通信工程专业研究方法论无线传输信道的特性
学院：电子信息工程学院
专业：通信工程
班级：
学号：
学生：
指导教师：毕红军
2014年8月
目录
一、引言： (2)
二、无线电波传播频段及途径 (3)
2.1无线电波频段划分 (3)
2.2无线电波的极化方式 (4)
2.3传播途径 (4)
三、无线信号的传播方式 (5)
3.1直线传播及自由空间损耗 (5)
3.2 反射和透射 (6)
3.2.1斯涅尔（Snell）定律 (6)
d 功率定律 (7)
3.2.2 4
3.2.3断点模型 (8)
3.3绕射 (9)
3.3.1单屏或楔形绕射 (9)
3.3.2多屏绕射 (10)
3.4散射 (12)
四、窄带信道的统计描述 (14)
4.1不含主导分量的小尺度衰落 (14)
4.2含主导分量的小尺度衰落 (16)
4.3多普勒谱 (16)
4.4大尺度衰落 (17)
五、宽带信道的特性 (18)
5.1多径效应对宽带信道的影响 (18)
5.2多普勒频移对宽带信道的影响 (21)
六、总结 (22)
七、参考文献 (23)
一、引言：
各类无线信号从发射端发送出去以后，在到达接收端之前经历的所有路径统称为信道。如果传输的无线信号，则电磁波所经历的路径，我们称之为无线信道。信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机结合。同时，电波在各种路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时会使信号难以恢复。无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减和相位的失真，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。下面将讨论无线传输信道的主要特性。
二、无线电波传播频段及途径
2.1无线电波频段划分
现代的数字通信系统频谱主要集中在300KHz到5GHz之间，尤其是500KHz到2GHz之间的频段使用更密集，比如GSM系统使用的是900MHz和1800MHz，WCDMA系统使用的是1940MHz—1955MHz和2130MHz—2145MHz。
2.2无线电波的极化方式
电磁波是一种横波，其“电场矢量”、“磁场强度矢量”和“波的传播方向”三者之间“两两互相垂直”。常用“电场强度矢量”的变化来代表电磁波的变化。其中“电场强度矢量”的方向具有确定的规律，这种现象成为电磁波的极化。
线极化波：电磁波在空间传播时，如果电场矢量的空间轨迹为一条直线，始终在一个平面传播，则称为线极化波。
圆极化波：若电场矢量在空间的轨迹为一个圆，即电场矢量围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称为圆极化波。
2.3传播途径
无线电波的传播途径有地面传播、电离层传播、空间传播、对流层传播和外球层传播五种。
三、无线信号的传播方式
无线信号传播的最简单的情况是自由空间传播，即一个发送天线和一个接收天线存在于自由空间中。在更为实际的情况下，还存在绝缘和导电的障碍物（相互作用体），如果这些相互作用体有光滑的表面，电磁波就会被反射，而另一部分能量则会穿透相互作用体传播；如果相互作用体表面粗糙，电磁波将发送散射。最终电磁波会在相互作用体边缘发生绕射。
3.1直线传播及自由空间损耗
假设自由空间中单发单收天线的情形，能量守恒表明，对围绕发送天线的任何一个闭合表面上的能量积分，都应该等于发送功率。假设某一闭合表面是以发射机天线为圆心、半径为d 的球面，并且假设天线的辐射各向同性，那么该表面的能量密度为2()4TX TX P P d d
π=，TX P 为发送天线能量，认为接收机天线有一个“有效面积”RX A ，可以认为撞击到该区域的所有能量都被接收天线收集到，于是接收能量为：
21()4TX TX
RX P d P A d π= (式3.1） 如果发送天线不是各向同性的，那么能量密度必须要乘以接收天线方向上的天线增益TX G ，天线有效面积与天线增益有一个简单的关系式：
24=TX RX G A π
λ （式3.2）
将式3.2代入式3.1，得到接收功率RX P 为以自由空间距离d 为变量的函数，也成为Friis 定律：
2()4TX TX TX RX P d P G G d λπ??= ???
（式3.3） 因子24d πλ??
???也称为“自由空间损耗因子”。 Friis 定律使用与天线远场，例如：发送天线和接收天线至少要间隔一个瑞利距离，瑞利距离定义如下：
2
2a
R L d λ= （式3.4）
其中a L 为天线最大尺寸，并且远场要求a d L 以及d λ。
3.2 反射和透射
3.2.1斯涅尔（Snell ）定律
电磁波在到达接收机之前通常被一个或者多个相互作用体所反射，相互作用体的反射系数以及反射发生的方向，决定了到达接收机处的功率。为了得到一个精确的数学方程式，考虑下面的设置，让一个均匀平面波以入射角射向一个点介质半空间，绝缘物质用介电常数0=r εεε和电导率e σ来描述，此外还假设材料各向均质，相对磁导率1r μ=。介电常数和电导率能够合并成一个参数，即复介电常数：
02e r e
j f σδεδεπ==- （式3.5） 平面波以入射角e θ射向半空间，e θ定义为波矢量K 与垂直于电介质边界的单位矢量之间的夹角。我们必须要辨明横磁波TM 和横电波TE 的情形，对于TM 波，磁场分量平行于两个电介质的交界面，而对于TE 波，电场分量平行于该交界面，如下图所示：
根据Snell 定律可以求出反射和透射系数；
对于TM 波：
2121cos cos cos cos e t TM e t
δδρδδΘ-Θ=Θ+Θ （式3.5） 1212cos cos cos e TM e t
T δδδΘ=
Θ+Θ （式3.6） 对于TE 波： 1212cos cos cos cos e t TE e t
δδρδδΘ-Θ=Θ+Θ （式3.7） 1122cos cos cos e TM e t T δδδΘ=
Θ+Θ （式2.8） 在高损耗的物质中，透射波不再是各向同性的平面波，所以Snell 定律不再适用，而是在电介质交界面产生一个导波。然而在实际应用中，主要的相互作用物都是低损耗介质，如山峰、建筑物等，所以可以应用Snell 定律。
3.2.2 4d -功率定律
虽然Snell 定律给出了精确的数学公式，但是由于实际情况并不满足Snell 公式的前提假设，而且Snell 公式计算复杂，在实际工程中并不适用。现在我们介绍无线通信中的一个经验定律，接收信号功率与收发天线距离的四次方成反比。这个定律通TM 波 TE 波 图3-1
常可以通过计算只有一个直射波加一个地面反射波情况下的接收功率来证明是有效的，如下图所示：
可以推到出如下公式：
2
2
()TX RX
TX TX TX RX
h h
P d P G G
d
??
