频率选择性衰落与平坦型衰落区别

有关OFDM与频率选择性信道、平坦衰落等问题的深入分析

有关OFDM与频率选择性信道、平坦衰落等问题的深入分析【什么是频率选择性衰落】多径干扰的频率响应呈现周期性的衰落,这在通信原理中称为“频率选择性衰落”.数字电视广播信道中的多径干扰属于频率选择性的衰落。

所谓频率选择性衰落，是指在不同频段上衰落特性不一样。

由于信道在时域的时延扩散，引起了在频域的频率选择性衰落，且衰落周期T2=1/L，即与时域中的时延扩散程度成正比。

多径效应在不同条件会使传输信号发生平坦衰落、时间选择性衰落和频率选择性衰落，主要还是频率选择性衰落。

抗干扰措施假设信号码元长度为T，第i条传输路径的信号时延与信号平均时延这差为△t,则二者的不同组合可产生三种不同的衰落现象。

〔1〕当信号码元长度T较小，且△t<<T时，将引起“平坦衰落”；〔2〕当信号码元长度T较长，且△t<<T时，将引起“时间选择性衰落”；〔3〕当信号码元长度T比较小，而△t比较大，且不满足△t<<T，将引起“频率选择性衰落”（这是时间扩散在频域中的反映）。

因为多径合成波形有可能落在后续码元时间间隔内，引起码间干扰，因此，频率选择性衰落对于高速数据传输危害最大。

【关于无线信道的频率选择性和时间选择性的直观理解】第一、无线信道的多径效应导致的频率选择性衰落总的来说，这属于“静”，所谓静，就是指发送和接收终端、以及导致电磁波的反射折射等的障碍物都处于静止的状态，而导致多径效应的是这些多种多样的障碍物形成的静态的空间格局。

自由空间中是没有多径效应的，有了这些障碍物，同一时刻从发送天线出来电磁波就延不同的方向在不同的时间到达接收天线，在天线上场效应进行叠加而产生了多径分量的混合。

换句话说，就是这种复杂多样的空间格局形成了综合的磁波传播环境，这种空间格局具有相应的物理尺寸，对不同频率的电磁波的传播特性是不一样的，所以随着在其中传送的电磁波的频率的变化，其信道响应也不停的变化，这也就是称作频率选择性的本质原因。

无线通信基础知识

序无线通信之所以成为既富挑战性又能引起研究人员兴趣的课题，主要原因有两个，这两个原因对于有线通信而言基本没有什么影响。

首先是衰落（fading）现象；其次是无线用户是在空中进行通信，因此彼此间存在严重的干扰（interference），下面分别做一简要介绍。

1）衰落首先介绍一些无线衰落信道的特性，与其他通信信道相比，移动信道是最为复杂的一种。

电波传播的主要方式是空间波，即直射波、折射波、散射波以及它们的合成波。

再加之移动台本身的运动，使得移动台与基站之间的无线信道多变并且难以控制。

信号通过无线信道时，会遭受各种衰落的影响，一般来说接收信号的功率可以表达为：P（d）=|d|-n S（d）R（d）其中d表示移动台与基站的距离向量，|d|表示移动台与基站的距离。

根据上式，无线信道对信号的影响可以分为三种：(1) 大尺度衰落：电波在自由空间内的传播损耗|d|-n，其中n一般为3~4，与频率无关；(2) 阴影衰落：S（d）表示，由于传播环境的地形起伏、建筑物和其他障碍物对地波的阻塞或遮蔽而引发的衰落，被称作中等尺度衰落；(3) 小尺度衰落：R（d）表示，它是由发射机和接收机之间的多条信号路径的相长干扰和相消干扰造成的，当空间尺度与载波波长相当时，会出现小尺度衰落，因此小尺度衰落与频率有关。

大尺度衰落与诸如基站规划之类的问题关系更为密切，小尺度衰落是本文的重点。

2）干扰干扰可以是与同一台接收机通信的发射机之间的干扰（如蜂窝系统的上行链路），也可以是不同发射机——接收机对之间的干扰（例如不同小区中用户之间的干扰）。

无线信道的多径衰落无线移动信道的主要特征就是多径传播，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，参见图1。

