随参信道的特性分析
改善随参信道对信号传输影响的措施
改善随参信道对信号传输影响的措施一、引言随参信道是无线通信中常见的一种信道类型，它的特点是随着时间、空间或频率的变化，信道参数也会不断地发生变化。
这种信道的存在对信号传输带来了很大的挑战，因此如何改善随参信道对信号传输的影响成为了无线通信领域的研究热点之一。
本文将从多个角度探讨如何改善随参信道对信号传输的影响，以期能为相关领域的研究和实践提供一定的参考价值。
二、随参信道的特点及影响随参信道的特点是随着时间、空间或频率的变化，信道参数也会不断地发生变化。
这种变化会导致信号传输中出现多径效应、多普勒频移效应等问题，进而影响信号传输的稳定性和可靠性。
如何应对随参信道对信号传输的影响，成为了无线通信领域的一个重要课题。
三、改善随参信道对信号传输的技术措施1. 多天线系统多天线系统是一种常见的改善随参信道影响的技术手段。
通过采用多天线系统，可以实现空间多样性和分集增益，从而提高系统的抗干扰能力和抗衰落能力。
多天线系统还可以利用空间分集和波束赋形技术，来抑制随参信道对信号传输的影响，进而提高信号的传输质量和可靠性。
2. 自适应调制调制自适应调制调制是另一种改善随参信道影响的重要技术手段。
通过自适应调制调制技术，可以根据当前信道条件自适应地选择最优的调制方式和编码方式，从而提高信号的传输速率和可靠性。
自适应调制调制技术还可以根据信道状态自适应地调整信号传输参数，以适应随参信道的变化，进而提高信号的传输性能。
3. 多用户接入技术随参信道中的多径效应常常会导致信号间的干扰，影响多用户接入系统的性能。
如何改善多用户接入系统对随参信道的影响，成为了多用户接入技术的一个重要研究方向。
通过引入多用户检测、多用户干扰抑制等技术手段，可以有效地改善多用户接入系统对随参信道的影响，进而提高系统的吞吐量和接入性能。
四、对随参信道对信号传输影响的个人观点和理解随参信道对信号传输的影响是无线通信领域的一个重要问题。
在我看来，要想有效地改善随参信道对信号传输的影响，需要结合多种技术手段，包括多天线系统、自适应调制调制、多用户接入技术等。
无线通信中的信道特性分析方法
无线通信中的信道特性分析方法在无线通信系统中，信道特性是评估系统性能和设计通信方案的关键因素。
无线信道中存在多种传播特性，如多径传播、噪声干扰、多普勒效应等，这些因素都会对信号的传输质量和可靠性产生影响。
因此，对无线信道的特性进行准确分析和建模，能够为无线通信系统的优化和设计提供重要的参考依据。
本文将介绍几种常用的无线通信中的信道特性分析方法。
首先，最常见的信道特性分析方法是通过实验进行测量。
这种方法通过在特定环境中搭建无线通信系统并进行实际的信号传输，收集并分析接收信号的参数。
例如，可以利用专业的测量设备对电磁波强度、信号延迟、频率选择性衰落等参数进行测量。
这种实验测量方法能够直接获取实际的信道特性，具有较高的准确性和可靠性。
其次，还可以利用无线信道建模进行特性分析。
无线信道建模是基于实际测量数据或理论模型进行信道特性分析的一种方法。
通过收集大量的实测数据并进行统计分析，可以得到信道模型的参数，例如衰落幅度、衰落时延、功率谱密度等。
同时，也可以利用理论模型，如瑞利衰落模型、莱斯衰落模型等来描述信道特性，通过对模型参数的估计，来分析信道的性能。
这种建模方法具有一定的简化性，能够在缺乏大量实测数据的情况下进行信道分析，但准确性可能会有所降低。
另外，网络仿真技术也是一种常用的信道特性分析方法。
通过建立网络仿真模型，模拟无线通信系统中的各个组成部分，并对信道进行仿真分析，可以评估系统性能和优化通信方案。
网络仿真可以考虑到多种影响因素，如多径传播、噪声干扰、多普勒效应等，并能够模拟不同的环境条件，如城市、农村等，对信道进行全面的分析。
仿真方法具有灵活性和可控性，能够方便地进行不同参数的调整和对比分析，为无线通信系统的设计和优化提供有效的工具。
此外，还可以利用数据挖掘和机器学习算法进行信道特性分析。
通过对大量的信道数据进行处理和分析，挖掘其中的模式和规律，从而得到信道特性的潜在模型。
数据挖掘和机器学习方法能够自动从数据中提取信息，并能够从复杂的信道数据中发现隐藏的关系和规律。
随参信道
3.1 引言 3.2 信道数学模型 3.3 恒参信道
3.4 随参信道 3.5 信道容量
1
3.1 引言
信道是信号的传输媒质 有线信道：明线，对称电缆，同轴电缆， 光缆。 无线信道：地波传播，短波电离层反射， 超短波或微波视距中继，人造卫星中继， 各种散射信道。
包括有关的变换装置的信道为广义信道
信道容量
C B log (1 S )
2
N
香农公式
bit / s
33
连续信道与离散信道的联系
有扰信道中,如传送M个符号,可用M种不同幅 值的脉冲代表,每一脉冲信息量为 ㏒2M bit
在传输的信号功率受限的情况下,脉冲幅度取 值越多,各脉冲取值之间的量化分层间隔越小.
