2022年快衰落&慢衰落平坦衰落&频率选择性衰落.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 快衰落 &慢衰落 / 平整衰落 &频率挑选性衰落相干时间 / 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,由于移动体四周有很多散射、 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, 它反映微观小范畴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出现慢速变化,称

2、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缘由不 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 台邻近的散射体 地势,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 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1时延扩展：多径效应同一信号的不同重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防止码间串扰,超过一个码元周

3、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：相关带宽内各频率重量的衰落时一样的也叫相关的,不会失真；载波宽度大于相关带宽就会引起频率挑选性衰了使接收信号失真；2 多普勒效应f 频移 = V相对速度 / C光速 /f 电磁波频率 *cosa 入射电磁波与移动方向夹角 ；多普勒效应引起时间挑选性衰落,是由于相对速度的变化引起频移度也随之变化； 这是即使没有多径信号, 接受到的同一路信号的载频范畴随时间不断变化引起时间挑选性衰落； 交错编码可以克服时间挑选性衰落；时间挑选性衰落用 T 相关时间来表示 =1/ 相关频率；例如某移动台速度为 540 公里 / 小时那么它的最大频移

4、为 1KH相关时间就是 1 毫秒想要克服这样速度的快衰落就要有1.5 倍于衰落变化频率的功控即 1500Hz快速功控；衰落成因分类图时间挑选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挑选性衰落； 最有效的克服方法是采纳信道交错编码技术；即将由于时间挑选性衰落带来的大突发性过失信道改造成为近似性独立过失的 AWGN信道；空间挑选性衰落是指不同的地点、 不同的传输路径衰落特性不一样,信道使天线的点波束产生了扩散而引起了空间挑选性衰落；2 它是由于开放型的时变 它通常由被称为平整名师归

5、纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 瑞利衰落； 这里的平整特性是指在时域、服手段是空间分集和其他空域处理方法；频率挑选性衰落频域中不存在挑选性衰落； 最有效的克是指不同的频率衰落特性不一样,引起时延扩散, 在不同的频段上衰落特性不一样；它是信道在时域的时延扩散而引起了在频域的挑选性衰落；最有效的克服方法有自适应均衡、 OFDM及CDMA系统中的 RAKE接收等；多径衰落可以影响移动接收机或固定接收机；移动接收机以及在包含移动物体的信道中工作的接收机仍必需处理影响信号幅度和相位的其它因素；这些效应可以描述为时间变化或空间变化的

6、函数；假如接收机以恒定的速度移动, 在不同时间上发送脉冲与在不同位置发送脉冲完全相同；在变化的信道发送信号时,知道这些条件在多长时间内是稳固的特别重要；依据相干时间仍可以在频域中查看时间变化；始终移动的接收机会经受频移, 而这取决于接收信号的到达角度；时间展宽会导致信号在时间上展宽；而时间或空间上的变化会导致信号在频率上展宽；接收机并不是在一个频率上得到一个信号,而是在不同频率上得到信号的不同部分；这种多普勒展宽与相干时间 T0成负相关的关系；时间展宽：平衰落传送一个符号的时间大于最大时延展宽Ts Tm；信号带宽小于相干带宽B f0 ；在一个符号的周期内收到全部多径重量；时间展宽：频率挑选性衰

7、落传送一个符号的时间小于最大时延展宽Ts B相干；信道以不同方式转变信号的不同频谱成分,因此宽带信号的接收功率可能会在其带宽范畴内随频率发生大的变化；时间变化：快衰落符号周期长于相干时间Ts T0 ；信号带宽小于多普勒展宽B fd ；时间变化：慢衰落符号周期短于相干时间Ts fd ；在符号发送过程中,信道条件稳固、可以猜测；快衰落 - 成因3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 时间分布对信道的影响发射机和接收机之间要能够胜利地进行通信,在肯定程度上取决于信号在其中传播的信道的衰落特性； 大范畴衰落包括信号经过长距离传

8、播的效应几百个波长或更多波长；小范畴衰落机制就影响着接收机邻近的信号；大范畴衰落包括信号经过一段距离时信号的平均衰减在抱负的视距传播LOS条件下,它与距离的平方成正比,以及大型物体如山脉或摩天大楼导致的信号衍射；小范畴衰落是多径传播和多普勒频移两者作用的结果；由于被发送信号在遇到信箱、树木和正在移动的车辆时导致反射、衍射和局部散射, 而通过不同的路径到达接收机, 所以会发生多径衰落； 因此,接收机在不同的到达时间获得信号的多个拷贝； 这些拷贝以不同的相位和功率电平进行接收,发生功率波动；导致信号相互干扰而多普勒频移衰落是移动的结果； 假如接收机相对于发射机正在移动,那么进入接收机的信号频率会发