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。

通信中的各种衰落

瑞丽衰落：
电波经过反射reflection、折射refraction、散射（衍射diffraction）等多条路径传播到达接收机后, 总信号的强度服从瑞利分布. 同时由于接收机的移动及其他原因, 信号强度和相位等特性又在起伏变化, 故称为瑞利衰落.
莱斯衰落：
如果收到的信号中除了经反射折射散射等来的信号外, 还有从发射机直接到达接收机(如从卫星直接到达地面接收机) 的信号,那么总信号的强度服从莱斯分布, 故称为莱斯衰落.
平坦型衰落：
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（时延τ小于码元周期）, 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. 这种衰落称为平衰落, 因为这种信道的频率响应在所用的频段内是平坦的.
频率选择性衰落：
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迭在一起,造成符号间的干扰（时延τ大于码元周期）. 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.
快衰落和慢衰落：
至于快衰落和慢衰落, 通常指的是信号相对于一个符号时间而言的变化的快慢. 粗略地说,如果在一个符号的时间里,变化不大,则认为是慢衰落. 反之, 如果在一个符号的时间里,有明显变化,则认为是快衰落. 理论上对何为快何为慢有严格的数学定义。

频率选择性衰落与平坦型衰落区别

频率选择性衰落的影响因素是信道的传播时延。

一般来说，假若信号的最大时延是
t，那么我们就定义W=1/t为相关带宽，在这个带宽之内，我们认为信道是平坦的，换言之，这个频段内的衰变是一个常量。

当传输信号的带宽B小于相关带宽W时，这就被称为平衰落，因为从频域上来看，信道衰落是平坦的；但倘若B>W,我们就不能把信道近似为平坦，这个时候不同的频率分量就会遭受不同的衰落，这就是为什么被称为频率选择性衰落。

从时域上来理解这个问题的话，倘若信号的码元周期为T，一般而言，B近似为1/T，那么平率选择性衰落的条件即为1/T>1/t ==>t >T, 也就是说信道的传播时延大于或近似于码元周期，很明显，在接收端会接收到multiple copies of transmitted signal. 相反，倘若T>>t, 那么时延信号叠加在一起，在接收端看来近似为一个信号，时延的影响可以忽略。

