1、小尺度衰落產(chǎn)生原因可伸縮的移動模型透視和無線Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議性能（Mobility Model Perspectives for Scalability and Routing Protocol Performances in Wireless Ad-Hoc Network） 關(guān)鍵字： Ad-hoc網(wǎng)絡(luò) 可伸縮性 移動 路由協(xié)議1、 介紹 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展刺激了經(jīng)濟(jì)的規(guī)模。那是因?yàn)楦鶕?jù)互聯(lián)網(wǎng)用戶或主機(jī)的數(shù)目，網(wǎng)絡(luò)用戶的花費(fèi)隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大而減小。Ad hoc 無線網(wǎng)絡(luò)的可伸縮性引起了許多改變，如移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)（MANET）包括許多能夠自由任意并且涉及到動態(tài)的編隊(duì)拓?fù)渲械囊苿庸?jié)點(diǎn)。

2、從而MANET構(gòu)成了一個自主移動系統(tǒng)。并且MANET的一些其他特征如動態(tài)拓?fù)洹拵Ъs束、資源約束和受限的物理安全。從而以上所需的特性可以實(shí)現(xiàn)其獨(dú)特的可伸縮性。 另一個設(shè)計(jì)可伸縮的ad hoc 網(wǎng)絡(luò)的主要問題在于那些流動的可移動節(jié)點(diǎn)。事實(shí)上那些節(jié)點(diǎn)的迅速復(fù)位和移動也是其中的一個難點(diǎn)所在。不同的流動模型如隨機(jī)的航路點(diǎn)等問題已經(jīng)被提出來。再說流動性模型在路由器發(fā)送方案的選擇上起著主要的影響，從而影響其性能表現(xiàn)。同時在一些如在場部署和應(yīng)急響應(yīng)操作的應(yīng)用中，ad hoc網(wǎng)絡(luò)同樣能擴(kuò)充到成百上千的節(jié)點(diǎn)。從而擁要有廣泛的流動性同時還缺乏有力的指導(dǎo)，純ad hoc網(wǎng)絡(luò)連入大型的伸縮節(jié)點(diǎn)是其設(shè)計(jì)中所面臨的一個緊

3、急挑戰(zhàn)。 移動自組網(wǎng)在是實(shí)際中是多跳的。因此自組網(wǎng)絡(luò)的可伸縮性底層的路由協(xié)議直接相關(guān)。比如說一個移動自組網(wǎng)絡(luò)可以通過減少路由協(xié) 議的開銷來實(shí)現(xiàn)更好的伸縮性。 所以在這篇論文里面我們調(diào)查一下移動自組網(wǎng)的可伸縮性。自從MANET的路由協(xié)議在移動自組網(wǎng)的設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵作用，我們看到了那些在可伸縮條件下的協(xié)議表現(xiàn)的問題。也是因?yàn)榱鲃有阅Ｐ蛯缮炜s性有著巨大影響，我們擴(kuò)展了MANET在不同的流動模型中的路由協(xié)議的表現(xiàn)分析。 全文的組織如下：在第二部分，我們分析了各種不同的MANET路由協(xié)議和他們的對應(yīng)的性能指標(biāo)。在第三部分，我們描述了不同的流動性模型。在第四部分，納秒環(huán)境下的仿真和結(jié)果討論。第五部分描述

4、了相關(guān)工作的一些細(xì)節(jié)。第六部分，提交論文。2、 MANET路由協(xié)議 移動自組網(wǎng)路由協(xié)議被分為主動的和反應(yīng)式的路由協(xié)議。主動路由協(xié)議嘗試著維持最新的彼此節(jié)點(diǎn)間的拓?fù)湫畔?。反之，在反?yīng)式路由協(xié)議中，路由只有在需要的時候才被源節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建。我們這部分所討論的協(xié)議是DSDV-一種主動式的協(xié)議和DSR、AODV-反應(yīng)式的路由協(xié)議。2.1 DSDV DSDV是一種基于古典貝爾曼福特路由機(jī)制的表驅(qū)動是算法。DSDV中的主要思想是用距離隊(duì)列數(shù)目來實(shí)現(xiàn)無網(wǎng)間協(xié)調(diào)的自由循環(huán)。DSDV的主要組成如下： 1、一個以單調(diào)遞增序列為數(shù)目依據(jù)的老化機(jī)理，他所鮮明表示的路線和過去常常被用來避免路由循環(huán)并且沒有無窮計(jì)算問題。 2、

