移動(dòng)通信-ch3-無(wú)線傳播與信道

移動(dòng)通信-ch3-無(wú)線傳播與信道匯報(bào)人：AA2024-01-25目錄contents無(wú)線傳播基本概念無(wú)線信道建模與仿真無(wú)線傳播中的多徑效應(yīng)與衰落無(wú)線信道中的干擾與噪聲無(wú)線信道容量與性能評(píng)估無(wú)線傳播新技術(shù)與應(yīng)用前景01無(wú)線傳播基本概念電磁波在自由空間中傳播時(shí)，其能量會(huì)隨著傳播距離的增加而擴(kuò)散，導(dǎo)致接收到的信號(hào)強(qiáng)度減弱。電磁波在自由空間傳播電磁波的頻率與波長(zhǎng)成反比，頻率越高，波長(zhǎng)越短。不同頻率的電磁波在傳播過程中具有不同的傳播特性。電磁波的頻率與波長(zhǎng)電磁波的極化方式分為垂直極化和水平極化。在移動(dòng)通信中，通常采用垂直極化方式，因?yàn)榇怪睒O化波在傳播過程中受地面反射影響較小。電磁波的極化方式電磁波傳播特性時(shí)變性無(wú)線信道的特性會(huì)隨時(shí)間而變化，這是由于移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)、周圍物體的移動(dòng)以及氣象條件的變化等因素引起的。多徑效應(yīng)由于無(wú)線信號(hào)在傳播過程中會(huì)遇到各種障礙物，導(dǎo)致信號(hào)沿多條路徑傳播，這些路徑長(zhǎng)度不同，相位和幅度也不同，最終在接收端形成多徑效應(yīng)。干擾與噪聲無(wú)線信道中存在著各種干擾和噪聲，如鄰道干擾、同頻干擾、互調(diào)干擾等，這些干擾和噪聲會(huì)降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量。無(wú)線信道特性電磁波在傳播過程中，由于能量擴(kuò)散、吸收和散射等原因而導(dǎo)致的信號(hào)強(qiáng)度減弱。傳播損耗與電磁波的頻率、傳播距離和障礙物等因素有關(guān)。傳播損耗指信號(hào)從發(fā)射端經(jīng)過無(wú)線信道傳播到接收端時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度的衰減。路徑損耗與發(fā)射功率、天線增益、傳播距離和信道環(huán)境等因素有關(guān)。路徑損耗是評(píng)估無(wú)線通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一。路徑損耗傳播損耗與路徑損耗02無(wú)線信道建模與仿真

無(wú)線信道建模方法基于幾何的建模方法利用幾何形狀和分布來(lái)描述信道特性，如射線追蹤、幾何繞射等?；诮y(tǒng)計(jì)的建模方法通過統(tǒng)計(jì)信道參數(shù)的概率分布來(lái)建立模型，如瑞利衰落、萊斯衰落等。基于物理的建模方法考慮電磁波傳播的物理機(jī)制，如多徑效應(yīng)、陰影效應(yīng)等。時(shí)域仿真在時(shí)域上模擬信道的沖激響應(yīng)，通過卷積運(yùn)算得到接收信號(hào)。頻域仿真在頻域上模擬信道的傳輸函數(shù)，通過傅里葉變換得到接收信號(hào)?；旌戏抡娼Y(jié)合時(shí)域和頻域仿真技術(shù)，同時(shí)考慮信道的時(shí)變性和頻變性。信道仿真技術(shù)描述信號(hào)在傳播過程中的衰減程度，與距離和頻率有關(guān)。路徑損耗由于信號(hào)在傳播過程中遇到障礙物反射、折射等產(chǎn)生的多條路徑效應(yīng)。多徑效應(yīng)由于建筑物、地形等遮擋導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度的隨機(jī)變化。陰影效應(yīng)由于移動(dòng)臺(tái)和基站之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的信號(hào)頻率偏移。多普勒效應(yīng)信道模型參數(shù)設(shè)置03無(wú)線傳播中的多徑效應(yīng)與衰落產(chǎn)生原因無(wú)線信號(hào)在傳播過程中遇到建筑物、地形等障礙物時(shí)，會(huì)發(fā)生反射、折射和散射，形成多條傳播路徑，這些路徑上的信號(hào)在接收端疊加，導(dǎo)致信號(hào)幅度和相位的隨機(jī)變化。影響多徑效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)的幅度和相位波動(dòng)，使得信號(hào)質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致通信中斷。此外，多徑效應(yīng)還會(huì)引起碼間干擾，降低通信系統(tǒng)的性能。多徑效應(yīng)產(chǎn)生原因及影響由于多徑效應(yīng)引起的信號(hào)幅度和相位的快速隨機(jī)變化?？焖ヂ渚哂袝r(shí)間短、變化快的特點(diǎn)，對(duì)通信系統(tǒng)的性能影響較大。由于大氣折射、散射等因素引起的信號(hào)幅度和相位的緩慢變化。慢衰落具有時(shí)間長(zhǎng)、變化慢的特點(diǎn)，對(duì)通信系統(tǒng)的性能影響相對(duì)較小。衰落類型及特點(diǎn)慢衰落快衰落抗衰落技術(shù)通過接收多個(gè)獨(dú)立衰落路徑上的信號(hào)，并在接收端進(jìn)行合并處理，以降低衰落對(duì)通信系統(tǒng)性能的影響。常見的分集技術(shù)包括空間分集、頻率分集和時(shí)間分集等。均衡技術(shù)在接收端采用自適應(yīng)濾波器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行均衡處理，以消除多徑效應(yīng)引起的碼間干擾和信號(hào)失真。均衡技術(shù)可分為線性均衡和非線性均衡兩種。擴(kuò)頻技術(shù)通過擴(kuò)展信號(hào)的頻譜寬度來(lái)提高抗干擾和抗多徑效應(yīng)的能力。擴(kuò)頻技術(shù)可分為直接序列擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻和跳時(shí)擴(kuò)頻等。