慢衰落
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第一章绪论1-2何谓数字信号?何谓模拟信号?两者的根本区别是什么?答:数字信号:电信号的参量值仅可能取有限个值。
模拟信号:电信号的参量取值连续。
两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。
1-3何谓数字通信?数字通信偶哪些优缺点?答:利用数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。
优点:抗干扰能力强,无噪声积累传输差错可控;便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储存;易于集成,使通信设备微型化,重量轻;易于加密处理,且保密性好。
缺点:一般需要较大的传输带宽;系统设备较复杂。
1-4 数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么?答:信源编码:提高信息传输的有效性(通过数字压缩技术降低码速率),完成A/D转换。
信道编码/译码:增强数字信号的抗干扰能力。
加密与解密:认为扰乱数字序列,加上密码。
数字调制与解调:把数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成适合在信道中传输的带通信号。
同步:使收发两端的信号在时间上保持步调一致。
1-5 按调制方式,通信系统如何分类?答:基带传输系统和带通传输系统。
1-6 按传输信号的特征,通信系统如何分类?答:模拟通信系统和数字通信系统。
1-7 按传输信号的复用方式,通信系统如何分类?答:FDM,TDM,CDM。
1-8 单工、半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的?解释他们的工作方式。
答:按照消息传递的方向与时间关系分类。
单工通信:消息只能单向传输。
半双工:通信双方都能收发消息,但不能同时进行收和发的工作方式。
全双工通信:通信双方可以同时收发消息。
1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式?他们的适用场合及特点?答:分为并行传输和串行传输方式。
并行传输一般用于设备之间的近距离通信,如计算机和打印机之间的数据传输。
串行传输使用与远距离数据的传输。
1-10 通信系统的主要性能指标是什么?答:有效性和可靠性。
1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些?答:有效性:传输速率,频带利用率。
链路及空间无线传播损耗计算1 链路预算上行和下行链路都有自己的发射功率损耗和路径衰落。
在蜂窝通信中,为了确定有效覆盖范围,必须确定最大路径衰落、或其他限制因数。
在上行链路,从移动台到基站的限制因数是基站的接受灵敏度。
对下行链路来说,从基站到移动台的主要限制因数是基站的发射功率。
通过优化上下行之间的平衡关系,能够使小区覆盖半径内,有较好的通信质量。
一般是通过利用基站资源,改善网络中每个小区的链路平衡(上行或下行),从而使系统工作在最佳状态。
最终也可以促使切换和呼叫建立期间,移动通话性能更好。
下图是一基站链路损耗计算,可作为参考。
上下行链路平衡的计算。
对于实现双向通信的GSM系统来说,上下行链路平衡是十分重要的,是保证在两个方向上具有同等的话务量和通信质量的主要因素,也关系到小区的实际覆盖范围。
下行链路(DownLink)是指基站发,移动台接收的链路。
上行链路(UpLink)是指移动台发,基站接收的链路。