≈ ?
??
（式3.9）
其中
TX RX
h h
和分别是发送天线和接收天线的高度，该公式在距离大于如下值时有效：
4/
break TX RX
d h hλ
≥（式3.10）将4
d-功率定律与Friis定律相结合，可以得到接收功率与距离的关系:
我们将上式推导出的接收功率与一个实际测量到的功率进行对比，如下图所示：
图3-2
图3-3
从图中可以看到，衰减系数n=2和n=4之间的变化实际上并不是明显的断点，而是很平滑的。所以端点的选择是更具数学模型进行直线拟合后来确定的，并没有固定的设置方法。
3.2.3断点模型
如果考虑反射和其他路径，衰减系数n并不一定等于4；可用如下方程表示
（式3.11）对于不同的环境有不同的经验值，在自由空间中n=2；在平原地区n=3；在丘陵地区n=3.5；在郊区n=4；在市区n=4.5，所以在利用断点模型计算损耗时要根据不同的环境还取适当的衰减系数。
3.3绕射
直射、反射和透射都是针对无限延伸的相互作用体，然而真正的相互作用体，比如汽车，大楼等都是空间有限的。而有限大小的物体并不会产生尖锐的影音，而是发生绕
射，这是由于电磁波辐射的波特性决定的。绕射主要有两个经典问题：一个均匀平面波被刀刃或屏绕射；一个均匀平面波被一个楔形物绕射。
3.3.1单屏或楔形绕射
最简单的绕射问题是一束均匀平面波被一个半无限的屏所绕射，如图3-4所示。根据惠更斯原理，可以这样理解绕射：波阵面的每一点都可以看做是球面波的源点。对于一个均匀平面波来说，多个球面波的叠加产生了另外一个均匀平面波，见平面''A B 到之间的而变化。
根据惠更斯原理，我们可以求出单屏绕射的绕射角和接收电场强度。
图3-4 惠更斯原理
绕射角arctan arctan s TX s RX d TX RX h h h h d d θ????--=-
? ?????
（式3.12） 菲涅尔参数 2()
TX RX F TX RX d d v d d θλ=+ （式3.13） 菲涅尔积分 ()20exp()2
F v F t F v j dt π=-?
（式3.14） 接收电场强度 ()01exp()22total F E jk x v ??=- ???
（式3.15） 3.3.2多屏绕射
单屏绕射已广泛研究，因为它可以用闭式数学来计算，并且构成了解决其他复杂问题的基础。实际上，我们通常会遇到发射机和接收机之间有多个相互作用体的情形，比如越过市区环境的房顶传播时就会是这种情况。多屏绕射除了几种特殊的情况，没有求精确解的一般方法，下面我们给出几种近似方法。
布林顿（Bullington ）方法
Bullington 方法是用一个“等价”的单屏来替代多屏。这个等价屏是用如下方法推图3-5 单屏反射
导的：从发射机出发做各个实际障碍物的切线，并且选择最陡峭的那一条（上升角最大的那一条），那么所有的障碍物要么与这条直线相接触，要么就是在这条直线一下；同样，从接收机出发做各个障碍物的切线，选择最陡峭的那一条。等价屏就取决有嘴最陡峭的发射机切线和最陡峭的接收机切线的交界面，如图3-6所示，在该屏出的绕射场就可以用单屏绕射的公式来计算了。
Epstein-Petersen方法
Bullington方法仅由两个屏就决定了等价屏，造成了Bullington方法的精度不高。这个问题可以有Epstein-Petersen的方法来稍微缓解。这种方法利用单独计算每个屏的绕射损耗，然后把不同屏引起的衰减以对数刻度加在一起，如图3-7所示。
Deygout方法
Deygout方法的体系与Epstein-Petersen方法相似，因为它也是要把每个屏引起的衰减假加起来，然而Deygout方法中的绕射角是用不相同的算法来定义的。
图3-6 Bullington方法得到的等价屏
图3-7 Epstein-Petersen方法
第一步：取定当只有第i个屏存在时发射机和接收机之间的衰减；
第二步：引起最大衰减的屏定义为“主屏”——其索引定义为
i；
ms
第三步：计算发射机与主屏尖端由第j个屏引起的衰减（j从1到
i）。引起最大
ms
衰减的屏定义为“次主屏”。同样第，计算主屏与接收机由第j个屏引起的衰减（1
j i>+）；
ms
第四步：作为可选步骤，重复该过程以产生“次辅屏”，等等。
第五步：把所有考虑的屏产生的损耗加起来（以dB为单位）。
不同方法间的比较
这三种方法各有优劣，对于不同的场合可以选择不同的方法来近似计算绕射的损耗。Bullington方法最大的优点就是计算简单。然而，这种简单性同样也带来了相当大的不准确性，物理存在的大多数屏不会影响等效屏的位置，甚至是最高的屏也不会产生影响，但是在实际中，这些高的障碍物确实会对传播损耗产生影响并且产生一个附加衰减。Epstein-Petersen方法相对也Bullington方法是个更精确的模型，这种方法仍然只是近似，由于这种方法在对数刻度上对衰减进行求和，因而导致了线性刻度上总的衰减呈指数增长。同样Deygout方法得到的总损耗与屏的数目成指数增长，而且，如果实际上有一个屏起主导作用，大部分损耗是由它引起的，则Deygout方法工作得很好。否则，它就会产生相当大的误差。