信道中高斯白 噪声的功率为 N(W),则均方 根电压值为
电缆 对称电缆 损耗大，传输特性比较稳定。 同轴电缆 比双绞线屏蔽性更好，高带 宽，极好的噪声抑制特性
中长波地波传播 超短波及微波视距传播 人造卫星中继 光导纤维
7
有线信道 媒质的频 率传输范 围
8
中长波地波传播
地球表面是有电阻的导体，当电磁波在 它上面行进时，有一部分电磁能量被消 耗，频率越高，地面波损耗越大。地面 波传播适用于长波。
Hz
典型音频电话信道的相对衰耗
14
相位—频率畸变
相频畸变对模拟话音通信影响不显著，但 对高速数字信号引起码间串扰。
相—频特性还经常采用群迟延—频率特性 来衡量
( ) d ( ) d
理想的群迟延—频率特性，对不同的频率 成分有相同的群迟延，不会使信号发生畸 变
15
理想的相—频及群迟延—频率特性
对于一切可能的信息源概率分布来说，信 道传输信息的速率R的最大值称为信道 容量，记为C
通信原理樊昌信第七版
1. 传输特性
H ()H ()ej ()
H() ~ 幅频特性
()~相频特性
2. 无失真传输
H ( )K ejtd
H() K
()td
n 无失真传输（理想恒参信道）特性曲线：
恒参信道
|H()|
K
() td
td
0
H() K
幅频特性
0
0
()td ()dd ()td
相频特性
群迟延特性
n 理想恒参信道的冲激响应:
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声 信道容量
20
§4.3 信道数学模型
1. 调制信道模型 n 模型： 叠加有噪声的线性时变/时不变网络：
si (t)
C()
输入
r(t)
+
输出
n 共性：
信道
n(t)
有一对（或多对）输入端和输出端
大多数信道都满足线性叠加原理
对信号有固定或时变的延迟和损耗
无信号输入时，仍可能有输出(噪声)
地球
对流层散射通信
r 流星余迹散射
无线信道
流星余迹
特性: 高度80 ~ 120 km，长度15 ~ 40 km 存留时间：小于1秒至几分钟
频率: 30 ~ 100 MHz 距离: 1000 km以上 用途: 低速存储、高速突发、断续传输
12
§4.2 有线信道
n 明线 n 对称电缆 n 同轴电缆 n 光纤
本章内容:
第4章 信道
信道分类
信道模型
恒参/随参信道特性对信号传输的影响
信道噪声
信道容量
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声 信道容量
第三章 信道 信道是通信系统必不可少的组成部分.一般来说,实.
在信道有效的传输带宽内， | H(ω) |不是恒定不变的，而是 随频率的变化有所波动。这种振幅频率特性的不理想导致信 号通过信道时波形发生失真，又称为幅度频率失真。
如有线电话信道的衰减—频率特性就是不理想的，
产生原因：信道中存在各种滤波器、混合线圈、串联电 容、分布电感等。 影响： 对模拟信号，使波形失真，如语音信号，不同频率 强弱变化； 对数字信号，会引起相邻码元波形在时间上相互重 叠（因信道特性变化），从而造成码间串扰、误码。 1． 相位——频率畸变： 经常用群迟延——频率特性来描述相频特性： 群迟延——频率特性为：τ(ω)=dφ(ω)/d ω，当φ(ω) =-ωtd 即τ(ω)=-td时，无相频畸变。
3．克服措施： 模拟通信： 利用线性补偿网络进行频域均衡，使衰耗特性曲 线平坦，联合频率特性无畸变。 数字通信：合理设计收、发滤波器，消除信道产生的码间串扰; 信 道特性缓慢变化时，用时域均衡器，使码间串扰降到最小且可自适 应信道特性变化。
三、随参信道特性及其对信号传输的影响
随参信道包括短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射、超短 波及微波对流层散射、超短波电离层散射等。 对流层：10km～12km以下大气层 电离层：60～600km大气层
如果传输特性不好（即上述两个条件不满足），会使信号传输产 生失真（也称畸变）。 1． 幅度——频率畸变
幅度——频率畸变是信道的幅度——频率特性不理想引起的，主 要是
三、参信道特性及其对信号传输的影响
当前大多数的数据通信都是通过恒参信道（或近 似恒参信道）进行传输的，如有线信道、微波视距信 道、卫星信道等都是恒参信道。恒参信道的主要特点 是可以把信道等效成一个线性时不变网络，传输技术 主要解决由线性失真引起的符号间干扰和由信道引入 的加性噪声所造成的判断失误。
3.3随参信道及信道噪声
的位置上，这种现象叫做频率选择性衰落。
