平坦衰落与频率选择性衰落
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。
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
• 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）
BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
北邮信息理论 与技术教研中心
第二章 无线传播与移动信道
BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
11
BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
快衰落（三种）
频率选择性衰落： • 是指对信号中的不同频率成分衰落特性不 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 引起了在频域的选择性衰落。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。
9
BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
快衰落（三种）
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。
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。
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。
通信网络知识点
一、蜂窝系统的基本概念1．蜂窝系统的组成以及基本概念⑴公共交换电话网络⑵移动交换中心⑶基站⑷移动台⑸用户⑹收发信机2．切换，漫游的区别切换：移动台从一个基站转移到另外一个基站，从一个扇区转移到另外一个扇区，或者从一个信道转移到另外一个信道的过程。
MSC不发生变化漫游：一个移动台从自己的服务区域转移到另外的服务区域的过程。
MSC发生变化。
3．双工的概念支持两个方向同时通信移动电话4．频率复用的概念上行、下行使用不同的频率5．蜂窝结构为六边形的原因六边形比其他形状更贴近圆，可以完全覆盖6．六边形蜂窝系统中簇大小N的通用公式7．提高蜂窝系统容量的方法（小区分裂、裂向、使用中继器、分区微小区）二、信道衰落1．大尺度衰落和小尺度衰落的定义（平均值、短时变化）大尺度衰落：预测衰落的平均值包括路径损耗和阴影衰落小尺度衰落：预测衰落的短时间变化包括多径衰落和多普勒频移主要由多径传播和多普勒频移而产生的衰落反映了围观小范围内数个波长量级接收信号电平平均值的变化而产生的损耗衰减特性服从瑞利分布或者莱斯分布2．影响小尺度衰落的四大因素（多径传播、移动台移动速度、环境物体移动速度、系统带宽）3．自由空间传播损耗公式4．对数正态阴影衰落的数学公式5．Rayleigh衰落的数学公式6．相干带宽，相干时间的定义和计算方法相干带宽：考虑频率选择性衰落信道，在无线通信发射机发射信号带宽内的某一段频带宽度内，接收机接收信号的复包络在这个频带宽度内任两个频率分量上的信号分量的相关系数不小于0.5 (或0.9)时，称这一段频带宽度为相干带宽(coherence bandwidth)。
当信号的带宽小于相干带宽时，发生非频率选择性(平坦)衰落；当信号带宽大于相干带宽时，发生频率选择性衰落。
相干时间:满足两个时刻复包络采样信号基本相等条件的最远的两个时刻，称为相干时间7．平坦衰落和频率选择性衰落的判断依据。
当信号的带宽小于相干带宽时，发生非频率选择性(平坦)衰落；当信号带宽大于相干带宽时，发生频率选择性衰落。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
0.1
0.2
0.3
0.4
多径衰落仿真
1 多径扩展
2 多普勒带宽 024681012
-0.4-0.3
-0.2
-0.1
0.1
0.2
0.3
0.4。