移动通信信道为何最复杂?多径衰落及抗衰落技术解析
移动通信信道为何最复杂?多径衰落及抗衰落技术解析
通信信道是数据传输的物理或逻辑通路,作为信号的传输媒介可分为有线信道(如电缆、光缆)与无线信道(如电磁波空间传输),按信号形式可分为模拟信道和数字信道。
所处城市之中,借助手机拨打电话,你可曾碰到声音时而中断时而接续的状况呢?这背后实实在在是移动通信所面临的独特挑战呀。
多径衰落的成因
无线电波从基站发出,之后会碰到障碍物,像建筑物、树木等,这些障碍物使得波束出现反射,还出现衍射,进而产生多条传播路径,最终,不同路径的信号会按照微小的时间差到达接收天线 。
每条路径长度存有差别,信号抵达时相位并非相同,不同相位的信号进行叠加,其中有的会彼此增强,有的会彼此抵消,像这样就致使信号强度产生快速波动,专业术语将其称作“多径衰落”。
城市环境的影响
城市中高层建筑林立,使得城市呈现出一种密集的状态,进而形成了复杂的无线电传播环境,据相关统计表明,像纽约、上海这类的超大城市,在其市中心区域,信号衰落的现象极为显著,可以看到,这些建筑不仅会对信号产生反射,而且还会造成所谓的阴影效应 。
置于典型城市环境当中,处于快速行驶车辆之上的移动设备,在短短一秒内,也许会经历数十次显著信号衰落,而每次衰落的深度,有可能达到20至30分贝,这就等同于信号强度减弱了上百倍 。
衰落对通信的影响
深度衰落会致使通话质量下降,用户会听到杂音,或者出现语音中断,在更严重的状况下,通信链路可能完全中断,导致通话掉线,这对像紧急呼叫这样的关键通信极具危害 。
数据传输受的影响凸显,信号衰落时,数据传输速率急剧下滑,看视频可能有缓冲现象,玩在线游戏会有延迟状况,这些都严重影响用户体验。
分集接收技术
若一条路径的信号出现衰落,那么系统会自动切换至其他路径的信号。
一种常见的另外方法,是极化分集,其利用不同极化方向的电磁波,还有频率分集,它通过在多个频率上传输相同信息,来对抗选择性衰落,这些能相互配合的技术,能非常显著地提升信号接收的稳定性。
均衡技术应用
平衡器主要用于抵消码间干扰,在高速数据传递时,因多径效应,符号间会出现干扰,平衡器借助数字信号处理算法补偿这种失真。
现代移动通信系统采用自适应均衡器,它能实时跟踪信道的变化,均衡器会根据信道状况自动调整参数,这些均衡器在GSM和4G网络中发挥着重要作用。
纠错编码技术
在数据当中添加冗余信息,通过这么做来达成错误检测以及纠正的行为,这便被叫做纠错编码,当衰落导致部分数据呈现错误情形时,接收端能够依靠那些冗余信息把原始数据恢复出来 。
卷积码以及Turbo码所构成的纠错码常见不鲜,5G网络采用的LDPC码具备接近香农极限的性能,这些编码技术有效地提升了数据传输的可靠性。
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