上下行链路平衡的算法如下:下行链路(用dB值表示):PinMS = PoutBTS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdMS - LslantBTS –Lpdown式中:PinMS 为移动台接收到的功率;PoutBTS为BTS的输出功率;LduplBTS为合路器、双工器等的损耗;LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗;GaBTS为基站发射天线的增益;Cori为基站天线的方向系数;GaMS为移动台接收天线的增益;GdMS为移动台接收天线的分集增益;LslantBTS为双极化天线的极化损耗;LPdown为下行路径损耗;上行链路(用dB值表示):PinBTS = PoutMS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdBTS -LPup +[Gta] 式中:PinBTS为基站接收到的功率;PoutMS为移动台的输出功率;LduplBTS为合路器、双工器等的损耗;LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗;GaBTS为基站接收天线的增益;Cori 为基站天线的方向系数;GaMS为移动台发射天线的增益;GdBTS为基站接收天线的分集增益;Gta为使用塔放的情况下,由此带来的增益;LPup为上行路径损耗。
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。
信道快衰落和慢衰落发生的条件快衰落和慢衰落是无线通信中常见的现象,它们的发生条件和特点有所不同。
我们来了解一下快衰落。
快衰落是指信号的强度在短时间内发生较大的变化。
快衰落发生的条件主要包括以下几点:1. 多径效应:当无线信号传播时,会经历多个路径的传播,其中包括直射路径和反射路径。
由于路径的不同长度和不同的传播环境,信号会在接收端产生衍射、多次反射和干扰等现象,导致信号强度的瞬时变化。
2. 多普勒效应:当发送端或接收端或两者同时运动时,信号的频率会发生变化。
根据多普勒效应公式,频率变化与相对速度成正比,这就导致了信号的瞬时衰落。
3. 天气条件:天气条件也会对无线信号的传播产生影响。
例如,在雨、雪、雾等恶劣天气下,信号会因为散射和吸收而发生衰落。
快衰落的特点是瞬时性强,持续时间很短,通常只有几毫秒或几微秒。
这对于某些应用来说是非常不利的,因为快速变化的信号强度会导致数据传输错误或通信中断。
接下来,我们来了解一下慢衰落。
慢衰落是指信号的强度在较长时间内发生较小的变化。
慢衰落发生的条件主要包括以下几点:1. 天线高度:天线的高度会影响信号的传播路径和传播距离。
当天线高度较低时,信号容易受到地面反射和散射的影响,导致慢衰落的发生。
2. 阻挡物:在城市或室内环境中,存在大量的建筑物、树木等阻挡物,它们会对信号的传播产生影响。
这些阻挡物会使信号发生衰落,尤其是在信号传播路径上存在大量的阻挡物时,慢衰落现象会更加明显。
3. 天线方向性:天线的方向性也会影响信号的传播。
当天线的辐射方向与接收端的位置存在一定角度偏差时,信号会经历多次反射和衍射,从而导致慢衰落的发生。
慢衰落的特点是变化缓慢而稳定,持续时间较长,通常是几十毫秒甚至几秒钟。
与快衰落相比,慢衰落对于某些应用来说更容易适应和处理。
快衰落和慢衰落是无线通信中常见的现象。
快衰落主要由多径效应、多普勒效应和天气条件等因素引起,其特点是瞬时性强;而慢衰落主要由天线高度、阻挡物和天线方向性等因素引起,其特点是变化缓慢而稳定。
不同频率无线信号的衰落曲线
不同频率的无线信号在传输过程中会受到衰落的影响,衰落曲线描述了信号强度随距离增加而减弱的情况。
衰落曲线的形状取决于多种因素,包括传播环境、天线高度、障碍物和信号频率等。
在无线通信中,常见的衰落曲线有以下几种:
1. 自由空间衰落曲线,自由空间衰落是指在理想的无遮挡的开放环境中,信号强度随距离增加而按照1/d²的规律衰减,其中d 为距离。
这种衰落曲线适用于高频率的信号,如毫米波通信。
2. 多径衰落曲线,多径衰落是指信号在传播过程中经历多个路径的反射、散射和衍射,导致信号在接收端出现强度的快速变化。
多径衰落曲线可以分为快衰落和慢衰落两种。
快衰落,快衰落通常发生在高频率信号传播距离较短的室内环境中,如城市中的建筑物内。
快衰落的特点是信号强度会在很短的时间内发生剧烈的变化,这是由于多个反射路径的信号相位叠加引起的。
慢衰落,慢衰落通常发生在低频率信号传播距离较长的室外环境中,如乡村或海洋。
慢衰落的特点是信号强度会在较长的时间尺度内缓慢变化,这是由于多个散射路径的信号幅度叠加引起的。