应用中，OFDM就是利用类似的原理来实现的。

通信中的衰落补偿技术分析

通信中的衰落补偿技术分析通信中的衰落补偿技术是现代通信领域中的一个关键技术。

随着通信技术的发展，通信信道中的误码率问题越来越严重，因此进行衰落补偿是非常必要的。

本文将从频率选择性传输衰落、多径传输衰落、信号失真衰落和噪声干扰等方面分析通信中的衰落补偿技术。

一、频率选择性传输衰落在通信传输中，如果频率响应波形上随频率的变化呈现出规律性的衰落，则被称为频率选择性传输衰落。

这种衰落是由于信道内的不同频率成分上的干扰引起的。

频率选择性传输衰落通过均衡来进行补偿。

均衡器可以采用数字滤波器或模拟滤波器来实现。

二、多径传输衰落在信号的传输过程中，信号经过传播环境时，会在接收端产生多个到达时间不同的副本，每个副本具有不同的传输时延和强度，这种情况被称为多径传输衰落。

多径传输衰落可以通过等化器来进行补偿。

等化技术是多径信道衰落补偿技术中的一种基本方法。

等化器是一个滤波器，它在接收端对信号进行处理，将被多径效应模糊的信息恢复到原来的形态。

在数字通信中，等化器可以实现为线性滤波器或非线性滤波器。

三、信号失真衰落信号失真通常指信号形状的畸变。

这是由于通信信道的时变性、非线性、抖动等因素导致的。

信号失真衰落可以通过在信号特征提取和判决环节中加入修正算法实现补偿。

在数字信号处理、数字通信等领域，误码率低的判决技术是关键的问题之一。

信号失真可以通过最佳化的判决算法来进行补偿。

最优判决算法是指在误码率最小化的条件下，使接收机输出的符号信号和信道输入信号之间具有最大的相似性。

四、噪声干扰衰落在通信过程中，噪声信号会对信号产生干扰，导致信号失真，从而影响通信的指标。

通信中的噪声干扰衰落可以通过滤波器等技术来进行补偿。

在滤波器设计中，通常采用降噪滤波器或降频滤波器等技术。

降噪滤波器可以减少信号中的噪声成分，从而降低噪声干扰的影响。

降频滤波器可以对信号中的高频成分进行滤波，从而减少信号失真，提高通信的可靠性。

在总体上，通信中的衰落补偿技术是为了弥补信道带来的不利影响。

无线通信基本概念--有关衰落瑞利衰落平衰落的理解

2009年8月23日什么是衰落(fading)？对于S---- D这样一个发送接收系统来说，理想的无线信号传播（自由空间传播模型）是由S发送的电磁信号经过一定衰减(attenuation ) 达到D点，我们可以理解为信号沿着S-D的直线从S传播到D点。

虽然，电磁波实际上是以球面波的形式向周围360度辐射，但是只有沿着S-D 直线传播的信号才能抵达D点，我们也可以把S-D路径称为直射路径。

这是对于自由空间来说的，在自由空间模型里面除了S和D，什么也没有。

而对于实际的大气传播环境，大气中包含着许多的小颗粒（悬浮物），或者其他的小粒子，从S出发，沿着非S-D方向的其他方向传播的电磁波可能经过一系列的反射(散射）后而抵达接收端D，我们把这种路径成为散射路径。

由于大气中存在很多的小颗粒，我们可以猜测将会有很多的散射路径。

由于每一条散射路径经历的路程都不一样，这样，他们抵达接收端的相位各不相同，如果恰巧各个相位相同，这样，多个信号进行叠加会导致总的信号增强，而如果相位互不相同，各个信号叠加则会互相抵消，导致总的信号强度变低。

这样，我们把由于信号经过了多个路径而抵达接收端导致信号强度发生随机变化的现象称为衰落(fading)，也称为多径衰落。

广义的衰落还包括由降水、绕射等其他原因引起的非正常衰减引起的衰落。

然而，如果不是特别声明，当我们说衰落的时候，一般特指多径衰落。

由于衰落是个随机现象，对于随机事件，我们一般使用概率分布等统计特性来描述，最常见的是瑞利衰落，也就是说接收信号强度服从瑞利分布。

瑞利衰落是如何来的？假设发射信号经过多条传播路径到达接收点，来自不同的路径信号的相对时延较小，在接收机处不可分辨（即平坦衰落），合成为一条单独的路径，接收的等效低通复信号表示为：u(t)exp(j*p(t))=sigma(K=1->K=N)u(k)(t)*exp(j*p(k)(t))= sigma(K=1->K=N)ui(k)(t)cos(p(k)(t))+ sigma(K=1->K=N)ui(k)(t)sin(p(k)(t))=ui(t)+j*uq(t)u(t)也称为信号的复包络，而p(t)称为信号的相位。

电波多径传播及衰落的分析与研究

北京联合大学电波多径传播及衰落的分析与研究学院：信息学院姓名：班级：2011年11月1日电波多径传播及衰落的分析与研究摘要：随着无线通信的迅速发展，无线通信在日常生活中的地位越来越重要，无线通信的电波传输是一个非常复杂的问题，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，电波在传播信道中的多径传输就会引起干涉延时效应，产生多径效应。

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，即多径衰落，它也是产生码间干扰的根源。

关键字：无线通信；反射；折射；多径效应；多径衰落Abstract:These different paths to reach the phase of the electromagnetic radiation possessed sometimes inconsistent variability, resulting in the received signal was fading state; these different electromagnetic radiation to reach the delay, but also lead to inter-symbol interference. If the multi-ray intensity is greater and the time delay difference can not be ignored, it will produce error, this error by increasing the transmit power can not be eliminated, and the resulting decline of multi-path effects have called multipath fading, it is also produced inter-symbol interference source. Key words:Wireless communication;reflection refraction;multipatheffect;multipath fading一、多径传播：多径传播是指无线电波在传播时通过了两个以上不同长度的路径到达接收点，接收天线检测的信号是几个不同路径传来的电场强度之和。

