小尺度衰落产生的原因
无线技术复习题(给学生)
1、 HLR的全称是归属位置寄存器； GMSC全称是移动关口局；2、GSM网络系统有四部分，分别是NSS、BSS、MSS和OMS；基站BS是由BST和BSC组成的；BSC是基站BS的智能中心，其主要功能是控制BST；一个MSC是由一个或若干个LAC组成；3、BSC和MSC之间采用的接口是A接口；BTS和MS之间的接口是Um口；4、DTX的全称为不连续接收；5、利用一定距离的两幅天线接收同一信号，称为空间分集；6、CDMA系统的一个信道宽是1.2288MHz；采用Rake接收机进行路径分集；前向信道有64个正交码分信道；7、GSM系统的载频间隔是200kHz；数据传输全速率是9.6kbps；跳频速率是217跳每秒；GSM总信道速率为270.8kbps；GSM系统中每20ms包含了160样本，共260bit，其速率是13kbit/s；常采用的信道编码，是利用码率为1/2的卷积码；每个突发脉冲序列共156.25bit，占时4.615ms；GSM系统信道编码后得到的数据总比特率是22.8kbps；一般GSM网络中基站采用的跳频方式是基带跳频；GSM采用的调制方式为GMSK；8、LPC是指线性预测编码；9、IS-95CDMA是属于第2代移动通信系统；3G主流技术标准包括CDMA200、TD-SCDMA和W-CDMA； TD-SCDMA采用的是智能天线，工作方式是TDD模式；10、移动通信采用的常见多址方式有FDMA、TDMA和CDMA；11、以铜线接入为主的ADSL技术称为非对称性数字用户线,它支持下行最高速率8Mbit/s ，上行最高速率1Mbit/s。
12、常用的伪随机码有m序列码和gold码；13、三方切换时，最优先进行的是软切换；14、121号频道对应的上行频率为914.2MHz,下行频率为959.2MHz；15、广播信道BCH包含FCCH、SCH和BCCH；SCH信道用于传送MS的帧同步信号；SDCCH指的是信道；16、移动通信中的干扰主要是同频干扰、邻频干扰和互调干扰；一般在工程里，要求GSM网络的同频干扰要求是大于12dB；天线分集、跳频能克服多径衰落，GSM采用的跳频为慢跳频；17、中国的移动国家代码为460，中国联通移动网的移动网络代码为01；18、GSM网络中唯一识别移动台的号码是ISMI，而在公共电话交换网中唯一识别移动台的号码是ISDN；19、在CDMA系统中采用语音激活技术可以减少干扰；20、沃尔什码就其正交性而言为完全正交码码，其相关性为0；21、交织的作用可以减小信道快衰落带来的影响；22、假设基站天线的发射功率为43dBm，则对应20W；23、在3G系统里面，主流的基站配置是三扇区；24、WCDMA R99 协议版本中，上行链路采用BPSK调制方式；下行链路采用标准QPSK调制方式；25、我国GSM系统采用频段为900/1800MHz，可分为124个频道，收发双工间隔为45MHZ，载频间隔为20KHZ，跳频速率为217跳/s；26、 GPRS以GSM为基础，引入了SGSN和GGSN节点；27、第三代移动通信采用IMT-2000系统，工作在2000MHZ频段；28、忙时话务量是指单位小时内呼叫次数与每次呼叫的平均时间的积，其单位是爱尔兰；29、在 FDD 模式下，上行链路和下行链路分别使用两个独立的载波进行传输。
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。
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。
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。
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
平坦衰落，Flat fading 频率选择性衰落，Frequency selective fading 快衰落，Fast fading 慢衰落，Slow fading
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小尺度衰落的类型
在无线通信信道中：多径时延扩展→时间色散 多普勒频移→频率色散
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％
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瑞利分布的特性（2）
4.包络的均值：
r E[r] rp(r)dr
——广义瑞利分布
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三种小尺度衰落测量值
1. 场景C：有障碍，杂波较少：小尺 度衰落不明显，近似为对数正态 分布。
2. 场 景 D ： 无 障 碍 ， 杂 波 较 少 ： 主 信 号的主导作用明显，服从莱斯分 布。
3.场景E：无障碍，杂波严重：主信号 的主导作用不明显，趋于瑞利分 布。
2222221212xyxxyypxepye???????????????????电气工程学院无线通信原理与应用universityofsouthchina瑞利衰落分布322221exp22xyxypxypxpy???????????通常222rxyyagxrct?????令包络附加相位222222200exp22exp021022rrprrrprprdrpprdr????????????????????????????????????则
多径衰落介绍
平均多普勒平移
∫ B= ∫
多普勒扩展
BD =
∞
∞ ∞ ∞
fS ( f )df S ( f )df
∞
∫
∞
( f B ) 2 S ( f )df
∫
∞
∞
S ( f )df
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 频率色散参数(时间选择性)2/2 角度色散参数
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) 1/2)
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:
a 其中,i (t , τ),τ 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.πf c τi (t) + i (t, τ)表示第i个多径分 2 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; () δ 是单位冲击函数,它决定在时刻t与附加时延τ i 有 分量存在的多径段数.
