一文看懂各种无线信道衰落的特征及分类
一、无线电波传播效应
无线通信信道是一种时变信道,无线电信号通过信道时会遭受来自不同途径的衰落,接收信号总功率表现为路径损失,阴影衰落,多径效应三种效应的综合。
(多径传播:电波遇到各种障碍物时会发生反射、绕射和散射现象,会对直射波形成干涉,也就是收发信机之间是有多条路径传播的。)
1.路径损失:大范围内信号强度随距离变化(数百或数千个波长),应该是与距离的平方成正比,本质上表现为电波能量扩散现象。
2.阴影衰落:中范围信号电平中值慢变(数百个波长),由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电波遮蔽所引起的慢衰落,信号中值出现缓慢变动,衰落深度与频率、阻碍物有关。
3.多径效应(衰落):小范围信号瞬时值快变(数十个波长),由于多径传播引起的快衰落,接收信号场强的瞬时值呈现快速变化。
二、无线信道衰落
根据无线电波传播效应,通常将无线信道衰落分为两类:大尺度衰落和小尺度(小尺度一般与信号波长为一个量级)衰落,尺度指时间或者距离的大小。
大尺度衰落:
(包括传输损失、阴影衰落;大尺度衰落都是慢衰落,但是慢衰落不一定是大尺度衰落。)
传输损失(路径损失):无线电信号通过大尺度距离的信道传输时,随传输路径的增加,电波能量扩散,导致接收信号平均功率衰减,其衰减量与传输距离有关,距离越大,衰减量越多。
阴影衰落:无线电信号在中尺度距离的信道中传输时,由于地形起伏或高大建筑物群等障碍物遮挡,在阻碍物的背后形成阴影区,导致接收信号平均功率随机变化。其衰落特性服从对数正态分布。
小尺度衰落:
(由多径效应或多普勒效应引起。当传输信道小尺度(距离或时间)变化时,无线电信号在传输过程中受周围阻碍物反射、绕射和散射,其幅度或相位快速变化。)
依据多径效应产生的时延扩展:
将小尺度衰落划分为频率选择性衰落(信道具有恒定增益且线性相位的带宽范围小于发送信号带宽)和频率非选择性/平坦衰落(无线信道带宽大于发送信号的带宽,且在带宽范围内有恒定增益和线性相位);
依据多普勒效应产生的多普勒(频域)扩展:
将小尺度衰落划分为快衰落(信道的相干时间比发送信号的周期短,且基带信号的带宽小于多普勒扩展)和慢衰落(信道上的相干时间远远大于发送信号的周期,且基带信号的带宽远远大于多普勒扩展)。
三、整体理解示意图(如何分类)
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