分集技術(shù)04無(wú)線信道中的干擾與噪聲自然干擾來(lái)自大氣層、宇宙等自然因素引起的干擾，如雷電、太陽(yáng)黑子活動(dòng)等。人為干擾由人類活動(dòng)引起的干擾，包括各種無(wú)線電發(fā)射設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射，如廣播電臺(tái)、電視臺(tái)、移動(dòng)通信基站等。信道間干擾不同信道之間的信號(hào)相互干擾，如鄰頻干擾、同頻干擾等。干擾來(lái)源及分類熱噪聲散彈噪聲閃爍噪聲宇宙噪聲噪聲來(lái)源及分類由導(dǎo)體中自由電子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，與溫度有關(guān)。與半導(dǎo)體表面狀態(tài)有關(guān)的一種低頻噪聲。由半導(dǎo)體中載流子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。來(lái)自宇宙空間的射電源產(chǎn)生的噪聲，如射電星、脈沖星等。通過擴(kuò)大信號(hào)帶寬來(lái)提高抗干擾能力，如直接序列擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻等。擴(kuò)頻技術(shù)利用多個(gè)信道傳輸同一信息，以提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?，如時(shí)間分集、頻率分集、空間分集等。分集技術(shù)根據(jù)信道特性自動(dòng)調(diào)整信號(hào)參數(shù)，以抵消信道對(duì)信號(hào)的影響，如自適應(yīng)濾波、自適應(yīng)調(diào)制等。自適應(yīng)均衡技術(shù)通過增加冗余信息來(lái)提高信號(hào)的抗干擾能力和糾錯(cuò)能力，如卷積編碼、Turbo編碼等。編碼技術(shù)抗干擾與抗噪聲技術(shù)05無(wú)線信道容量與性能評(píng)估信道容量定義信道容量是指在給定信道條件下，單位時(shí)間內(nèi)能夠可靠傳輸?shù)淖畲笮畔⒘?，通常以比?秒（bps）為單位表示。計(jì)算方法信道容量的計(jì)算通?；谙戕r(nóng)公式，該公式給出了在給定信噪比和帶寬條件下，信道的最大傳輸速率。具體計(jì)算方法涉及對(duì)信噪比、帶寬等參數(shù)的測(cè)量和計(jì)算。信道容量定義及計(jì)算方法誤碼率誤碼率是指在傳輸過程中發(fā)生錯(cuò)誤的比特?cái)?shù)與總比特?cái)?shù)之比，用于衡量信道的傳輸質(zhì)量。吞吐量吞吐量是指單位時(shí)間內(nèi)成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，反映了信道的實(shí)際傳輸能力。時(shí)延時(shí)延是指數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端所需的時(shí)間，包括傳播時(shí)延、處理時(shí)延等，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用具有重要意義。信道性能評(píng)估指標(biāo)加強(qiáng)干擾管理通過有效的干擾管理策略，如干擾對(duì)齊、干擾消除等，可以降低干擾對(duì)信道性能的影響，提升信道的傳輸效率。采用先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)通過采用更高效的調(diào)制技術(shù)，如正交頻分復(fù)用（OFDM）、多輸入多輸出（MIMO）等，可以提高信道的傳輸速率和抗干擾能力。優(yōu)化信道編碼方案合理的信道編碼方案可以降低誤碼率，提高信道的可靠性。例如，采用卷積碼、Turbo碼等編碼方式。采用分集技術(shù)分集技術(shù)通過利用多個(gè)獨(dú)立或相關(guān)性較小的信號(hào)副本進(jìn)行合并處理，可以提高信號(hào)的接收質(zhì)量和信噪比，從而改善信道性能。提升信道性能的方法06無(wú)線傳播新技術(shù)與應(yīng)用前景大規(guī)模MIMO技術(shù)可以降低用戶間干擾，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量，同時(shí)支持更多用戶同時(shí)通信。大規(guī)模MIMO技術(shù)結(jié)合波束賦形技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更精確的用戶定位和空間波束賦形，提升系統(tǒng)性能。大規(guī)模MIMO技術(shù)通過在基站端配置大量天線，實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用和分集增益，提高系統(tǒng)容量和頻譜效率。大規(guī)模MIMO技術(shù)毫米波通信技術(shù)利用毫米波頻段的寬帶特性，提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率和低延遲的通信服務(wù)。毫米波通信適用于短距離、高速率的場(chǎng)景，如室內(nèi)無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線回傳等。毫米波通信技術(shù)的挑戰(zhàn)在于信號(hào)傳播損耗大、易受干擾，需要采用高性能的收發(fā)器和先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)。毫米波通信技術(shù)智能反射面技術(shù)通過控制反射面的電磁特性，改變無(wú)線信號(hào)的傳播路徑和覆蓋范圍，提升系統(tǒng)性能。智能反射面可以作為中繼節(jié)點(diǎn)，協(xié)助信號(hào)傳輸，擴(kuò)大通信覆蓋范圍，提高信號(hào)質(zhì)量。智能反射面技術(shù)可以與其他無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合，形成協(xié)同通信網(wǎng)絡(luò)，提升整體網(wǎng)絡(luò)性能。