多径衰落信道的统计模型举例[3] 多径衰落信道的统计模型举例[3] 1/4
Broadband Channel Characterization
h(t , τ) = H (t , f ) = 1
∑e P
p =0
P 1
j p
e
j 2 πf D p t
δ( τ τ p ) e
1
∑e P
p =0 H
P 1
j p
e
j 2 πf D p t j 2 πfτ p
2
p( H ) =
1 2πσ 2 H H σ2 H e
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 )
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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％
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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
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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
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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
信道模型文档
信道模型1. 引言信道模型是无线通信领域中的一个重要概念，它描述了信号在传输过程中受到的各种干扰和衰落情况。
了解信道模型可以帮助我们分析和设计无线通信系统，提高通信质量和可靠性。
本文将介绍信道模型的基本概念、常见类型以及相关应用。
2. 信道模型的基本概念信道模型是对无线通信中信号传输过程进行抽象和描述的数学模型。
在信道模型中，我们假设信号是在一定时间和空间上传播的，受到各种干扰和衰落影响。
2.1 信道衰落信道衰落是指信号在传输过程中功率的减小。
常见的原因包括自由空间路径损耗、多径效应、阴影衰落等。
衰落的强度可以通过信号的损失因子或路径损耗指数来描述。
2.2 信号干扰信号在传输过程中可能会受到外部干扰。
干扰可以分为同频干扰和异频干扰两种类型。
同频干扰是指接收信号受到同一频率其他信号的影响，而异频干扰是指接收信号受到其他频率信号的影响。
2.3 信噪比信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）是指接收信号与噪声信号的比值。
信噪比描述了信号与噪声的对比情况，是衡量信号质量的重要指标。
信噪比越大，表示噪声对信号的影响越小。
3. 常见的信道模型类型根据信道模型的特点和应用场景，可以将信道模型分为多径衰落信道模型、杂波信道模型和衰落信道模型等。
3.1 多径衰落信道模型多径衰落信道模型是描述由于多径效应引起的信号衰落的模型。
多径效应是指信号在传播过程中经历多个路径，每个路径的传播时间和损失不同，导致接收信号叠加和衰落。
3.2 杂波信道模型杂波信道模型是描述无线通信中受到底噪、窄带干扰和宽带干扰等影响的模型。
底噪是常态存在的背景噪声，干扰源包括其他系统的信号和自然界的噪声。
3.3 衰落信道模型衰落信道模型是描述信号受到大尺度和小尺度衰落的模型。
大尺度衰落由于信号传输距离、遮挡和反射等因素引起，而小尺度衰落由于多径效应引起。
4. 信道模型的应用信道模型在无线通信系统设计和性能评估中起着重要作用。
通过对信道模型的建模和仿真，可以评估系统的容量、覆盖范围和连接质量等性能指标。
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。
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。
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。
统计信道模型主要的三个区域
统计信道模型主要的三个区域一、引言统计信道模型是通信领域中非常重要的一个研究方向，它能够帮助我们更好地理解无线通信中的信道特性，从而为无线通信系统的设计、优化和性能评估提供有力的支持。
在统计信道模型中，主要有三个区域是非常重要的，包括大尺度衰落、小尺度衰落和多径传播效应。
下面将对这三个区域进行详细介绍。
二、大尺度衰落1. 概念大尺度衰落是指由于发射机与接收机之间的距离较远，或者由于存在遮挡物等因素导致的路径损耗。
在无线通信中，大尺度衰落可以用来描述不同位置之间的信号强度差异。
2. 特点大尺度衰落具有以下特点：（1）它是一种长期变化的现象，即在一个相对较长时间内保持不变。
（2）它受到环境因素影响较大，比如建筑物、树木等遮挡物会对其产生显著影响。
（3）它可以通过路径损耗系数来表示，在不同环境下具有不同的数值。
3. 应用大尺度衰落在无线通信系统中具有重要的应用价值，比如：（1）它可以用来评估无线信号的覆盖范围和质量。
（2）它可以用来优化基站的部署和天线的配置，从而提高无线网络的覆盖率和容量。
（3）它可以用来设计合适的功率控制策略，以实现更好的能量利用效率。
三、小尺度衰落1. 概念小尺度衰落是指由于多径传播效应导致接收信号强度在时间和频率上发生快速变化。
在无线通信中，小尺度衰落可以用来描述同一位置不同时间或不同频率下信号强度差异。
2. 特点小尺度衰落具有以下特点：（1）它是一种短期变化的现象，即在一个相对较短时间内发生变化。
（2）它受到多径传播效应影响较大，比如反射、散射、绕射等现象会对其产生显著影响。
（3）它可以通过功率谱密度函数来表示，在不同环境下具有不同的分布特性。
3. 应用小尺度衰落在无线通信系统中具有重要的应用价值，比如：（1）它可以用来评估不同调制方式和编码方式的性能表现。
（2）它可以用来设计合适的调制和编码方案，以提高无线通信系统的容量和可靠性。
（3）它可以用来研究多天线技术和空分复用技术等高级通信技术。
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。
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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。