类是基于接收信号场强变化的区间大小。
大尺度衰落：大尺度衰落主要由移动台与基站之间的距离变化引起，也称为路径损耗。
随着移动台与基站之间距离的增加，信号强度会逐渐减弱。
大尺度衰落通常在数百米至几千米的范围内发生，是由于信号传播路径中的阻挡、散射和多径效应等因素引起的。
中尺度衰落：中尺度衰落通常由信号传播路径中的地形、建筑物和植被等引起，导致信号在特定区域内发生明显的衰落。
这种衰落通常在几十米至几百米的范围内发生，例如在城市中的街道、建筑群或森林中的区域。
小尺度衰落：小尺度衰落是由于多径传播引起的信号幅度和相位的快速变化。
当信号在传播过程中经历多条路径（如直射路径和反射路径）时，不同路径上的信号会以不同的时间到达接收端，导致信号产生相位差和幅度变化。
小尺度衰落通常在几厘米至几米的范围内发生，例如在室内、城市街道的拐角或树木间的缝隙中。
1。
小尺度衰落产生的原因解读
小尺度衰落产生原因作者：白舸摘要：本文先对小尺度衰落的有关概念进行了解释和梳理，然后就小尺度衰落的产生原因提出了作者自己的看法，并试图通过实验论证自己的观点。
关键词：小尺度衰落，多径时延扩展，多普勒扩展1、引言从上世纪60至70年代，贝尔实验室的研究人员提出了蜂窝的概念起，人们开始研究移动通信的信道，移动通信要克服的一大困难就是小尺度衰落，因此，小尺度衰落历来是无线电波传播研究的重要环节。
小尺度衰落指的是信号在小尺度区间（距离或时间的微小变化）的传播过程中，信号的幅度、相位和场强瞬时值的快速变化。
前人对小尺度衰落进行了很多研究，建立了多种模型，如Ricean 衰落、Reyleigh衰落和Nakagami衰落。
说到小尺度衰落的产生原因，很多人都会想到两个词：多径和多普勒。
但是与之相关的一些概念由于表述方式相近，导致人们对这些概念产生了误解，进而也影响到大家对小尺度衰落产生原因的理解。
本文将根据作者的体会，对小尺度衰落的生成原因进行阐述。
接下来的一节会说明与多径和多普勒有关的概念，第三节解释小尺度衰落与多径以及多普勒的关系，文章的最后一节将通过实验论证作者的观点。
2、多径和多普勒多径（multipath），是指在无线信道中，由于反射或者折射，在发射机和接收机之间不会只有单一视距传输路径，会形成的多种不同的传输路径。
不难理解，若信号从发射机到接收机有多条传输路径，通过每条路的传播时间以及传播距离就会不同，这可导致各多径分量上，信号到达接收机的时间也不一样。
这些路径中肯定存在一条最短路径，则信号通过其它路径到达接收机的时间，肯定会比通过最短路径到达接收机的时间延长，这种时间的延长称为多径时延（multipath time delay ）。
在各径的时延中，有一部分时延并不大，使得接收机不能把它们跟最早到达的信号解析出来，这些时延信号相加，造成接收信号在时间上宽度扩展，这种现象叫多径时延扩展(delay spread)。
通信衰落的概念
通信衰落的概念通信衰落是指无线传输中信号强度随着距离的增加而衰减的现象。
它是无线通信系统中一个重要的问题，对无线传输质量和系统性能有重要影响。
无线传输中的衰落主要分为大尺度衰落和小尺度衰落两种情况。
大尺度衰落是指由于信号传播环境的变化引起的信号强度变化，它通常发生在通信系统覆盖范围较大的区域内，比如城市、乡村、山区等。
大尺度衰落主要受到以下因素的影响：1. 阴影衰落（Shadowing）：阴影效应是指由于信号在传播过程中遇到固定和随机障碍物的遮挡而产生的衰落。
这些障碍物包括建筑物、树木、山地等自然和人造障碍物。
阴影衰落会使信号强度在不同位置之间有较大的波动，并且难以预测和修正。
2. 多径衰落（Multipath Fading）：多径衰落是指信号由于传播路径的不同长度和反射、散射等现象导致信号的干涉和叠加，从而引起信号强度的波动。
这种衰落主要受到地面、建筑物、人体等反射、散射等效应的影响。
多径衰落会使得信号在接收端出现快速的振荡，导致接收端很难正确解析信号。
大尺度衰落一般以统计特性来描述，常用的参数包括均值、方差、分布函数等。
在无线通信系统中，通过合理的信号处理和天线优化可以有效降低大尺度衰落对系统性能的影响。
小尺度衰落是指由于信号的传播介质、随机性等因素引起的短时间尺度内的信号强度的快速变化。
小尺度衰落主要受到以下因素的影响：1. 多径传播干扰：由于信号经过多个不同路径传播到达接收端，会产生不同时间延迟的干扰波，导致信号叠加时产生衰落。
