几种衰落信道

瑞利分布
瑞利分布(Rayleigh distribution)是指当⼀个随机的⼆维向量的每个分量呈独⽴的、均值为0、⽅差为σ2并且有着相同的⽅差的正态分布时,这个向量的模呈瑞利分布。
苯甲酸乙酯的制备它是⼀个均值为0,⽅差为σ2的平稳窄带⾼斯过程,其包络的⼀维分布是瑞利分布
集束天线⼀、准静态平坦衰落信道
⼀般来说,多路信号到达接收机的时间有先有后,即有相对时(间)延(迟)。如果这些相对时延远⼩于⼀个符号的时间,则可以认为多路信号⼏乎是同时到达接收机的。这种情况下多径不会造成符号间的⼲扰。这种衰落称为平坦衰落,因为这种信道的频率响应在所⽤的频段内是平坦的。
相反地,如果多路信号的相对时延与⼀个符号的时间相⽐不可忽略,那么当多路信号迭加时,不同时间的符号就会重叠在⼀起,造成符号间的⼲扰。这种衰落称为频率选择性衰落,因为这种信道的频率响应在所⽤的频段内是不平坦的。
⽽准静态平坦衰落信道(quasi-static frequency-flat fading)是指多径情况不会造成符号间的⼲扰,并且在每⼀个传输块内为常数。
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⼆、瑞利衰落信道模型(Rayleigh)
假设发送信号为单⼀频率正弦波,即
若不考虑直射路径,多径信道共有n条路径,各条路径具有时变衰耗和时变传输时延,且从各条路径到达接收端的信号相互独⽴,则接收端接受到的合成波为
式中,ai(t)为从第i条路径到达接收端的信号振幅,τi(t)为第i条路径的传输时延。传输时延可以转换为相位的形式,即
为从第i条路径到达接收端的信号的随机相位。
r(t)也可表⽰为如下形式:
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由于X(t)和Y(t)都是相互独⽴的随机变量之后,根据中⼼极限定理,⼤量独⽴随机变量之和的分布趋于正态分布。因此,当n⾜够⼤时,X(t)和Y(t)都趋于正态分布。通常情况下X(t)和
Y(t)的均值为0(由于没有直射路径),⽅差相等。这种表⽰⽅式也叫做同相-正交表⽰法。
r(t)也可以表⽰为如下形式:
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这种表达⽅式也称包络-相位表⽰法。易知V(t)的⼀维分布服从瑞利分布,相位φ(t)的⼀维分布服从均匀分布。可表⽰为:
由于包络服从瑞利分布,故其称为瑞利信道模型。
对于陆地移动信道、短波电离层反射等随参信道,其路径幅度ai(t)和相位函数φi(t)随时间变化与发射信号载波频率相⽐要缓慢得多。因此,相对于载波来说V(t)和φ(t)是慢变化随机过程,于是r(t)可以看成是⼀个窄带随机过程。由此得出以下两个结论:
①多径传播使单⼀的正弦信号变成了包络和相位受调制的窄带信号,这种信号称为衰落信号,即多径传播使信号产⽣瑞利型衰落(多径衰落)。
②从频谱上看,多径传播使单⼀谱线变成了窄带频谱,即多径传播引起了频率弥散。
三、莱斯衰落信道模型(Rician)
当信道中存在⼀个固定的直射分量时,X(t)与Y(t)的均值不再为0。其接收信号是复⾼斯信号和直射分量的叠加(即正弦波加窄带⾼斯过程),其包络的概率密度函数服从莱斯分布,即下式深莲藕
四、Nakagami-m信道衰落模型
瑞利和莱斯分布与实验数据有时不太吻合,因此⼈们提出了能吻合更多实验数据的⼀种更通⽤的信道衰落分布,就是Nakagami-m衰落,其分布为下式:
为平均功率,为伽马函数,m为衰落参数。m=1时,上式退化为瑞利衰落;令,则上式近似为衰落参数为K的瑞利衰落;代表⽆衰落。改变m的值,Nakagami衰落还可以转变为多种衰落模型。

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