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多徑衰落，多徑衰落的產(chǎn)生原因

來(lái)源：整理 時(shí)間：2025-03-17 01:11:03 編輯：智能門戶 手機(jī)版

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1，多徑衰落的產(chǎn)生原因

移動(dòng)通信的電波傳播包括直射波、繞射2113波、散射波和反射波。當(dāng)僅有直射波和一路反射波時(shí)，如果反射波路徑變化，路程差變化，兩路信號(hào)在接收點(diǎn)的相位也就發(fā)生變化。在陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)往往工作在城市建筑群和其他地形地物較為復(fù)雜的環(huán)境中。由于移動(dòng)臺(tái)天線高度較低，大5261部分時(shí)間都“淹沒(méi)”在城市建筑物的高度之下，根本沒(méi)有視線路徑。所以基站和移動(dòng)臺(tái)之間的電波傳播幾乎沒(méi)有直射波形式，而是出現(xiàn)了多條路徑的反射信號(hào)，以致到達(dá)接收天線的信號(hào)是來(lái)自不同4102傳播路徑的各電波的合成波。由于傳播路徑不同，反射體的性質(zhì)不同，使得到達(dá)接收點(diǎn)的各反射波的幅度和相位都是隨機(jī)的。可能存在的直射波和眾多不同路徑的反射波，在較小范圍內(nèi)不同位置的場(chǎng)強(qiáng)有時(shí)同相相加而變大，有時(shí)反1653相抵消而變小，形成駐波分布。而在移動(dòng)通信環(huán)境中，即使周圍環(huán)境不變，移動(dòng)臺(tái)在駐波場(chǎng)中的快速移動(dòng)，也會(huì)造成接收天線接收的合成波的幅度快速和大范圍內(nèi)的變化。這就形成了接收機(jī)所接收信號(hào)的多徑快衰落現(xiàn)象。對(duì)于不同波段，不同傳播方式，形容成多徑傳播的機(jī)理不盡相同。三張附圖說(shuō)明了短波電離層反射信道與超短波、微波對(duì)流層散射信道和移動(dòng)通信的多徑衰落產(chǎn)生的原理。

多徑衰落的產(chǎn)生原因

2，什么叫多徑效應(yīng)瑞利衰落

瑞利衰落是一種特殊的多徑衰落瑞利衰落（rayleighfading）：在無(wú)線通信信道中，由于信號(hào)進(jìn)行多徑傳播達(dá)到接收點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)自不同傳播的路徑，各條路徑延時(shí)時(shí)間是不同的，而各個(gè)方向分量波的疊加，又產(chǎn)生了駐波場(chǎng)強(qiáng)，從而形成信號(hào)快衰落稱為瑞利衰落。瑞利衰落屬于小尺度的衰落效應(yīng)，它總是疊加于如陰影、衰減等大尺度衰落效應(yīng)上。在通信系統(tǒng)中，由于通信地面站天線波束較寬，受地物、地貌和海況等諸多因素的影響，使接收機(jī)收到經(jīng)折射、反射和直射等幾條路徑到達(dá)的電磁波，這種現(xiàn)象就是多徑效應(yīng)。這些不同路徑到達(dá)的電磁波射線相位不一致且具有時(shí)變性，導(dǎo)致接收信號(hào)呈衰落狀態(tài)；這些電磁波射線到達(dá)的時(shí)延不同，又導(dǎo)致碼間干擾。若多射線強(qiáng)度較大，且時(shí)延差不能忽略，則會(huì)產(chǎn)生誤碼，這種誤碼靠增加發(fā)射功率是不能消除的，而由此多徑效應(yīng)產(chǎn)生的衰落叫多徑衰落
瑞利衰落（Rayleigh Fading）：在無(wú)線通信信道中，由于信號(hào)進(jìn)行多徑傳播達(dá)到接收點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)自不同傳播的路徑，各條路徑延時(shí)時(shí)間是不同的，而各個(gè)方向分量波的疊加，又產(chǎn)生了駐波場(chǎng)強(qiáng)，從而形成信號(hào)快衰落稱為瑞利衰落。瑞利衰落屬于小尺度的衰落效應(yīng)，它總是疊加于如陰影、衰減等大尺度衰落效應(yīng)上。