尤其是在高速移动场景下，多径传播干扰更为明显。
2. 多普勒频移（Doppler Shift）：当通信系统中的移动终端或基站移动速度较快时，信号的频率会发生变化，导致信号的相位偏移，进而引起信号强度的快速变化。
多普勒频移对信号的幅度和相位都会产生影响。
小尺度衰落一般以快衰落和慢衰落来描述。
快衰落指的是信号强度在时间尺度上迅速变化，常用参数包括均衡时间、相关时间等。
慢衰落指的是信号强度在时间尺度上缓慢变化，常用参数包括衰落深度、衰落持续时间等。
无线 第5章 小尺度衰落
第5.2节、多径信道的参数
第5.2节、多径信道的参数
3、多普勒扩展和相干时间 多普勒扩展和相干时间是用来描述小尺度内信道的时变特性的两个参数。 时变特性可能是由移动台与基站之间的相对运动引起，也可能是由信道 传输路径中物体的运动引起。 多普勒扩展是频谱展宽的测量值，这个频谱展宽是移动无线信道的时间 变化率的一种量度。多普勒扩展定义为一个频率范围，在此范围内接收 的多普勒频谱有非零值。多普勒扩展的大小取决于移动台与发射源的相 对速度、运动方向与入射波方向的夹角和信号的波长（频率）。 相干时间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。时间间隔大于相干时间的两个接收信号所受到信道的影响各 不相同。
第5.3节、小尺度衰落的类型
P（dBm）
f（MHz）
总结
在无线通信系统中，接收机会收到经过直射、反射和绕射等多条路径 到达的电磁波，这种现象就是多径。这些经过不同路径到达的电磁波的相 位不一致而且具有时变性，导致接收信号呈现衰落状态。这些电磁波的到 达时延不同，又会导致码间干扰，产生误码。这种由于多径效应而产生的 小尺度衰落叫多径衰落。 从空间的角度考虑，由于多径信号到达接收机的相位不同，合成后的 接收信号幅度会随着移动台移动距离的变动而剧烈变化。从时间的角度考 虑，由于信号的传播路径不同，所以到达接收端的时间也就不同，当基站 发出一个脉冲信号时，接收信号不仅包含该脉冲，还包括此脉冲的延时信 号，这种由于多径效应引起的脉冲宽度扩展称为时延扩展。 发射机和接收机之间的相对运动，还会产生多普勒扩展，使信号的带 宽被展宽，这也会造成信号衰落。
第5.3节、小尺度衰落的类型
移动无线信道中的时间色散与频率色散是两种彼此独立的传播机制，可 能产生四种小尺度衰落效应。
无线信道传播特性分析总结
无线信道传播特性分析总结(共8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--无线信道传播特性分析总结班级学号姓名随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。
在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。
1、无线信道的概念要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。
信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。
信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。
与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。
不同的环境,其传播特性也不尽相同。
无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。
在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30。
对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。
这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。
移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。
另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。