5、充分利用路由更新，每次更新間隔周期性發(fā)送，或發(fā)送拓?fù)渥兓脑隽扛隆?3、對于路線很可能是不穩(wěn)定的路由更新有延遲。對于效率低下的DSDV的原因之一是它限制了節(jié)點(diǎn)可以連接到的網(wǎng)絡(luò)號的定期更新的要求，自增長的開銷為O（n2）的影響，因此該協(xié)議影響其可擴(kuò)展性。2.2 DSR DSR路由的特點(diǎn)是源路由。這是發(fā)送者所知道的點(diǎn)對點(diǎn)的路由到目的地。DSR路由強(qiáng)調(diào)積極利用路由緩存中存儲的完整路徑目標(biāo)。源路由提出了無環(huán)路的路由像許多優(yōu)點(diǎn)，避免了需要多達(dá)最新路由的中間節(jié)點(diǎn)的信息，還允許通過偷聽數(shù)據(jù)包的緩存路由信息的節(jié)點(diǎn)。的DSR協(xié)議由兩個主要機(jī)制，路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)。當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)包到目的地，它使用一個路由

6、發(fā)現(xiàn)過程，動態(tài)確定由充斥RREQ分組網(wǎng)絡(luò)的路由。每個節(jié)點(diǎn)重播它，除非它是目的地或有到目的地的路線。這樣一個節(jié)點(diǎn)回復(fù)回用一個RREP數(shù)據(jù)包的源。路由維護(hù)是通過執(zhí)行“路線錯誤”的數(shù)據(jù)包和確認(rèn)使用。DSR路由算法的目的是為網(wǎng)絡(luò)中的移動節(jié)點(diǎn)以溫和的速度移動所造成的包延遲。它運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)中，其中有一個相對較小的直徑，移動節(jié)點(diǎn)可以是混雜接收模式。因此，由于上述假設(shè)，因?yàn)樵绰酚?，路由的可擴(kuò)展性是其路由規(guī)定的挑戰(zhàn)。有必要在這兩個地方的路線進(jìn)行答復(fù)和數(shù)據(jù)包造成更大的開銷全程控制。同時積極利用路線緩存帶有的懲罰。缺乏基本的DSR協(xié)議的有效機(jī)制，以清除陳舊的路線，這不僅浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且造成緩存污染。對于顯示性能的研

7、究，陳舊的緩存可以大大損害性能，尤其是在高流動性和/或高負(fù)荷方面。2.3 AODV AODV協(xié)議時基于DSR路由那些通過類似的路由發(fā)現(xiàn)過程來發(fā)現(xiàn)“所需”路由的條件的。然而，AODV保持著一個傳統(tǒng)的路由表-每個目的地的進(jìn)入。不依靠源路由，AODV依賴于路由表來傳播一個RREP回來到源頭，隨后路由數(shù)據(jù)包到目的地。AODV協(xié)議通過使用序列號的方法來維持每一個目的地的路由信息的更新，以防止路由循環(huán)。如果在指定的時間內(nèi)沒有使用的話，路由條目會被會刪除。鏈路故障是傳播無限度量的RREP信息到源節(jié)點(diǎn)，在那路由將會再次被發(fā)現(xiàn)。AODV協(xié)議的一個可選功能是用hello消息來維持相鄰節(jié)點(diǎn)間的鏈接。AODV的純分布

8、式按需方法是醉倒限度的減少路由表的信息，但是多路由的結(jié)果導(dǎo)致其提高。 AODV協(xié)議需要使用對稱鏈接，然而當(dāng)對稱鏈接不可用的時候DSR可以使用非對稱鏈接。當(dāng)傳輸多樣化增加的時候，AODV是可用的，這種情況是無法應(yīng)對的。.4 協(xié)議的性能指標(biāo)分析一個協(xié)議的性能表現(xiàn)分析的目標(biāo)是來衡量如路由服務(wù)的效率和帶寬方面的成本、能源消耗、CPU周期索引。他還關(guān)注應(yīng)用程序的應(yīng)用性能指標(biāo)和他們之間的關(guān)系如流動模式、通信效率和提供負(fù)載因素。因此，這種研究通常是協(xié)議的仿真。在這里，我們的目標(biāo)是評估路由協(xié)議的性能并以Broch為指標(biāo)進(jìn)行性能的詳細(xì)分析。1、封包傳輸率之間 -由應(yīng)用層傳送到最終目的地的起源包的數(shù)量比例。2、路