3.4散射
发射机发射的电磁波，照射到比载波波长小的物理上（如：路灯、树叶、交通标志等），反射出多路较弱的电磁波，如图3-8所示，再传到无线通信接收机的天线处。下面介绍计算散射的两个主要理论：Kirchhoff理论和微扰理论。
Kirchhoff 理论
Kirchhoff 理论只需要少量的信息——也就是，平面振幅的概率密度函数。这个理论假设高度变化很小，以至于平面上不同散射点并不会相互影响。在粗糙表面导致光纤同时被散射到了其他方向，如图3-9所示，这种功率减小可以用有效反射系数rough ρ来表示，在高斯概率密度分布下，该反射系数变为：
20exp 2(sin )rough smooth h k ρρσψ??=-?? （3.16） 其中h σ是高度分布的标准差，0k 是波数2/πλ，ψ
是入射角。
微扰理论
微扰理论推广了Kirchhoff 理论，不仅使用了表面高度的概率密度函数，还有她的空间相关函数。也就是说，它考虑了当我们沿着表面移动某一距离时，高度变化有多快。图3-8 粗糙表面的散射
图3-9 Kirchhoff 理论反射
其几何表示如图3-10所示。
空间相关函数定义为
2(){()()}
h r r r
W E h r h r
σ?=+?（式3.17）散射在通信领域对典型的应用就是天波利用对流层进行散射通信，如图3-11所示
从无线信号的几种传输方式中，直射是比较理想的情况，实际中很少直接利用直射来求衰减。在空旷的郊区可以将直射和反射想结合，利用断点模型来求传输衰减，这样的理论计算值和实际测量值比较接近。在建筑物多的城区，无线信号基本没有直射了，到达接收机的信号经过了绕射、散射、透射等多种方式，要依据具体场景选择不同的近似模型来计算。
图3-10 微扰理论的几何表示
图3-11 对流层散射通信
四、窄带信道的统计描述
在许多环境中，要描述所有的决定不同的多径分量（MFC）的反射、绕射和散射是及其复杂的。通常更可取的方法是描述信道某一参数取得某一个值的概率。最重要的参数是信道增益，因为他决定了接收功率和场强，当然这个增益小于1。
由于接收机功率与距离有关，根据距离的变化导致接收机功率的变化，我们可以将信道衰落分为大尺度衰落和小尺度衰落。当接收机功率波动发生在大约一个波长的围时，称为小尺度衰落，这些波动产生的原因是不同多径分量之间的干涉。如果波动发生在10个波长以上，典型的为几百个波长，则称为大尺度衰落，这种衰落主要由于大型物体的阴影效应引起的。
4.1不含主导分量的小尺度衰落
接收机从各个方向上接收到的波的振幅的平均值都相同，而且各个路径具有独立的幅度和相位，接收机的接收信号相位为各径相位相加，如图4-1所示。
图4-1 不含主导分量
通过统计学的数学推导可以证明不含主导分量的小尺度衰落的接收机信号的实部和虚部都服从均值为零的正态分布，实部与虚部相独立，从而可以推出幅值r服从瑞利分布，
222()exp 2r r
r pdf r σσ??=-???? （式4.1） 2
2
()2r cdf r σ= （式4.2） 相位?服从均匀分布
1()2pdf ??π
=
（式4.3） 瑞利分布场强的衰落余量 由于场强是随机变量，即使是大的场强均值也不能保证所有的时刻都能成功通信，相反地，仅仅在一定百分比的情况下场强才超过最小值。因此变成了这样一个问题“给定成功通信所需要的最小功率或者场强，平均功率要有多大才能保证通信在所有情况下有x%的成功率？”，也就是衰落余量也多大。
根据定义，累积分布函数给出了某一场强电平不会被超过的概率。为了达到x%的中断概率，可以规定
2min min 2()2r x cdf r σ
=≈ （式4.4） 即可计算出场强的均方值22σ
衰落余量 22
min 2r x σ= （式4.5） 4.2含主导分量的小尺度衰落
当一个主导的多径分量，比如一个视距分量或者一个主导的镜面反射分量，存在时，衰落统计量会发生变化，可以证明接收信号的实部和虚部相互独立，实部服从均值为A 的正态分布，而虚部服从均值为零的正态分布。
从而可以推导出幅值的概率密度函数服从莱斯分布：
22022
2()exp 2r r A rA pdf r I σσσ??+??=- ? ????? （式4.6） 220222()exp 2r r
r A rA cdf r I dr σσσ-∞??+??=- ? ?????? 0r ≤<∞ （式4.7） 莱斯分布随机变量的均方值是：222
2r A σ=+
含主导分量的小尺度衰落的衰落余量为： 2222min min
2(1)r K r r r σ+= （式4.8）
4.3多普勒谱
接收机的移动会引起接收频率的偏移，称为多普勒频移，如图4-2所示。如果移动台（MS ）移动，多径分量以不同方向到达移动台引起了不同的频率偏移，这导致了接收频谱的扩展。
当一个波仅从一个单一方向到来时，多普勒频移的表达式为
01cos()c c v f f f v c γ??=-=-????
