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  • 瑞利信道,莱斯信道和高斯信道模型 简单来说: 1. 没有直射路径信号到达接收端的,就是瑞利信道;主要用于描述多径信道和多普勒频移现象 2. 莱斯信道是当移动台与基站间存在直射波信号时,即有一条主路径,通过...


    瑞利信道,莱斯信道和高斯信道模型


    简单来说:

    1. 没有直射路径信号到达接收端的,就是瑞利信道;主要用于描述多径信道和多普勒频移现象

    2. 莱斯信道是当移动台与基站间存在直射波信号时,即有一条主路径,通过主路径传输过来被接收的信号为一个稳定幅度Ak和相位φk,其余多径传输过来的信号仍如“瑞利衰落概率模型”所述。

    3. 高斯信道(AWGN)主要是加性高斯白噪声,用于描述恒参信道,例如卫星通信,光纤信道,同轴电缆等等

     

    在无线通信信道环境中,电磁波经过反射折射散射等多条路径传播到达接收机后,总信号的强度服从瑞利分布。同时由于接收机的移动及其他原因,信号强度和相位等特性又在起伏变化,故称为瑞利衰落。

    如果收到的信号中除了经反射折射散射等来的信号外,还有从发射机直接到达接收机(如从卫星直接到达地面接收机)的信号,那么总信号的强度服从分布莱斯,故称为莱斯衰落。

    一般来说,多路信号到达接收机的时间有先有后,即有相对时(间)延(迟)。如果这些相对时延远小于一个符号的时间,则可以认为多路信号几乎是同时到达接收机的。这种情况下多径不会造成符号间的干扰。这种衰落称为平坦衰落,因为这种信道的频率响应在所用的频段内是平坦的。

    相反地,如果多路信号的相对时延与一个符号的时间相比不可忽略,那么当多路信号迭加时,不同时间的符号就会重叠在一起,造成符号间的干扰。这种衰落称为频率选择性衰落,因为这种信道的频率响应在所用的频段内是不平坦的。

    至于快衰落和慢衰落,通常指的是信号相对于一个符号时间而言的变化的快慢。粗略地说,如果在一个符号的时间里,变化不大,则认为是慢衰落。反之, 如果在一个符号的时间里,有明显变化,则认为是快衰落。 理论上对何为快何为慢有严格的数学定义。

     

     

    matlab的rayleighchan函数  

     

     

    一个生成多径信道的函数,信道的每一径的衰落都独立的服从Rayleigh分布

     

    chan = rayleighchan(Ts,fd,tau,pdb)

     

    Ts:采样时间,如果考虑基带信号,这个和接收机要处理的数据速率是一样的,要考虑过采样的影响

     

    fd:就是Doppler频偏,以Hz为单位,与速率的换算关系为v×fc/c,fc是载频

     

    tau:输入的信道参数,一个向量,包含了各径的延时,以s为单位

     

    pdb:输入的信道参数,一个向量,包含了各径的功率(当然是均值啦,实际产生的能量都是以此为均值的随机量),以dB为单位

     

     