2014-9-24
2、相关带宽 f ：两个零点之间的频带宽度。
2014-9-24
CP 第三章 信道与噪声
12
2014-9-24
CP 第三章 信道与噪声
13
3.5 分集接收技术
• 常采用的抗衰落技术措施有 • 调制解调技术、扩频技术、 功率控制技 术、与交织结合的差错控制技术、分集 接收技术等。 • 其中分集接收技术是一种有效的抗衰落 技术，已在短波通信、移动通信系统中 得到广泛应用
2014-9-24
CP 第三章 信道与噪声
16
发送端
…
1. 空间分集
分集接收
输出
接收端
• 接收端在不同的位置上接收同一个信号，只要 各位置间的距离大到一定程度，则所收到信号 的衰落是相互独立的。因此，空间分集的接收 机至少需要两副间隔一定距离的天线 • 接收端各接收天线之间的间距应满足 d≥3λ • 分集重数在 2~4 重比较合适
i 1 i 1 n n
n
i 1
X (t ) cos 0t Y (t )sin 0t A(t ) cos[0t (t )]
同相分量： 正交分量：
X (t ) ai (t ) cos i (t )
i 1
n
Y (t ) ai (t )sin i
i 1
通信原理
3.4 随参信道及信道噪声 linshunda
2014-9-24 CP 第三章 信道与噪声 1
3.4随参信道的传输特性
• 3.4.1典型的随参信道 • 随参信道的传输媒质具有以下三个特点：
• (1) 对信号的衰耗随时间随机变化； • (2) 信号传输的时延随时间随机变化； • (3) 多径传播。
通信原理第三章总结
第三章 总结节1 信道的概念一、信道定义：狭义信道、广义信道二、信道模型：1、调制信道共性：①一对（或多对）信道输入，必对应有一对（或多对）信道输出。
②绝大多数信道是线性的，满足叠加定理。
③信道对信号有延时，还有衰耗（固定或时变）④无信号输入，信道也有输出。
调制信道可用时变线性网络表示恒参信道、随参信道2、编码信道编码信道模型用码序列的转移概率描述3、信道分类节2 调制信道特性及对信号传输的影响一、恒参信道1、幅频特性：2、相频特性：若Φ(ω) = - ω t d （ t d 是常数，为线性函数），无失真。
Φ(ω) 非线性，有失真。
二、随参信道1、随参信道传输媒质三个特点：①传输衰耗随时间而变；()()则有幅频失真则无幅频失真const H const H ≠=ωω②传输时延随时间而变；③多径传播。
2、随参信道对信号传输的影响分析：影响结果：①等幅信号变为有包络变化的信号，即存在幅度快衰落影响；②单一频率信号变为窄带频谱信号，即存在频率弥散影响。
相关带宽△f节3 加性噪声节4 信道容量概念信道传输信息的最大速率 R 称为信道容量， C 为差错任意小的最高信息速率。
待传送的信源信息速率 R 源>C ，则信道肯定不能正确传送该信息；而R 源≤C ，采用适当的方法，该信道能正确无误的传送该信息。
加性高斯白噪声作用下的调制信道（白高斯信道）可由Shannon 公式计算信道的容量：B ：信道带宽（Hz ） S ：信号功率( W )N = n 0 B ：白噪声功率s bit B n S B N S B C /1log 1log 022⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=。
随参信道的特性分析课件
谢谢
随参信道的特性分析课 件
演讲人
目录
壹
选 择 性 衰 落
?
贰
原产 因生 是幅 什度 么衰
落 和 频 率 弥 散 的
1.随参信道的主要特点是什么?信号在随参信道中传输时会产生哪些哀落现象? 答:随参信道的主要特点是1)对信号的损耗随时间随机变化;2)信号传输的
时延随时间随机变化;3)多径传播。
多径传播使单一频率的正弦信号变成了包络和相位受调制的窄带信号，即多 径
答:信道的相关带宽为
01
03
3.什么是相关带宽?相关 带宽对于随参信道信号 的传输具有什么意义?
它表示信道传输特性相邻 两个零点之间的频率间隔。
02
04
如果信号的频谱比相关带
宽
宽，则将产生严重的频率 选择性衰落。在工程设计 中，为了保证接收信号的 质量
通常选择信号带宽为相关 带宽的0.2-0.33倍。
传播使信号产生了瑞利型衰落，从频谱上看，多径传播使单一谱线变成了窄 带
频谱，即引起了频率弥散。当发射信号具有一定带宽时，多径传播会引起频 率
产生幅度衰落和频率弥散的原因是什么?
答:多径传播。经过多径传播 后的合成信号可以看成是一 个窄带随机过程，其包络和 相位都是慢变随机过程。
产生幅度衰落和频率弥散的原因是什么?