式（4.9） 式中γ表示移动台的速度矢量v 与移动台处波方向的夹角。显然，频谱偏移依赖于波的方向，而且在一定围max max ~c c f v f v -+之，其中max 0/c v f v c =。
如果有多个多径分量，我们就需要知道入射波功率随γ变化的函数分布。这样我们就要考虑入射波的概率密度函数，到达接收机的多径分量以移动台的天线模式加权。当入射角图4-2 多普勒频移
收稿日期:2003-09-10 基金项目:国家自然科学基金资助项目/个人移动卫星通信电波传播特性研究0(60172006) 作者简介:1.符世钢(1979-),男,云南安宁人,云南大学信息学院通信与信息系统专业在读硕士研究生,主要从事 移动通信关键技术研究; 2.任友俊(1973-),男,云南宣威人,曲靖师范学院计科系讲师、工学硕士,主要从事网络通信及其编程研究; 3.申东娅(1965-),女,云南昆明人,云南大学信息学院副教授,主要从事移动通信研究. 卫星移动通信信道特性分析 符世钢1,任友俊2,申东娅3 (1.3.云南大学信息学院,云南昆明 650091;2.曲靖师范学院计科系,云南曲靖 655000) 摘 要:卫星移动通信作为地面移动通信的补充,是实现全球个人通信的必不可少的手段之一,同时也是目前发展最迅速的通信技术之一.卫星移动通信具有卫星固定业务和移动通信双重特点,其电波传输距离远,经历的环境特殊,导致其信道特性远比地面系统复杂.因此,研究其信道特性是设计出高效实用的通信系统的关键环节.本文对其信道特性进行了具体深入的分析,并对某些衰减因素的解决措施作了简要探讨. 关键词:卫星移动通信;信道特性;传输损耗;多普勒频移 中图分类号:TN927+123 文献标识码:A 文章编号:1009-8879(2003)06-0071-04 卫星移动通信是指利用卫星实现移动用户间或移动用户与固定用户间的相互通信.近年来地面蜂窝移动通信系统得到了飞速发展,但是它的覆盖范围有限,仅能为人口集中的城市及其附近地区提供服务.为了获得全球范围的无缝覆盖,实现名符其实的全球个人通信,不得不引入卫星移动通信来作为地面移动通信的补充.卫星移动通信具有覆盖面积大、业务范围广、适用于各种地理条件等优点,在过去二三十年中发展十分迅速,成为极具竞争力的通信手段之一. 与地面移动通信系统不同,卫星移动通信系统的电波传播要经过漫长的距离,其间要受到多种因素的干扰.这大大增加了接收信号的波动性,成为保证通信质量的最大障碍.为此,研究信道特性成为设计通信系统的首要任务.本文将对其进行具体分析. 1 传输损耗 卫星移动通信中电波传播要经过对流层(含云层和雨层)、平流层直至外层空间,传输损耗大致为自由空间传输损耗与大气损耗之和.111 自由空间传输损耗 在整个卫星无线路径中自由空间(近于真空 状态)占了绝大部分,因此,首先考虑自由空间传播损耗.卫星移动通信系统无线链路与大尺度无线电波传播模型类似,在自由空间模型中,接收功率的衰减为T-R 距离的幂函数[1] .当发射和接收天线均具有单位增益时,自由空间路径损耗为:L f =10lg( 4P K d )2=20lg(4P 3@108 d f )(db)(1)当d 取km 、f 取GHz 为单位时,可简化为下式: L f =92145+20lgd +10lg f (db) (2) 112 大气层损耗 大气层在卫星无线路径中所占比例不大,但却是最不稳定的区域,其损耗是卫星移动通信最具特色的信道特征之一.伴随着天气的变化,降雨、降雪、云、雾等都不可避免地对穿透其中的电波产生损耗,个别极恶劣的天气甚至会造成通信信号的中断.由于各种客观条件的限制,目前对其损耗只能通过实际观测积累数据并由此总结出一些经验公式. 在各种天气引起的损耗因素中,降雨损耗所占的比例最大且具有代表性.在雨中传播的电波会受到雨滴的吸收和散射影响而产生衰落.此时引入降雨衰减系数的概念,即由降雨雨滴引起的每单位路径上的衰减R ,R 如下式所示: 第22卷 第6期 2003年11月 曲 靖 师 范 学 院 学 报 JOURNAL OF QUJING TEACHERS COLLE GE Vol.22 No.6Nov.2003
无线信道传播特性分析总结 班级学号姓名 随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念 要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。 与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。 另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性 信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声
第４章信道 信道是指以传输媒质为基础的信号通道，是将信号从发送端传送到接收端的通道。 如果信道仅是指信号的传输媒质，这种信道称为狭义信道。如果信道不仅是传输媒质，而且包括通信系统中的一些转换装置，这些装置可以是发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等。这种信道称为广义信道。 无线信道利用电磁波在空间的传播来传播信号；有线信道利用导线、波导、光纤等媒质来传播信号。常把广义信道简称为信道。 4.1 无线信道 信道是对无线通信中发送端和接收端之间通路的一种形象比喻。 对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。 信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。 电磁波传播主要分为地波、天波和视线传播三种。 地波：频率在2MHz以下，电磁波沿大地与空气的分界面传播。传播时无线电波可随地球表面的弯曲而改变传播方向。在传播途中的衰减大致与距离成正比。地波的传播比较稳定，不受昼夜变化的影响，所以长波、中波和中短波可用来进行无线电广播。 根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，波才能明显地绕到障碍物的后面。地面上的障碍物一般不太大，长波可以很好地绕过它们。中波和中短波也能较好地绕过，短波和微波由于波长过短，绕过障碍物的本领很差。 由于地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高，损失越大，因此中波和中短波的传播距离不大，一般在几百千米范围内，收音机在这两个波段一般只能收听到本地或邻近省市的电台。长波沿地面传播的距离要远得多，但发射长波的设备庞大，造价高，所以长波很少用于无线电广播，多用于超远程无线电通信和导航等。 天波：天波是靠电磁波在地面和电离层之间来回反射而传播的，频率范围在 2~30MHz。天波是短波的主要传播途径。短波信号由天线发出后，经电离层反射回地
******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2011年秋季学期 移动通信课程设计 题目：移动无线信道多径衰落的仿真专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
在移动通信迅猛发展的今天，人与人的交流越来越多的依赖于无线通信。而无线信道的好坏直接制约着无线通信质量的提高，因此对无线信道的研究有利于提高通信传输速率。本次课程设计用simulink对移动无线信道多径衰落特性进行了仿真，并且和理想传输环境下的情况进行比较得出了结论。 关键词：移动通信；无线信道；频率选择性衰落；多径传播