    三类不同层次的损耗:
    1、路径传播损耗  一般称为衰耗,指电波在空间传播所产生的损耗。它反映出传播在宏观大范围(千米量级)的空间距离上的接收信号电平平均值的变化趋势。路径损耗在有线通信中也存在。
    ,l5f:a.k.e8q.r
    2、慢衰落损耗   它主要是指电磁波在传播路径上受到建筑物等的阻挡产生的阴影效应而产生的损耗,它反映了在中等范围内(数百波长量级)的接收信号电平平均值起伏变化的趋势。 这类损耗一般为无线传播所特有的。它服从对数正态分布,其变化率比传送信息率慢,故称为慢衰落。 bbs.itgoal.com,A+v5Q0[6b/x7a
    3、快衰落  它反映微观小范围(数十波长以下量级)接收电平平均值的起伏变化趋势。它一般服从瑞利、莱斯、纳卡伽米分布,其变化速率比慢衰落快,故称快衰落。仔细划分这一快衰落又可分为:空间选择性快衰落、频率选择性快衰落与时间选择性快衰落。矩阵通信技术论坛--3G论坛| NGN论坛 | IP论坛 |考试认证 | 通信论坛 | 通信技术论坛 |  通信人才 |/E'x.d5o/T8Q*q6Z
       空中选择性衰落,是指在不同的地点与空间位置衰落特性不一样。它是由于开放型的时变信道使天线的点波束产生了扩散而引起了空间选择性衰落。它通常由被称为平坦瑞利衰落。这里的平坦特性是指在时域、频域中不存在选择性衰落。最有效的克服手段是空间分集和其他空域处理方法。
      频率选择性衰落,是指在不同的频段上衰落特性不一样。它是信道在时域的时延扩散而引起了在频域的选择性衰落。最有效的克服方法有自适应均衡、OFDM及CDMA系统中的RAKE接收等。通信论坛,3G论坛,NGN论坛,求职,招聘,论文*d'e!Q6d1q8H!N
       时间选择性衰落  是指在不同的时间衰落特性不一样。由于用户的高速移动在频域引起了多普勒频移,在相应的时域上其波形产生了时间选择性衰落。最有效的克服方法是采用信道交织编码技术。即将由于时间选择性衰落带来的大突发性差错信道改造成为近似性独立差错的AWGN信道。

    四种主要效应
       阴影效应:由大型建筑物和其它物体的阻挡,在电波传播的接收区域中产生传播半盲区。它类似于太阳光受阻挡后可产生的阴影,光波的波长较短,因此阴影可见,电磁波波长较长,阴影不可见,但是接收终端(如手机)与专用仪表可以测试出来。
      远近效应:由于接收用户的随机移动性,移动用户与基站之间的距离也是在随机变化,若各移动用户发射信号功率一样,那么到达基站时信号的强弱将不同,离基站近者信号强,离基站远者信号弱。通信系统中的非线性将进一步加重信号强弱的不平衡性,甚至出现了以强压弱的现象,并使弱者,即离基站较远的用户产生掉话(通信中断)现象,通常称这一现象为远近效应。
      多径效应:由于接收者所处地理环境的复杂性、使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号,还有从不同建筑物反射过来以及绕射过来的多条不同路径信号。而且它们到达时的信号强度,到达时间以及到达时的载波相位都是不一样的。所接收到的信号是上述各路径信号的矢量和,也就是说各径之间可能产生自干扰,称这类自干扰为多径干扰或多径效应。这类多径干扰是非常复杂的,有时根本收不到主径直射波,收到的是一些连续反射波等等。
      多普勒效应:它是由于接收用户处于高速移动中比如车载通信时传播频率的扩散而引起的,其扩散程度与用户运动速度成正比。这一现象只产生在高速(≥70km/h)车载通信时,而对于通常慢速移动的步行和准静态的室内通信,则不予考虑。

    3类选择性的衰落都存在,根据其产生的条件大致分为以下三类:矩阵通信技术论坛--3G论坛| NGN论坛 | IP论坛 |考试认证 | 通信论坛 | 通信技术论坛 |  通信人才 |5~!s6t'L4g.e"|
       第一类多径干扰:是由于快速移动用户附近的物体的反射而形成的干扰信号,其特点是由于用户的快速移动因此在信号的频域上产生了多普勒(Doppler)频移扩散,而引起信号在时域上时间选择性衰落矩阵通信技术论坛--3G论坛| NGN论坛 | IP论坛 |考试认证 | 通信论坛 | 通信技术论坛 |  通信人才 |9l;{+_+H;L:w
       第二类多径干扰:用户信号由于远处的高大建筑物与山丘的反射而形成的干扰信号。其特点是传送的信号在空间与时间上产生了扩散。空域上波束角度的扩散将引起接收点信号产生空间选择性衰落,时域上的扩散将引起接收点信号产生频率选择性衰落。
       第三类多径干扰:它是由于接收信号受基站附近建筑物和其它物体的反射而引起的干扰。其特点是严重影响到达天线的信号入射角分布,从而引起信号在空间的选择性衰落。+

     

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  • 由于认知Ad Hoc网络中信道的 衰落特性不同,该算法首先估算节点间距离,根据估算到的距离选择合适的信道进行数据传输,节点以干扰距离与传输距离的关系为依据更新信道的使用状态,从而提高信道的空间复用;另外,在公共...
  • BLE 信道和自适应跳频

    千次阅读 2019-01-07 10:35:32
    信道 在物理层,因为调制参数放宽,所以BLE经典蓝牙的信道并不相同,而是只有40个信道,因为功率谱更宽,为了避免相邻信道的干扰,采用2MHz的信道宽度。...广播信道分散在距离较远的频段上,过度...

