无线 第6章 小尺度多径衰落

小尺度衰落产生原因可伸缩的移动模型透视和无线Ad-Hoc网络中的路由协议性能（Mobility Model Perspectives for Scalability and Routing Protocol Performances in Wireless Ad-Hoc Network）关键字： Ad-hoc网络可伸缩性移动路由协议1、介绍网络的发展刺激了经济的规模。

那是因为根据互联网用户或主机的数目，网络用户的花费随着网络规模的增大而减小。

Ad hoc 无线网络的可伸缩性引起了许多改变，如移动ad hoc网络（MANET）包括许多能够自由任意并且涉及到动态的编队拓扑中的移动节点。

从而MANET构成了一个自主移动系统。

并且MANET的一些其他特征如动态拓扑、宽带约束、资源约束和受限的物理安全。

从而以上所需的特性可以实现其独特的可伸缩性。

另一个设计可伸缩的ad hoc 网络的主要问题在于那些流动的可移动节点。

事实上那些节点的迅速复位和移动也是其中的一个难点所在。

不同的流动模型如随机的航路点等问题已经被提出来。

再说流动性模型在路由器发送方案的选择上起着主要的影响，从而影响其性能表现。

同时在一些如在场部署和应急响应操作的应用中，ad hoc网络同样能扩充到成百上千的节点。

从而拥要有广泛的流动性同时还缺乏有力的指导，纯ad hoc网络连入大型的伸缩节点是其设计中所面临的一个紧急挑战。

移动自组网在是实际中是多跳的。

因此自组网络的可伸缩性底层的路由协议直接相关。

比如说一个移动自组网络可以通过减少路由协议的开销来实现更好的伸缩性。

所以在这篇论文里面我们调查一下移动自组网的可伸缩性。

自从MANET的路由协议在移动自组网的设计中起着关键作用，我们看到了那些在可伸缩条件下的协议表现的问题。

也是因为流动性模型对可伸缩性有着巨大影响，我们扩展了MANET在不同的流动模型中的路由协议的表现分析。

全文的组织如下：在第二部分，我们分析了各种不同的MANET路由协议和他们的对应的性能指标。

多径衰落信道的频率响应1.引言1.1 概述引言部分的概述应该为对多径衰落信道的背景和概要的介绍。

可以按照以下方式编写：多径衰落信道是一种在无线通信系统中常见的现象。

由于信号在传播过程中会经历多条路径，每条路径的传播距离和传播时间可能不同，这就导致了多径效应的出现。

多径效应会引起信号的衰落和多普勒频移，对信道的传输性能产生深远影响。

本文旨在探讨多径衰落信道的频率响应，并分析其在无线通信系统中的重要性。

通过研究多径衰落信道的频率响应模型，可以更好地理解信号在传播过程中的特性，并且为信道估计、功率控制、多天线技术等方面的设计和优化提供指导。

在第二章中，我们将详细介绍多径衰落信道的定义和特点。

通过了解多径衰落信道中信号的传播机制和特性，我们可以更好地理解频率响应模型的形成原理。

最后，在结论部分我们将强调多径衰落信道的频率响应对无线通信系统的重要性，并对全文进行总结。

通过本文的研究，我们希望能够为无线通信技术的发展和应用提供一定的参考和启示。

以上是本文引言部分的概述，接下来将详细展开相关内容以满足读者对多径衰落信道频率响应的理解和应用需求。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式进行编写：文章结构部分的主要目的是为读者介绍整篇文章的组织结构，旨在让读者更好地理解文章内容的安排和逻辑顺序。