常见的随参信道
（a）工作频率小于最高可用频率
（b）电磁波在D、E层的吸收较小
（2）临界频率
f 0 80.8 N e max
N e max 为最大电子密度
当电磁波入射角为0时，最高可用频率 MUF f 0 sec 0
注意： 电子密度随昼夜、季节变化，MUF也经常变化
原因：
3．多径传播
5
1．衰落
——信号随时间的变化过程 （1）慢衰落 夏季信号大于冬季（约10dB），中午大于晚上（5dB） 用小时中值相对于月中值表示 （2）快衰 ——多径传播引起 振幅、相位快速随机变化，用瑞利分布描述
对流层散射信道特性
2．传播损耗
能量扩散损耗 散射损耗 3．信道允许的频带——多径信道 散射信道的数学模型——带限滤波器
常见的随参信道
一、短波电离层反射信道 短波：波长100-10m（频率：3-30MHz）无线电波 分类： 可沿地表传播——地波传播 可由电离层反射传播——天波传播
1．传播路径 （1）电离层（F layer)
离地60-600km的大气层 电离层分为四层：D、E、F1、F2 D、F1夜晚几乎完全消失、经常存在的是E、F2层
但，可靠性差、需要经常更换频率；有快衰落、干扰电平高。
二、对流层散射信道
—超视距传播
热成层
中间层
同温层
对流层
综述： 对流层： 离地10-12km以下 特性： （1）一跳：传播距离100-500km （2）可靠性高99.9% 电波散射： 由于大气湍流运动产生不均匀引起 散射有强的方向性
与 sin ( )成反比 2
（2）电离层反射原理
电离层的相对介电常数
N e：电子密度（电子数/m 3 ) f：电磁波频率
随参信道特点
随参信道特点《随参信道那些事儿》说起随参信道特点啊，那可真是让人又爱又恨！就像天气一样，捉摸不定，时好时坏。
咱先来说说它的“善变”吧！这随参信道啊，那真是一会儿一个样，信号在里面跑，就像在玩捉迷藏似的。
刚刚还好好的，眨眼间就变得乱七八糟了。
就好像你正走在路上，突然一阵风把你的帽子吹跑了，等你反应过来去追的时候，它又不知道被吹到哪里去了，让你哭笑不得。
还有啊，它特别“调皮”！总是给你搞些莫名其妙的干扰和衰落。
明明信号正好好地传输着呢，它突然就来插上一脚，让信号变得七零八落的。
就跟一个捣蛋鬼似的，时不时地就来捣捣乱，让你防不胜防。
然后呢，它还特别“任性”！不管你怎么努力去适应它，它就是我行我素。
有时候你觉得已经很了解它了，掌握了它的一些规律，结果它在下一秒就给你来个大反转，完全不按套路出牌啊！这时候你就只能在心里默默地叹口气，感叹一句：这随参信道咋这么难伺候！不过呢，咱也不能只看到它的缺点呀，它也不是一无是处的。
虽然它爱折腾，但也正因为它的这些特点，让通信领域变得更加有挑战性和趣味性。
它就像一个调皮的小精灵，不断地促使我们去研究它、攻克它，从而推动通信技术的不断进步。
想象一下，如果随参信道是个乖巧听话的“好孩子”，那通信领域也许就没那么多有趣的故事了。
正是因为它的“捣乱”，我们才会不断地去想办法让信号传输得更稳定、更可靠，这也算是它的“功劳”了吧。
而且啊，在和随参信道打交道的过程中，我们也学到了很多宝贵的经验和技能。
怎么去应对不确定因素，怎么去灵活调整策略，这些可都是在和它“斗智斗勇”中锻炼出来的呢！所以说呀，随参信道虽然有它让人头疼的地方，但也给我们的通信世界带来了不一样的色彩。
就像生活中的一些小麻烦一样，虽然有时候会让我们烦恼，但也让我们的生活变得更加丰富多彩。
我们要学会接受它、适应它，甚至是享受和它一起“玩耍”的过程。
这样，我们才能在通信的道路上越走越远，越走越稳！。
随参信道对多径效应
随参信道对多径效应随参信道对多径效应随参信道是指在无线通信中，接收端的天线位置与发送端的天线位置不同，因此接收到的信号会受到多径效应的影响。
多径效应是指信号在传播过程中，由于反射、折射、散射等原因，会出现多条路径，导致信号在接收端出现干扰、衰减等现象。
随参信道对多径效应的影响主要表现在以下几个方面：1. 多径效应的强度会随着接收天线位置的变化而变化。
当接收天线位置发生变化时，信号经过的路径也会发生变化，因此多径效应的强度也会发生变化。
这就意味着，如果接收天线位置不稳定，那么多径效应的影响也会不稳定，从而影响通信质量。
2. 随参信道会导致信号的时延扩展。
由于多径效应的存在，信号会经过多条路径到达接收端，这些路径的长度不同，因此信号的到达时间也会不同，从而导致信号的时延扩展。
时延扩展会导致信号的失真和干扰，从而影响通信质量。
3. 随参信道会导致信号的频率选择性衰减。
由于多径效应的存在，信号会经过多条路径到达接收端，这些路径的长度不同，因此信号的相位也会不同，从而导致信号的频率选择性衰减。
频率选择性衰减会导致信号的失真和干扰，从而影响通信质量。
为了克服随参信道对多径效应的影响，可以采取以下措施：1. 采用合适的调制方式。
合适的调制方式可以使信号更加抗干扰和抗衰减，从而提高通信质量。
