1、1.瑞利衰落信道1.1 瑞利衰落瑞利衰落：在無線通信信道中，由于信號進行多徑傳播(1)到達接收點處的場強來自不同傳播的路徑，各條路徑延時時間是不同的，而各個方向分量波的疊加，又產生了駐波場強，從而產生信號快衰落（2）稱為瑞利衰落。瑞利衰落屬于小尺度（3）的衰落效應，它總是疊加于如陰影、衰減等大尺度（4）衰落效應上。 在無線通信信道環境中，電磁波經過反射折射散射等多條路徑傳播到達接收機后，總信號的強度服從瑞利分布（5）。同時由于接收機的移動及其他原因，信號強度和相位等特性又在起伏變化，故稱為瑞利衰落。（1）多徑傳播：從發射機天線發射的無線信號，沿兩個或多個路徑到達接收機天線的傳播現象。無線電波在

2、傳播過程中會遇到不同的物體，因而會產生不同的反射、折射和散射，所以在任何一個接受點上均可能收到來自不同路徑的同源電磁波，這就是多徑傳播。 接收端收到的信號是直達波和多個反射波的合成。由于大氣折射是隨時間變化的，傳播路徑差也會隨時間和地形地物變化。那么多徑信號如果相同，則相加；如果相反，則抵消。由此造成接收端信號的幅度 變化，稱為衰落。由于這種衰落是由多徑引起的，因此稱之為多徑衰落。多徑衰落就是瑞利衰落。多徑傳播效應是由于大型建筑物或山脈反射信號所引起的。 （2）快衰落：快衰落（又稱瑞利衰落）定義：移動臺附近的散射體（地形，地物和移動體等）引起的多徑傳播信號在接收點相疊加，造成接收信號快速起伏的

3、現象叫快衰落。 快衰落反映的是瞬時值。它反映微觀小范圍（數十波長以下量級）接收電平平均值的起伏變化趨勢。它一般服從瑞利、萊斯、納卡伽米分布，其變化速率比慢衰落快，故稱快衰落。 （3） 小尺度衰落一般就是指無線多徑信道引起的瑞利衰落。 由于多徑效應和多普勒效應的存在，接收信號會產生衰落失真，即信號經過短時間或短距離 傳播后其幅度快速變化，以致大尺度路徑損耗的影響可以忽略不計。因為，這種信號的衰落發生在幾秒或很短的距離中，所以我們稱之為小尺度衰落。其表現如下： 即使移動接收機處于靜止狀態，接收信號也會由于無線信道所處環境中的物體的運動而產生衰落。 基站與移動臺之間的相對運動會使每個多徑分量產生不同

4、的多普勒頻移，從而引起接收信號的隨機頻率調制 多徑傳播時延引起的擴展。 （4）大尺度衰落通常是指由于各種遮擋所引起的信號衰減，描述發射機與接收機之間長距離上的場強變化，其分布可認為是對數正態，它是緩變的。大尺度傳播特性主要討論的是路徑損耗的問題，路徑損耗具有冪定理的傳播特性，主要反映自由空間傳播損耗與傳播中的彌散損耗。 （5）瑞利分布：當一個二維向量的兩個分量呈獨立的、有著相同方差的正態分布時，這個向量呈瑞利分布。瑞利分布是一個均值為0，方差為2的平穩窄帶高斯過程，其包絡的一維分布是瑞利分布。 表達式： 瑞利分布均值： 瑞利分布方差：222( )exp02zzf zz1.2532（X）=224

5、var()0.4292X1.2 無線信道信道：是傳送信息的物理性通道，無線信號的信道就是電波傳播所通過的空間。信道是發射端和接收端之間傳播媒介的總稱，它是任何一個通信系統不可或缺的組成部分；無線信道：無線信道即無線的頻段，是以無線信號作為傳輸媒體的數據信號傳送通道。包絡衰落：經過多徑傳播到達基站和移動臺的電波，對通信是有益的還是無益的，在較大程度上取決于基站的位置。如果移動臺不斷運動，或散射環境發生變化，復合信號在幅度和相位上也隨時間而發生明顯變化，這種現象被稱為包絡衰落。包絡衰落的時間變化率由移動臺的運動速率決定。2.瑞利衰落信道模型2.1 Clarke模型 Clarke模型是一個非常實用的

6、平坦衰落（1）模型。 Clarke建立了一種用于描述平坦小尺度衰落的統計模型，即瑞利衰落信道。其移動臺接受信號的場強的統計特性基于散射，這正好與市區環境中無直視通路的特點相吻合，因此廣泛用于市區環境的仿真中。 這種模型假設有一臺具有垂直極化天線（2）的接受臺，移動臺天線接收到的是由N個具有隨機相位和隨機入射角平面波所組成的場，且每個平面波的振幅均勻分布。要指出的是這種假設是建立在沒有直射路徑的前提下，各到達波的散射成分經歷的是小尺度距離的衰減。 基站和移動臺之間傳播環境主要特征是多徑傳播，即并不僅僅來自一條直射路徑，而更包括由于建筑物、樹木及起伏的地形引起反射、散射及繞射后的信號，由于電波通過

7、各個路徑的距離不同，因而各路經來的反射波到達時間不同，相位也就不同。不同相位的多個信號在接收端疊加，有時同相疊加而加強，有時反相疊加會減弱。這樣，接受信號的幅度將急劇變化，即產生了衰落。對于典型的市區環境，具有以下特點：發射天線放置在建筑物頂端，在接收天線的遠場區空間上只存在很少的可分離的遠端散射體，且每個主反射體一般只有一個 主要路徑；在發送端和接收端的附近存在大量的散射體（稱為本地散射體），由于它們產生的多徑信號相對時延很小，所以可以認為任何平面波都沒有附加時延，又由于不存在直射路徑，只存在散射路徑，使得到達波都經歷了相似的衰落，具有幾乎相等的幅度，只是具有不同的頻移和入射角。Jakes模型 Jakes仿真方法相對于其他方法而言，能產生一種較好的瑞利仿真信號。 clarke模型是多徑衰落的數學模型；而Jakes模型其實嚴格應該稱為Jakes simulator，它是一個仿真模型，（也就是說是clarke模型的一個具體實現形式）它產生的信號是廣義平穩的，并且能夠較好的吻合Clarke模型中的統計特性。 （1）平坦衰落：若移動無線信道在比發射信號的帶寬大得多的信道帶寬內具有不變的增益和線性相位響應，則接收信號將發生平坦衰落。這種情況，時域上信道的波形比信號的波形窄，頻域上信道波形比信號波形寬。所以，接收信