3. 阴影衰落曲线,阴影衰落是指信号在传播过程中遇到的障碍物引起的信号强度变化。
阴影衰落曲线描述了信号在不同位置的强度变化情况。
这种衰落曲线通常呈现出缓慢的变化,因为障碍物的位置和形状会对信号的传播产生持续的影响。
总之,不同频率的无线信号在传输过程中会受到不同类型的衰落影响,衰落曲线描述了信号强度随距离变化的情况。
了解和分析衰落曲线对于无线通信系统的设计和优化至关重要。
对流层散射快衰落慢衰落在对无线通信系统中,信号传输过程中会受到各种衰落的影响,导致信号质量下降。
其中,对流层散射是一种重要的衰落机制。
在本文中,我们将重点讨论对流层散射、快衰落和慢衰落这三者之间的关系及应对方法。
一、对流层散射简介对流层散射是指无线电信号在穿越对流层时,由于大气层的不均匀性,导致信号产生散射现象。
这种散射机制使得信号强度波动,从而影响通信质量。
对流层散射具有以下特点:1.频率越高,散射效应越强;2.距离越远,散射衰减越大;3.季节和天气条件对对流层散射有显著影响。
二、快衰落与慢衰落的概念及区别1.快衰落快衰落是指信号在短时间内(如几毫秒)发生的强度波动。
快衰落主要由多径效应、大气闪烁和机动性引起。
快衰落的特点是:- 幅度波动较大;- 衰落速度快;- 具有随机性。
2.慢衰落慢衰落是指信号在长时间内(如几十秒至几分钟)发生的强度波动。
慢衰落主要由对流层散射、电离层散射和地球散射引起。
慢衰落的特点是:- 幅度波动较小;- 衰落速度慢;- 具有周期性。
三、影响快衰落和慢衰落的因素1.频率:频率越高,快衰落和慢衰落的幅度波动越大;2.距离:距离越远,快衰落和慢衰落的衰减程度越大;3.大气条件:大气条件(如温度、湿度、气压等)对快衰落和慢衰落产生显著影响;4.地形地貌:地形地貌对信号传播路径产生影响,进而影响快衰落和慢衰落的特性。
四、应对快衰落和慢衰落的方法1.快衰落应对方法:- 采用分集技术:如空间分集、频率分集等,提高信号的抗衰落能力;- 编码技术:如卷积编码、Turbo编码等,实现信号的纠错和解码;- 调制技术:如自适应调制,根据信道条件动态调整信号参数。
2.慢衰落应对方法:- 信号预测:根据历史数据预测慢衰落趋势,提前进行信号调整;- 慢衰落补偿:在接收端对信号进行衰落补偿,如利用均衡技术、信道预测技术等;- 链路自适应技术:根据链路条件动态调整信号传输参数,提高通信质量。
五、实例分析以陆地移动通信系统为例,当频率较高时(如1.8GHz),对流层散射导致的慢衰落较为严重。
一、慢衰落性能指标衰落深度:信号电平瞬时值与中值(或自由空间电平值)之差;或分布概率分别为50%和10%的电平间分贝数之差,它表征衰落的严重程度。
衰落率:每秒钟瞬时值超过中值的次数除以二;或单位时间内,信号幅度自上而下通过某给定值的次数,它表征衰落的频繁程度。
在电离层电波传播中,寻常波与非常波形成的极化衰落的衰落率约在每秒几次以下。
在对流层散射传播中,中值电平处的衰落率约每秒百分之几次到几十次,一般它与频率、风速、散射角和天线波束宽度等因素有关。
衰落持续时间:即信号幅度低于其给定值的持续时间。
在对流层散射传播中,中值电平处的平均衰落持续时间在超短波频段为几秒至几十秒,在高频段则可达百分之几秒至几秒。
电离层传播中的中波波段平均持续时间约几秒至几十秒。
此外,还可用衰落幅度、衰落速度、衰落带宽等参数描述衰落的某些特性。
克服衰落的方法主要根据形成衰落的原因而确定。
例如,在对流层视距电波传播中,为克服由于地面反射引起的干涉型衰落,可通过选择粗糙的反射面、用刃型屏蔽体阻挡反射波、加大收发天线的高差等方法,减少或消除由多径产生的衰落。
此外,分集接收技术是克服多径衰落的最有效的方法。
有时,也用提高发射功率、采用强方向性天线、抗衰落天线、自适应接收技术和留足够衰落余额等方法克服衰落的影响。
二、三大效应影响慢衰落远近效应:由于接收用户的随机移动性,移动用户与基站间的距离也是在随机的变化,若各用户发射功率一样,那么到达基站的信号强弱不同,离基站近信号强,离基站远信号弱。
通信系统的非线性则进一步加重,出现强者更强、弱者更弱和以强压弱的现象,通常称这类现象为远近效应。
因为CDMA是一个自干扰系统,所有用户共同使用同一频率,所以“远近效应”问题更加突出。
多普勒效应:它是由于接收的移动用户高速运动而引起传播频率的扩散而引起的,其扩散程度与用户的运动速度成正比。