2. 采用合适的编码方式。
合适的编码方式可以使信号更加纠错能力强，从而提高通信质量。
3. 采用合适的天线设计。
合适的天线设计可以使信号的接收效果更好，从而减少多径效应的影响。
4. 采用合适的信道估计算法。
合适的信道估计算法可以准确地估计信道状态，从而更好地抵抗多径效应的影响。
总之，随参信道对多径效应的影响是不可避免的，但是通过合适的措施可以减少其影响，提高通信质量。
信道特性对信号传输的影响
设信道的最大时延差为 ，则相邻两个零点之间的频率间隔为
这个频率间隔通常称为多径传播信道的相关带宽。
02
03
如果传输信号的频谱比相关带宽宽，则将产生明显的选择性衰落。
01
由此看出，为了减小选择性衰落，传输信号的频带必须小于多径传输信道的相关带宽。
02
工程设计中，通常选择信号带宽为相关带宽的1/5～1/3。
2.频率选择性衰落与相关带宽
设发射信号为：f(t) 仅有两条路径，路径衰减相同，时延不同 两条路径的接收信号为：A f(t - 0) 和 A f(t - 0 - ) 其中：A － 传播衰减， 0 － 第一条路径的时延， － 两条路径的时延差。 求：此多径信道的传输函数 设f (t)的傅里叶变换（即其频谱）为F()：
十分明显，有线电话信道的此种不均匀衰耗必然使传输信号的幅度-频率发生失真，引起信号波形的失真。
此时若要传输数字信号，还会引起相邻数字信号波形之间在时间上的相互重叠，即造成码间串扰（码元之间相互串扰）。
01
02
相位－频率失真（群迟延失真）
1
所谓相位-频率失真，是指信道的相位-频率特性或群迟延-频率特性偏离 (b)、(c)所示关系而引起的失真。 电话信道的相位-频率失真主要来源于信道中的各种滤波器及可能有的加感线圈，尤其在信道频带的边缘，相频失真就更严重。
03
2.3.3 随参信道特性的改善 随参信道的衰落，将会严重降低通信系统的性能，必须设法改善。 对于慢衰落，主要采取加大发射功率和在接收机内采用自动增益控制等技术和方法。对于快衰落，通常可采用多种措施，例如，各种抗衰落的调制/解调技术、抗衰落接收技术及扩频技术等。其中明显有效且常用的抗衰落措施是分集接收技术。 下面简单介绍分集接收的原理。 1. 分集接收的基本思想 前面说过，快衰落信道中接收的信号是到达接收机的各径分量的合成（见式2-8）。这样，如果能在接收端同时获得几个不同的合成信号，并将这些信号适当合并构成总的接收信号，将有可能大大减小衰落的影响。这就是分集接收的基本思想。 在此，分集两字的含义是，分散得到几个合成信号，而后集中（合并）处理这些信号。理论和实践证明，只要被分集的几个合成信号之间是统计独立的，那么经适当的合并后就能使系统性能大为改善。
随参信道的特性分析
n
n
∴ R(t ) = X c (t ) cos ω 0 t − X s (t ) cos ω 0 t = V (t ) cos[ω 0 t + φ (t )]
V (t ) = X c 2 (t ) + X s 2 (t )为R(t )的包络 X (t ) φ (t ) = arctg s 为R(t )的相位 X c (t )
三、信号合并方式 1．最佳选择式： 选择信噪比最好的一个接收 2．等增益相加式： 各支路等增益相加 3．最大比值相加式： 使增益和本支路信噪比成正比后相加 性能：3>2>1
H (ω ) = V0 e − jωt0 (1 + e − jωτ )
可以分成两部分为 e − jωt0 时延网络
V0 延迟 t0 1+e-jwτ
f(t)
H(ω)
f0(t)
分 析
H(w)
1 + e − jωτ 特性 （2）
| 1 + e − jωτ | =| 1 + cos ωτ − j sin ωτ | =| 2 cos 2
随参信道特性的改善 抗快衰落技术
一、原理
分 集 接 收
抗衰落的调制、解调、接收技术 扩谱技术 分集接收技术
1．快衰落信道：接收到的是各径分量的合成 ．快衰落信道：
R (t ) = ∑ u i (t ) cosω 0 [t − τ i (t )] = ∑ u i (t ) cos[ω 0 t + ϕ i (t )]
= 2 | cos
ωτ
2
− j 2 sin
ωτ
2
cos
ωτ
2
|
第三节随参信道及其对所传输信号的影响
第三节 随参信道及其对所传输信号的影响随参信道的特性比恒参信道要复杂的多，对信号的影响也严重的多。
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，自然也应该把它们的特性算作随参信道特性的组成部分。
但是，从对信号传输的影响来看，传输媒质的影响是主要的，而转换器特性的影响是次要的，甚至可以忽略不计。
因此，本节主要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。
一、随参信道传输媒质的特点属于随参信道的传输媒质主要以电离层反射、对流层散射等为代表，信号在这些媒质中传输的示意图如图3–6所示。