什么叫多徑效應(yīng)瑞利衰落

3，多徑衰落的文獻(xiàn)定義

文獻(xiàn)中對(duì)多徑衰落的定義如下：1、多徑衰落是指在微波信號(hào)的傳播過(guò)程中,由于受地面或水面反射和大氣折射的影響,會(huì)產(chǎn)生多個(gè)經(jīng)過(guò)不同路徑到達(dá)接收機(jī)的信號(hào),通過(guò)矢量疊加后合成時(shí)變信號(hào).多徑衰落可分為平衰落和頻率選擇性衰落[1]2、信道時(shí)變多徑特性造成接收信號(hào)電平的起伏現(xiàn)象被稱為多徑衰落.通常在移動(dòng)信道中信號(hào)電平的起伏呈瑞利分布時(shí)這種信道稱為瑞利衰落信道[1]3、由于這種衰落由多徑引起的所以稱為多徑衰落.在移動(dòng)通信中多徑衰落以瑞利(Rayleigh)衰落為主,他是移動(dòng)臺(tái)在移動(dòng)中受到不同路徑來(lái)的同一信號(hào)源的折射或反射等信號(hào)所產(chǎn)生,他的變化是隨機(jī)的,因此只能用統(tǒng)計(jì)或概率的觀點(diǎn)來(lái)定量描述[1]　4、前者是由多徑引起的,因此又稱為多徑衰落,它服從瑞利(Rayleigh)分布.它可能包含一段Text文本或一幅圖片.g為真實(shí)重力值[1]5、因此合成信號(hào)起伏很大,稱為多徑衰落.在分析衛(wèi)星移動(dòng)信道傳播特性的概率分布模型時(shí),多徑效應(yīng)主要是用瑞利分布描述[1]衰落，簡(jiǎn)單的說(shuō)是指接收點(diǎn)信號(hào)電平因受各種因素影響而隨時(shí)間變化叫衰落。[3]多徑傳播是由于無(wú)線傳播環(huán)境的影響，在電波的傳播路徑上電波產(chǎn)生了反射、繞射和散射，這樣當(dāng)電波傳輸?shù)浇邮仗炀€時(shí)，信號(hào)不是單一路徑來(lái)的，而是許多路徑來(lái)的多個(gè)信號(hào)的疊加。[3]因?yàn)殡姴ㄍㄟ^(guò)各個(gè)路徑的距離不同，所以各個(gè)路徑電波到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間不同，相位也就不同。不同相位的多個(gè)信號(hào)在接收端疊加，有時(shí)是同相疊加而加強(qiáng)，有時(shí)是反相疊加而減弱。這樣接收信號(hào)的幅度將急劇變化，即產(chǎn)生了所謂的多徑衰落。[4]
在通信系統(tǒng)中，由于通信地面站天線波束較寬，受地物、地貌和海況等諸多因素的影響，使接收機(jī)收到經(jīng)折射、反射和直射等幾條路徑到達(dá)的電磁波，這種現(xiàn)象就是多徑效應(yīng)再看看別人怎么說(shuō)的。

多徑衰落的文獻(xiàn)定義

4，為什么高的帶寬能解決多徑衰落多普勒頻移

在移動(dòng)通信中，移動(dòng)信道是多徑傳播的隨參信道，接收信號(hào)載頻發(fā)生多普勒頻移。 設(shè)發(fā)射信號(hào) 是一個(gè)頻率為fc的正弦波，對(duì)于到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的某一徑入射波和運(yùn)動(dòng)方向的夾角為a，fm=v/r=v*fc/Cv為速度 r為載波波長(zhǎng) c為電磁波速度 接收信號(hào)的功率譜展寬，此稱為多普勒擴(kuò)展 多普勒頻移的倒數(shù)定義為信道相干時(shí)間Tc=1/fm, 反映沖擊響應(yīng)的時(shí)變，即信道的沖擊響應(yīng)對(duì)傳輸信號(hào)產(chǎn)生快衰落或慢衰落 多普勒擴(kuò)展或相干時(shí)間對(duì)衰落的影響 當(dāng)TsTc時(shí)，或Rs
ofdm是一種多載波傳輸技術(shù)，n個(gè)子載波把整個(gè)信道分割成n個(gè)子信道，n個(gè)子信道并行傳輸信息。ofdm系統(tǒng)有許多非常引人注目的優(yōu)點(diǎn)。第一，ofdm具有非常高的頻譜利用率。普通的fdm系統(tǒng)為了分離開(kāi)各子信道的信號(hào)，需要在相鄰的信道間設(shè)置一定的保護(hù)間隔（頻帶），以便接收端能用帶通濾波器分離出相應(yīng)子信道的信號(hào)，造成了頻譜資源的浪費(fèi)。ofdm系統(tǒng)各子信道間不但沒(méi)有保護(hù)頻帶，而且相鄰信道間信號(hào)的頻譜的主瓣還相互重疊，但各子信道信號(hào)的頻譜在頻域上是相互正交的，各子載波在時(shí)域上是正交的，ofdm系統(tǒng)的各子信道信號(hào)的分離（解調(diào)）是靠這種正交性來(lái)完成的。另外，ofdm的個(gè)子信道上還可以采用多進(jìn)制調(diào)制（如頻譜效率很高的qam），進(jìn)一步提高了ofdm系統(tǒng)的頻譜效率。第二，實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。當(dāng)子信道上采用qam或mpsk調(diào)制方式時(shí)，調(diào)制過(guò)程可以用ifft完成，解調(diào)過(guò)程可以用fft完成，既不用多組振蕩源，又不用帶通濾波器組分離信號(hào)。第三，抗多徑干擾能力強(qiáng)，抗衰落能力強(qiáng)。由于一般的ofdm系統(tǒng)均采用循環(huán)前綴（cyclic prefix，cp）方式，使得它在一定條件下可以完全消除信號(hào)的多徑傳播造成的碼間干擾，完全消除多徑傳播對(duì)載波間正交性的破壞，因此ofdm系統(tǒng)具有很好的抗多徑干擾能力。