随参信道的一般衰落特性和选择性衰落特性,是严重影响信号传输的重要特性。
快衰落(Fast Fading)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,引起信号的多径传快衰落示意图输,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)。
快衰落又叫多径衰落;服从瑞利分布。
波峰与波峰之间一般1/2个波长。
快衰落定义:移动台附近的散射体(地形,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快衰落快衰落是由多径效应引起的,故又称多径衰落。
快衰落会产生信号频率选择性衰落和时延扩展等现象。
快衰落原因(1)多径效应。
1、时延扩展:多径效应(同一信号的不同分量到达的时间不同)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)小于码元周期可以避免码间串扰,超过一个码元周期(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:相关带宽内各频率分量的衰落时一致的也叫相关的,不会失真。
载波宽度大于相关带宽就会引起频率选择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)。
慢衰落(Slow Fading)在移动通信传播环境中,电波在传播路径上遇到起伏的山丘、建筑物、树林等障碍物阻挡,形成电波的阴影区,就会造成信号场强中值的缓慢变化,引起衰落。
通常把这种现象称为阴影效应,由此引起的衰落又称为阴影慢衰落。
另外,由于气象条件的变化,电波折射系数随时间的平缓变化,使得同一地点接收到的信号场强中值也随时间缓慢地变化。
但因为在陆地移动通信中随着时间的慢变化远小于随地形的慢变化,因而常常在工程设计中忽略了随时间的慢变化,而仅考虑随地形的慢变化。
慢衰落目录1慢衰落2背景3概述4特性5影响6STBC对抗慢衰…7CDMA对抗满衰…8快衰落由于移动台的不断运动,电波传播路径地形地貌是不断变化的,因而局部中值也是不断变化的.这种变化所造成的衰落比多径效应引起的快衰落要慢得多,称为慢衰落。
英文全称:Slow Fading在无线通信系统中,由障碍物阻挡造成阴影效应,接收信号强度下降,但该场强中值随地理改变变化缓慢,故称慢衰落。
又称为阴影衰落、对数正态衰落。
慢衰落的场强中值服从对数正态分布,且与位置/地点相关,衰落的速度取决于移动台的速度。
接收信号电平的随机起伏,即接收信号幅度随时间的不规则变化。
衰落对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的影响,严重的衰落甚至会使传播中断。
衰落主要由多径干涉和非正常衰减引起。
多径干涉,即多条射线的相互干涉,是最常见的也是最重要的衰落成因。
多条射线的产生,可能是由于地面、大气不均匀层或天线附近的地形地物的反射,也可能是由于电离层多次反射、电离层中的寻常波和非常波或天波和地波的同时出现。
多径干涉形成的衰落通常称为多径衰落或干涉型衰落。
非正常衰减的典型例子有降水衰减和次折射引起的绕射衰减;反者是由于发射点和接收点之间的直射线弯曲而被地面阻挡所形成的。
这类衰减发生时,接收信号电平低于正常值,从而形成衰落。
这种衰落通常称为衰减型衰落。
其中,降水和次折射条件下的绕射所形成的衰落,分别称为降水衰落和绕射衰落。
信道特性对扩频系统的影响信道特性对无线信号的传输至关重要,信号通过不同的信道发生不同的失真和畸变。
通信系统的收发设备必须依据信道特征来设计,采用不同技术的无线扩频系统应用定位也不相同。
在无线通信中由于气候,环境,距离等各种因素的影响,接收到的信号幅度和相位是随机起伏变化的,主要需要考虑的是慢衰落,快衰落,平衰落,频率选择性衰落。
室内信道的时间衰落特性是慢衰落的,同时时延扩展因素小,因而较为简单的达到通信速率Mbps数量级以上。
而室外无线传输信道的特征有很大不同。
必须考虑各种快衰落,深度平衰落,长扩展时延等因素。
通信速率高(占用带宽大)时还要考虑频率选择性衰落等各种不确定因素。