9、由開銷-路由的目標(biāo)，每傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)。3、最優(yōu)路徑-包到達(dá)其目的地的跳點(diǎn)數(shù)和當(dāng)數(shù)據(jù)包是起源時物理層的存在時的最短路徑的長度。3、流動模型 根據(jù)已知的移動模型模擬節(jié)點(diǎn)的移動。移動模型的基礎(chǔ)直接影響自組網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的性能。在下面的章節(jié)中我們描述兩個已經(jīng)使用的移動模型即隨機(jī)路徑點(diǎn)移動模型和隨機(jī)行走反射移動模型。3.1、隨機(jī)路徑點(diǎn)移動模型 由于隨機(jī)路徑點(diǎn)移動模型被普遍用于調(diào)查組織，我們使用隨機(jī)路徑點(diǎn)移動模型來測試。在這個模型中，一個移動節(jié)點(diǎn)在模擬區(qū)域內(nèi)以隨機(jī)速度從它當(dāng)前位置隨機(jī)的移動到另一個位置，簡單的記為Vmin,Vmax。Vmin是指模擬的最小速度，Vmax指最大速度。隨機(jī)路徑點(diǎn)包括

10、選擇新位置、新速度的暫停時間。因此一個移動節(jié)點(diǎn)到達(dá)新節(jié)點(diǎn)之后在離開之前要停頓一段時間。 流動性模型中最重要的參數(shù)是速度。隨機(jī)路徑點(diǎn)移動模型有一個在（0，Vmax）之間均勻分布的速度，假設(shè)的平均速度為Vmax/2。假定這個平均節(jié)點(diǎn)速度會在模擬過程中不變。這是并非如此的，在伊和劉的論文中平均速度將會不斷降低，并最終達(dá)到零。簡單的解決方案建議是建立一個積極的最低速度。因此，我們已經(jīng)使用了穩(wěn)態(tài)隨機(jī)路徑點(diǎn)移動模型。3.2、反映流動性的隨機(jī)游動模型 反映流動性的隨機(jī)游動模型是隨機(jī)訪問移動模型的實(shí)例。該模型所描述的導(dǎo)出了穩(wěn)態(tài)分布，并在一個工具中實(shí)施，它的輸出是直接的NS-2模擬器可用的形式。移動模型與隨機(jī)漫

11、步反射類似隨機(jī)航點(diǎn)，但在過渡即時行程，挑選一個節(jié)點(diǎn)的方向，行程時間和數(shù)字的速度。在給定給定數(shù)字的速度旅行期間特定方向移動的節(jié)點(diǎn)。 如果在旅途中，節(jié)點(diǎn)打域邊界，它是反映到域。該模型的穩(wěn)定狀態(tài)的版本是這樣的節(jié)點(diǎn)上的立場是一致的領(lǐng)域分布，節(jié)點(diǎn)速度為在過渡即時旅行相同的分布。4、 模擬環(huán)境NS - 2的模擬器版本2.29已被用于如DSD、AODV和DSR協(xié)議的可擴(kuò)展的性能分析?；镜腗AC協(xié)議是由IEEE802.11定義。連續(xù)比特率（CBR）的流量來源的使用。所采用的移動模型的穩(wěn)態(tài)隨機(jī)路點(diǎn)和隨機(jī)行走在一個長方形的反射場遷移率模型。該區(qū)域?yàn)?500× 300米的配置，交通生成腳本調(diào)用cbrge

12、n.tcl被用來產(chǎn)生速率為4.0 kbps的CBR的10來源情況。中節(jié)點(diǎn)的數(shù)目為仿真環(huán)境200個節(jié)點(diǎn)。至少有5個方案的穩(wěn)態(tài)隨機(jī)路點(diǎn)，5個隨機(jī)游動的情況與反射為0，10，20，30個不同的暫停時間的文件檔案，40秒被用于測試如DSDV，AODV和DSR路由協(xié)議。4.1、模擬結(jié)果DSDV，AODV和DSR可擴(kuò)展仿真結(jié)果在一段暫停時間范圍（0,10，20，30，40）秒的速度范圍1,19航點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)和隨機(jī)0速度范圍，20移動模型與隨機(jī)反射走見圖1所示。4.1.1數(shù)據(jù)包路由開銷 AODV和DSR是按需協(xié)議并且他們的流動性隨開支下降而下降。由于DSDV路由協(xié)議是一個開銷隨流動率改變的路由協(xié)議。 我們還觀察