5，多徑衰落的分布特性

在性質(zhì)上，多徑快衰落屬于一種微觀(以毫秒計(jì)的短時(shí)間內(nèi))的快速變化。在移動(dòng)通信中，多徑衰落是對(duì)解調(diào)信號(hào)質(zhì)量影響最大的一種衰落。那么移動(dòng)通信中的多徑快衰落具有怎樣的分布特性呢？如果發(fā)射信號(hào)是單一頻率的信號(hào)Acosωct，可能32313133353236313431303231363533e59b9ee7ad9431333361303036存在的直射波和經(jīng)多個(gè)路徑傳播的反射波到達(dá)接收點(diǎn)時(shí)形成的合成信號(hào)為： 式中：Ri(t)為第i條路徑的接收信號(hào)幅度；τi(t)為第i條路徑的傳輸時(shí)間；i(t)=c(t)τi(t)。事實(shí)上，Ri(t)和i(t)隨時(shí)間的變化與發(fā)射信號(hào)的載波周期相比，通常要緩慢得多，所以Ri(t)和i(t)可以認(rèn)為是緩慢變化的隨機(jī)過(guò)程，故式(21-1)可以寫成 則R(t)可寫成 式中：U(t)和分別為合成波R(t)的包絡(luò)和相位。由于Ri(t)和i(t)是緩慢變化的，因此xR(t)、xS(t)及包絡(luò)U(t)﹑相位也是緩慢變化的。于是合成波R(t)可視為一個(gè)窄帶過(guò)程。由式(2)可見(jiàn)，單一載頻的確知信號(hào)c(t)，經(jīng)多徑傳播后變成了包絡(luò)和相位受到調(diào)制的窄帶信號(hào)R(t)。所以多徑效應(yīng)在頻譜上會(huì)引起色散。xR(t)和xS(t)為R(t)的兩個(gè)正交分量，由概率論中的大數(shù)定律，xR(t)和xS(t)應(yīng)該是均值為零，方差為的高斯過(guò)程，其概率密度函數(shù)為： 它們的聯(lián)合概率密度函數(shù)為： 為了得到U(t)的概率密度函數(shù)，可利用p(xR,xS)經(jīng)適當(dāng)變換得到合成信號(hào)R(t)的包絡(luò)U(t)和相位的聯(lián)合概率密度函數(shù)。再利用概率論中的邊際概率公式可分別得到合成信號(hào)的包絡(luò)U(t)和相位的概率密度函數(shù)為： 和 由式(21-3)和(21-4)可知，合成信號(hào)的幅度分布服從瑞利(Rayleigh)分布，而相位分布服從均勻分布。所以通常將移動(dòng)通信中的多徑快衰落稱為瑞利衰落，又由于瑞利衰落對(duì)移動(dòng)通信的影響最大，因而將移動(dòng)通信信道稱為瑞利信道。當(dāng)?shù)竭_(dá)接收機(jī)的合成信號(hào)中有一個(gè)路徑的信號(hào)明顯較強(qiáng)時(shí)，可推導(dǎo)得到合成信號(hào)的包絡(luò)將由瑞利分布變?yōu)槿R斯(Ricean)分布： 式中 是當(dāng) 時(shí)的零階修正貝塞爾函數(shù) 萊斯分布也稱廣義瑞利分布。萊斯信道比瑞利信道要“友好”些。也就是說(shuō)，信號(hào)通過(guò)萊斯信道比信號(hào)通過(guò)瑞利信道所受多徑衰落的影響要小。