本文按照以下几个部分展开阐述：引言、正文和结论。

在引言部分，我们将对多径衰落信道的频率响应进行概述，包括其定义、特点和研究意义。

接下来，我们将在正文部分详细介绍多径衰落信道的频率响应模型。

正文部分将包括多径衰落信道的定义和特点的介绍，并深入探讨频率响应模型的构建方法和模型类型。

通过对频率响应模型的分析，我们将能够更好地理解信号在多径衰落信道中的传输特性和影响因素。

接下来，在结论部分，我们将强调多径衰落信道的频率响应的重要性，并总结本文的主要观点和研究结果。

我们将强调频率响应模型在无线通信系统设计和性能评估中的应用前景，并讨论对未来研究方向的展望。

无线通信系统中的多径传播与信号衰落无线通信是现代社会的重要组成部分，而多径传播与信号衰落则是影响无线通信质量的关键因素之一。

本文将探讨多径传播和信号衰落的原理、影响因素以及可能采取的改进方法。

一、多径传播多径传播是指无线信号从发射器到接收器之间存在多个信号路径。

在现实环境中，无线信号会被建筑物、树木、地形等物体反射、折射、散射，从而形成多个到达接收器的信号。

这些不同路径的信号到达时间、幅度和相位都可能不同，导致接收到的信号出现时延扩展和失真现象。

多径传播会对无线通信系统造成干扰和质量下降的影响。

主要表现在以下几个方面：1. 多径间的时延扩展：由于多个信号路径存在不同的传播距离，信号到达时间不一致，导致信号的时延扩展现象。

这会导致接收器在接收到多个路径上的信号后，出现码间干扰和码内干扰。

2. 多径间的相位差：每个信号路径上的信号到达接收器时的相位是不同的，这会导致相位差引起的信号干扰。

特别是当相位差达到信号波长的一半时，两个信号的叠加会相消，从而导致信号衰落和淡化。

3. 多径间的幅度差：信号在经过不同的路径后，由于路径长度、传播环境等因素的不同，导致信号的幅度发生变化。

当幅度差过大时，会引起信号强度的突变，使接收器无法正确识别信号。

二、信号衰落信号衰落是信号强度在传输过程中的突然减弱现象。

信号衰落可以分为快衰落和慢衰落两种类型。

1. 快衰落：快衰落是指信号强度在短时间内发生剧烈变化的现象。

多径传播中的多个信号相互叠加，可能会出现相干干涉现象，导致信号强度瞬间增强或减弱。

快衰落会导致通信中断和数据丢失。

2. 慢衰落：慢衰落是指信号强度在长时间内缓慢降低的现象。

慢衰落的主要原因是多径传播中的信号叠加导致信号强度减弱。

慢衰落会使得信号质量下降，导致通信速率降低和误码率增加。

三、影响因素多径传播和信号衰落的严重程度受多种因素的影响。

以下是一些常见的影响因素：1. 传输距离：无线信号传输距离的增加会加剧多径传播和信号衰落现象。

156第六章小尺度衰落信道前面已经介绍无线信道的传播模型可分为大尺度（Large-Scale）传播模型和小尺度（Small-Scale）衰落两种[2]，三、四、五章已经介绍了大尺度传播。

所谓小尺度是描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内接收信号强度快速变化的；而移动无线信道的主要特征是多径，由于这些多径使得接收信号的幅度急剧变化，产生了衰落，因此，本章将介绍小尺度衰落信道，这对我们移动通信研究中传输技术的选择和数字接收机的设计尤为重要。

本章将先介绍小尺度的衰落和多径的物理模型和数学模型，使读者从概念上清楚地认识移动无线信道的主要特点，并建立一个统一的数学模型，为以后讨论各种模型奠定基础；接着将介绍移动多径信道的三组色散参数——时间色散参数(时延扩展，相关带宽)、频率色散参数(多普勒扩展，相关时间)、角度色散参数(角度扩展，相关距离)，为之后的信道分类奠定了基础；接下来介绍衰落信道的一阶包络统计特性、二阶统计特性，大量的实测数据表明，在没有直达路径的情况下（如市区），信道的包络服从瑞利分布，在有直达路径的情况下（如郊区），信号包络服从莱斯分布，因此，一阶包络统计特性主要介绍瑞利衰落分布和莱斯衰落分布，二阶统计特性主要介绍一组对偶参数——时间电平交叉率和平均衰落持续时间，简要介绍其他两组对偶参数——频域电平交叉率和平均衰落持续带宽，空间电平交叉率和平均衰落持续距离；在已经介绍了多径信道的三组色散参数之后，将介绍小尺度衰落信道相对应的不同分类。

6.1 衰落和多径6.1.1 衰落和多径的物理模型陆地移动信道的主要特征是多径传播。

传播过程中会遇到很多建筑物，树木以及起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射及绕射等，这样，移动信道是充满了反射波的传播环境。