13、到，DSR路由消耗更少的數(shù)據(jù)包路由的開銷相比，AODV協(xié)議，因?yàn)槭褂肈SR路由攻擊路由緩存。但在高流動率（0秒）暫停時間的路由開銷的數(shù)目高，因?yàn)樵贒SR路由緩存被陳腐的機(jī)會相當(dāng)高。4.1.2 封包傳輸率 從下面圖它是清楚地看到，AODV協(xié)議在分組優(yōu)于中模型的運(yùn)送比其他協(xié)議的所有條款。 DSR路由性能高流動率窮人，因?yàn)殒溌饭收峡赡馨l(fā)生非常頻繁。也正因?yàn)樾≈睆降募僭O(shè)DSR是不是擴(kuò)展。 DSDV相對著在分組投遞率方面效果不佳，因?yàn)樗褂靡粋€表維護(hù)路由信息，它只有一條路線，因此每個目的地的每個數(shù)據(jù)包的MAC層是無法傳遞動力的途徑下降，因?yàn)闆]有備用路由。4.1.3平均端到端延遲 從下面圖很清楚，在隨機(jī)移

14、動模型的所有航點(diǎn)路由協(xié)議相比，少用反射隨機(jī)行走包延遲。在DSR路由具有較高的封包延遲兩種模式。這是因?yàn)槭褂肈SR路由選擇的多路路線為路線長度的主要標(biāo)準(zhǔn)，而最不喜歡擁擠的AODV路由。因此，AODV的展品更短的延遲。從上面的圖很清楚，DSDV使用路徑是接近最佳路線。在不同的暫停時間DSDV繼續(xù)執(zhí)行沒有任何關(guān)于流動性的最優(yōu)路由顯著巨變。5、 相關(guān)工作 航點(diǎn)的隨機(jī)移動模型分析中發(fā)現(xiàn)的J尹的作品。在本文中，他們證明，節(jié)點(diǎn)的移動速度是模型的重要參數(shù)。實(shí)驗(yàn)證明，他們也瞬時速度降低平均結(jié)始終在一段時間內(nèi)，將最終達(dá)到了一個模擬1000秒即長期為零。因此，性能分析可能不準(zhǔn)確。為了克服這一點(diǎn)，他們提出了一個稍作修

15、改的隨機(jī)路徑點(diǎn)移動模型通過設(shè)置一個最小正數(shù)，并考慮到初始模擬預(yù)熱時間。我們曾在這些假設(shè)我們的分析以獲得穩(wěn)定的性能措施。在關(guān)于完善模擬紙SP的Chaudhri有導(dǎo)出一些隨機(jī)訪問移動模型穩(wěn)態(tài)分布和實(shí)施了一個為NS-2工具完美的采樣。與反射隨機(jī)游動是一種隨機(jī)訪問模型，它用來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)措施的具體實(shí)例。因此，我們已經(jīng)采用這種模式也為我們的績效指標(biāo)。V諾莫夫在他們的論文提出了關(guān)于在大型DSR和AODV的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能具有不同的節(jié)點(diǎn)，不同的行動和通訊車型數(shù)量的結(jié)果。他們只用隨機(jī)路徑點(diǎn)移動模型。他們的結(jié)論是，這兩個協(xié)議的流量來源證明人數(shù)少就數(shù)量和密度的節(jié)點(diǎn)可擴(kuò)展性好。但在高流動率DSR路由似乎并沒有有效地

