衰落基础|无线通信中的衰落类型
本页描述渐褪色基础和无线通信中的衰落类型．衰落类型分为大尺度衰落和小尺度衰落(多径延迟蔓延和多普勒蔓延)。平坦衰落和频率选择衰落是多径衰落的一部分，快速衰落和缓慢衰落是多普勒扩展衰落的一部分。这些衰落类型是按照Rayleigh, Rician, Nakagami和Weibull分布或模型实现的。
简介：
众所周知，无线通信系统由发射机和接收机组成。从发射机到接收机的路径并不平坦，发射信号可能会经历各种各样的衰减，包括路径损耗、多径衰减等。信号通过路径的衰减取决于各种因素。它们是时间、无线电频率和发射机/接收机的路径或位置。发射器和接收器之间的信道可以是时变的或固定的，这取决于发射器/接收器是固定的还是相对于彼此移动的。
什么在褪色?
由于传输介质或路径的变化而引起的接收信号功率的时间变化称为衰落．衰落取决于上面提到的各种因素。在固定场景下，褪色取决于大气条件，如降雨、闪电等。在移动场景中，衰落依赖于路径上随时间变化的障碍物。这些障碍对传输的信号产生了复杂的传输影响。
图1描述了我们稍后将讨论的慢衰落和快衰落类型的振幅与距离图。
褪色的类型
考虑到各种与信道相关的损伤和发射机/接收机的位置，以下是无线通信系统中衰落的类型。
➤大规模衰落:它包括路径丢失和阴影效果。
➤小规模衰落:它主要分为两大类，即多径延迟传播和多普勒传播。多径时延扩展又分为平坦衰落和频率选择性衰落。多普勒传播分为快衰落和慢衰落。
➤衰落模型:上述衰落类型在各种模型或分布中实现，包括Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull等。
我们知道，由于地面和周围建筑物的反射，以及来自大面积树木、人和塔的散射信号，信号会发生衰减。衰落有两种类型，即大规模衰落和小规模衰落。
1)。大规模衰落
当发射器和接收器之间有障碍物时，就会发生大规模衰落。这种干扰类型会导致信号强度显著降低。这是因为电磁波被障碍物遮蔽或阻挡。这与信号在距离上的巨大波动有关。
1.a)路径损耗
自由空间路径损失可表示为:
➤Pt/Pr = {(4 * π * d)2/λ2} = (4*π*f*d)2/ c2
在那里,
发射功率
Pr =接收功率
λ =波长
D =发射天线与接收天线之间的距离
C =光速，即3 x 108
从方程中可以看出，当信号从发射端向接收端扩散到越来越大的区域时，传输信号会随着距离的增加而衰减。
1.b)阴影效应
•在无线通信中观察到。阴影是电磁信号接收功率与平均值的偏差。
•这是由于发射机和接收机之间的路径上的障碍造成的。
•它取决于地理位置以及电磁波的无线电频率。
2.小规模衰落
小尺度衰落是指接收信号强度在极短距离和短时间内的快速波动。
基于多路径延迟扩展小规模衰落有两种类型，即平坦衰落和频率选择性衰落。这些多路径衰落类型取决于传播环境。
2.a)平坦衰落
如果无线信道在大于传输信号带宽的带宽上具有恒定增益和线性相位响应，则该无线信道被称为平坦衰落。
在这种类型的衰落中，接收信号的所有频率成分同时以相同比例波动。它也被称为非选择性衰落。
•信号BW <<通道BW
•符号周期>>延迟扩展
平坦衰落的影响被看作是信噪比的降低。这些平坦衰落信道被称为变幅信道或窄带信道。
2.b)频率选择性衰落
它以不同的振幅影响无线电信号的不同频谱成分。因此被称为选择性衰落。
•信号BW >信道BW
•符号周期<延迟扩展
基于多普勒扩散衰落有两种类型，即快速衰落和缓慢衰落。这些多普勒传播衰落类型取决于移动速度，即接收机相对于发射机的速度。
2.c)快速衰落
快速衰落现象表现为信号在小范围内(即带宽)的快速波动。当信号从平面的各个方向到达时，将观察到所有运动方向的快速衰落。
当信道脉冲响应在符号持续时间内迅速变化时，就会发生快速衰落。
•高多普勒传播
•符号周期>相干时间
•信号变化<信道变化
由于多普勒扩频，这些参数导致频散或时间选择性衰落。快速衰落是局部物体反射和物体相对于这些物体运动的结果。
在快衰落中，接收信号是各种表面反射的无数信号的和。该信号是多个信号的和或差，这些信号根据它们之间的相对相移可以是建设性的或破坏性的。相位关系取决于运动速度、传输频率和相对路径长度。
快速衰落使基带脉冲的形状失真。这种扭曲是线性的三军情报局符号间干扰。自适应均衡通过消除信道引起的线性失真来降低ISI。
2.d)缓慢消退
缓慢褪色是由于建筑物，山丘，山脉和其他物体在路径上的阴影。
•低多普勒传播
•符号周期<<相干时间
•信号变化>>信道变化
缓慢衰落导致信噪比的损失。采用纠错编码和接收机分集技术来克服慢衰落的影响。参考差异慢褪色vs快褪色>>．
衰落模型或衰落分布的实现
衰落模型或衰落分布的实现包括瑞利衰落、瑞尔衰落、中神衰落和威布尔衰落。这些信道分布或模型被设计成根据衰落剖面要求在基带数据信号中包含衰落。
瑞利衰落
•在瑞利模型中，发射机和接收机之间只模拟非视线(NLOS)组件。假设发射机和接收机之间不存在LOS路径。
•MATLAB提供“rayleighchan”函数模拟rayleigh信道模型。
•权力呈指数分布。
•相位均匀分布，与振幅无关。它是无线通信中使用最多的衰落类型。
请参考瑞利信道模型及其matlab实现>>．
Rician衰落
•在专家模型中，发射机和接收机之间都模拟了视线(LOS)和非视线(NLOS)组件。
•MATLAB提供了“richanchan”函数来模拟专家通道模型。
请参考专家级信道模型及其matlab实现>>．
Nakagami衰落
上图描绘了中神衰落模型。
威布尔衰落
上图描绘了威布尔衰落模型。
在本页中，我们已经讨论了关于衰落的各种主题，如什么是衰落信道，它的类型，衰落模型，它们的应用，功能等等。人们可以利用本页提供的信息来比较和推导小尺度衰落和大尺度衰落的区别，平坦衰落和频率选择性衰落的区别，快速衰落和缓慢衰落的区别，瑞利衰落和专家衰落的区别等等。
无线通信中不同类型的干扰
引用不同的干扰类型>>无线通信中的干扰包括相邻信道干扰(ACI)、同信道干扰(CCI)、电磁干扰(EMI)、载波间干扰(ICI)、符号间干扰(ISI)、光干扰、声干扰等。
Rayleigh和rist衰落等DSP的Python仿真
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