移动通信是指双方或至少其中一方在运动状态中进行信息传递的通信方式，是实现通信理想目标的重要手段。移动通信满足了人们在任何时间任何空间上通信的需求，同时，由于集成电路、计算机和软件工程的迅速发展为移动通信的发展提供了技术支持，移动通信的发展速度远远超过了人们的预料。移动通信追求在任何时间任何地方以任何方式与任何人进行通信，也就是移动通信的理想境界——个人通信。要实现这个理想，高效率、高质量是前提。所以，除了研究发射机接收机可以达到目的外，对于无线信道的研究更为重要。无线信道的好坏直接影响无线通信的质量和效率，对无线信道建立数学模型是一种科学的研究方法，通过建模可以了解影响信号传输质量的因素以及解决的方法。无线信道中，小尺度衰落占有重要地位，所以，研究小尺度衰落的特性和建模方法对于无线信道的研究具有重大意义。
第1章移动通信概述 (1) 1.1移动通信的发展史 (1) 1.2移动通信的特点 (2) 第2章无线信道的概念和特性 (4) 2.1 无线信道的定义 (4) 2.2 无线信道的类型 (4) 2.2.1 传播路径损耗模型(Propagation Path Loss Model) (4) 2.2.2 大尺度传播模型(Large Scale Propagation Model) (5) 2.2.3 小尺度传播模型(Small Scale Propagation Model) (5) 2.3 无线移动信道的概念 (5) 2.4 移动信道的特点 (6) 2.4.1 移动通信信道的3个主要特点 (6) 2.4.2 移动通信信道的电磁波传输 (6) 2.4.3 接收信道的3类损耗 (6) 2.4.4 三种快衰落（选择性衰落）产生的原因 (7) 第3章调制解调 (8) 第4章系统仿真及结果分析 (9) 4.1 QPSK 调制解调系统的仿真 (9) 4.2 利用Matlab研究QPSK信号 (11) 总结 (15) 参考文献 (16) 附录一： (17) 附录二： (19)
模块2 恒参信道及其特性（ZY3200102002） 【模块描述】本模块介绍了恒参信道及其特性，包含几种恒参信道及其特性、均衡的基本概念。通过概念介绍、图形讲解，掌握恒参信道的特性及其对信号传输的影响。 【正文】 恒参信道是指由电缆、光导纤维、人造卫星、中长波地波传播、超短波及微波视距传播等传输媒质构成的信道。 一、有线电信道 1．对称电缆 对称电缆是指在同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线的传输媒质。导线材料主要是铜或铝，直径为0.4～1.4mm。为了减小各线对之间的干扰，每一对线都拧成扭绞状。对称电缆的传输损耗相对较大但其传输特性比较稳定。 2．同轴电缆 如图ZY3200102002-1所示。同轴电缆由同轴的两个导体构成，外导体是一个圆柱形的空管，在可弯曲的同轴电缆中，它可以由金属丝编织而成。内导体是金属线。它们之间填充着塑料或空气等介质。 图ZY3200102002-1同轴电缆的基本结构 二、光纤信道 光纤信道是以光导纤维（简称光纤）为传输媒质、以光波为载波的信道。它能够实现大容量的传输。光纤具有损耗低、频带宽、线径细、重量轻、可弯曲半径小、不怕腐蚀以及不受电磁干扰等优点。 三、无线电视距中继 无线电视距中继是指工作频率在超短波和微波波段时，电磁波基本上是沿视线传播，通信距离依靠中继方式延伸的无线电电路。相邻中继站之间的距离一般在40～50公里。 图ZY3200102002-2 无线电中继信道图ZY3200102002-5 卫星中继信道无线电中继信道的构成如图ZY3200102002-2所示。它由终端站、中继站及各站间的电波传播路径构成。具有传输容量大、发射功率小、通信稳定可靠等优点。主要用于长途干线、移动通信网以及某些数据收集系统。 四、卫星中继信道 保 护 层 外 导 体 绝 缘 层 内 导 体
室内LED可见光通信信道特性分析 陈旭 （桂林电子科技大学信息与通信学院） 【摘要】针对室内无线光通信系统中以高亮度发光二极管（LED）照明灯作为通信信号发射源的特点，建立的信道模型，分析了由于各个LED 发射端到接收端的距离差而引起的多径效应对通信系统的影响. 【关键词】光无线通信；多径效应 Channel characteristic analysis for Indoor LED Wireless Optical Communication Chen xu (Gulin university of electronic technology Information and communication Institute) 【Abstract】Aiming at the LED lights as the signal source for indoor optical wireless communication system, this paper establish the channel model and discusses the multi-path effects resulted from the different distance of each LED to the receiver, 【Key words】optical wireless communication; multi-path effects
1 引言 LED 与传统照明设备相比，具有使用电压低、功耗低、寿命长、易于小型化等优点，它另外的突出优点是响应灵敏度非常高、调制性能好、发射功率大，适合作为中短距离超高速无线光通信系统的光源。利用白光LED 发光特性，将信号调制到可见光上进行传输，可以构成LED 可见光无线通信系统。室内LED可见光无线通信系统的提出基于LED灯的照明性质和调制能力，在系统中需要考虑LED光源的发光原理和参数指标之外，还要考虑通信信道的特性对其影响。 2 室内LED可见光通信链路分析 室内无线光通信的基本链路方式有很多种[1]。在本文描述的LED可见光无线通信系统中，假设LED室内照明灯固定在天花板上，以其为信号光源的通信链路主要有两种形式：直射式视距链接和漫射链接，如图1所示。 (a)直射式视距链接 (b)漫射链接 图1可见光LED用于室内通信时的光链路方式 在直射式视距链路中，LED光源发出的光直接照射到接收机的探测器表面上，优点是信号光源功率利用率高、容易实现高速数据链接，然而该链路要求光信号收端和发端始终对准连接，容易因链路上存在的障碍物而阻断。在以墙面反射为主的漫射链路中，系统为了获得更大的接收功率，接收机的探测器视角一般都比较大，虽然降低了对方向性的要求，系统不易受阴影效应影响，但链路中存在的多径效应会限制信号传输速率。 3 室内无线光通信信道模型建立 无线光通信系统多采用光强度调制（IM）和直接检测技术（DD）。图2为一个简单的基于可见光LED、采用IM-DD技术[2]的室内无线通信信道模型。在IM0-DD的调制系统中，无论需要传输的通信信号是基带信号还是频带信号，由于LED瞬时发射功率不可能为负值，所以必须加一个直流偏置，以保证LED端输入电信号X(t)为非负信号，可表示为：
通信工程专业研究方法论无线传输信道的特性 学院：电子信息工程学院 专业：通信工程 班级： 学号： 学生： 指导教师：毕红军 2014年8月
目录 一、引言： (2) 二、无线电波传播频段及途径 (3) 2.1无线电波频段划分 (3) 2.2无线电波的极化方式 (4) 2.3传播途径 (4) 三、无线信号的传播方式 (5) 3.1直线传播及自由空间损耗 (5) 3.2 反射和透射 (6) 3.2.1斯涅尔（Snell）定律 (6) d 功率定律 (7) 3.2.2 4 3.2.3断点模型 (8) 3.3绕射 (9) 3.3.1单屏或楔形绕射 (9) 3.3.2多屏绕射 (10) 3.4散射 (12) 四、窄带信道的统计描述 (14) 4.1不含主导分量的小尺度衰落 (14) 4.2含主导分量的小尺度衰落 (16) 4.3多普勒谱 (16) 4.4大尺度衰落 (17) 五、宽带信道的特性 (18)