16、傳遞數(shù)據(jù)包。郭某調(diào)查特設(shè)網(wǎng)絡(luò)所具有的可擴(kuò)展性的問題，源于其多跳的性質(zhì)。他們的結(jié)論是，在一個網(wǎng)絡(luò)中心分組流量線性相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)半徑。6、 總結(jié) 本文根據(jù)目前的模擬可擴(kuò)展性，在不同的移動模型移動無線路由協(xié)議的三個條件的實(shí)證結(jié)果。我們說，DSDV表現(xiàn)以及數(shù)據(jù)包和路由開銷路徑遠(yuǎn)最優(yōu)關(guān)注，但該數(shù)據(jù)包傳送率是很低的。AODV協(xié)議比DSR路由生成的，它的數(shù)據(jù)包投遞率減少路由開銷比DSDV好，但它的最優(yōu)路徑是在兩個模型中最窮的。 AODV協(xié)議產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的路由開銷相對其他協(xié)議最多。對AODV的顯著特點(diǎn)是最高的數(shù)據(jù)包投遞率。 AODV的最優(yōu)路徑航點(diǎn)是隨機(jī)的隨機(jī)比較少走路的反映?？偫ǘ裕谀承┞酚蓞f(xié)議的可擴(kuò)展性展覽

17、條件和他們的表現(xiàn)各不相同，是由基礎(chǔ)移動模型的影響。 摘要：本文先對小尺度衰落的有關(guān)概念進(jìn)行了解釋和梳理，然后就小尺度衰落的產(chǎn)生原因提出了作者自己的看法，并試圖通過實(shí)驗(yàn)論證自己的觀點(diǎn)。關(guān)鍵詞：小尺度衰落，多徑時延擴(kuò)展，多普勒擴(kuò)展1、引言從上世紀(jì)60至70年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員提出了蜂窩的概念起，人們開始研究移動通信的信道，移動通信要克服的一大困難就是小尺度衰落，因此，小尺度衰落歷來是無線電波傳播研究的重要環(huán)節(jié)。小尺度衰落指的是信號在小尺度區(qū)間（距離或時間的微小變化）的傳播過程中，信號的幅度、相位和場強(qiáng)瞬時值的快速變化。前人對小尺度衰落進(jìn)行了很多研究，建立了多種模型，如Ricean衰落、Rey

18、leigh衰落和Nakagami衰落。說到小尺度衰落的產(chǎn)生原因，很多人都會想到兩個詞：多徑和多普勒。但是與之相關(guān)的一些概念由于表述方式相近，導(dǎo)致人們對這些概念產(chǎn)生了誤解，進(jìn)而也影響到大家對小尺度衰落產(chǎn)生原因的理解。本文將根據(jù)作者的體會，對小尺度衰落的生成原因進(jìn)行闡述。接下來的一節(jié)會說明與多徑和多普勒有關(guān)的概念，第三節(jié)解釋小尺度衰落與多徑以及多普勒的關(guān)系，文章的最后一節(jié)將通過實(shí)驗(yàn)論證作者的觀點(diǎn)。2、多徑和多普勒多徑（multipath），是指在無線信道中，由于反射或者折射，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間不會只有單一視距傳輸路徑，會形成的多種不同的傳輸路徑。不難理解，若信號從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)有多條傳輸路徑，通

19、過每條路的傳播時間以及傳播距離就會不同，這可導(dǎo)致各多徑分量上，信號到達(dá)接收機(jī)的時間也不一樣。這些路徑中肯定存在一條最短路徑，則信號通過其它路徑到達(dá)接收機(jī)的時間，肯定會比通過最短路徑到達(dá)接收機(jī)的時間延長，這種時間的延長稱為多徑時延（multipath time delay）。在各徑的時延中，有一部分時延并不大，使得接收機(jī)不能把它們跟最早到達(dá)的信號解析出來，這些時延信號相加，造成接收信號在時間上寬度擴(kuò)展，這種現(xiàn)象叫多徑時延擴(kuò)展(delay spread)。多普勒效應(yīng)（Doppler effect）是指，當(dāng)電波傳輸收發(fā)雙方有相對運(yùn)動時，其傳輸頻率隨瞬時相對距離的縮短和增長而相應(yīng)增高和降低的現(xiàn)象。多普

