变参信道及其对所传信号的影响

1、变参信道及其对所传信号的影响现代通信原理 变参信道及其对所传信号的影响 1.1 变参信道传输媒质的特点变参信道传输媒质通常具有以下特点： (1) 对信号的衰耗随时间的变化而变化； (2) 传输时延随时间也发生变化； (3) 具有多径传播(多径效应)。 随参信道举例随参信道包括短波电离层反射，超短波流星余迹散射，超短波及微波对流层散射，超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等传输媒质所分别构成的调制信道。短波电离层反射信道短波是指波长为10010m（相应频率为330 MHz）的无线电波。它既可以沿地表面传播(地波传播），也可沿电离层反射传播（天波传播）。地波一般是近距离的，限于几十千米范围；天波借

2、助于电离层的一次或多次反射可传输几千Km，甚至上万Km 的距离。电离层是离地面60600Km的大气层，由分子、原子、离子及自由电子组成，形成电离层的主要原因是太阳辐射的紫外线和 X射线。分为D（吸收层）、E（吸收层）、F1、F2（250300Km，反射层，一次反射的最大距离4000 Km，两次反射可达8000Km），D层和F1层在夜晚几乎完全消失。从电离层观测站预报的电离层图上可得到临界频率和4000Km的最高可用频率，由这些数据便可推算出任意跳距的最高可用频率。在夜间，F2层的电子密度减小，若仍采用白天的工作频率，电波会穿透F2层；同时，夜间D层消失，E层吸收大大减小，也允许工作频率降低。电

3、离层结构示意图在短波电离层反射信道中，多径传播的主要原因：1、电波经电离层的一次或多次反射；（时延最大，可达几毫秒；引起快衰落及多径时延失真）2、几个反射层高度不同；（细多径）3、电离层不均匀性引起的漫射现象；（细多径）4、地球磁场引起的电磁波束分裂成寻常波与非寻常波。（细多径） 多径形式示意图 (a) 一次反射和两次反射； (b) 反射区高度不同； (c) 寻常波与非寻常波； (d) 漫射现象短波电离层反射信道主要应用于远距离传输。优点：1、要求的功率小，终端设备的成本低；2、传播距离远；3、受地形限制较小；4、有适当的传输频带宽度；5、不易受到人为破坏。缺点：1、传输可靠性差，电离层骚动、

4、暴变等异常变化辉引起较长时间的通信中断，可靠性为0.9。2、需要经常更换工作频率（夜间工作频率降低），使用复杂。3、存在快衰落与多径时延失真；4、干扰电平高。移动信道的传播路径对流层散射信道对流层是离地面1012Km以下的大气层。由于大气湍流运动等原因产生不均匀性，引起电波的散射。对流层散射信道是一种超视距的传播信道，一跳的传播距离约为100500Km，可工作在超短波和微波波段。可提供12240个FDM的话路，可靠性可达99.9%。气象变化引起慢衰落（夏天信号强，中午的信号比早晚弱），多径传播引起快衰落（分集接收）。应用于：干线通信（通常300Km左右建一个中继站）、点对点通信（海岛与陆地、边

5、远地区与中心城市之间的通信）。随参信道特性 1、多径衰落与频率弥散2、频率选择性衰落与相关带宽=0，是零点。 =2，是最大值点。 两条路径传播时选择性衰落特性 (1) 从波形上看，多径传播的结果使单一载频信号Acosct变成了包络和相位都变化(实际上受到调制)的窄带信号； (2) 从频谱上看，多径传播引起了频率弥散(色散)，即由单个频率变成了一个窄带频谱； (3) 多径传播会引起选择性衰落。 1.3 变参信道特性的改善 空间分集。(2) 频率分集。 (3) 角度分集。 (4) 极化分集。 空间分集示意图 为了使接收到的多个信号满足相互独立的条件， 接收端各接收天线之间的间距应满足 d3 式中，d为接收端各接收天线之间的间距，为工作频率的波长。频率分集是将待发送的信息分别调制到不同的载波频率上发送，只要载波频率之间的间隔大到一定程度，则接收端所接收到信号的衰落是相互独立的。载波频率的间隔应满足 fBc式中，f为载波频率间隔，Bc为相关带宽，m为最大多径时延差。 在移动通信中，当工作频率在900MHz频段，典型的最大多径时延差为5 s， 此时有 fBc=时间分集是将同一信号在不同的时间区间多次重发， 只要各次发送的时间间隔足够大，则各次发送信号所出现的衰落将是相互独立的。时间分集主要用于在衰落信道中传输数字信号。各分散的