5.1多径效应对宽带信道的影响 (18) 5.2多普勒频移对宽带信道的影响 (21) 六、总结 (22) 七、参考文献 (23) 一、引言： 各类无线信号从发射端发送出去以后，在到达接收端之前经历的所有路径统称为信道。如果传输的无线信号，则电磁波所经历的路径，我们称之为无线信道。信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机结合。同时，电波在各种路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时会使信号难以恢复。无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减和相位的失真，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。下面将讨论无线传输信道的主要特性。 二、无线电波传播频段及途径 2.1无线电波频段划分
恒参信道： 有线电信道（明线，同轴电缆，双绞线电缆），光纤信道，无线电视距中继，卫星中继信道。 ? 由于恒参信道对信号传输的影响是固定不变的或者是变化极为缓慢的，因而可以等效为一个非时变的线性网络。 从理论上讲，只要得到这个网络的传输特性，则利用信号通过线性系统的分析方法， 就可求得已调信号通过恒参信道后的变化规律。 网络的相位-频率特性还经常采用群迟延-频率特性 来衡量，要满足不失真传输条件，等同于要求群迟延-频率特性应是一条水平直线. 随参信道: 短波电离层反射信道，超速波及微波对流层散射信道，超短波电离层散射信道，超短波超视距绕射信道。 属于随参的传输媒质主要以电离层反射、对流层散射等为代表。 ? 随参信道的特性比恒参信道要复杂得多，其根本原因在于它包含一个复杂的传输媒质。 ? 虽然，随参信道中包含着除媒质外的其它转换 器，但是，从对信号传输影响来看，传输媒质的影响是主要的，转换器特性的影响可以忽略不计。在此，仅讨论随参信道的传输媒质所具有的一般特性以及它对信号传输的影响。 随参信道图： 共同特点是：1.对信号的损耗随时间变化而变化，2，传输时延随时间变化而变化，3由发射点出发的电波可能经多条路径到达接收点，也就是所谓的多径传播。 多径传播后的接收信号将是衰减和时延随时间变化的各路径信号的合成。 —— 由第i 条路径的随机相位； ————由第i 条路径到达的接收信号振幅 _______ 由第i 条路径达到的信号的时延； 都是随机变化的 (1) 从波形上看，多径传播的结果使确定的载频信号变成了包络和相位都随机变化的窄带信号，这种信号称为衰落信号； （2）从频谱上看，多径传播引起了频率弥散（色散），即由单个频率变成了一个窄带频谱。 通常将由于电离层浓度变化等因素所引起的信号衰落称为慢衰落；而把由于多径效应引起的信号衰落称为快衰落。 ) ()(0t t i i τω?-=)(t i μ)(t i τ) (),(),(t t t i i i ?τμω ω?ω τd d )()(=
无线信道传播特性分析总结
无线信道传播特性分析总结 班级学号姓名 随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念 要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。 与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或 者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30 ?B。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。 另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产 生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性, 使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性 信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同
无线信道传播特性分析总结 姓名随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30 ?B。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径
传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声(如高斯白噪声)、乘性噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时，会使有用信号难以恢复。无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到由于建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。下面将对无线信道的一些特性来进行分析。 2、1 大尺度衰落通常情况下，当接收机和发射机之间的相对位置在1-lOm的范围内变化时，接收信号功率的平均值基本保持不变。但当它们的相对位置的改变远超过上述范围时，接收信号的平均功率将会有几个数量级的变化。大尺度衰落正是用来描述接收机和发射机之间的距离有大尺度变化时，接收信号平均功率值的变化规律。在自由空间传播条件下，接收机接收的平均功率Pr可由下式给出：
信道可以比作RJ45的网线，一共有11各可用信道。考虑到相邻的两个无线AP之间有信号重叠区域，为保证这部分区域所使用的信号信道不能互相覆盖，具体地说信号互相覆盖的无线AP必须使用不同的信道，否则很容易造成各个无线AP之间的信号相互产生干扰，从而导致无线网络的整体性能下降。 不过，每个信道都会干扰其两边的频道，计算下来也就有三个有效频道，请各位有很多无线设备的米人，一定要注意频段分割。 信道示意图（点击看大图） 随着无线产品价格的不断降低，WLAN（无线局域网）的普及正呈日新月异之势，越来越多的办公室、家庭开始使用无线局域网。随之而来的，一些用户已开始出现WLAN 的信道拥塞问题，造成网速下降、掉线、网络工作不正常等等，这是怎么回事呢？ 什么是无线信道 无线信道也就是常说的无线的“频段（Channel）”，其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。 大家知道，在进行无线网络安装，一般使用无线网络设备自带的管理工具，设置连接参数，无论哪种无线网络的最主要的设置项目都包括网络模式（集中式还是对等式无线网络）、SSID、信道、传输速率四项，只不过一些无线设备的驱动或设置软件将这些步履简化
