信道特性
通信中的信道特性分析技术
通信中的信道特性分析技术通信技术的发展带来了信息传播的革命，让人们能够更方便地获取和分享信息。
在现代通信中，信道扮演着至关重要的角色。
信道特性分析技术是一种非常重要的工具，它可以帮助人们深入了解信道的特点，从而优化通信系统，提高通信质量。
本文将从信道特性的定义、分析技术及其应用等方面来探讨通信中的信道特性分析技术。
一、信道特性的定义通信系统中的信道是指信号传递的媒介。
信道特性是指信道对信号的传输产生的影响以及信号形态的变化规律。
信道的传输特性主要包括传输延时、传播损耗、相位扭曲和信噪比等。
这些特性对信号的品质有着重要的影响。
信道特性的了解是进行通信系统设计，优化和故障排除的前提。
二、信道特性分析技术原始信号通过信道时，会被信道传递延时、失真、衰减、干扰等影响，从而影响到信号的质量。
因此，在进行通信系统设计和优化之前，需要对信道特性进行分析。
常用的信道特性分析技术主要包括以下几种：1. 信号分析技术通过对信号波形进行测量和分析，得出信号的频谱、功率谱密度、带宽等参数。
通过分析这些参数，可以深入了解信号的构成，从而更好地理解信道对信号的影响。
2. 时域分析技术通过观察信号的波形，在时间维度上对信号进行分析，如分析信号的延时、抖动等。
这种方法在分析长距离传输的信号时尤为有效。
3. 频域分析技术通过观察信号的频谱，在频率维度上对信号进行分析，如分析信号的频率响应、带宽等。
这种方法在分析高速数据传输的信号时尤为有效。
4. 极化分析技术通过对信号的极化状态进行测量和分析，可以对信道的传输特性进行描述。
这种方法在分析水声通信、卫星通信等场景时尤为有效。
三、信道特性分析技术的应用1. 通信系统设计在进行通信系统的设计时，需要深入了解信道的特性，并根据信道特性选择合适的通信技术、调制方式等。
例如，在分布式传感网络系统设计中，需要根据信道的多径特性选择合适的调制方式，以实现更高效的信号传输。
2. 通信系统优化在通信系统的运行过程中，由于信道的特性可能发生变化，可能会导致通信质量的下降。
通信原理信道与讲义噪声第3章
通信中常见的几种噪声
所谓白噪声是指它的功率谱密度函数在整个频率域(-∞＜ω ＜+∞)内是常数，即服从均匀分布。我们称它为白噪声，因为它 类似于光学中包括全部可见光频率在内的白光。
理想的白噪声功率谱密度通常被定义为
Pn
()def
n0 2
( )
式中n0的单位是W/Hz 。
通常，若采用单边频谱，即频率在0到无穷大范围内时， 白噪声的功率谱密度函数又常写成
在通信理论分析中，常常通过求其自相关函数或方差来计算噪 声的功率。
高斯分布的密度函数
正态概率分布函数还经常表示成与误差函数相联系的形 式，所谓误差函数，它的定义式为
互补误差函数
er(fx) 2 xez2dz
π0
er(x f)c1er(xf)2 xez2dz
高斯型白噪声
所谓高斯白噪声是指噪声的概率密度函数满足正态分布 统计特性，同时它的功率谱密度函数是常数的一类噪声。
(a) 一对输入端， 一对输出端； (b) m对输入端，n对输出端
对于二对端的信道模型来说，它的输入和输出之间的关系 式可表示成
eo(t)f[ei(t) ]n(t)
式中， ei(t)——输入的已调信号； eo(t)——信道输出波形； n(t)——信道噪声(或称信道干扰)； f［ei(t)］——表示信道对信号影响(变换)的某种函数关系
通信原理信道与噪声第3章
精品jin
3.1 信道特性
信道的定义 通俗地说，信道是指以Байду номын сангаас输媒介(质)为基础的信号通路。
具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路；抽 象地说，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给信 号以限制和损害。 信道的作用是传输信号。
无线传输信道的特性
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 (3)2.3传播途径 (4)三、无线信号的传播方式 (4)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 43.2.3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。
信道特性
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 τωϕ-=)(t i μ)(t iτ)(),(),(t t t i i i ϕτμωωϕωτd d )()(=频率选择性衰落与相关带宽:假定多径传播的路径只有两条，且到达接收点的两路信号的强度相同，只是在到达时间上差一个时延 。
信道种类及其特点
信道分类及其特点根据通信的概念，信号必须依靠传输介质传输，所以传输介质被定义为狭义信道。
另一方面，信号还必须经过很多设备(发送机、接收机、调制器、解调器、放大器等)进行各种处理，这些设备显然也是信号经过的途径，因此，把传输介质(狭义信道)和信号必须经过的各种通信设备统称为广义信道。
我们这里研究的是狭义上的信道，即信号的传输介质。