移动通信基础知识学习笔记

移动通信基础知识学习笔记1. 移动通信的基本特点移动通信是⽆线的：通信的信道是空间中电磁波。

移动通信是移动的：⽤户位置是在变化的，因此要求动态寻址。

2. 模拟通信系统与数字通信系统模拟通信系统：是指在信道上把模拟信号从信源传送到信宿的⼀种通信⽅式。

数字通信系统：数字通信是指在信道上把数字信号从信源传送到信宿的⼀种通信⽅式。

3. 移动通信中三⼤损耗路径损耗：也称衰耗，指⽆线电磁波在传输过程中由于传输介质的因素⽽造成的损耗。

慢衰落损耗：也称慢衰，指在电磁波在传输路径上遇到障碍物产⽣阴影效应造成的损耗。

快衰落损耗：也称快衰，主要是反映⼩范围移动的接收电平均值的起伏变化趋势。

它的起伏速率⽐慢衰快，因此称为快衰。

4. 快衰的分类时间选择性衰落：不同的时间衰落特性特性不同的现象，频域的多普勒频移会在相应的时域引起相应的时间选择性衰落。

空间选择性衰落：不同的空间区域衰落特性不同的现象，在⽆线通信系统中天线的点波束产⽣了扩散⽽引起的空间性衰落。

频率选择性衰落：不同的频率衰落特性不同的现象，引发频率选择性衰落的原因多是时延扩展。

5. 移动通信中的四⼤效应阴影效应：电磁波在传播过程中受到⼤型障碍物导致传播受阻。

远近效应：信号的强度与距基站的距离有直接关系；多径效应：接收到的信号传播⽅式包括：直射，反射，折射，绕射，散射等等；多普勒效应：移动台的速度太快，引起相应的频率扩散的效应（多普勒频移）6. 多址技术FDMA：频分多址，是⽤户占⽤不同的频率来实现⽤户在频域上的正交，接收端也是⽤不同载频的贷通滤波来提取⽤户的信号，⽤户的信道之间设有保护频隙以防⽌不同信道之间的混叠。

TDMA：时分多址，先将信道的时间轴划分成不同的帧，再将帧划分成多个时隙，不同的⽤户占⽤不同的时隙或者⼦帧来实现⽤户在时间域上正交的⼀种⼿段。

CDMA：码分多址，码域资源的划分不是普通单⼀维度上的划分，⽽是⼆维的时域和频域上的联合划分；SDMA：空分多址，利⽤天线的⽅向性来实现，让天线发出来的电磁波朝着⽤户来波的⽅向传播。