6，PDCH是什么意思

PDCH(Packet Data Channel)即分組數(shù)據(jù)信道，是實(shí)現(xiàn)GPRS的最基本要素。PDCH其實(shí)是無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在空中接口上的承載邏輯實(shí)體，它和話音信道一樣都是由GSM載頻提供的，這正是它能得以推廣的獨(dú)到之處。由此可見(jiàn)，PDCH的規(guī)劃、配置、優(yōu)化就和GPRS網(wǎng)絡(luò)性能息息相關(guān)了。而且，正因?yàn)镻DCH和話音信道一樣都要占用我們有限的載頻資源，對(duì)它的關(guān)注同時(shí)也對(duì)我們GSM話音網(wǎng)絡(luò)的性能起著非常重要的作用。http://www.lnic.net/ydtx_21.htm
無(wú)線信道（Package Data Channel）信道是對(duì)無(wú)線通信中發(fā)送端和接收端之間的通路的一種形象比喻，對(duì)于無(wú)線電波而言，它從發(fā)送端傳送到接收端，其間并沒(méi)有一個(gè)有形的連接，它的傳播路徑也有可能不只一條，但是我們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋霭l(fā)送端與接收端之間的工作，我們想象兩者之間有一個(gè)看不見(jiàn)的道路銜接，把這條銜接通路稱為信道。信道具有一定的頻率帶寬，正如公路有一定的寬度一樣。 無(wú)線信道中電波的傳播不是單一路徑，而是許多路徑來(lái)的眾多反射波的合成。由于電波通過(guò)各個(gè)路徑的距離不同，因而各個(gè)路徑來(lái)的反射波到達(dá)時(shí)間不同，也就是各信號(hào)的時(shí)延不同。當(dāng)發(fā)送端發(fā)送一個(gè)極窄的脈沖信號(hào)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)接收的信號(hào)由許多不同時(shí)延的脈沖組成，我們稱為時(shí)延擴(kuò)展。 同時(shí)由于各個(gè)路徑來(lái)的反射波到達(dá)時(shí)間不同，相位也就不同。不同相位的多個(gè)信號(hào)在接收端迭加，有時(shí)迭加而加強(qiáng)（方向相同），有時(shí)迭加而減弱（方向相反）。這樣，接收信號(hào)的幅度將急劇變化，即產(chǎn)生了快衰落。這種衰落是由多種路徑引起的，所以稱為多徑衰落。 此外，接收信號(hào)除瞬時(shí)值出現(xiàn)快衰落之外，場(chǎng)強(qiáng)中值（平均值）也會(huì)出現(xiàn)緩慢變化。主要是由地區(qū)位置的改變以及氣象條件變化造成的，以致電波的折射傳播隨時(shí)間變化而變化，多徑傳播到達(dá)固定接收點(diǎn)的信號(hào)的時(shí)延隨之變化。這種由陰影效應(yīng)和氣象原因引起的信號(hào)變化，稱為慢衰落。 而且，由于移動(dòng)通信中移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性，如前所說(shuō)那樣，無(wú)線信道中還會(huì)有多普勒效應(yīng)。在移動(dòng)通信中，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)移向基站時(shí)，頻率變高，遠(yuǎn)離基站時(shí)，頻率變低。我們?cè)谝苿?dòng)通信中要充分考慮“多普勒效應(yīng)”。雖然，由于日常生活中，我們移動(dòng)速度的局限，不可能會(huì)帶來(lái)十分大的頻率偏移，但是這不可否認(rèn)地會(huì)給移動(dòng)通信帶來(lái)影響，為了避免這種影響造成我們通信中的問(wèn)題，我們不得不在技術(shù)上加以各種考慮。也加大了移動(dòng)通信的復(fù)雜性。 綜上所述，無(wú)線信道包括了電波的多徑傳播，時(shí)延擴(kuò)展，衰落特性以及多普勒效應(yīng)，在移動(dòng)通信中，我們要充分考慮這些特性以及解決的方案。
pdch(packet data channel)即分組數(shù)據(jù)信道，是實(shí)現(xiàn)gprs的最基本要素。pdch其實(shí)是無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在空中接口上的承載邏輯實(shí)體，它和話音信道一樣都是由gsm載頻提供的，這正是它能得以推廣的獨(dú)到之處。由此可見(jiàn)，pdch的規(guī)劃、配置、優(yōu)化就和gprs網(wǎng)絡(luò)性能息息相關(guān)了。而且，正因?yàn)閜dch和話音信道一樣都要占用我們有限的載頻資源，對(duì)它的關(guān)注同時(shí)也對(duì)我們gsm話音網(wǎng)絡(luò)的性能起著非常重要的作用。
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