瑞利衰落信道_瑞雷信道模型

• 原理简介

◆瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。

瑞利衰落能有效描述存在能够大量散射无线电信号的障碍物的无线传播环境。若传播环境中存在足够多的散射，则冲激信号到达接收机后表现为大量统计独立的随机变量的叠加，根据中心极限定理，则这一无线信道的冲激响应将是一个高斯过程。如果这一散射信道中不存在主要的信号分量，通常这一条件是指不存在直射信号（LoS），则这一过程的均值为0，且相位服从0 到2π 的均匀分布。即，信道响应的能量或包络服从瑞利分布。设随机变量R，于是其概率密度函数为：

，其中σ = E(R2)。

◆瑞利衰落模型适用于描述建筑物密集的城镇中心地带的无线信道。密集的建筑和其他物体使得无线设备的发射机和接收机之间没有直射路径，而且使得无线信号被衰减、反射、折射、衍射。通过电离层和对流层反射的无线电信道也可以用瑞利衰落来描述，因为大气中存在的各种粒子能够将无线信号大量散射。

瑞利衰落属于小尺度的衰落效应，它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。

信道衰落的快慢与发射端和接收端的相对运动速度的大小有关。相对运对导致接收信号的多普勒频移。多普勒频移表示为

◆衰落信道的建模与仿真

 Clarke建立了一个统计模型，其移动台接受信号的场强的统计特性是基于散射的。模型假设有一台具有垂直极化的固定发射机。入射到移动天线的电磁场由N个平面波组成。这些平面波具有任意载频相位，入射方位角和相等的平均幅度。

Jakes仿真器模拟的是在均匀介质散射环境中频率非选择性衰落信道的复低通包络。用有限个（大于等于10个）低频振荡器来近似构建一种可分析的模型。依据Clarke模型，接收端波形可表示为经历了N条路径的一系列平面波的叠加。