無線通信原理與應用-5.4-小尺度衰落類型及瑞利和萊斯分布

小尺度衰落類型平坦衰落，F(xiàn)latfading頻率選擇性衰落，F(xiàn)requencyselectivefading快衰落，F(xiàn)astfading慢衰落，Slowfading小尺度衰落的類型在無線通信信道中：多徑時延擴展→時間色散多普勒頻移→頻率色散這兩種特性對信號的影響是不同的，而信號又有窄帶和寬帶之分。因此不同信道特性和信號特性的組合，會產生四種小尺度衰落類型。即：多徑時延擴展→平坦衰落或頻率選擇性衰落多普勒頻移→快衰落或慢衰落多徑時延擴展產生的衰落效應平坦衰落產生條件：

無線信道的相干帶寬>>信號的帶寬或：無線信道的均方根時延擴展<<信號的符號周期特點：由于Bs<<Bc，因此信號不會產生失真。但由于信道是時變的，其增益會隨時間的變化而變化，因此信號幅度會隨時間的變化而變化。幅度：服從瑞利分布；相位：均勻分布。多徑時延擴展產生的衰落效應

平坦衰落圖解多徑時延擴展產生的衰落效應

頻率選擇性衰落產生條件：

無線信道的相干帶寬<信號的帶寬或：無線信道的均方根時延擴展>信號的符號周期特點：由于Bs>Bc，信道對信號S(t)不同的頻譜分量的增益和相位的作用不同，導致信號失真。通常情況下，如果就認為信道是頻率選擇性衰落（這一范圍與調制類型有關）Frequencyselectivefading多普勒頻移擴展引起的衰落效應

快衰落Fastfading產生條件：

信道的多普勒擴展>信號的帶寬或：信道的相干時間<信號的符合速率(周期)含義：

信道的沖擊響應在信號的符合周期內快速變化，或載頻的變化范圍大于信號的帶寬（或兩者可比擬）。注：當信道被認為是快/慢衰落時，一般不再稱其為平坦衰落或頻率選擇性衰落。

多普勒頻移擴展引起的衰落效應

慢衰落，Slowfading產生條件：信道的多普勒擴展<<信號的帶寬或：信道的相干時間>>信號的符合速率(周期)含義：信道的沖擊響應變化率比發(fā)送的基帶信號變化率低得多，或載頻的變化范圍遠小于信號的帶寬。TwoindependentfadingissuesTwoindependentfadingissues瑞利衰落分布（1）一、瑞利衰落分布：對于平坦衰落信道，接收信號由N個多徑信號構成。這N個信號的幅值和相位都時隨機的，且統(tǒng)計獨立。常用于描述平坦衰落信號的統(tǒng)計時變特性的一種分布類型瑞利衰落分布（2）可見，x和y也是N個獨立的隨機變量之和。概率的中心極限定理：大量的獨立隨機變量之和的分布趨于正態(tài)分布。故x和y的分布為正態(tài)分布且相互獨立。瑞利衰落分布（3）可見：r服從瑞利分布；θ服從均勻分布瑞利分布的特性（1）1.包絡不超過R的概率：2.r=σ時，p(r)取最大值：：3.瑞利分布的特性（2）4.包絡的均值：5.均方值與方差：6.r<σ

的概率：1－exp(-1/2)=0.39直流分量(中值)瑞利分布的特性（3）結論：對于平坦衰落信道，如果所有多徑信號的幅度和方位角是統(tǒng)計獨立且隨機分布，則接收信號的包絡服從瑞利分布其衰落深度達20～40dB衰落速率(每秒內信號包絡經過中值次數(shù)的一半）約為30～40次/秒萊斯衰落分布多徑信號中，如果存在一個主要的靜態(tài)（非衰落）信號分量時，可以證明，接收信號的包絡服從萊斯分布。含義：存在一個比較強的多徑分量（主信號）其它多徑分量較弱,且幅度和方位角隨機變化。萊斯因子的定義萊斯因子完全確定了萊斯分布——廣義瑞利分布三種小尺度衰落測量值1.場景C：有障礙，雜波較少：