所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。
2、无线信道的特性信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。
小尺度衰落产生的原因
小尺度衰落产生原因可伸缩的移动模型透视和无线Ad-Hoc网络中的路由协议性能（Mobility Model Perspectives for Scalability and Routing Protocol Performances in Wireless Ad-Hoc Network）关键字： Ad-hoc网络可伸缩性移动路由协议1、介绍网络的发展刺激了经济的规模。
那是因为根据互联网用户或主机的数目，网络用户的花费随着网络规模的增大而减小。
Ad hoc 无线网络的可伸缩性引起了许多改变，如移动ad hoc网络（MANET）包括许多能够自由任意并且涉及到动态的编队拓扑中的移动节点。
从而MANET构成了一个自主移动系统。
并且MANET的一些其他特征如动态拓扑、宽带约束、资源约束和受限的物理安全。
从而以上所需的特性可以实现其独特的可伸缩性。
另一个设计可伸缩的ad hoc 网络的主要问题在于那些流动的可移动节点。
事实上那些节点的迅速复位和移动也是其中的一个难点所在。
不同的流动模型如随机的航路点等问题已经被提出来。
再说流动性模型在路由器发送方案的选择上起着主要的影响，从而影响其性能表现。
同时在一些如在场部署和应急响应操作的应用中，ad hoc网络同样能扩充到成百上千的节点。
从而拥要有广泛的流动性同时还缺乏有力的指导，纯ad hoc网络连入大型的伸缩节点是其设计中所面临的一个紧急挑战。
移动自组网在是实际中是多跳的。
因此自组网络的可伸缩性底层的路由协议直接相关。
比如说一个移动自组网络可以通过减少路由协议的开销来实现更好的伸缩性。
所以在这篇论文里面我们调查一下移动自组网的可伸缩性。
自从MANET的路由协议在移动自组网的设计中起着关键作用，我们看到了那些在可伸缩条件下的协议表现的问题。
也是因为流动性模型对可伸缩性有着巨大影响，我们扩展了MANET在不同的流动模型中的路由协议的表现分析。
全文的组织如下：在第二部分，我们分析了各种不同的MANET路由协议和他们的对应的性能指标。
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小尺度衰落产生原因可伸缩的移动模型透视和无线Ad-Hoc网络中的路由协议性能（Mobility Model Perspectives for Scalability and Routing Protocol Performances in Wireless Ad-Hoc Network）关键字： Ad-hoc网络可伸缩性移动路由协议1、介绍网络的发展刺激了经济的规模。
那是因为根据互联网用户或主机的数目，网络用户的花费随着网络规模的增大而减小。
Ad hoc 无线网络的可伸缩性引起了许多改变，如移动ad hoc网络（MANET）包括许多能够自由任意并且涉及到动态的编队拓扑中的移动节点。
从而MANET构成了一个自主移动系统。
并且MANET的一些其他特征如动态拓扑、宽带约束、资源约束和受限的物理安全。
从而以上所需的特性可以实现其独特的可伸缩性。
另一个设计可伸缩的ad hoc 网络的主要问题在于那些流动的可移动节点。
事实上那些节点的迅速复位和移动也是其中的一个难点所在。
不同的流动模型如随机的航路点等问题已经被提出来。
再说流动性模型在路由器发送方案的选择上起着主要的影响，从而影响其性能表现。
同时在一些如在场部署和应急响应操作的应用中，ad hoc网络同样能扩充到成百上千的节点。
从而拥要有广泛的流动性同时还缺乏有力的指导，纯ad hoc网络连入大型的伸缩节点是其设计中所面临的一个紧急挑战。
移动自组网在是实际中是多跳的。
因此自组网络的可伸缩性底层的路由协议直接相关。
比如说一个移动自组网络可以通过减少路由协议的开销来实现更好的伸缩性。
所以在这篇论文里面我们调查一下移动自组网的可伸缩性。
自从MANET的路由协议在移动自组网的设计中起着关键作用，我们看到了那些在可伸缩条件下的协议表现的问题。
也是因为流动性模型对可伸缩性有着巨大影响，我们扩展了MANET在不同的流动模型中的路由协议的表现分析。