图3–6（a ）为电离层反射传输示意图，图3–6（b ）为对流层散射传输示意图。
它们的共同特点是：由发射点发出的电波可能经多条路径到达接收点，这种现象称为多径传播。
就每一条路径而言，它的衰耗和时延都不是固定不变的，而是随电离层或对流层的变化随机变化的。
因此，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。
概括起来，随参信道传输媒质通常具有以下三个特点： （1）对信号的衰耗随时间的变化而变化； （2）传输的时延随时间变化而变化； （3）具有多径传播（多径效应）。
二、产生多径效应的分析若设发射信号为t A c ωcos ，则经过n 条路径传播后的接收信号)(t R 可用下式表述 [])(cos )()(1t t t t a t R di c i ni -=∑=ω[])(cos )(1t t t a i c i ni ϕω+=∑= （3–11）式中，)(t a i —第i 条路径到达接收端的随机幅度；)(t t i d —第i 条路径的传输时延；)(t i ϕ—相应的随机相位，即电离层双跳单跳)(a 收发对流层散射区发收)(b 图3–6 多径传播示意图)()(t t t di c i ωϕ-=由于)(t a i 和)(t i ϕ随时间的变化要比信号载频的瞬时变化缓慢得多，因此式（3–11）又可写成t t t a t t t a t R c i i n i c i i n i ωϕωϕsin )(sin )(cos )(cos )()(11⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∑∑== （3–12）令 )(cos )()(1t t a t a i i ni c ϕ∑== （3–13） )(sin )()(1t t a t a i i ni s ϕ∑== （3–14）并代入式（3–12）后得[])(cos )(sin )(cos )()(t t t a t t a t t a t R c c s c c ϕωωω+=-= （3–15）其中)(t a 是多径信号合成后的包络，即)()()(22t a t a t a s c +=（3–16）而)(t ϕ是多径信号合成后的相位，即⎥⎦⎤⎢⎣⎡=)()(a r c t a n)(t a t a t c sϕ （3–17） 由于)(t a i 和)(t i ϕ都是随机变化的，故)(t a c 、)(t a s 、)(t a 和)(t ϕ也都是随机变化的。
号传输的影响35随参信道及其对信号传输的影响36加性噪声37信
各种无线传输方式的频率分布
类别
频率
无线电，中波
300~3000kHz
无线电，短波
3~30MHz
无线电，超短波
30~1000MHz
微波
1~300GHz
亚毫米波
300~3000GHz
红外波
750~4×105GHz
可见光
4×105 ~ 7.5 ×105 GHz
波长 100~1000m
10~100m 0.3~10m 30~0.1cm 1~0.1mm 0.4~7.5×10-4mm 7.5×10-4 ~4 ×10-4 mm
狭义信道是广义信道十分重要的组成部分，通信 效果的好坏，在很大程度上将依赖于狭义信道 的特性即传输媒质的特性。因此，在研究信道 的一般特性时， “传输媒质”仍是讨论的重点。
今后，为了叙述方便，常把广义信道简称为信 道。
⑵广义信道：除了包括传输媒质外，还包括通信系统有 关的变换装置，这些装置可以是发送设备、接收设备、 馈线与天线、调制器、解调器等等。这相当于在狭义 信道的基础上， 扩大了信道的范围。它的引入主要是 从研究信息传输的角度出发，使通信系统的一些基本 问题研究比较方便。
塑料外皮 双绞线（5对）
图 3 – 8 对称电缆结构图
同轴电缆
同轴电缆与对称电缆结构不同，单根同轴电缆的结构图如 图 3 - 9(a)所示。同轴电缆由同轴的两个导体构成，外导 体是一个圆柱形的导体，内导体是金属线，它们之间填 充着介质。 实际应用中同轴电缆的外导体是接地的，对 外界干扰具有较好的屏蔽作用，所以同轴电缆抗电磁干 扰性能较好。在有线电视网络中大量采用这种结构的同 轴电缆。为了增大容量，也可以将几根同轴电缆封装在 一个大的保护套内，构成多芯同轴电缆，另外还可以装 入一些二芯绞线对或四芯线组，作为传输控制信号用。
随参信道特性的改善
在100个信号波长以上），以保证各天线上获得的信号基本相互独立。
（2）频率分集。用多个不同载频传送同一个消息，如果各载频的频差相隔 比较远[例如，频差选成多径时延差的倒数，参见式（2-21）]，则各分散信号 也基本互不相关。
5
03.分集方式
（3）角度分集。这是利用天线波束不同指向上的信号互不相关的原理
落的调制/解调技术、抗衰落接收技术及扩频技术等。其中明显有效且
常用的抗衰落措施是分集接收技术。
3
02.分集接收的基本思想
