變參信道及其對所傳信號的影響

1、變參信道及其對所傳信號的影響現(xiàn)代通信原理 變參信道及其對所傳信號的影響 1.1 變參信道傳輸媒質(zhì)的特點變參信道傳輸媒質(zhì)通常具有以下特點： (1) 對信號的衰耗隨時間的變化而變化； (2) 傳輸時延隨時間也發(fā)生變化； (3) 具有多徑傳播(多徑效應(yīng))。 隨參信道舉例隨參信道包括短波電離層反射，超短波流星余跡散射，超短波及微波對流層散射，超短波電離層散射以及超短波超視距繞射等傳輸媒質(zhì)所分別構(gòu)成的調(diào)制信道。短波電離層反射信道短波是指波長為10010m（相應(yīng)頻率為330 MHz）的無線電波。它既可以沿地表面?zhèn)鞑?地波傳播），也可沿電離層反射傳播（天波傳播）。地波一般是近距離的，限于幾十千米范圍；天波借

2、助于電離層的一次或多次反射可傳輸幾千Km，甚至上萬Km 的距離。電離層是離地面60600Km的大氣層，由分子、原子、離子及自由電子組成，形成電離層的主要原因是太陽輻射的紫外線和 X射線。分為D（吸收層）、E（吸收層）、F1、F2（250300Km，反射層，一次反射的最大距離4000 Km，兩次反射可達8000Km），D層和F1層在夜晚幾乎完全消失。從電離層觀測站預(yù)報的電離層圖上可得到臨界頻率和4000Km的最高可用頻率，由這些數(shù)據(jù)便可推算出任意跳距的最高可用頻率。在夜間，F(xiàn)2層的電子密度減小，若仍采用白天的工作頻率，電波會穿透F2層；同時，夜間D層消失，E層吸收大大減小，也允許工作頻率降低。電

3、離層結(jié)構(gòu)示意圖在短波電離層反射信道中，多徑傳播的主要原因：1、電波經(jīng)電離層的一次或多次反射；（時延最大，可達幾毫秒；引起快衰落及多徑時延失真）2、幾個反射層高度不同；（細多徑）3、電離層不均勻性引起的漫射現(xiàn)象；（細多徑）4、地球磁場引起的電磁波束分裂成尋常波與非尋常波。（細多徑） 多徑形式示意圖 (a) 一次反射和兩次反射； (b) 反射區(qū)高度不同； (c) 尋常波與非尋常波； (d) 漫射現(xiàn)象短波電離層反射信道主要應(yīng)用于遠距離傳輸。優(yōu)點：1、要求的功率小，終端設(shè)備的成本低；2、傳播距離遠；3、受地形限制較?。?、有適當(dāng)?shù)膫鬏旑l帶寬度；5、不易受到人為破壞。缺點：1、傳輸可靠性差，電離層騷動、

4、暴變等異常變化輝引起較長時間的通信中斷，可靠性為0.9。2、需要經(jīng)常更換工作頻率（夜間工作頻率降低），使用復(fù)雜。3、存在快衰落與多徑時延失真；4、干擾電平高。移動信道的傳播路徑對流層散射信道對流層是離地面1012Km以下的大氣層。由于大氣湍流運動等原因產(chǎn)生不均勻性，引起電波的散射。對流層散射信道是一種超視距的傳播信道，一跳的傳播距離約為100500Km，可工作在超短波和微波波段。可提供12240個FDM的話路，可靠性可達99.9%。氣象變化引起慢衰落（夏天信號強，中午的信號比早晚弱），多徑傳播引起快衰落（分集接收）。應(yīng)用于：干線通信（通常300Km左右建一個中繼站）、點對點通信（海島與陸地、邊

5、遠地區(qū)與中心城市之間的通信）。隨參信道特性 1、多徑衰落與頻率彌散2、頻率選擇性衰落與相關(guān)帶寬=0，是零點。 =2，是最大值點。 兩條路徑傳播時選擇性衰落特性 (1) 從波形上看，多徑傳播的結(jié)果使單一載頻信號Acosct變成了包絡(luò)和相位都變化(實際上受到調(diào)制)的窄帶信號； (2) 從頻譜上看，多徑傳播引起了頻率彌散(色散)，即由單個頻率變成了一個窄帶頻譜； (3) 多徑傳播會引起選擇性衰落。 1.3 變參信道特性的改善 空間分集。(2) 頻率分集。 (3) 角度分集。 (4) 極化分集。 空間分集示意圖 為了使接收到的多個信號滿足相互獨立的條件， 接收端各接收天線之間的間距應(yīng)滿足 d3 式中，d為接收端各接收天線之間的間距，為工作頻率的波長。頻率分集是將待發(fā)送的信息分別調(diào)制到不同的載波頻率上發(fā)送，只要載波頻率之間的間隔大到一定程度，則接收端所接收到信號的衰落是相互獨立的。載波頻率的間隔應(yīng)滿足 fBc式中，f為載波頻率間隔，Bc為相關(guān)帶寬，m為最大多徑時延差。 在移動通信中，當(dāng)工作頻率在900MHz頻段，典型的最大多徑時延差為5 s， 此時有 fBc=時間分集是將同一信號在不同的時間區(qū)間多次重發(fā)， 只要各次發(fā)送的時間間隔足夠大，則各次發(fā)送信號所出現(xiàn)的衰落將是相互獨立的。時間分集主要用于在衰落信道中傳輸數(shù)字信號。各分散的