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。