    信道

    在物理层,因为调制参数放宽,所以BLE和经典蓝牙的信道并不相同,而是只有40个信道,因为功率谱更宽,为了避免相邻信道的干扰,采用2MHz的信道宽度。

    在链路层,将40个信道分为广播信道和数据信道,37个是数据信道,3个广播信道。40个信道最低的中心频率为2402MHz,最高的为2480MHz。第一个信道的频率为2402,以后每一个信道加20MHz。

    广播信道分散在距离较远的频段上,过度的集中会导致如果该频段受干扰严重可能广播就无法进行的情况,分散的目的是为了增加容错率。

    而广播频道的选择主要是考虑到WIFI接入点的干扰。这些接入点通常选择802.11的信道1/6/11三个信道,分别占据 ** 2402MHz~2422MHz, 2427MHz~2447MHz, 2452MHz~2472MHz **;

    而BLE的广播信道则分别为 ** 2402MHz,2426MHz,2480MHz **,也就意味着第一个广播信道低于wifi信道1,第二个广播信道位于WIFI信道1和6之间,第三个广播信道高于11号信道,正好避免了三个Wifi常用接入点信道的覆盖,避免了他们的干扰。

    LL信道

    如上图所示,广播信道的编号是3739,数据信道的编号是036,这样标号的目的是降低跳频算法的实现难度。

    跳频

    连接状态中链路采取跳频的技术避免环境中的干扰,而BLE的跳频算算法其实很简单,就是一个在37个数据信道之间的等概率转换。

    最常见的一种是模37的方法:

    X取一个5-16之间的值。采取这样数值的原因,应该是使得跳频图图谱更加均匀,不至于两个频率隔得太近,以至于环境干扰无法通过环境干扰消除,也不至于频率隔得太远,造成功率转换带来的额外功耗。(这是我的猜测,并未得到任何资料的证实)。

    当然我们也可以采取加减法实现该算法,就是加上X,然后判断结果大于36,就减去37:

    自适应跳频

    自适应跳频技术原理也很简单,每次数据传输之后我们进行对信道质量进行评估,如果我们认为当前信道质量较差,我们将它从可用信道列表中删除,这是一个通用的思路。

    具体到BLE中,自适应跳频技术是将一个坏掉(干扰严重)的信道映射到一个好信道,当跳频算法跳到该坏信道时,实际采用的是他映射的那个好的信道进行数据的传输。

    如上图所示,主设备通过LL_CHANNEL_MAP_REQ 数据链路层管理包来进行新的信道图的同步与更新。

    OTA packet

     

    如上图,我们看到实际的空口包中信道图的信息。



    作者:小时不识月z
    链接:https://www.jianshu.com/p/5e2bd7b63309
    來源:简书
    简书著作权归作者所有,任何形式的转载都请联系作者获得授权并注明出处。

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    一、Lora网络容量的计算:

    如何获取当前网关支持多少个下属节点进行通信?
    在semtech官网下载lora calculator软件工具,输入节点数据的包长,带宽和扩频因子就能计算出节点每个包的飞行时间。
    网关自身信道容量不同也决定节点容量。假如网关信道容量是N,节点包空中时间是t0,节点发包周期是T。
    那么在节点没有LBT(发包前监听信道)的情况下,信道容量是Sum = N*T/t
    0/2e; e=2.718
    举个例子,比如网关1301是8个信道,平均每个包空中时间为100ms,平均每个包一分钟发一次,那么可以容纳节点数为:8 * 60/0.1/2/2.718 = 883,也就是883个节点。如果每个节点都带有LBT功能,那么可以承载2000个左右。
    如果是1302,一个信道有两个解码器,理论上可以再提升50%-80%的容量。