到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。

由于电波通过各个路径的距离不同，因而各路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。

各类信号衰落的特点
不同类型的信号衰落具有不同的特点。

以下是一些常见类型的信号衰落特点：
1. 多径衰落：在无线通信中，信号往往通过多个路径传播到接收器。

由于路径的不同长度和反射、折射、散射等现象的影响，各路径的信号会以不同的相位和幅度到达接收器，导致信号的多径衰落。

多径衰落的特点包括多次反射、多普勒频移、相位反转等。

2. 大尺度衰落：大尺度衰落是指由于信号传播距离较大或障碍物较多而引起的信号衰减。

在城市或山区等环境中，建筑物、山脉等障碍物会引起信号的大尺度衰落。

大尺度衰落的特点是信号功率随距离变化而衰减，通常可以通过路径损耗模型进行建模。

3. 小尺度衰落：小尺度衰落是由于信号的传播路径或环境中的微小变化引起的短时域波动。

这些波动通常由反射、散射、多普勒效应等引起，并且在时间和空间上具有快速变化的特点。

小尺度衰落会导致信道的快速变化，给无线通信系统带来信号失真和传输误差。

4. 多普勒衰落：当信号的发射源或接收器相对于传输介质运动时，信号会产生多普勒频移。

多普勒效应会导致信号频率发生变化，使得接收到的信号频率与理想频率不一致，从而引起信号的衰落。

多普勒衰落的特点是信号频率的快速变化，可以通过多普勒频移模型进行建模。

以上是一些常见类型的信号衰落特点，不同衰落类型的特点会影响无线通信系统的传输性能和可靠性。

小尺度衰落产生原因作者：白舸摘要：本文先对小尺度衰落的有关概念进行了解释和梳理，然后就小尺度衰落的产生原因提出了作者自己的看法，并试图通过实验论证自己的观点。

关键词：小尺度衰落，多径时延扩展，多普勒扩展1、引言从上世纪60至70年代，贝尔实验室的研究人员提出了蜂窝的概念起，人们开始研究移动通信的信道，移动通信要克服的一大困难就是小尺度衰落，因此，小尺度衰落历来是无线电波传播研究的重要环节。

小尺度衰落指的是信号在小尺度区间（距离或时间的微小变化）的传播过程中，信号的幅度、相位和场强瞬时值的快速变化。

前人对小尺度衰落进行了很多研究，建立了多种模型，如Ricean 衰落、Reyleigh衰落和Nakagami衰落。

说到小尺度衰落的产生原因，很多人都会想到两个词：多径和多普勒。

但是与之相关的一些概念由于表述方式相近，导致人们对这些概念产生了误解，进而也影响到大家对小尺度衰落产生原因的理解。

本文将根据作者的体会，对小尺度衰落的生成原因进行阐述。

接下来的一节会说明与多径和多普勒有关的概念，第三节解释小尺度衰落与多径以及多普勒的关系，文章的最后一节将通过实验论证作者的观点。

2、多径和多普勒多径（multipath），是指在无线信道中，由于反射或者折射，在发射机和接收机之间不会只有单一视距传输路径，会形成的多种不同的传输路径。

不难理解，若信号从发射机到接收机有多条传输路径，通过每条路的传播时间以及传播距离就会不同，这可导致各多径分量上，信号到达接收机的时间也不一样。

这些路径中肯定存在一条最短路径，则信号通过其它路径到达接收机的时间，肯定会比通过最短路径到达接收机的时间延长，这种时间的延长称为多径时延（multipath time delay ）。

在各径的时延中，有一部分时延并不大，使得接收机不能把它们跟最早到达的信号解析出来，这些时延信号相加，造成接收信号在时间上宽度扩展，这种现象叫多径时延扩展(delay spread)。