无线通信中的频率选择性衰落

无线通信中的频率选择性衰落在我们的日常生活中，无线通信已经成为了不可或缺的一部分。

从手机通话到无线网络连接，从卫星导航到广播电视，无线通信技术的应用无处不在。

然而，在无线通信的过程中，存在着各种各样的问题和挑战，其中频率选择性衰落就是一个比较复杂但又至关重要的问题。

要理解频率选择性衰落，首先得知道什么是无线通信中的衰落。

简单来说，衰落就是信号在传输过程中由于各种因素的影响而发生的强度减弱现象。

而频率选择性衰落则是衰落的一种特殊类型，它主要是由于信号传输的多径效应引起的。

多径效应是什么呢？想象一下，当你从一个地方向另一个地方发送无线信号时，这个信号可能会通过多条不同的路径到达接收端。

比如说，信号可能会直接从发送端到达接收端，也可能会经过建筑物、山脉、树木等物体的反射、折射后再到达接收端。

这些不同路径传播的信号到达接收端的时间和强度都可能不同，这就导致了接收端接收到的信号是多个不同路径信号的叠加。

当这些不同路径的信号叠加在一起时，如果它们之间的时间延迟比较小，相对频率变化也较小，那么这种衰落就被称为平坦衰落。

但如果这些不同路径的信号之间的时间延迟比较大，导致不同频率的信号分量受到不同程度的衰减，这就形成了频率选择性衰落。

频率选择性衰落会给无线通信带来很多不良影响。

比如，它会导致信号失真，使得接收端难以准确地恢复出原始发送的信号。

这就好像我们原本想要传递一幅清晰的图片，但经过频率选择性衰落的影响，接收端收到的可能是一幅模糊不清、色彩失真的图片。

另外，频率选择性衰落还会增加误码率。

误码率是指在传输过程中出现错误的比特数与传输总比特数的比值。

当频率选择性衰落严重时，误码率会显著增加，这意味着我们在通信中可能会频繁出现信息错误、丢失等问题，严重影响通信质量。

为了应对频率选择性衰落，通信工程师们想出了很多办法。

其中一种常见的方法是采用均衡技术。

均衡技术的基本思想是通过对接收信号进行处理，补偿由于频率选择性衰落引起的信号失真。

平坦衰落和频率选择性衰落

一个最简单的程序让你理解多径信道时变、多径是无线信道的特点，相信很多人在看了很多书之后，对无线信道感觉还是一头雾水。

为什么多径导致频率选择性？为什么多普勒频移反映了信道的时变性？对这些问题感觉困惑的肯定大有人在。

下面我们就用一个简单的不能再简单的程序一一解开你的困惑。

首先，我们先说一下程序模拟的场景。

如图1所示。

图1 最简单的多径信道假设在一条笔直的高速公路上一端安装了一个固定的基站，在另一端有一面完全反射电磁波的墙面，基站距离反射墙的距离为d 。

移动台距离基站初始距离为r0。

基站发射一个频率为f 的正弦信号，表示为cos(2*pi*f*t)。

由于墙面的反射，移动台可以接收到2径信号，其中之一是从基站直接发射的信号，另一径是从反射墙反射过来的信号。

OK ，首先我们来看移动台静止的情况。

显然，从基站发出的直射信号到达移动台需要的时间为r0/c （c 为光速），从反射墙反射过来的信号到达移动台所需要的时间为(d+d-r0)/c=(2d-r0)/c 。

换句话说，在时刻t ，移动台分别接收到了从时刻(t-r0/c)基站发出的直射信号和从时刻t-(2d-r0)/c 基站发出的反射信号。

我们知道，信号在传播的过程中要衰减，自由空间中，电磁波功率随距离r 按平方规律衰减，相应的电场强度(可以看成接收信号电压)随1/r 规律衰减。

并且反射信号同直射信号的相位相反。

所以，时刻t 移动台接收到的合成信号为E(t)=0000cos(2**(/))cos(2**((2)/))2-----pi f t r c pi f t d r c r d r减号体现了反射信号与直射信号的相位相反。

在r0处的接收信号会有什么特点？让我们把它画出来。

下面是程序代码。

clear all f=1; %发射信号频率 v=0; %移动台速度，静止情况为0 c=3e8; %电磁波速度，光速 r0=3; %移动台距离基站初始距离 d=10; %基站距离反射墙的距离 t1=0.1:0.0001:10; %时间E1=cos(2*pi*f*((1-v/c).*t1-r0/c))./(r0+v.*t1);E2=cos(2*pi*f*((1+v/c)*t1+(r0-2*d)/c))./(2*d-r0-v*t1); figureplot(t1,E1) %画出直射径的信号 hold onplot(t1,-E2,'-g') %画出反射径的信号hold onplot(t1,E1-E2,'-r') %画出移动台总的接收信号。

通信基础知识｜信道容量

通信基础知识｜信道容量写在前面：关于信道容量相关的定义与理论，最经典的是与AWGN信道相关的香农公式，随着移动通信系统的发展，通信信道越来越复杂，在香农公式研究的基础上实际上又有很多展开的研究，包括平坦衰落信道、频率选择性等信道的容量、又包括收发端是否已知信道信息条件下的容量。