另外其接收灵敏度必须保障在信号衰减上百dB情况下的信号拾取。
为保证通信质量和通信可靠性(用可用度表示)。
常规微波频段通信系统为了保证足够的性能指标(误码指标)一般会预先在链路设计上予留30~50dB的链路裕度(或称衰落储备)。
然而对于多径传输和深度衰落等原因造成的误码,除了采用快速自动增益控制AGC等手段之外。
必须采用抗多径衰落的技术。
采用直扩技术中高性能的实现手段(先解扩再解调)可以很好抵消多径衰落的不利影响。
更好的RAKE接收技术甚至可以实现多径分集接收,进而抵消室外无线衰落信道系统中的性能严重恶化。
另外由于直扩技术的频谱很宽,部分频带的选择性衰落不会影响整体接收。
信号幅度随时间、频率和空间而起伏的衰落,分别称为时间选择性衰落、频率选择性衰落和空间选择性衰落。
若电波在传播过程中由于极化发生变化而产生衰落,则称为极化衰落。
例如,电波在电离层中传播时,由于地磁场的作用分成两个椭圆极化波。
当电离层的电子密度变化时,椭圆极化波时刻改变极化椭圆主轴的取向,从而接收信号发生极化衰落。
不过,这种衰落的出现机会比多径衰落小得多。
衰落通常分为快衰落和慢衰落两种。
前者是指在足够短的时间间隔内(如几秒、几分钟内)接收信号电平的快速变化。
多径传输是引起快衰落的主要原因。
例如,对流层散射传播中的快衰落就是由收、发天线波束交割的区域内许多不均匀体的散射分量随机干涉形成的,它有很强的频率与空间选择性。
慢衰落是短期信号电平中值(如几分钟中值,日、月、年中值等)在较长时间间隔内的变化。
引起慢衰落的主要原因,是传输媒质结构发生变化。
如对流层散射传播中,慢衰落是由大气折射、大气湍流、大气层结等平均大气条件的变化而引起的,通常与频率的关系不大,而主要与气象条件、电路长度、地形等因素有关。
由于衰落具有随机的特性,须用统计方法如概率密度或分布函数描述。
快衰落的幅度分布一般服从瑞利分布。
对慢衰落进行较准确的统计分布描述比较困难。
对流层散射传播中,慢衰落通常服从对数正态分布。
衰落特性可用衰落深度、衰落率和衰落持续时间等主要参量描述。
①衰落深度:信号电平瞬时值与中值(或自由空间电平值)之差;或分布概率分别为50%和10%的电平间分贝数之差,它表征衰落的严重程度。
②衰落率:每秒钟瞬时值超过中值的次数除以二;或单位时间内,信号幅度自上而下通过某给定值的次数,它表征衰落的频繁程度。
在电离层电波传播中,寻常波与非常波形成的极化衰落的衰落率约在每秒几次以下。
在对流层散射传播中,中值电平处的衰落率约每秒百分之几次到几十次,一般它与频率、风速、散射角和天线波束宽度等因素有关。
③衰落持续时间:即信号幅度低于其给定值的持续时间。
在对流层散射传播中,中值电平处的平均衰落持续时间在超短波超短波亦称甚高频(VHF)波、米波(波长范围为1米至10米),频率从30兆赫至300M赫的无线电波,传插频带宽,短距离传播依靠电磁的辐射特性,用于电视广播和无线话筒传送音频信号,采用锐方向性的天线可补更多>> 频段为几秒至几十秒,在高频段则可达百分之几秒至几秒。
电离层传播中的中波波段平均持续时间约几秒至几十秒。
此外,还可用衰落幅度、衰落速度、衰落带宽等参数描述衰落的某些特性。
克服衰落的方法主要根据形成衰落的原因而确定。
例如,在对流层视距电波传播中,为克服由于地面反射引起的干涉型衰落,可通过选择粗糙的反射面、用刃型屏蔽体阻挡反射波、加大收发天线的高差等方法,减少或消除由多径产生的衰落。
此外,分集接收技术是克服多径衰落的最有效的方法。
有时,也用提高发射功率、采用强方向性天线、抗衰落天线、自适应接收技术和留足够衰落余额等方法克服衰落的影响。
移动信道的特点及其带来的传播上的特点,对接收点的信号将会产生三种效应。
1.阴影效应移动台在运动中,由于大型建筑物和其他物体对电波的传输路径的阻挡而在传播接收区域上形成半盲区,从而形成电磁场阴影,这种随移动台位置的不断变化而引起的接收点场强中值的起伏变化叫做阴影效应。
阴影效应是产生慢衰落的主要原因。
2. 远近效应由于接收用户的随机移动性,移动用户与基站间的距离也是在随机的变化,若各用户发射功率一样,那么到达基站的信号强弱不同,离基站近信号强,离基站远信号弱。
通信系统的非线性则进一步加重,出现强者更强、弱者更弱和以强压弱的现象,通常称这类现象为远近效应。
