无线信道衰落

文章目录

    • 1、大尺度衰落
    • 2、小尺度衰落
        • 2.1、场景中的小尺度衰落
        • 2.2、小尺度衰落的空间统计特性

无线信道衰落图:
无线信道衰落_第1张图片

根据无线电波传播效应,通常将无线信道衰落分为两类:大尺度衰落和小尺度(小尺度一般与信号波长为一个量级)衰落,尺度指时间或者距离的大小

1、大尺度衰落

包括传输损失、阴影衰落:
传输损失(路径损失):无线电信号通过大尺度距离的信道传输时,随传输路径的增加,电波能量扩散,导致接收信号平均功率衰减,其衰减量与传输距离有关,距离越大,衰减量越多。

阴影衰落:无线电信号在中尺度距离的信道中传输时,由于地形起伏或高大建筑物群等障碍物遮挡,在阻碍物的背后形成阴影区,导致接收信号平均功率随机变化。其衰落特性服从对数正态分布。

2、小尺度衰落

由多径效应或多普勒效应1引起。当传输信道小尺度(距离或时间)变化时,无线电信号在传输过程中受周围阻碍物反射、绕射和散射,其幅度或相位快速变化。

多径效应产生的时延扩展 ,将小尺度衰落按频率划分为频率选择性衰落(信道具有恒定增益且线性相位的带宽范围小于发送信号带宽)和频率非选择性/平坦衰落(无线信道带宽大于发送信号的带宽,且在带宽范围内有恒定增益和线性相位);

多普勒效应产生的多普勒(频域)扩展 ,将小尺度衰落按时间划分为快衰落(信道的相干时间比发送信号的周期短,且基带信号的带宽小于多普勒扩展)和慢衰落(信道上的相干时间远远大于发送信号的周期,且基带信号的带宽远远大于多普勒扩展)。

2.1、场景中的小尺度衰落

  • 频率选择性慢衰落:一般的生活场景,移动台速度较慢的场景
  • 频率选择性快衰落:高铁上或者高速上(120km/h)
  • 平坦快衰落信道:如卫星通信,由于卫星的运动速度很快,会有很明显的多普勒效应,所以就会有快衰落,但是由于卫星和地球一般都是直射传播,没有什么多径,所以就是平坦衰落
  • 平坦慢衰落:在移动通信中不多,一般在一些固定接入里出现

2.2、小尺度衰落的空间统计特性

分布函数有瑞利分布莱斯分布:瑞利衰落适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况;相反,莱斯衰落适用于发射机到接收机存在直射路径的情况。

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。在无线通信信道中,由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径,各条路径延时时间是不同的,而各个方向分量波的叠加,又产生了驻波场强,从而形成信号快衰落称为瑞利衰落。瑞利衰落属于小尺度的衰落效应,它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。

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。


  1. 多普勒效应:物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化;移动通信的多普勒效应:接收的移动信号高速运动而引起传播频率扩散,而其扩散程度与用户运动速度成正比 ↩︎

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