通信信道：無(wú)線信道中衰落的類型和分類

在進(jìn)行通信系統(tǒng)仿真時(shí)，簡(jiǎn)單的情況下選擇AWGN信道，但是AWGN信道和真是通信中的信道相差甚遠(yuǎn)，所以需要仿真各種其他類型的信道，為了更清楚理解仿真信道的特點(diǎn)，首先回顧查找了一下各種不同的衰落。

相比較感覺(jué)這個(gè)說(shuō)的比較清晰，記錄如下。

• 衰落： 由于傳輸介質(zhì)或者路徑的變化導(dǎo)致的接受信號(hào)的功率隨時(shí)間變化現(xiàn)象。
  通俗解釋就是，發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過(guò)信道后到達(dá)接收機(jī)后，功率由于各種其他的因素影響，不是發(fā)射機(jī)原始的發(fā)射功率了，已經(jīng)產(chǎn)生了變化，這就是衰落。認(rèn)識(shí)不同的衰落帶來(lái)的影響可以采用相應(yīng)的辦法進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到最優(yōu)的接收效果。

1.大尺度衰落

大尺度衰落主要包括兩種，一種是路徑損耗，一種是陰影衰落。（所謂的大尺度衰落的可以理解簡(jiǎn)單為長(zhǎng)距離）

1.1路徑損耗

發(fā)射機(jī)和接收機(jī)在理想情況下，沒(méi)有其他障礙物的場(chǎng)景中，同時(shí)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)固定，這個(gè)時(shí)候的是路徑損耗。

這個(gè)可以用公式表達(dá)：
$$\frac{P_t}{P_r}=\frac{\left\{{\left(4?\pi ?d\right)}^2\right\}}{{\lambda }^2}$$
其中$P_t$是發(fā)射機(jī)功率，$P_r$是接收機(jī)功率，$\lambda$是信號(hào)波長(zhǎng)，$d$是收發(fā)機(jī)天線的距離，然后對(duì)此進(jìn)行變換的得到：
$$\frac{P_t}{P_r}=\frac{{\left(4?\pi ?f?d\right)}^2}{c^2}$$
其中$c$光速，是個(gè)定值，這就看出隨著距離的增加，接收機(jī)的功率將減小，隨著頻率的增加，接收機(jī)的功率將減小。

1.2 陰影衰落

這個(gè)指的是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的傳輸上存在障礙物，可能是地理位置的影響，頻率也會(huì)影響陰影衰落的效果，
但是這個(gè)衰落主要指的得是接收信號(hào)與平均水平的偏差。

2.小尺度衰落

這個(gè)相對(duì)大尺度衰落而言，是近距離和短時(shí)間周期內(nèi)接收機(jī)信號(hào)的快速波動(dòng)。（這個(gè)相對(duì)于大尺度是近距離）

2.1 多徑時(shí)延擴(kuò)展

由于發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射，繞射和散射等，到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間會(huì)存在偏差，疊加在一起會(huì)產(chǎn)生多徑的影響，可以分為平坦衰落和頻率選擇性衰落，

2.1.1 平坦衰落

如果無(wú)線信道在大于傳輸信號(hào)帶寬的帶寬上具有恒定增益和線性相位響應(yīng)，則稱該信道是平坦衰落的?？梢酝ㄋ桌斫?#xff0c;在這個(gè)衰落信道下，會(huì)導(dǎo)致信噪比降低，（傳輸信號(hào)恒定增益和相位響應(yīng)–有恒定的衰減，但是噪聲功率還是那么多）

• 信號(hào)帶寬<<信道帶寬 （遠(yuǎn)小于）
• 符號(hào)周期>>時(shí)延擴(kuò)展 （遠(yuǎn)大于）

2.1.2 頻率選擇性衰落

它影響具有不同幅度的無(wú)線電信號(hào)的不同頻譜分量， 因此稱為選擇性衰落。（并不是在信號(hào)帶寬是是恒定和線性的）

• 信號(hào)帶寬>信道帶寬
• 符號(hào)周期<時(shí)延擴(kuò)展

2.2 多普勒擴(kuò)展

多普勒擴(kuò)展（多普勒頻域）也是一種小尺度衰落，衰落類型取決于移動(dòng)速度，即接收器相對(duì)于發(fā)射器的速度。

2.2.1 快衰落

快衰落現(xiàn)象表現(xiàn)為小范圍內(nèi)（即帶寬）信號(hào)的快速波動(dòng)。當(dāng)信號(hào)從水平的所有方向到達(dá)時(shí)，所有運(yùn)動(dòng)方向都會(huì)觀察到快衰落。

重點(diǎn)是：當(dāng)信道脈沖響應(yīng)在符號(hào)持續(xù)時(shí)間內(nèi)非?？焖俚刈兓瘯r(shí)，就會(huì)發(fā)生快衰落。

• 高多普勒擴(kuò)展
• 符號(hào)周期 > 相干時(shí)間
• 信號(hào)變化 < 信道變化

由于多普勒擴(kuò)展，該參數(shù)導(dǎo)致頻率色散或時(shí)間選擇性衰落。 快衰落是局部物體的反射和物體相對(duì)于這些物體的運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。

在快衰落中，接收信號(hào)是從各個(gè)表面反射的大量信號(hào)的總和。該信號(hào)是多個(gè)信號(hào)的和或者差，根據(jù)它們之間的相對(duì)相移，這些信號(hào)可以是相互增長(zhǎng)的或相互抵消的。 相位關(guān)系取決于運(yùn)動(dòng)速度、傳輸頻率和相對(duì)路徑長(zhǎng)度。

快衰落會(huì)扭曲基帶脈沖的形狀。這種失真是線性的并產(chǎn)生ISI（符號(hào)間干擾）。可以通過(guò)自適應(yīng)均衡消除信道引起的線性失真來(lái)降低ISI。

2.2.2 慢衰落

慢衰落是路徑上的建筑物、丘陵、山脈和其他物體的陰影造成的。

? 低多普勒擴(kuò)展
? 符號(hào)周期<<相干時(shí)間 （遠(yuǎn)小于）
? 信號(hào)變化>> 通道變化 （遠(yuǎn)大于）

慢衰落會(huì)導(dǎo)致信噪比損失。糾錯(cuò)編碼和接收分集技術(shù)用于克服慢衰落的影響。

解下來(lái)有時(shí)間記錄一下瑞利信道的理解和分析仿真。