因为CDMA是一个自干扰系统,所有用户共同使用同一频率,所以“远近效应”问题更加突出。
3. 多普勒效应它是由于接收的移动用户高速运动而引起传播频率的扩散而引起的,其扩散程度与用户的运动速度成正比。
随参信道的一般衰落特性和选择性衰落特性,是严重影响信号传输的重要特性。
至于前面所说的慢衰落特性,因为它的变化速度十分慢,通常可以通过调整设备参量(如调整发射功率)来弥补。
而为了抗快衰落,通常可采用多种措施,例如,各种抗衰落的调制解调技术、抗衰落接收技术及扩频技术等。
其中,明显有效且被广泛应用的措施之一,就是分集接收技术。
其基本思想就是,快衰落信道中接收的信号是到达接收机的各径分量的合成,如果在接收端同时获得几个不同路径的信号,将这些信号适当合并构成总的接收信号,则能够大大减小衰落的影响。
编辑本段STBC对抗慢衰落空时分组码(Space-TimeBlockCode,STBC)是近年来发展起来的一种新的编码方法。
STBC的一个显著的特点是各天线发射的信号之间正交,这不仅能够保证在平坦的慢衰落信道下获得最大的分集增益,而且还可以降低译码复杂度。
因此STBC性能好、易于实现,现成为人们研究的热点。
目前,对于STBC的大部分研究仍局限于平坦慢衰落信道、并且假设各信道之间的衰落互不相关的条件下进行的。
在实际的无线信道中,快衰落和频率选择性衰落是不可避免的,而且多天线的引入使不相关的假设也不可能实现。
因此为了探讨STBC的实用性,研究人员开展了在时变衰落信道、频率选择性衰落信道和空间相关衰落信道等小尺度衰落信道下对STBC性能的研究工作,并进行了仿真和分析。
在某些科技文献中,介绍了无线传播的信道特征和空时码技术,详细给出了小尺度衰落信道的分类和STBC的编译码原理。
在此基础上采用SIMULINK仿真工具分别构造了在时变衰落信道、频率选择性衰落信道和空间相关衰落信道下的仿真模型,并进行了仿真。
通过对仿真结果的分析得出了相应的结论。
研究人员的分析结果表明:在时变衰落信道下随着信道变化的加快,空时分组码的性能有所下降,尤其在快衰落信道下其性能下降显著;在频率选择性衰落信道下,接收端使用了理想的RAKE接收机进行接收,当信道变化慢时,随着信道路径数的增加性能有很大程度的改善,当信道变化快时,性能有所下降,而且信道路数越多性能下降越明显;在空间相关衰落信道下的仿真结果表明,当保持相关系数小于一定值时,空时分组码便可以具有良好的性能。
编辑本段CDMA对抗满衰落分集技术是指系统同时接收衰落互不相关的两个或更多个输入信号后,系统分别解调这些信号然后将他们相加,这样系统可以接收到更多有用信号,克服衰落。
移动通信信道是一种多径衰落信道,发射的信号要经过直射、反射、散射等多条传播途径才能达到接收端,而且随着移动台的移动,各条传播路径上的信号幅度、时延及相位随时随地发生变化,所以接收到的信号的电平是起伏、不稳定的,这些多径信号相互叠加就会形成衰落。
叠加后的信号幅度变化符合瑞利分布,又称瑞利衰落。
瑞利衰落随时间急剧变化时,称为“快衰落”。
快衰落严重衰落深度达到20~30dB。
瑞利衰落的中值场强只产生比较平缓的变化,称为“慢衰落”,且服从对数正态分布。
分集技术是克服叠加衰落的一个有效分发。
由于具有频率、时间、空间的选择性,因此分集技术包括频率分集、时间分集、空间分集。
减弱慢衰落采用空间分集,即用几个独立天线或在不同场地分别发射和接收信号,以保证各信号之间的衰落独立。
根据衰落的频率选择性,当两个频率间隔大于信道带宽相关带宽时,接收到的此两种频率的衰落信号不相关,市区的相关带宽一般为50kHz左右,郊区的相关带宽一般为250kHz左右。
而CDMA的一个信道带宽为1.23MKz,无论在市区还是郊区都远远大于相关带宽的要求,所以CDMA 的宽带传输本身就是频率分集。
时间分集是利用基站和移动台的RAKE接收机来完成的。
对于一个信道带宽为1.23MHz的CDMA系统,当来自两个不同路径信号的时延为1us时,也即这两条路径相差大约300m 时,RAKE接收机就可以将它们分别提取出来而不混淆。
编辑本段慢衰落、快衰落慢衰落在移动通信传播环境中,电波在传播路径上遇到起伏的山丘、建筑物、树林等障碍物阻挡,形成电波的阴影区,就会造成信号场强中值的缓慢变化,引起衰落。