无线信道衰落

第一章无线信道

1.1 概述

无线信道系统主要借助无线电波在空中或水中的媒介传播来实现无线通信，其性能主要受到移动无线信道的制约和影响。与有线通信不同，无线通信系统的发射机和接收机之间的传播路径非常复杂，从简单的室内传播到几千米或几十千米的视距（LOS）传播，会遭遇各种复杂的地物，如建筑物、山脉和树叶等障碍物的非视距（NLOS）传播。由于无线信道不像有线信道那样固定并可预见，而是具有很大的随机性，甚至移动台的速度都会对信号电平的衰减产生影响，以上因素都造成无线信道非常难以分析。仔细分析无线信道的传输特点，是提高无线传输效率和质量的前提，一般用统计方法来分析和建模无线信道。

1.2信号传播方式

在无线环境下进行通信，信号可能要经过许多的障碍物，如大楼、街道、树木以及移动的汽车等。信号的传播途径大致可分为4种：

（1）直线传播在较广阔的地区，如郊区或农村。然而在城市环境中，直线传播很少见。

（2）反射信号往往经过大的建筑物、平坦的地面和高山反射。反射是信号传播的一种重要途径。

（3）折射信号经过障碍物的边界时，经折射绕过障碍物而到达目的地，信号经折射后衰减很大。因此，在无线信道模型中，一般忽略这种传播途径。

（4）散射当信号遇到一个或多个较小的障碍物时，出现散射现象，即信号分成了许多个随机方向的信号。散射在城市通信中为最重要的一种传播方式。信号经散射后很难预测，因此理论上的建模往往建立在统计分析的基础上。

在实际环境中，信号利用障碍物的反射、散射或直线传播等，经多条路径到达接收端，即多径传播，从而形成了多径传播。

1.3移动无线信道的衰落特性

移动无线信道是一种时变多径信道。无线电信号通过移动信道时会遭受来自不同途径的衰减损害，这些来自不同途径的衰减损害对通信系统的性能带来极大的影响。这些算还可以归纳为三类。接收信号的功率可用公式（2-1）表示为： ()()()nPddSdRd

式中，d表示移动台到基站的距离。当移动台运动时，距离是时间的函数，所以接收信号功率也是时间的函数。式（2-1）表明了信道对传输信号的三类影响：

信号与信息处理　

ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ系统无线衰落信道容量分析　

陆彦辉，张　俊，尹长川，乐光新　

（北京邮电大学，北京１００８７６）　

摘　要　推导了ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ系统在衰落信道下的各态历经容量、最优发送策略、使用等功率分配时的容量上界以及相　对于单天线ＯＦＤＭ系统的容量增益。结果表明：天线数和平均接收信噪比是决定ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ系统信道容量的关键因素。　天线数越多或者接收信噪比越大，信道的容量越大，信道容量几乎不受多径时延扩展的影响。慢衰落信道下的最大信道容量　可以使用空一频两维注水算法得到，当接收信噪比足够大时，最大信道容量也可以用平均分配发送功率的方法逼近。　

关键词　ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ；衰落信道；各态历经容量；功率分配算法　中图分类号ＴＮ９２５．９３　文献标识码　Ａ　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　Ｂｒｏａｄｂａｎｄ　ＭＩＭＯ——ＯＦＤＭ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　

ｉｎ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｆａｄｉｎｇ　Ｃｈａｎｎｅｌｓ　

ＬＵ　Ｙａｈ－ｈｕｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｊｕｎ，ＹＩＮ　Ｃｈａｎｇ－ｃｈｕａｎ，ＹＵＥ　Ｇｕａｎｇ－ｘｉｎ　（Ｂｅｉｊｉｎｇ　ｉｔｙ　ｏｆＰｏｓｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００８７６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｅｒｇｏｄｉｃ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｐｏｗｅｒ　ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　ｐｏｌｉｃｙ　ｏｆ　ｂｒｏａｄｂａｎｄ　ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｉｎ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｆａｄｉｎｇ　ｃｈａｎｎｅｌｓ　ｉｓ　ｄｅｒｉｖｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍｏｄｅ１．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｂｏｕｎｄ　ｏｆ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｇａｉｎ　ｏｖｅｒ　ｓｉｎｇｌｅ　ａｎｔｅｎｎａ　ＯＦＤＭ　ａｒｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｌｏｗ　ｆａｄｉｎｇ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｗｉｔｈ　ｅｑｕａｌ—ｐｏｗｅｒ　ｐｏｌｉｃｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ　ｓｙｓｔｅｍ　ｇｒｏｗｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ａｎｔｅｎｎａｓ　ａｎｄ　