本篇文章将相关的资料加以记录整理，供个人学习使用。

1 相关定义•香农容量（各态历经容量、遍历容量）：系统无误传输（误码率为0）下，能够实现的最大传输速率；香农定义该容量为在某种输入分布\(p_X(x)\)下，信息传递能够获得的最大平均互信息\(I(X;Y)\)，也即\(C_{\rmergodic}=\max_{p_X(x)}I(X;Y)\)；如果信道衰落变化很快，在一个编码块内，所有的信息会经历所有可能的衰落，那么此时通常用各态历经容量来定义capacity，为每种可能衰落下，信道容量的统计平均值•中断容量：系统在某个可接受的中断概率下的最大传输速率（注意信噪比越小，中断概率越大，于是可接受的最大中断概率对应着一个最小的信噪比），有\(P_{\rm outage}=P(\gamma<\gamma_{\min})\)；如果信道衰落变化较慢，在一个编码块内，信息经历相同的衰落，而不同编码块内信息经历不同的衰落，此时通常用中断容量来讨论capacity2 影响信道容量的因素•信道种类：AWGN信道、平坦衰落信道、频率选择性衰落信道、时间选择性衰落信道等•信道信息对于收发端是否已知：收发端已知信道衰落分布信息CDI、接收端已知信道实时的状态信息CSIR、收发端都已知信道实时的状态信息CSIRT3 SISO信道容量AWGN信道：最简单的加性高斯白噪声AWGN信道的（香农）信道容量，即是经典的香农公式：\(C=B\log(1+\frac{S}{N})\)，其推导见通信基础知识 | 信息熵与香农公式，注意两个条件：高斯分布的信源熵最大、信号与噪声不相关平坦衰落信道：对于平坦衰落信道模型\(y=hx+n\)来说，信道的抽头系数可以写为\(\sqrt{g[i]}\)，其中\(g[i]\)为每时刻的功率增益系数，信噪比此时考虑信道的衰落作用，为\(\gamma=\frac{S|h|^2}{N}\)•CDI：求解困难•CSIR：经过衰落的信道\(h\)的作用，相比AWGN信道，平坦衰落信道的信噪比会随之随机下降o各态历经容量：\(C_{\rmergodic}=B\int_0^{\infty}\log(1+\gamma)p(\gamma)d\gamma\)，由于平坦衰落信道中的信噪比\(\gamma\)相比AWGN信道都是下降的，不难判断有\(C_{\rm fading}<C_{\rm AWGN}\)o中断容量：\(C_{\rmoutage}=B\log(1+\gamma_{\min})\)，平均正确接受的信息速率为\(C_{\rm right}=(1-P_{\rmoutage})B\log(1+\gamma_{\min})\)•CSIRT：根据香农公式，信道容量与接收信号功率、噪声功率、信号带宽相关。

第3章 oy移动信道的传播特性-2-移动信道的特征(衰落)

平坦衰落（30kHz ）
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

快衰落慢衰落平坦衰落频率选择性衰落（相干时间相干带宽）

快衰落慢衰落平坦衰落频率选择性衰落（相⼲时间相⼲带宽）快衰落&慢衰落/平坦衰落&频率选择性衰落（相⼲时间/相⼲带宽）概述快衰落⽰意图快衰落主要由于多径传播⽽产⽣的衰落，由于移动体周围有许多散射、反射和折射体，引起信号的多径传输，使到达的信号之间相互叠加，其合成信号幅度表现为快速的起伏变化，它反映微观⼩范围内数⼗波长量级接收电平的均值变化⽽产⽣的损耗，其变化率⽐慢衰落快，故称它为快衰落，由于快衰落表⽰接收信号的短期变化，所以⼜称短期衰落(short-term -fading）。