9、生变化, 详细取决于接收机相对于发射机移动的方向和速度；沿着接收机正前方的路径到达的信号拷贝,其检测到的频率将高于发送的信号,而沿着移动接收机后方的路径到达的信号拷贝,其检测到的频率将较低；因此,多径反射和多普勒频移会转变衰落发送的信号,使得接收机很难 精确地懂得该信号；依据信道环境市区或农村、信号波长和发射机 / 接收机 及环境中物体的相对移动,这些效应会有所不同；快衰落 - 影响快衰落的影响4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 大范畴衰落主要会导致整体信号的电平衰落；路径衰减极其依靠于距离； 它对设备的影响是,由

10、于降低了接收的信号功率,从而降低了信噪比SNR；阴 影效应和大范畴反射表现为在这种平均路径衰减上的偏差；多径和多普勒效应导致的小范畴衰落可能对通信的破坏力最强；频率挑选性 衰落会导致码间干扰 ISI ,使得精确地懂得收到的符号变得更加困难；平衰落会使 SNR恶化,由于反射会导致矢量成分相互抵消；快衰落会使发送的基带数据脉冲失真,可能会导致锁相环同步问题；慢衰落也会降低 SNR；SNR的降低要求无线设备的设计人员在确定链路要求时要增加“ 衰落余量 “ ；信号功率必需足够强,或者接收机的灵敏度要足够高,以便在衰落情形下能够正常工作；那么,如何降低快衰落的影响呢？只有在没有信道损耗时, 才能实现抱负

11、的无线链路性能； 但是加性白色高斯 噪声AWGN的存在就会使得无线信道不行能完全没有干扰；不过,在设计无线 设备时可以采纳很多技术, 来降低衰落的影响； 这些技术降低了最坏情形下的衰落曲线的误码概率,使其更接近最好情形下的AWGN曲线；不同形式的衰落对误码率有不同的影响； 频率挑选性衰落和快衰落会明显影响误码率,而平衰落和慢衰落对误码率的影响较小； 在设计可以容忍衰落对信号恶化的无线链路时,确定信道中的衰落类型特别重要；然后,可以挑选信息速率,削减能够防止的误码；由于符号频率与符号周期呈倒数的关系,因此转变信号速率以补偿频率挑选性衰落也会转变其在衰落速度方面的性能；为防止频率挑选性衰落, 传输

12、速率应低于信道的相干带宽； 换句话说, 频率挑选性衰落确定了信号带宽的上限,快衰落就确定了信号带宽的下限；均衡是一种常用技术,它用来排除频率挑选性衰落导致的 ISI ；这个过程是调用一个脉冲响应与传播信道相反的滤波器；因此,传输通道与接收滤波器相结合,产生平整的线性响应；例如,GSM采纳自适应均衡技术,来缓和失真；CDMA技术使用 Rake接收机减轻 ISI 的影响； Rake接收机使用专用滤波器,检测展宽信号里的成分, 将这些成分收集起来, 并将它们相干地叠加起来 对早 到路径采纳比晚到路径更多的延时；仍可以使用交错技术和编码技术,降低精确检测信号所要求的 Eb/No能噪 比；编码技术通过在

13、正交码道上发送多个信号拷贝,供应了冗余性；交错技术 通过把误码分布到不同的时间, 在链路中增加了稳固性, 从而防止了大量连续数 据丢失现象的发生,而这种现象可能会切断无线链路；某些传输技术具备的信号特性,可以防止衰落最常见的影响；例如,超宽带传输技术,它传送的脉冲周期如此之短,以致其不会受到信道时延展宽的影响；正交频分复用技术通过把载波信号划分成信息速率较低的子载波,来防止频率选 择性衰落；5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 通信相干时间,相干带宽相干带宽 定义相干带宽一般是用来划分平整衰落信道和频率挑选性衰落信道