的基本思想
前面说过，快衰落信道中接收的信号是到达接收机的各径分量的合
成。这样，如果能在接收端同时获得几个不同的合成信号，并将这些信 号适当合并构成总的接收信号，将有可能大大减小衰落的影响。这就是 分集接收的基本思想。 在此，分集两字的含义是，分散得到几个合成信号，而后集中
相加后的结果作为接收信号。
（3）最大比值相加式。控制各支路增益，使它们分别与本支路的信噪比 成正比，然后再参信道特性的改善
目录
01 随参信道的特性改善 02 分集接收的基本思想
03 04
分集方式 合成方式
01.随参信道的特性改善
随参信道的衰落，将会严重降低通信系统的性能，必须设法改善。 对于慢衰落，主要采取加大发射功率和在接收机内采用自动增益控 制等技术和方法。对于快衰落，通常可采用多种措施，例如，各种抗衰
形成的一种分集方法，例如在微波面天线上设置若干个反射器，产生相关
性很小的几个波束。
（4）极化分集。这是分别接收水平极化和垂直极化波而构成的一种分 集方法。一般说，这两种波是相关性极小的（在短波电离层反射信道中）。
6
04.合成方式
集中合成信号的方式 对各分散的合成信号进行合并的方法有多种，最常用的有： （1）最佳选择式。从几个分散信号中设法选择其中信噪比最好的一个作 为接收信号。 （2）等增益相加式。将几个分散信号以相同的支路增益进行直接相加，
随参信道通信原理讨论课
设发射信号为 A cos c t ，则经过n条路径传播后的接收信 号可用下式表述。
R(t ) ai (t )cos c t tdi (t ) ai (t )cos ct i (t )
i 1
i 1
n
n
式中，ai(t)——第i条路径的接收信号振幅； tdi(t) ——第i条路径的传输时延； i (t ) ——第i条路径的随机相位。 i (t ) c t di (t )
15
1
－ 接收多径信号的包络 ，一维分布服从瑞利分布
X s (t ) (t ) tan X c (t )
－接收多径信号的相位，一维分布服从均匀分布
多径传输
衰落信号的波形与频谱示意图
波形
a (t )
频谱
f
t
2fc d (t ) / dt
fc
f
（a）
（b）
（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 （服从瑞利分布）和相位都随机变化的窄带信号，这种信号称为衰 落信号(瑞利衰落)； （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(衰落周期和码元周
通信原理讨论 课——随参信 道
14-通信工程4班 张曌、陈春、尹树林
讨论课题目
① 以两径传输为例建立信号的两径传输模型； ② 建立两径传输信道的幅频特性的表示形式； ③ 试分析频率选择性衰落。
2
信号的截取过程 讨论内容
随参信道
多径传输
双径传输模型
01
随参信道
Coulomb's law
随参信道和恒参信道
随参信道和恒参信道
随参信道和恒参信道是通信系统中常用的两种信道类型。
随参信道是指在传输过程中信道参数随时间变化，如移动通信中的多径效应；而恒参信道则是指在传输过程中信道参数不随时间变化，如有线通信中的传输线路。
在随参信道中，接收端需要实时地估计信道参数，以便进行合适的信号处理和解调。
常见的随参信道估计算法有最小二乘法、卡尔曼滤波和粒子滤波等。
相比之下，在恒参信道中，信道参数可以被预先测量并固定，因此接收端无需实时估计信道参数，通信系统的设计也更加简单。
但恒参信道在实际应用中存在的问题是，如果信道参数发生变化，就需要重新测量和调整，因此对于某些应用场景并不适用。
总的来说，随参信道和恒参信道各有优缺点，根据具体应用场景选择合适的信道类型可以提高通信系统的性能和可靠性。
- 1 -。
2.4.1 典型随参信道[共2页]
![2.4.1 典型随参信道[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/fce26899767f5acfa0c7cdc9.png)
2.4 随参信道及其对信号的影响
2.4.1 典型随参信道
随参信道是指信道传输特性随时间随机快速变化的信道。常见的随参信道有陆地移动信 道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超短波及微波对流层散射信道、超短 波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道，在此介绍两种较典型的随参信道。
1．短波电离层反射信道
9 30 通信原理及 MATLAB/Simulink 仿真
解：图 2-14 所示网络的传输函数可以直接写出：
H (ω) = 1 =
1
e− jarctan(ωRC )
1 + jωRC 1 + ω2R2C2
τ
(ω)
=
dϕ (ω ) dω
=
− 1
+
RC ω 2 R2C 2