通信衰落的概念通信衰落是指无线传输中信号强度随着距离的增加而衰减的现象。

它是无线通信系统中一个重要的问题，对无线传输质量和系统性能有重要影响。

无线传输中的衰落主要分为大尺度衰落和小尺度衰落两种情况。

大尺度衰落是指由于信号传播环境的变化引起的信号强度变化，它通常发生在通信系统覆盖范围较大的区域内，比如城市、乡村、山区等。

大尺度衰落主要受到以下因素的影响：1. 阴影衰落（Shadowing）：阴影效应是指由于信号在传播过程中遇到固定和随机障碍物的遮挡而产生的衰落。

这些障碍物包括建筑物、树木、山地等自然和人造障碍物。

阴影衰落会使信号强度在不同位置之间有较大的波动，并且难以预测和修正。

2. 多径衰落（Multipath Fading）：多径衰落是指信号由于传播路径的不同长度和反射、散射等现象导致信号的干涉和叠加，从而引起信号强度的波动。

这种衰落主要受到地面、建筑物、人体等反射、散射等效应的影响。

多径衰落会使得信号在接收端出现快速的振荡，导致接收端很难正确解析信号。

大尺度衰落一般以统计特性来描述，常用的参数包括均值、方差、分布函数等。

在无线通信系统中，通过合理的信号处理和天线优化可以有效降低大尺度衰落对系统性能的影响。

小尺度衰落是指由于信号的传播介质、随机性等因素引起的短时间尺度内的信号强度的快速变化。

小尺度衰落主要受到以下因素的影响：1. 多径传播干扰：由于信号经过多个不同路径传播到达接收端，会产生不同时间延迟的干扰波，导致信号叠加时产生衰落。

尤其是在高速移动场景下，多径传播干扰更为明显。

2. 多普勒频移（Doppler Shift）：当通信系统中的移动终端或基站移动速度较快时，信号的频率会发生变化，导致信号的相位偏移，进而引起信号强度的快速变化。

多普勒频移对信号的幅度和相位都会产生影响。

小尺度衰落一般以快衰落和慢衰落来描述。

快衰落指的是信号强度在时间尺度上迅速变化，常用参数包括均衡时间、相关时间等。

慢衰落指的是信号强度在时间尺度上缓慢变化，常用参数包括衰落深度、衰落持续时间等。

统计信道模型主要的三个区域一、引言统计信道模型是通信领域中非常重要的一个研究方向，它能够帮助我们更好地理解无线通信中的信道特性，从而为无线通信系统的设计、优化和性能评估提供有力的支持。

在统计信道模型中，主要有三个区域是非常重要的，包括大尺度衰落、小尺度衰落和多径传播效应。

下面将对这三个区域进行详细介绍。

二、大尺度衰落1. 概念大尺度衰落是指由于发射机与接收机之间的距离较远，或者由于存在遮挡物等因素导致的路径损耗。

在无线通信中，大尺度衰落可以用来描述不同位置之间的信号强度差异。

2. 特点大尺度衰落具有以下特点：（1）它是一种长期变化的现象，即在一个相对较长时间内保持不变。

（2）它受到环境因素影响较大，比如建筑物、树木等遮挡物会对其产生显著影响。

（3）它可以通过路径损耗系数来表示，在不同环境下具有不同的数值。

3. 应用大尺度衰落在无线通信系统中具有重要的应用价值，比如：（1）它可以用来评估无线信号的覆盖范围和质量。

（2）它可以用来优化基站的部署和天线的配置，从而提高无线网络的覆盖率和容量。

（3）它可以用来设计合适的功率控制策略，以实现更好的能量利用效率。

三、小尺度衰落1. 概念小尺度衰落是指由于多径传播效应导致接收信号强度在时间和频率上发生快速变化。

在无线通信中，小尺度衰落可以用来描述同一位置不同时间或不同频率下信号强度差异。

2. 特点小尺度衰落具有以下特点：（1）它是一种短期变化的现象，即在一个相对较短时间内发生变化。

（2）它受到多径传播效应影响较大，比如反射、散射、绕射等现象会对其产生显著影响。

（3）它可以通过功率谱密度函数来表示，在不同环境下具有不同的分布特性。

3. 应用小尺度衰落在无线通信系统中具有重要的应用价值，比如：（1）它可以用来评估不同调制方式和编码方式的性能表现。

（2）它可以用来设计合适的调制和编码方案，以提高无线通信系统的容量和可靠性。

（3）它可以用来研究多天线技术和空分复用技术等高级通信技术。