多径效应与多普勒效应浅识

多径效应与多普勒效应浅识多径效应与多普勒效应浅识 一 一 总述总述 信号的无线传输始终会存在很多信号的衰落和干扰 其中 多径效应和多普勒效应属于非常常见的两种 多径效应会产生不同路径间的时延 多普勒效应会产生信 号频率的扩展或者是压缩 通过傅里叶变换易知 多径时延会 造成信号频谱上幅度的失真 同理多普勒效应造成的影响反 之 稍后将详细说明 二 二 多径效应多径效应 多径效应就是说信号通过射频信号发出后 由于无线信道 的不定性 信号会从不同的路径到达接收处 而到达的信号强 度和时间都会有不同 由此得到多径效应的核心式子如下 论文中首先讲解了两径 LOS 和 Reflected 的情况 在 这个情况中 多径效应中最重要的变量 最大时延扩展 最 早和最晚到达的信号的时间差 倒数是信道的相干带宽 至于 为什么定义为相干带宽个人还不是很清楚 现在晓得了 用于频率选择性衰落和平坦衰落的判别 还用于窄带和宽带信 号的判别 基础单位一般是 10 微妙 被用传输的水平距离 d 来表示 其中当 d 越大 最大时延扩展越小 由 MATLAB 仿真效果图如下 图像的效果口述说明 另外便是多径的情况了 就时域上的影响来说 很容易想 象的出来 在没有时延的情况下 各径的信号到达时完全重叠 和原信号只有强度上的差别 而时延越大 信号在时域上便 错 的越开 失真越大 而仿真结果正如所想 要知道频域的情况 只需将信号做 FFT 变换于频域 再乘以由 时域得到的信道的传输频谱特性即可 得到的原信号 接受信 号以及信道的传输特性如下两图所示 这里体现了多径效应引起的两种衰落 频率选择性衰落和平坦衰落 定义口述说明 论文上还有更多径的信道传输特性演示 不再赘述 三 三 多普勒效应多普勒效应 这个分了三种情况 个人认为对于圆形的波 只要知道发 送者和接受者的相对速度即可 都是等效的 最开始的部分就讲了 一个信号频变的形成 个人认为多普勒效应可以看做是频域上的多径效应 多径 效应是时延而多普勒效应是 频延 由此可以得到多径和多普勒相 结合的信号的一个核心的式子 在多普勒的情况下 造成频延不同的原因其实也是信号多径传输 不同路径到达时的角度不同 因此相对速度就不同 由此可知两种效应之间存在着某种 对偶性 并可推知多普 勒效应的影响在时域上更容易体现 仿真得图 对应最大时延扩展的自然就是多普勒扩展 倒数即相干时间 即众多路径中的最大频移 不同多普勒扩展所造成的时域影响 如图 在此 将两种效应的核心式子结合 可得 此式结合了两种效应对信号造成的干扰的时域影响 以上两 图都是结合了多径效应所描绘的图 但不对时域波形造成影响 排除多径效应 单就多普勒效应来讲 在频率连续的情况下 对时域的影响也是周期性的 离散的情况不一定周期 下面是两个 时间点上多普勒效应的影响图 再次将二者结合 分为四种情况 case1 是大时延小频延 case2 是大时延大频延 case3 是小时延小频延 case4 是小时延大频 延 频域效果如图 用 来理解 而就时域效果来说 其实由上式可以看出时频有某种对偶 的关系 产生效果雷同与上图 用 来理解 论文中又提升到 5 径 这里不再赘述 总结 说白了就是不同路径频延和时延在时域和频域造成的不 同影响 1 大的时延使信道频域