14、的量化 参数；假如信道的最大多径时延扩展为 Tm,那么信道的相干带宽 Bc=1/Tm；假设 发射信号的射频带宽 BBc,那么认为接收信号经受的是频率挑选性衰落,此时除了接收信 号的包络起伏变化,一般仍存在码间串扰,其信号模型为rt=ht-tao0st-tao0+ht-tao1st-tao1+.+nt,其中 tao0 、tao1 、.等为可辨论多径的时延,每个ht-tao一般为瑞利分布的随机变量；相干时间 定义相干时间一般是用来划分时间非挑选性衰落信道和时间挑选性衰落信道,或叫慢衰落信道和快衰落信道的量化参数；假如信道的最大多普勒频移为fm,那么信道的相干时间Tc=0.423/fm ；假设发射信

15、号的符号周期TTc,那么认为接收信号经受的是快衰落,即 ht 的变化速 度快与符号速率,此时假如对信道进行比较精确的估量或是均衡都是特别困难 的；- 信道扩展主要可以分为三方面：多径时延扩展；多谱勒扩展；角度扩展相干带宽：相干带宽是描述时延扩展的：相干带宽是表征多径信道特性的一个重要参 数,它是指某一特定的频率范畴, 在该频率范畴内的任意两个频率重量都具有很 强的幅度相关性,即在相干带宽范畴内,多径信道具有恒定的增益和线性相位；通常,相干带宽近似等于最大多径时延的倒数；从频域看, 假如相干带宽小于发送信道的带宽, 就该信道特性会导致接收信号波形产生频率挑选性衰落,即某些 频率成分信号的幅值可以

16、增强,而另外一些频率成分信号的幅值会被减弱；定义相干带宽一般是用来划分平整衰落信道和频率挑选性衰落信道的量化参数；假如信道的最大多径时延扩展为Tm,那么信道的相干带宽Bc=1/Tm；相干时间：相干时间是描述多谱勒扩展的：相干时间在时域描述信道的频率色散的时变特 性；相干时间与多普勒扩展成反比, 是信道冲激响应维护不变的时间间隔的统计平均值；假如基带信号的符号周期大于信道的相干时间,就在基带信号的传输过程中信道可能会发生转变, 导致接收信号发生失真, 产生时间挑选性衰落, 也称快衰落；假如基带信号的符号周期小于信道的相干时间,6 就在基带信号的传输过名师归纳总结 - - - - - - -第 6

17、 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 程中信道不会发生转变, 也不会产生时间挑选性衰落, 也称慢衰落； 定义相干时间一般是用来划分时间非挑选性衰落信道和时间挑选性衰落信道,或叫慢衰落信道和快衰落信道的量化参数；假如信道的最大多普勒频移为 fm,那么信道的相干时间 Tc=0.423/fm ；对于两个平稳信号 S1t 和 S2t ,它们的相关系数的肯定值大于0 小于 1 时,两个信号相关；相关系数等于1 时,两个信号相干；当两个信号相干时,它们之间只相差一个复常数；复常数既一有幅度成分,又有频率成分；由此我们可见, 假设是两个信号相干, 它们其中一个可以看作是另一个的幅

18、度的衰减,频率上衰落造成的,其实二者可以看作同一个信号；相关系数越是接近 1,相关性越大； - 当两个信号相干时,它们之间只相差一个复常数；复常数既一有幅度成分,又有频率成分；由此我们可见, 假设是两个信号相干,它们其中一个可以看作是另一个的幅度的衰减,频率上衰落造成的,其实二者可以看作同一个信号；相关系数越是接近 1,相关性越大； - 假设这几路信号的时间间隔在相干时间之内,那么他们具有很强的相关性,接收机都可以认为是有用信号,假设大于相干时间,就接收机无法识别,只能认为是干扰信号；= 相干时间和相干带宽都是描述信道特性的参数,当两个发射信号的频率间隔小于信道的相干带宽, 那么这两个经过信道

19、后的,受到的信道传输函数是相像的,由于通常的发射信号不是单一频率的,即一路信号也是占有肯定带宽的,假如,这路信号的带宽小于相干带宽,那么它整个信号受到信道的传输函数是相像的,即信道对信号而言是平整特性的,非频率挑选性衰落的；同样在相干时间内,两路信号受到的传输函数也是相像的特性,通常发射的一路信号由于多径效应, 有多路到达接收机,假设这几路信号的时间间隔在相干时间之内,那么他们具有很强的相关性, 接收机都可以认为是有用信号,假设大于相干时间,就接收机无法识别,只能认为是干扰信号；:/exyou.blog.sohu /103381698.html 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页