全文的组织如下：在第二部分，我们分析了各种不同的MANET路由协议和他们的对应的性能指标。
在第三部分，我们描述了不同的流动性模型。
在第四部分，纳秒环境下的仿真和结果讨论。
第五部分描述了相关工作的一些细节。
第六部分，提交论文。
2、MANET路由协议移动自组网路由协议被分为主动的和反应式的路由协议。
主动路由协议尝试着维持最新的彼此节点间的拓扑信息。
反之，在反应式路由协议中，路由只有在需要的时候才被源节点创建。
我们这部分所讨论的协议是DSDV--一种主动式的协议和DSR、AODV--反应式的路由协议。
2.1 DSDVDSDV是一种基于古典贝尔曼福特路由机制的表驱动是算法。
DSDV 中的主要思想是用距离队列数目来实现无网间协调的自由循环。
DSDV 的主要组成如下：1、一个以单调递增序列为数目依据的老化机理，他所鲜明表示的路线和过去常常被用来避免路由循环并且没有无穷计算问题。
2、充分利用路由更新，每次更新间隔周期性发送，或发送拓扑变化的增量更新。
3、对于路线很可能是不稳定的路由更新有延迟。
对于效率低下的DSDV的原因之一是它限制了节点可以连接到的网络号的定期更新的要求，自增长的开销为O（n2）的影响，因此该协议影响其可扩展性。
2.2 DSRDSR路由的特点是源路由。
这是发送者所知道的点对点的路由到目的地。
DSR路由强调积极利用路由缓存中存储的完整路径目标。
源路由提出了无环路的路由像许多优点，避免了需要多达最新路由的中间节点的信息，还允许通过偷听数据包的缓存路由信息的节点。
的DSR协议由两个主要机制，路由发现和路由维护。
当一个节点要发送数据包到目的地，它使用一个路由发现过程，动态确定由充斥RREQ分组网络的路由。
每个节点重播它，除非它是目的地或有到目的地的路线。
这样一个节点回复回用一个RREP数据包的源。
路由维护是通过执行“路线错误”的数据包和确认使用。
DSR路由算法的目的是为网络中的移动节点以温和的速度移动所造成的包延迟。
它运行在网络中，其中有一个相对较小的直径，移动节点可以是混杂接收模式。
因此，由于上述假设，因为源路由，路由的可扩展性是其路由规定的挑战。
有必要在这两个地方的路线进行答复和数据包造成更大的开销全程控制。
同时积极利用路线缓存带有的惩罚。
缺乏基本的DSR协议的有效机制，以清除陈旧的路线，这不仅浪费网络带宽，而且造成缓存污染。
对于显示性能的研究，陈旧的缓存可以大大损害性能，尤其是在高流动性和/或高负荷方面。
2.3 AODVAODV协议时基于DSR路由那些通过类似的路由发现过程来发现“所需”路由的条件的。
然而，AODV保持着一个传统的路由表--每个目的地的进入。
不依靠源路由，AODV依赖于路由表来传播一个RREP回来到源头，随后路由数据包到目的地。
AODV协议通过使用序列号的方法来维持每一个目的地的路由信息的更新，以防止路由循环。
如果在指定的时间内没有使用的话，路由条目会被会删除。
链路故障是传播无限度量的RREP信息到源节点，在那路由将会再次被发现。
AODV 协议的一个可选功能是用hello消息来维持相邻节点间的链接。
AODV 的纯分布式按需方法是醉倒限度的减少路由表的信息，但是多路由的结果导致其提高。
AODV协议需要使用对称链接，然而当对称链接不可用的时候DSR 可以使用非对称链接。
当传输多样化增加的时候，AODV是可用的，这种情况ＤＳＲ是无法应对的。
２.4 协议的性能指标分析一个协议的性能表现分析的目标是来衡量如路由服务的效率和带宽方面的成本、能源消耗、CPU周期索引。
他还关注应用程序的应用性能指标和他们之间的关系如流动模式、通信效率和提供负载因素。
因此，这种研究通常是协议的仿真。
在这里，我们的目标是评估路由协议的性能并以Broch为指标进行性能的详细分析。
1、封包传输率之间 -由应用层传送到最终目的地的起源包的数量比例。
2、路由开销-路由的目标，每传输的数据包传输的数据包数。
3、最优路径-包到达其目的地的跳点数和当数据包是起源时物理层的存在时的最短路径的长度。
3、流动模型根据已知的移动模型模拟节点的移动。
移动模型的基础直接影响自组网络的路由协议的性能。
在下面的章节中我们描述两个已经使用的移动模型即随机路径点移动模型和随机行走反射移动模型。
3.1、随机路径点移动模型由于随机路径点移动模型被普遍用于调查组织，我们使用随机路径点移动模型来测试。