20、勒頻移（Doppler shift）說的也就是上述現(xiàn)象，是同一種現(xiàn)象更具體地定義，因?yàn)樗讯嗥绽招?yīng)的本質(zhì)頻率偏移直接描述了出來。把多普勒頻移應(yīng)用到實(shí)際的移動通信中，通常，基站相對地面靜止，而移動臺相對地面運(yùn)動。通過推導(dǎo)1，多普勒頻移為： （1）其中，v是移動臺相對地面的運(yùn)動速度，是無線電波（信號）波長，是移動臺運(yùn)動方向和信號入射方向之間的夾角。由公式（1），我們可以看出，多普勒頻移與收發(fā)雙方相對運(yùn)動速度、信號波長和信號入射方向與相對運(yùn)動方向之間的夾角有關(guān)。當(dāng)具有相對運(yùn)動的收發(fā)雙方之間的信號傳輸是通過多條路徑時，每個分量到達(dá)接收機(jī)的角度會各不相同，進(jìn)而導(dǎo)致每個分量產(chǎn)生的多普勒頻移也不一樣，這些

21、信號相加，從頻域角度來看，跟發(fā)送信號相比，接受信號的頻譜展寬了，這個頻域上擴(kuò)展的寬度就叫多普勒擴(kuò)展。3、小尺度衰落的產(chǎn)生原因有了對上述概念的梳理，現(xiàn)在回到問題“小尺度衰落是否由多徑和多普勒聯(lián)合引起？”上來。首先，這個表述是不準(zhǔn)確的，因?yàn)檎缟衔乃岬降模c多徑和多普勒有關(guān)的概念十分繁多，我們不能確定問題所涉及的是哪兩個，我也就不在此片面的回答“是”或“否”。下面將討論我對小尺度產(chǎn)生原因的一些看法。3.1 基于多徑時延擴(kuò)展的小尺度衰落信號經(jīng)過多徑傳播后，入射電波從不同的方向傳播到達(dá)，具有不同的傳播時延，接收機(jī)所收到的信號都由許多平面波組成，他們具有隨機(jī)分布的幅度、相位和入射角度。設(shè)是發(fā)射機(jī)發(fā)送的

22、信號，則信號經(jīng)過多徑傳播后被接收機(jī)接收到的信號可表示為： （2）其中，n是多徑數(shù)，和分別是通過信號第i條路徑到達(dá)的幅度和時間。若令發(fā)送信號，那么： （3）其中。實(shí)際接收的信號是由這些多徑成分被接收機(jī)天線相加合并而成的，所以各多徑分量之間會互相影響，這種影響根據(jù)各分量的相位狀態(tài)，可能是積極地，也可能是消極的。相位狀態(tài)與傳播路程有很大關(guān)系。依據(jù)我們所學(xué)過的物理知識，如果兩個多徑分量路程之差為波長的整數(shù)倍（），那么這兩個分量會產(chǎn)生最大的積極影響；如果路程之差為半波長加波長的整數(shù)倍（），分量會產(chǎn)生最大的消極影響。路徑長度的隨機(jī)性會導(dǎo)致相位變化的隨機(jī)性，進(jìn)而導(dǎo)致各分量之間互相影響積極與否的隨機(jī)性，最終會

23、導(dǎo)致實(shí)際接收信號的強(qiáng)度在經(jīng)過短距或短時傳播后產(chǎn)生多達(dá)幾十dB的劇烈變化，即小尺度衰落。通過對信號帶寬與信道相干帶寬的比較，以及時延擴(kuò)展與符號周期的比較，基于時延擴(kuò)展的小尺度衰落可分為頻率選擇性衰落和平坦衰落。頻率選擇性衰落的條件是：即信號帶寬大于信道相干帶寬，信號的符號周期小于時延擴(kuò)展。此時，從頻域上看，接收信號的寬度與信道傳輸函數(shù)相等，比發(fā)送信號的帶寬要窄，所以出現(xiàn)了頻率選擇。也就是說，信號進(jìn)入信道環(huán)境后，接收信號的頻率范圍和信道環(huán)境的頻率有很大關(guān)系。相反地，平坦衰落也稱非頻率選擇性衰落，它的條件是：即信號帶寬遠(yuǎn)小于信道的相干帶寬，信號的符號周期遠(yuǎn)大于時延擴(kuò)展。發(fā)送的信號與信道的傳輸函數(shù)經(jīng)過