了，一般使用默认设置（也就是不需要任何设置）就能很容易的使用无线网络。 但很多问题，也会因为追求便利而产生，大家知道，常用的IEEE 802.11b/g工作在2.4～2.4835GHz频段，这些频段被分为11或13个信道。当在无线AP无线信号覆盖范围内有两个以上的AP时，需要为每个AP设定不同的频段，以免共用信道发生冲突。而很多用户使用的无线设备的默认设置都是Channel为1，当两个以上的这样的无线AP设备相“遇”时冲突就在所难免。 为什么现在无线信道的冲突如此让人关注，这除了家用或办公无线设备因为价格的不断走低而呈几何级数增长外，无线标准的天生缺撼也是造成目前这种窘境的重要原因：众所周知，目前主流的无线协议都是由IEEE（美国电气电工协会）所制定，在IEEE 认定的三种无线标准IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11a中，其信道数是有差别的。 ●IEEE802.11b 采用2.4GHz频带，调制方法采用补偿码键控（CKK），共有“3”个不重叠的传输信道。传输速率能够从11Mbps自动降到5.5Mbps，或者根据直接序列扩频技术调整到2Mbps 和1Mbps，以保证设备正常运行与稳定。 ●IEEE802.11a 扩充了标准的物理层，规定该层使用5GHz的频带。该标准采用OFDM调制技术，共有“12”个非重叠的传输信道，传输速率范围为6Mbps-54Mbps。不过此标准与 IEEE802.11b标准并不兼容。支持该协议的无线AP及无线网卡，在市场上较少见。 ●IEEE802.11g 该标准共有“3”个不重叠的传输信道。虽然同样运行于2.4GHz，但向下兼容 IEEE802.11b，而由于使用了与IEEE802.11a标准相同的调制方式OFDM（正交频分），因而能使无线局域网达到54Mbps的数据传输率。 从上我们可以看出，无论是IEEE802.11b还是IEEE802.11g标准其都只支持3个不重叠的传输信道信道，只有信道1、6、11或13是不冲突的，但使用信道3的设备会干扰1和6，使用信道9的设备会干扰6和13……。
1信号分别通过图所示的两个电路，试讨论输出信号有没有群迟延畸变？ 2设某恒参信道的传递函数d t j e k H ωω?=0)(，0K 和d t 都是常数。试确定信号s(t)通过该信 道后的输出信号的时域表达式，并讨论信号有无失真？ 3某恒参信道的传输函数为d t j e T H ωωω?+=)cos 1()(0，其中，和为常数，试确定信号通过后的输出信号表示式，并讨论有无失真。 4假设某随参信道的二径时延差τ为1ms ，试问在该信道哪些频率上传输衰耗最大？选用哪 些频率传输信号最有利（即增益最大，衰耗最小）？ 5已知高斯信道的带宽为4kHz ，信号与噪声的功率比为63，试确定这种理想通信系统的极 限传输速率。 6已知有线电话信道的传输带宽为3.4KHz ： （1）试求信道输出信噪比为30dB 时的信道容量； （2）若要求在该信道中传输33.6kb/s 的数据，试求接收端要求的最小信噪比为多少？ 7具有6.5MHz 带宽的某高斯信道，若信道中信号功率与噪声功率谱密度之比为45.5MHz ， 试求其信道容量。 8某待传输图片有6 1025.2×个像素，每个像素有12个亮度电平，各电平独立地以等概率 出现；试计算用3分钟传送该图片所需的信道带宽（设要求接收图像信噪比达到30dB ）。 9计算机终端通过电话信道传输数据，电话信道带宽为3.2kHz ，信道信噪比为30dB,终端采 用N=256进制，且各符号相互独立等概出现，求：信道容量？无误码传输的最高符号速率？ 10假设在一个信道中，采用二进制传输数据，码元传输速率为2000B ，信道带宽为4000Hz ， 设信道输出信噪比为S/N≥31，试分析该系统能否实现数据传输（估计系统潜力）？ 11已知某信道无差错传输的最大信息速率为max b R ，信道的带宽为2/max b R B =，设信道中 的噪声为高斯噪声，单边功率谱密度为0n ，试求此时系统中信号的平均功率。 12已知电话信道的带宽为3.4kHz ，试求： （1）接收端信噪比为30db 时的信道容量； （2）若要求信道能传输4800b/s 的数据，则接收端要求的最小信噪比为多少？ 13黑白电视图像每幅含有5103×个像素，每个像素有16个等概率出现的亮度等级。要求每 秒钟传送30帧图像。若信号输出S/N=30db ，计算传输该黑白电视图像所要求的信道的最小 带宽。 14设某恒参信道为如图示意的线性二端网络。试求它的传输函数)(ωH ，并说明信号通过该信道时会产生哪些失真。
无线信道模型 摘要：本文分析了无线信道模型。针对的是对无线信道的各种效应感兴趣的读者。众所周知，正是这些复杂的效应使得无线信道产生了不确定性，也就是通常所说的统计特性。由于这方面很少有比较全面，容易理解的资料，所以本文的内容是对其他几本书和相关的论文资料的综合。此外的资料不是只讨论了部分问题，就是虽然面面俱到，但缺乏一定的深度。 本文深入探讨了“是什么影响了无线信道的特性？”这一问题。主要阐述了无线信道的两种效应：一种是乘性效应，使信号产生衰落；另一种是加性效应，使接收到的信号产生畸变。信号的衰落不一定总是随机过程，但信号的畸变却总是。对于信道对信号产生的各种效应，找到了较好的数学模型，这些模型可以用来仿真和分析系统的性能。而且，我们简单举例分析了一些数字无线调制信道的特性。 内容 1 介绍 2 无线电信道 2.1路径损耗 2.1.1 天线 2.1.2 自由空间传播 2.1.3 双线模型 2.1.4 经验和半经验模型
2.1.5其他模型和参数 2.2 阴影 2.2.1 阴影模型 2.2.2 测量结果 2.2.3 阴影修正 2.3 衰落 2.3.1 物理基础 2.3.2 数学模型 2.3.3 衰落的时域和频域特性 2.3.4 一维统计特性 2.3.5 二维统计特性 2.3.6 衰落率和持续时间 3 调制信道 3．1 噪声 3．1．1 门限噪声 3．1．2 窄带高斯白噪声 3．1．3 人为噪声 3．1．4 一些结果 3．2 干扰 4 数字信道 4．1 数字信道的结构 4．2 高斯白噪声信道下二进制PAM信号的以SNIR为自变量的函数BER的计算
4．3 瑞利信道下BPSK信号以SNIR为自变量的函数BER的计算4．4 高斯白噪声信道下其他数字调制方案的一些结果 5 结论 第一章 介绍
第四章 习题 一、填空题 1．狭义信道是指 传输媒质 。 2．广义信道按照它包含的功能可分为： 调制信道 和 编码信道 。 3. 根据乘性干扰的特性，调制信道可分为 恒参 信道和 随参 信道；其中，光纤信道、无线电视距中继、卫星中继信道属于 恒参 信道，散射信道、短波电离层反射信道属于 随参 信道。 4. 当无信号时，加性噪声是否存在？ 是 乘性噪声是否存在？ 否 5. 信号通过线性系统的不失真条件是|H （ω）|= 常数，)(ωψ= 通过原点的直线 。 6. 信号在随参信道中传输时，产生频率弥散的主要原因是 多径效应 。 7. 宽频带信号在短波电离层反射信道中传输时，可能遇到的主要衰落类型是 频率选择性衰落 。 8. 信道容量的含义是 单位时间内信道传输的最大的信息量 。 9．根据Shannon 公式，理想通信系统是指 传信率趋于信道容量和差错率趋于0的通信系统 的通信系统。 10．在高斯信道中，当传输系统的信号噪声功率比下降时，为保持信道容量不变，可以采用 增大信道带宽 办法。 二、简答题 1. 什么是调制信道？什么是编码信道？说明调制信道和编码信道的关系。 2. 随参信道传输媒质的特点？ 3. 什么是相关带宽？ 如果传输信号的带宽宽于相关带宽，对信号有什么影响？ 4. 试根据随参信道的传输特性，定性解释快衰落和频率选择性衰落现象。 答：随参信道的传输特点是，多径传播和每条路径的时延和衰耗都是时变的。当接收到的信号互相加强时，合成信号幅度大；当接收到的信号互相削弱时，合成信号幅度小。这样就形成了快衰落现象。当发射的信号有许多频率成分时，每个频率的信号都是经过多条路径传输后到达接收端的，一些频率成分的多径信号互相削弱，别一些频率成分的多径信号互相加强，这样就使接收到的不同频率的信号幅度不同，形成频率选择性衰落现象。 2-8试定性说明采用频率分集技术可以改善随参信道传输特性的原理。 5. 信道中常见的起伏噪声有哪些？它们的主要特点是什么？ 答：信道中常见的起伏噪声有：（1）热噪声：电阻类导体中，自由电子的布朗运动引起的噪声；（2）散弹噪声：真空管、半导体等器件内部，由于载流子发射、分配的不均匀所引起的噪声；（3）宇宙噪声：由于天体辐射引起的噪声。它们的主要特点是均为高斯白噪声：即概率密度函数为高斯型，功率谱密度为均匀谱。