瑞利信道衰减系数-概述说明以及解释

1.引言

1.1 概述

瑞利信道是一种常见的无线传输信道模型，其信号经过传输会受到一定程度的衰减影响。瑞利信道衰减系数是用来描述信号在瑞利信道中衰减的程度的重要参数之一。在无线通信系统中，了解和准确计算瑞利信道衰减系数对于系统设计和性能评估至关重要。

本文将围绕瑞利信道衰减系数展开详细讨论，包括其定义、计算方法以及影响因素等内容。通过深入探讨瑞利信道衰减系数的相关知识，可以帮助读者更好地理解在实际通信系统中应用和优化瑞利信道的重要性。

1.2文章结构

1.2 文章结构

本文将首先介绍瑞利信道衰减系数的概念和定义，然后探讨影响瑞利信道衰减系数的因素，包括信号频率、传输距离、环境条件等。接着将详细说明如何计算瑞利信道衰减系数，包括理论推导和实际计算方法。最后，我们将总结瑞利信道衰减系数的重要性，并举例应用瑞利信道衰减系数的实际场景，展望未来的研究方向。通过本文的阐述，读者将能够全面了解瑞利信道衰减系数在无线通信系统中的重要性和应用价值。

1.3 目的:

本文旨在深入探讨瑞利信道衰减系数这一重要概念，阐明其在通信系统中的关键作用和影响因素。通过详细介绍瑞利信道衰减系数的定义、计算方法以及实际应用场景，希望读者能够更加全面地了解该概念的重要性和实用性。同时，本文也旨在对未来关于瑞利信道衰减系数的研究方向进行展望，为相关领域的进一步研究提供思路和启示。通过本文的阐述，希望读者能够对瑞利信道衰减系数有一个全面深入的理解，为通信系统的设计和优化提供参考和指导。

2.正文

2.1 什么是瑞利信道衰减系数

瑞利信道衰减系数是描述在瑞利信道中信号传输衰减的重要参数。瑞利信道是无线通信中常见的一种多路径衰落信道模型，其特点是接收端收到的信号是由多条不同路径的信号叠加而成的，这些信号经过不同的路径传播到达接收端，因此会受到多径效应的影响。信号在传输过程中会出现衰减，其中瑞利信道衰减系数就是用来描述这种衰减情况的参数。

第２３卷第４期　２０１３年４月　长春大学学报　Ｊ０ＵＲＮＡＬ　０Ｆ　ＣＨＡＮＧＣＨＵＮ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　Ｖｏ１．２３　ＮＯ．４　Ａｐｒ．２０１３　

无线信道快衰落时频特性及其仿真研究　

沈　渊，张剑锋　

（福建师范大学闽南科技学院，福建泉州３６２３３２）　

摘要：在无线快衰落信道的研究中，为了增加通信系统容量和改善通信服务质量，对信道模型及其参数进行了数　

学建模。首先，在随参信道模型的基础上，使用ＭＡＴＬＡＢ对ＡＷＧＮ信道和快衰落信道进行了时频特性的仿真，同　

时根据其主要特征建立了信道观察模型并进一步完成综合仿真，结果直观地体现了无线信道对信号接收的影响和　规律，同时给出信道补偿方案，为多种移动通信系统的理论研究和信道仿真提供便利的参考依据，对实际系统的优　

化方向也有一定的指导意义。　

关键词：快衰落；多径效应；瑞利和莱斯衰落；多普勒频移　

中图分类号：ＴＰ３９１．９　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—３９０７（２０１３）０４—０４０５—０３　

０　引言　

无线通信的迅猛发展已经使得无线电波传输信道预测成为通信领域的研究热点。然而无线信道是一种　

恶劣的通信介质，电磁波的反射、散射、绕射使得收发天线的接收波是多个信号的迭加，它们对收发天线上的　

来波的方向角度、时间延迟等量产生影响，引起了信号的快衰落。实际中，通常采用统计的方法描述信道，并　

建立信道的统计模型。本文在研究信道特性的基础上针对快衰落的无线移动信道进行仿真，突出了多种调　

制方式下的多径传播，多谱勒频移，ＡＷＧＮ信道等信道模型的仿真效果。　

ｌ无线信道的参数传输特性　

在存在多径传播的随参信道中，就每条路径的信号而言，它的衰耗和时延都是随机变化的。因此多径传　

播后的接收信号将是衰减和时延都随时间变化的各路径的信号的合成。　

１．１　多径的衰落和频率时变特性　

（１）当假设ｎ条路径分量中没有直射路径的分量时，则接收信号Ｖ（ｔ）是服从瑞利分布　的，接收幅值符