電磁波的傳播環境複雜多變,環境中含有各種隨機分布的傳輸媒介,如樹木、大樓、移動的車體、塵埃等。無線電磁波在傳輸過程中不可避免地要經歷反射、折射、衍射以及散射體散射,傳輸訊號通過不同的傳播路徑到達訊號接收端。無線通道的傳播特性是瞬息萬變的,通常認為無線通道衰落可以分為大尺度衰落和小尺度衰落,又稱為快衰落和慢衰落。小尺度衰落傳統上從兩個角度來描述其通道特性:即時域上對應的多徑效應;頻率域上對應的都卜勒頻移效應引發的頻率色散。如果考慮到td-lte系統中廣泛應用的多輸入多輸出技術,小尺度衰落還需要考慮空域上的特性,即無線通道的空間角度擴充套件資訊。
大尺度衰落
大尺度衰落反映了傳送訊號功率隨著傳輸距離增加而產生的緩慢變化。由無線電波反射、折射、衍射以及散射可知,傳播路徑上的各種散射體以及阻擋物體對無線電波的功率有衰減作用。傳送功率與接收功率的差值為路徑損耗。一般情況下路徑損耗與收發天線之間的距離成反比。
大尺度路徑損耗傳播模型通常由路徑損耗和陰影衰落兩部分組成。路徑損耗模型反映了接收功率與收發天線距離之間的數學變化關係,變數有距離、頻率、地形因子等,是由發射功率的輻射擴散及通道的傳輸特性造成的。陰影衰落描述了相同的收發距離時接收功率在均值上下波動的現象,是發射機和接收機之間的障礙物造成的,這些障礙物通過吸收、反射、散射和繞射等方式衰落訊號功率,嚴重時甚至會阻斷訊號。反映了傳播環境時間上的微小變化。
路徑損耗引起長距離上(100m~1000m)接收功率的變化,而陰影引起障礙物尺度距離上(室外環境是10m~100m,室內更小)功率的變化。兩者在相對較大的距離上引起功率變化,故稱其為大尺度傳播效應(largescale propagation effect)。
經過研究者嚴密的理論分析和大量的實測資料統計,證實了平均接收訊號強度與收發天線對數距離成反比衰減,陰影衰落服從對數正態分佈,最常用的大尺度衰落模型為對數距離損耗模型,其公式表述如式下:
pl(d)[db]=pl (d_0)+10nlog(d/d_0)+x_σ
其中d表示收發天線之間的距離,d_0為預設的參考點,一般參考距離為1公尺,
pl (d_0) = 10lg
pl(d)是收發距離為d時的路徑損耗;pl (d_0)為參考點的路徑損耗。n為路徑損耗指數;x_σ 是均值為0的隨機變數,描述了由於傳播環境的時變性造成的陰影衰落。
小尺度衰落
小尺度衰落,包括由移動臺和基站的相對運動造成都卜勒頻移(都卜勒擴充套件)引起的時間選擇性衰落和由多徑引起的頻率選擇性衰落。
小尺度衰落是多徑效應和都卜勒效應兩者共同作用的結果。其主要特點為:無線訊號強度在短時間或短距離範圍內快速變化。通道擴充套件指無線訊號在時間、頻率和角度上的擴散現象,分別對應時延擴充套件、頻域擴充套件和角度擴充套件。
多徑時延擴充套件產生的衰落是指訊號經過不同路徑傳送至接收端,不同相位的訊號在接收端相互影響,同相的訊號融合導致幅度增強,反相的訊號融合導致幅度削弱,從而導致接收端的訊號產生衰落。從時域的角度看,接收端的訊號由多徑效應引起寬度擴充套件的現象,稱之為時延擴充套件,定義:
都卜勒擴充套件產生的衰落是指由訊號發射器和訊號接收器在通訊過程中相對運動而產生的衰落。假設發射器移動速度為v,則接收器的都卜勒頻移
其中,相干時間
如果通道的相干時間小於訊號頻寬的倒數,則訊號的波形可能會發生變形,此時發生時間選擇性衰落 綜上分析,在無線衰落通道通訊系統環境中,多徑效應和都卜勒效應會對通道估計結果造成極大干擾。
無線通道傳輸中的干擾
1.互調干擾 互調干擾,是指當兩個或多個干擾訊號同時加到接收機時,由於非線性的作用,這兩個干擾的組合頻率有時會恰好等於或接近有用訊號頻率而順利通過接收機,其中三階互調最嚴重。2.鄰道干擾 鄰道干擾是指在兩個相鄰或相近的波道,所傳輸的訊號超過了波道的寬度,從而對臨近波道所傳播訊號造成的干擾。3.同頻干...
無線通訊的通道特性
一般發射機與接收機的距離在較大尺度上 數百公尺或者數千公尺 接收訊號的功率衰減與傳播距離d的n次方成正比。空間自由電波的n為2。由建築物等阻擋的非視距傳輸導致的。多路徑效應導致,衰減速度比較快。路徑衰減和陰影衰減輸入大尺度衰減,衰減速度比較慢 多徑效應是指電磁波經不同路徑傳播後,各分量場到達接收端時...
無線通道描述
無線通道,可能由於大樓,行人,來往的車輛等產生複雜的散射和豐富的反射,這時候發端會傳送乙個電磁波形,我們不可能用乙個精確的數學式子來表示接收端的波形是什麼樣子。其實不管你怎麼設計,採用什麼樣的調製方式,複雜思想,其實資料的解調都可以認為是接收端取樣得到的取樣點為基礎的,因此我們一般需要知道取樣點經過...