移动通信中信号随接受机与发射机之间的距离不断变化即产⽣了衰落。

其中，信号强度曲线的中直呈现慢速变化，称为慢衰落；曲线的瞬时值呈快速变化，称快衰落。

可见快衰落与慢衰落并不是两个独⽴的衰落（虽然它们的产⽣原因不同），快衰落反映的是瞬时值，慢衰落反映的是瞬时值加权平均后的中值。

移动台附近的散射体（地形，地物和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏的现象叫做快衰落。

1多径效应快衰落现象（1）时延扩展：多径效应（同⼀信号的不同分量到达的时间不同）引起的接受信号脉冲宽度扩展的现象称为时延扩展。

时延扩展（多径信号最快和最慢的时间差）⼩于码元周期可以避免码间串扰，超过⼀个码元周期（WCDMA中⼀个码⽚）需要⽤分集接受，均衡算法来接受。

（2）相关带宽：相关带宽内各频率分量的衰落时⼀致的也叫相关的，不会失真。

载波宽度⼤于相关带宽就会引起频率选择性衰了使接收信号失真。

2多普勒效应衰落成因分类图时间选择性衰落是指快速移动在频域上产⽣多普勒效应⽽引起频率扩散。

在不同的时间衰落特性不⼀样。

由于⽤户的⾼速移动在频域引起了多普勒频移，在相应的时域上其波形产⽣了时间选择性衰落。

最有效的克服⽅法是采⽤信道交织编码技术。

即将由于时间选择性衰落带来的⼤突发性差错信道改造成为近似性独⽴差错的AWGN 信道。

空间选择性衰落是指不同的地点、不同的传输路径衰落特性不⼀样，它是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了空间选择性衰落。

移动通信第四章(抗衰落技术详细)

译码器根据编码规则和信道特性，对所接收到的码字进行判决，这一过程就是译码。设发送的码字为C,接收到的码字R=C+e,其中e为错误图样，它指示码字中错误码元的位置。当没有错误时，e为全零矢量。
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分组码的基本描述
4.3 纠错编码技术
S RHT
定义接收码字R的伴随式（或校验子）为
如果S=0,则R是一个码字；若S 0,则传输一定有错。由于
16
4.1
分集接收
时间分集

对信号振幅进行顺序取样，在时间上间隔足够远的两个样点是互不相关的。将信号相隔一定的时间间隔重复传输M次，只要时间间隔大于相干时间，就可以得到M 条独立的分集支路。当移动台处于静止状态时，时间分集基本是没有用处的。
17
4.1
时间分集
分集接收
时间分集主要用于在衰落信道中传输数字信号。此外，时间分集也有利于克服移动信道中由多普勒效应引起的信号衰落现象。
7
4.1
分集接收

设基站A接收到的信号中值为mA, 基站B接收到的信号中值为mB,它们都服从对数正态分布。若mA> mB,则确定用基站A与移动台通信；若mA< mB,则确定用基站B与移动台通信。如图中，移动台在B路段运动时，可以和基站B通信；而在 A路段则和基站A通信。基站数视需要而定

GH O
C aG
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分组码的基本描述
H称作校验矩阵，它也满足
CHT O
4.3 纠错编码技术
任意两个码字之间汉明距离的最小值称作码的最小距离，表为dmin。dmin是衡量码的抗干扰能力（检、纠错能力）的重要参数，dmin越大，码的抗干扰能力就越强。理论分析表明：

快衰落和慢衰落平坦衰落与选择性衰...

快衰落和慢衰落平坦衰落与选择性衰...快衰落和慢衰落平坦衰落与选择性衰落 Rayleigh分布和Rician 分布频率选择性衰落和Rayleigh衰落《1》Rayleigh分布和Rician分布：当移动台和基站之间无视距传输时，接收信号的包络服从Rayleigh分布；当两者之间有一条直达路径，而且信号很强时，接收信号的包络服从Rician分布；《2》平坦衰落，与选择性衰落相对应可以分为时间、频率、角度的选择性/平坦衰落信道，通常所说的选择性/平坦衰落，一般指频率选择性/平坦衰落。