    二、Lora工作距离的计算:

    lora能够传多远呢,首先传输距离与哪些因素有关呢?看公式就知道了,第一,和输出功率有关,输出功率越大,传输越远;第二,与灵敏度相关,灵敏度越好,传的越远;第三,和天线增益相关,增益越大,传的越远。第四,频率越低传的越远
    什么公式呢,实际上就是弗里斯传输公式:可参见百度百科。
    在下图的无线传输链路中,假设发射天线的功率为Pt,发射天线增益为Gt,接收天线增益为Gr,接收功率为Pr,工作波长为λ,两天线相距为R。
    则有在这里插入图片描述
    f = c/λ,c为光速,所以得到R的计算公司为:
    R² = PtGtGrc²/16/π²/f²/Pr;
    这就是弗里斯传输公式 [1] ,也称为功率传输方程。
    由该方程得到的是理论计算距离。如果我们是卫星向地面传输,因为是直线传播,无遮挡,实际距离与理论值差别不会太大。但是如果是地面,实际上的问题是由于地球是圆形的,在城市环境中实际的传输距离需要
    0.1为大致距离。另外,传输距离不远的最大原因是地球形状,如果天线加高,传输距离就会改善很多。

    三、工作时间的计算:

    使用电池供电,节点能工作多久呢?
    首先测试每秒内RX的功耗,RX的时间就是接收网关每个包的飞行时间,TX的功耗,休眠的功耗,然后也就获得了每秒的整体功耗。根据电池电量除以每秒的功耗即获得工作时间了。
    在这里插入图片描述
    比如算出一个周期内网关发送一个数据包的时间为0.1s,那么也就意味着节点RX时间为0.1s,RX功耗假设为40mA,节点Tx时间为0.02s,功耗为100mA,休眠功耗为10uA,时间为10s,那么可以算出其平均1s内的功耗为(0.140 +0.02100+10*0.01)/10.12 ,为0.6mA/s,如果1000mAh的电池供电,使用时间为1000/0.6h,即1667h。

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    一、信道:是指信号传输的通道,它的性质决定了系统所能传输的信息容量所能提供的传输质量。信道可以分为有线信道和无线信道两种。信道会受到干扰的影响,信道中的干扰可以分为有源干扰无源干扰两种。信道的研究...

    一、信道:是指信号传输的通道,它的性质决定了系统所能传输的信息容量和所能提供的传输质量。信道可以分为有线信道无线信道两种。信道会受到干扰的影响,信道中的干扰可以分为有源干扰无源干扰两种。信道的研究主要关注信道的传输和噪声特性及其对信号传输的影响。信道的影响主要包括:衰减失真噪声三部分,因此可以采用放大均衡滤波等措施来减小信道对信号传输的不利影响。

    有线信道包括:双绞线、同轴电缆、光纤等。

    无线信道包括:电磁波(光波)。


    二、无线电磁波:无线电波的传播方式:地波传播电离层反射传播(天波传播)视线传播散射传播等。

    (1)、地波传播:频率在2MHz以下的电磁波主要传播方式,电磁波波长较长,具有绕射能力,能弯曲地沿着地球表面传播。调幅广播主要就是采用这种传播方式。地波传播性能稳定,但是距离受限,且传播频率越高,损耗就越大,传输距离就越短。

    (2)、天波传播:频率在2~30MHz波段的电磁波主要传播方式,电磁波到达电离层,能量被反射吸收,反射回地球的能量实现电波的传播。天波传播可以以较低的能量进行远程通信,是短波的主要传播方式。天波传播的电磁波频率越高,电离层吸收的能量就越少,反射能量就越多;但电磁波的频率过高(大于30MHz),将穿透电离层不能反射回任何能量。

    (3)、视线传播:频率高于30MHz的电磁波主要传播方式,此时电磁波的频率较高,地面波衰减很大,天波又会穿透电离层,因此只能采用视线传播(直线传播)方式。视线传播主要用于超短波及微波通信领域。视线传播的天线一般需要架设在建筑物、高塔或山顶上,以最大化直线传播覆盖范围。


    三、信道的数学模型:主要包括调制信道模型编码信道模型两种。

    (1)、调制信道模型:

    (2)、编码信道模型:

     

     

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空空如也

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