在这个模型中，一个移动节点在模拟区域内以随机速度从它当前位置随机的移动到另一个位置，简单的记为[Vmin,Vmax]。
Vmin是指模拟的最小速度，Vmax指最大速度。
随机路径点包括选择新位置、新速度的暂停时间。
因此一个移动节点到达新节点之后在离开之前要停顿一段时间。
流动性模型中最重要的参数是速度。
随机路径点移动模型有一个在（0，Vmax）之间均匀分布的速度，假设的平均速度为Vmax/2。
假定这个平均节点速度会在模拟过程中不变。
这是并非如此的，在伊和刘的论文中平均速度将会不断降低，并最终达到零。
简单的解决方案建议是建立一个积极的最低速度。
因此，我们已经使用了稳态随机路径点移动模型。
3.2、反映流动性的随机游动模型反映流动性的随机游动模型是随机访问移动模型的实例。
该模型所描述的导出了稳态分布，并在一个工具中实施，它的输出是直接的NS-2模拟器可用的形式。
移动模型与随机漫步反射类似随机航点，但在过渡即时行程，挑选一个节点的方向，行程时间和数字的速度。
在给定给定数字的速度旅行期间特定方向移动的节点。
如果在旅途中，节点打域边界，它是反映到域。
该模型的稳定状态的版本是这样的节点上的立场是一致的领域分布，节点速度为在过渡即时旅行相同的分布。
4、模拟环境NS - 2的模拟器版本2.29已被用于如DSD、AODV和DSR协议的可扩展的性能分析。
基本的MAC协议是由IEEE802.11定义。
连续比特率（CBR）的流量来源的使用。
所采用的移动模型的稳态随机路点和随机行走在一个长方形的反射场迁移率模型。
该区域为1500× 300米的配置，交通生成脚本调用cbrgen.tcl被用来产生速率为4.0 kbps 的CBR的10来源情况。
中节点的数目为仿真环境200个节点。
至少有5个方案的稳态随机路点，5个随机游动的情况与反射为0，10，20，30个不同的暂停时间的文件档案，40秒被用于测试如DSDV，AODV 和DSR路由协议。
4.1、模拟结果DSDV，AODV和DSR可扩展仿真结果在一段暂停时间范围（0,10，20，30，40）秒的速度范围[1,19]航点的稳态和随机[0速度范围，20移动模型与随机反射走]见图1所示。
4.1.1数据包路由开销AODV和DSR是按需协议并且他们的流动性随开支下降而下降。
由于DSDV路由协议是一个开销随流动率改变的路由协议。
我们还观察到，DSR路由消耗更少的数据包路由的开销相比，AODV 协议，因为使用DSR路由攻击路由缓存。
但在高流动率（0秒）暂停时间的路由开销的数目高，因为在DSR路由缓存被陈腐的机会相当高。
4.1.2 封包传输率从下面图它是清楚地看到，AODV协议在分组优于中模型的运送比其他协议的所有条款。
DSR路由性能高流动率穷人，因为链路故障可能发生非常频繁。
也正因为小直径的假设DSR是不是扩展。
DSDV相对着在分组投递率方面效果不佳，因为它使用一个表维护路由信息，它只有一条路线，因此每个目的地的每个数据包的MAC层是无法传递动力的途径下降，因为没有备用路由。
4.1.3平均端到端延迟从下面图很清楚，在随机移动模型的所有航点路由协议相比，少用反射随机行走包延迟。
在DSR路由具有较高的封包延迟两种模式。
这是因为使用DSR路由选择的多路路线为路线长度的主要标准，而最不喜欢拥挤的AODV 路由。
因此，AODV的展品更短的延迟。
从上面的图很清楚，DSDV使用路径是接近最佳路线。
在不同的暂停时间DSDV继续执行没有任何关于流动性的最优路由显着巨变。
5、相关工作航点的随机移动模型分析中发现的J尹的作品。
在本文中，他们证明，节点的移动速度是模型的重要参数。
实验证明，他们也瞬时速度降低平均结始终在一段时间内，将最终达到了一个模拟1000秒即长期为零。
因此，性能分析可能不准确。
为了克服这一点，他们提出了一个稍作修改的随机路径点移动模型通过设置一个最小正数，并考虑到初始模拟预热时间。
我们曾在这些假设我们的分析以获得稳定的性能措施。
在关于完善模拟纸SP的Chaudhri有导出一些随机访问移动模型稳态分布和实施了一个为NS-2工具完美的采样。
与反射随机游动是一种随机访问模型，它用来实现稳态措施的具体实例。
因此，我们已经采用这种模式也为我们的绩效指标。
V诺莫夫在他们的论文提出了关于在大型DSR和AODV的Ad Hoc网络性能具有不同的节点，不同的行动和通讯车型数量的结果。