由于 H (ω) 及τ (ω) 均为 ω 的函数，因此该网络存在
恒参信道通常用它的幅度—频率特性及相位—频率特性来表述。这两个特性的不理想将 是损害传输信号的因素。此外，恒参信道中还存在其他一些因素使信道的输出信号产生畸变， 如非线性畸变、频率偏移及相位抖动等。非线性畸变主要是由信道中元器件振幅特性的非线 性引起的，它造成谐波失真及若干寄生频率等；频率偏移通常是由于载波电话（单边带）信 道中接收端解调载频与发送端调制载频之间有偏差造成的；相位抖动也是由于调制和解调载 频的不稳定性造成的。以上的非线性畸变一旦产生，均难以消除。因此，在系统设计时要加 以重视。
着幅频失真及相频失真。该失真是由于电容 C 的存在， 输入
R
C
输出
使得幅频特性非均匀，相频特性非直线，从而信号通过
时将产生失真。电阻 R、电容 C 均为线性元件，图 2-14 为线性电路系统，因而它所产生的失真又称为线性失真。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
单频余弦波来研究
（1）Acos0t经多条路径后接受到的 信号
多
n
n
径 R(t) ui (t) cos0[t i (t)] ui (t) cos[0t i (t)]
延迟t0
V0 f (t t0 ) +
Vo
V0 f (t)
延迟 t0+τ
fo(t)
衰 落
设：f (t) F()
t0 ) V0 F ( )e j（t0 ）
输出f o (t) V0 F ( )e jt0 (1 e j )
i 1
i 1
若把各径的分量合并为接收信号，可以减小衰落
2．分集的含义
分散得到几个合成信号，并集中
3．分集的作用
信号是统计独立的，分集后可提高系统性能
二、分集方式： 1．空间分集：
使用空间多个天线 2．频率分集：
使用多个频率传同一信息 3．角度分集：
天线指向不同 4．极化分集：
接收水平、垂直极化波
传
i 1
i 1
播 ui (t)为经第i条路经接收的信号振幅
的 i (t)第i条路经的传输时延
分 i (t) 0 i (t)
析 相对于0，ui (t)、i (t)的变化要缓慢的多，为 缓变的随机过程
R(t)
信 号 特 性 分 析
n
R(t) ui (t) cos[0t i (t)] i 1
1、R(t)为窄带高斯过程
1
2
a
R(t) 2、包络V(t)为一维瑞利分布 S(w)
特
性
0
σ
△f
fc f
3、φ(t)为一维均匀分布
1/(b-a)
a
b
频谱某些分量衰落
例子：
频 率 选 择 性
两条路经时的频率选择性衰落分析
（1）传输特性分析
f(t)
Vo
V0 f (t)
V0 f (t t0 )
2
2
2 | cos |
2
图形
1 e j
3
这种传输特性使得不同频率衰减不同——即选择性衰落
（3）结论 选择性衰落，决定于时延差τ 定义最大多径时延差τm 则：频率间隔（相邻的传输零点间隔）△f=1/τm 信号频谱大于这个频率间隔会产生明显的选择性衰落 数字信号产生严重的码间串扰
随参信道特性的改善
抗 衰 落 的 调制 、 解 调 、接 收 技 术
抗快衰落技术
扩谱技术
分集接收技术
分 一、原理
集 1．快衰落信道：接收到的是各径分量的合成
接 收
n
n
R(t) ui (t) cos0[t i (t)] ui (t) cos[0t i (t)]
V (t)
X
2 c
(t)
X
s
2
(t)为R(t)的包络
(t) arctg X s (t) 为R(t)的相位
X c (t)
V (t)、(t)缓变
R(t)可视为窄带过程
R(t)
窄 带 信 号 特 征
S(w)
△f
0
fc f
1、波形、频谱类似窄带信号
2、原因：衰落信号、多径（频率弥散）
系统传输特性
H ()
Fo ( ) F ()
V0 F ( )e jt0 (1 F ()
e j )
V0e jt0
(1
e j
)
H ( ) V0e jt0 (1 e j ) 可以分成两部分
H(ω)
分 析
V f(t) 0
延迟 t0
1+e-jwτ
f0(t)
H(w)
（2）1 e j 特性
| 1 e j | | 1 cos j sin | | 2cos2 j2sin cos |
2
22
2 | cos
|| cos
j sin
|
2
2
2
| cos j sin | 1
三、信号合并方式 1．最佳选择式：
选择信噪比最好的一个接收 2．等增益相加式：
各支路等增益相加 3．最大比值相加式：
使增益和本支路信噪比成正比后相加 性能：3>2>1
n
n
ui (t) cos0t cosi (t) ui (t) sin0t sin i (t)
i 1
i 1
n
n
设：X c (t) ui (t) cosi (t)，X s (t) ui (t) sin i (t)
i 1
i 1
R(t) X c (t) cos0t X s (t) cos0t V (t) cos[0t (t)]