任何多径信道都会存在频率选择性问题，因为此时信道的功率谱中会出现若干个零点，在这些零点频率上的信号（或者信号的谱分量）将会被严重衰减，从而造成接收信号的严重畸变，因此，发射信号的带宽最好不要跨过某一个零点，第一个零点处的频率被定义为相干带宽，如果信号的带宽小于相干带宽，则可以保证信号的任何频谱分量都不会经受几乎是零点的衰落，特别地，如果信号带宽远小于相干带宽，则可以近似认为在信号的带宽内，信道的功率谱包络是平的（幅度增益为常数），此时称信号经历了平坦衰落；反之，如果信号带宽跨越了零点，则称信号经历了频率选择性衰落，此时需要特殊的均衡手段来恢复严重畸变了的信号。

flat fading 和频率选择性衰落------基于多径时延扩展flat fading: 当基带信号带宽远小于信道的相关带宽时，信号经历平坦衰落；Bs<当基带信号带宽很大时，经历频率选择性衰落。

Bs>>Bc《3》fast fading and slow fading－－－基于多普勒扩展当移动台具有一定的移动速度后，会产生多普勒频移，其倒数称为信道的相关时间。

当基带信号的符号时间小于信道的相关时间时，在多个符号期间，可以认为信号所经历的衰落是相同的（慢衰落），____就是信道变化太快。

如果基带信号的符号时间远大于信道的相关时间，信号在同一符号时间内经历不同的衰落（不同chip之间所经历的衰落是不同的），这就是快衰落。

信道衰落模型汇总

简单模型2种：常量（Constant ）模型和纯多普勒模型1. 常量（Constant ）模型：常量模型既没有衰落，也没有多普勒频移，适用于可预测的固定业务无线信道。

其幅度分布的概率密度函数（PDF ）为：0(r)A (r r )p δ=-式中r 为信道响应的幅度，A 为概率常数。

常量模型的多普勒谱为：()db d f P B f δ=式中fd 为最大多普勒频移，f 为基带频率，B 为常数。

2. 纯多普勒模型：纯多普勒模型无衰落，但有多普勒频移，适用于可预测的移动业务无线信道。

其幅度分布与常量模型相同，多普勒谱为：()x db d df f P C f f δ=-，C 为常数。

由于移动通信中移动台的移动性，无线信道中存在多普勒效应。

在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低。

我们在移动通信中要充分考虑“多普勒效应”。

虽然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但是这不可否认地会给移动通信带来影响，为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。

也加大了移动通信的复杂性。

3. 瑞利模型：瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel ）是一种无线电信号传播环境的统计模型。

这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。

这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。

瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号（LoS ，Line of Sight ）的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。

在无线通信信道环境中，电磁波经过反射折射散射等多条路径传播到达接收机后，总信号的强度服从瑞利分布。

同时由于接收机的移动及其他原因，信号强度和相位等特性又在起伏变化，故称为瑞利衰落。

瑞利分布的概率分布密度其中，r是接收信号的包络，σ2是接收信号包络的平均功率。

平坦衰落与频率选择性衰落

此时，移动台移动速度为v ，在时刻t ，移动台距离基站r=r0+vt;
当信号脉冲周期小于传播时延时，即信号的频带变宽，频带宽度大于相干带宽，此时的频率影响是不一样的，有时增强有时衰落，下图中td=1.4,f=2；合成信号变化如下图：可见合成信号有时增强，有时衰落。

且此图中移动台是运动的，因此，即使发射的是同一频率的信号，合成强度也是不一样的。

此图中，f=2
为什么信号运动后会随着时间的变化产生选择性的衰落呢？
多普勒扩展越大，信道的相干时间就越短。

多普勒扩展等于多普勒频移之差。

当f=4时，合成信号如下图，由此发现，当f=4时，合成信号包络变化更加快了，信道的相干时间也变小；
多径衰落仿真
024681012
-0.4-0.3
-0.2
-0.1
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多径衰落仿真
1 多径扩展
2 多普勒带宽 024681012
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0.4。

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。