24、頻域的相乘之后，留下來帶寬小的東西，也就是信號的東西，因此接收到的信號的幅度雖然有所變化，但頻譜卻和原來發(fā)射信號的頻譜類似。3.2 基于多普勒擴(kuò)展的小尺度衰落當(dāng)多徑特性遇到多普勒效應(yīng)，根據(jù)公式（1），入射角度的不同導(dǎo)致各多徑分量的多普勒頻移也不同。令第i個分量的多普勒頻移為，則角頻率，類比公式（3），接收信號就變成了： （4）其中，信道的傳輸函數(shù)不再是時諧的，而變成了時變的。這種信道的時變特性，增大了各分量之間互相影響積極與否的隨機(jī)性，帶來了小尺度衰落的另一種考察機(jī)制。根據(jù)發(fā)送的基帶信號與信道變化快慢程度，信道可分為快衰落信道和慢衰落信道。數(shù)學(xué)上，是通過對信號的符號周期與相干時間作比較，以及信

25、號帶寬與多普勒擴(kuò)展作比較進(jìn)行區(qū)分的?？焖ヂ溆纸袝r間選擇性衰落，它的條件是：即信號的符號持續(xù)周期大于相干時間，信號帶寬小于多普勒擴(kuò)展。此時，信道沖激響應(yīng)在符號周期內(nèi)快速變化，從而導(dǎo)致信號失真。從頻域來看，信號失真會隨著多普勒擴(kuò)展對發(fā)送信號帶寬影響的增加而增加。 慢衰落又叫非時間選擇性衰落，它的條件是：即符號周期遠(yuǎn)小于相干時間，信號帶寬遠(yuǎn)大于多普勒擴(kuò)展。信道沖激響應(yīng)的變化比發(fā)送的基帶信號的變化要慢很多。在這種情況下，在一個或多個符號周期時間間隔內(nèi)，我們可以假設(shè)信道是靜態(tài)的。4、實(shí)驗(yàn)我們先看看基于多徑時延的小尺度衰落。由于多徑信道的特性受收發(fā)雙方的相對距離的影響，因此信道的傳輸函數(shù)也與收發(fā)雙方的距離

26、有關(guān)，下圖描述的是信道傳輸函數(shù)的幅值與收發(fā)雙方距離的關(guān)系，為了方便，只設(shè)了兩條路徑，其中信號頻率f=1GHz，發(fā)送信號的基站高度，接收信號的移動臺高度。 圖 1根據(jù)條件，易得信號波長，考慮到路徑數(shù)設(shè)得比較少，上圖的|H|基本上可以算作是波長量級的巨大變化。若對此信道發(fā)送一個寬帶信號，則接收信號強(qiáng)度關(guān)于距離d的變化將與上圖的變化趨于一致。這也說明了在沒有多普勒的情況下，小尺度衰落是可以產(chǎn)生的。 再假定時延擴(kuò)展分別為5和0.5的兩種情況，每種情況都是分為六條路徑傳輸：圖2從圖2中可以看出信號在第一種信道傳輸時產(chǎn)生了頻率選擇性衰落，輸出信號的頻譜和幅度都發(fā)生了較大變化；在第二種信道傳輸時產(chǎn)生了平坦衰

27、落，輸出信號的幅度有所變化，但頻譜形狀和輸入信號差別不大。 再來看看基于多普勒擴(kuò)展的小尺度衰落。圖 3從圖3a中可以看出，當(dāng)只有多普勒效應(yīng)而不存在多徑的時候，接收信號的包絡(luò)幾乎不發(fā)生改變。由圖3b、圖3c和圖3d，多普勒擴(kuò)展越大，信號在時域上的衰落就越快，導(dǎo)致信號的失真越嚴(yán)重。5、小結(jié) 總之，作者認(rèn)為產(chǎn)生小尺度衰落的根本原因只是多徑因素。多徑特性造成的多徑時延擴(kuò)展會引起時間色散，導(dǎo)致信號在頻率上的衰落特性（平坦衰落或頻率選擇性衰落）；多徑傳播與多普勒頻移相結(jié)合產(chǎn)生的多普勒擴(kuò)展會引起頻率色散，導(dǎo)致信號在時間上的衰落特性（快衰落或慢衰落）?？梢?，多普勒效應(yīng)只是在多徑的基礎(chǔ)上使得衰落問題更加復(fù)雜并帶來更大的不確定性?；诙鄰綍r延擴(kuò)展的小尺度衰落和基于多普勒擴(kuò)展的小尺度衰落是兩種不同的傳播機(jī)制，這兩種機(jī)制彼此獨(dú)立。REFERENCES1 T. S. Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice, 2nd Ed. Englewo