无线信道传播特性分 析总结
无线信道传播特性分析总结 班级学号姓名 随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念 要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。 与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落 是经常发生的,衰落深度可达30。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大 大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。 另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性 信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声(如高斯白噪声)、乘性噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时，会使有用信号难以恢复。无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到由于建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。 下面将对无线信道的一些特性来进行分析。
福建水利电力职业技术学院无线移动信道特性分析（论文)
福建水利电力职业技术学院信息工程系 09级通信工程技术专业毕业设计(论文）任务书 无线移动信道特性分析
摘要 本论文介绍了无线信道的基本概念和特性,对幅度服从莱斯分布和瑞利分布的衰落信道的概率密度函数进行分析。建立了多径衰落信道模型[2],详细分析了BFＳK信号在多种衰落信道中误比特率与信噪比的关系，并进行了性能比较。结果表明,瑞利衰落信道的误比特性能较高斯白噪声信道和莱斯信道的误比特性能更差,且所建立的仿真方法可以作为多径衰落信道的分析方法。 本文针对目前无线信道存在的不确定性的信道衰落对无线通信质量提高有不利因素的状态,为改善无线移动通信系统多径时延[3］扩展而引起的符号间干扰的现状。 关键词：衰落信道；误比特率;瑞利衰落信道;莱斯衰落信道;高斯白噪声信道 目录 无线移动信道特性分析?错误!未定义书签。
摘要?错误!未定义书签。 绪论?错误!未定义书签。 1 无线移动通信技术的发展及应用?错误!未定义书签。 1.1 无线移动通信技术发展历史和趋势[５]............................................................... 错误!未定义书签。 1.2 无线移动通信技术相关业务及频谱?错误!未定义书签。 １.3 无线移动通信技术应用设想?错误!未定义书签。 本章小结....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 2 无线信道的概念和特性?错误!未定义书签。 ２.1 无线信道的定义?错误!未定义书签。 2.2 无线信道的类型................................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2.1 传播路径损耗模型................................................................................. 错误!未定义书签。 2.2.2 大尺度传播模型....................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2．３小尺度传播模型................................................................................... 错误!未定义书签。 2．3 无线移动信道的概念......................................................................................... 错误!未定义书签。 ２.4 移动信道的特点................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.4.1 移动通信信道的３个主要特点 ............................................................... 错误!未定义书签。 2.4.2 移动通信信道的电磁波传输?错误!未定义书签。 2.4.3 接收信道的3类损耗 (11) 2.4.４三种快衰落(选择性衰落）产生的原因 ............................................. 错误!未定义书签。 2．４.5 接收信号的４种效应........................................................................... 错误!未定义书签。 本章小结?错误!未定义书签。 3 移动信道的传输特性和信道模型................................................................................. 错误!未定义书签。 3．１传输损耗的初步定量分析............................................................................. 错误!未定义书签。 3.1.1 大范围传输损耗的定量分析?错误!未定义书签。 3.1.2 中小范围传输损耗的定量分析?错误!未定义书签。 3.１.３移动信道中的噪声和干扰 ................................................................... 错误!未定义书签。 本章小结....................................................................................................................... 错误!未定义书签。４CDMＡ技术[１1]?错误!未定义书签。 4.1 CDMA技术含义.............................................................................................................. 错误!未定义书签。 4.2 CDMA技术的优点?错误!未定义书签。 本章小结?错误!未定义书签。 致谢....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 绪论 无线信道也就是常说的无线的“频段(Ｃhaｎneｌ）”，其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。