信道可分为两大类：一类是电磁波的空间传播渠道，如短波信道、超短波信道、微波信道、光波信道等；它们具有各种传播特性的自由空间，习惯上称为无线信道；另一类是电磁波的导引传播渠道。
如明线信道、电缆信道、波导信道、光纤信道等。
它们具有各种传输能力的导引体，习惯上就称为有线信道。
一、有线信道：1、架空明线，即在电线杆上架设的互相平行而绝缘的裸线，它是一种在20世纪初就已经大量使用的通信介质。
架空明线安装简单，传输损耗比电缆低，但通信质量差，受气候环境等影响较大并且对外界噪声干扰比较敏感，因此，在发达国家中早已被淘汰，在许多发展中国家中也已基本停止了架设，但目前在我国一些农村和边远地区受条件限制的地方仍有不少架空明线在工作着2、双绞线电缆(TP)：将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低信号的干扰程度，电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成，也因此把它称为双绞线。
双绞线分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。
目前市面上出售的UTP分为3类，4类，5类和超5类四种：3类：传输速率支持10Mbps，外层保护胶皮较薄，皮上注有“cat3”4类：网络中不常用5类（超5类）：传输速率支持100Mbps或10Mbps，外层保护胶皮较厚，皮上注有“cat5”超5类双绞线在传送信号时比普通5类双绞线的衰减更小，抗干扰能力更强，在100M网络中，受干扰程度只有普通5类线的1/4，目前较少应用。
STP分为3类和5类两种，STP的内部与UTP相同，外包铝箔，抗干扰能力强、传输速率高但价格昂贵。
信道的名词解释
信道的名词解释信道是指信息传递的通道或媒介，是信息传输系统中至关重要的部分。
它可以是物理通信线路、电磁波传播的媒介，也可以是无线电、光纤、卫星等传输方式。
信道在现代通信技术中扮演着桥梁的角色，使得信息能够被准确、高效地传递。
一、信道的定义信道是指信息从发送者到接收者的传输媒介。
在通信系统中，信息通过信号的形式进行传输。
信道的任务就是承载这些信号并保证它们的准确传递。
这意味着信道必须具备一定的带宽和传输能力，能够在发送和接收之间传输信号。
信道的好坏直接影响到信息传输的质量和速度。
二、信道的分类信道可以根据传输媒介的不同分为有线信道和无线信道。
1. 有线信道有线信道是指通过电缆、光纤等有线媒介进行信号传输的通道。
它的传输速度和质量较高，可以同步传输多路信号。
有线信道可以实现长距离或高速率的信号传输，被广泛应用于有线电视、互联网、电话等领域。
2. 无线信道无线信道是指通过电磁波进行信号传播的媒介，如无线电、微波、红外线和可见光等。
无线信道具有灵活性高、覆盖范围广的特点，适用于移动通信、无线网络等场景。
然而，无线信道容易受到干扰和衰减，传输速率和可靠性相对较低。
三、信道的特性1. 带宽信道的带宽是指信道能够传输的频率范围。
它决定了信道能够传输的最高频率和信号的带宽。
带宽越大，信道传输的数据量就越大，传输速度也就越快。
2. 容量信道的容量是指信道能够传输的最高数据速率。
容量受到信道带宽和信噪比的影响，理论上，信道容量与带宽成正比。
3. 信噪比信号与噪声的比值被称为信噪比。
信道中存在的噪声会干扰信号的传输，降低信号的质量和可靠性。
信噪比越大，信号质量就越好，信道传输的误码率就越低。
4. 延迟信道传输数据时，由于信号的传播速度有限，会产生传输延迟。
延迟取决于信道的物理长度和传播速度，特别是光纤信道的延迟较低。
五、信道的应用信道在现代通信系统中广泛应用于各个领域。
无论是有线通信还是无线通信，都需要可靠且高效的信道。
信道是什么
信道是什么在当今高度互联的社会中，我们几乎每天都在使用各种无线通信技术来传输数据和进行通信。
我们可以通过手机与朋友交流，通过电视观看节目，通过互联网浏览网页等等。
但是，你有没有想过这些数据是如何在空中传输的呢？这就要涉及到信道的概念。
信道是指无线通信中的空间或者频率资源，用于在发送端和接收端之间传输数据或者发送信号。
在理解信道之前，我们需要先了解一些基础的通信原理。
1. 通信原理在无线通信中，将发送方的信息经过编码的方式转化成无线信号，并通过无线信号的传播来到达接收方，再经过解码的方式将信号转化回原始信息。
这个过程可以简单地分为三个主要部分：发送方、信道和接收方。
- 发送方：将信息进行编码和调制，将数据转化成适合在信道中传输的信号。
信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。
- 信道：是指信息在发送方和接收方之间传输的媒介。
信道可以是物理介质，例如空气、水或光纤等，也可以是电磁波频谱中的一部分。
- 接收方：接收到经信道传输的信号后，将信号进行解调和解码，将信号恢复成原始的信息。
2. 信道的分类信道可以根据不同的标准和特性进行分类。
下面是一些常见的信道分类：- 有线信道：即信号传输通过电缆或光纤等有线介质进行。
有线信道可以提供更稳定和可靠的传输效果，例如以太网、USB和HDMI 等。
- 无线信道：即信号通过无线传输媒介进行，常见的无线信道包括微波、无线电波和红外线等。
无线信道的优势在于可以实现远距离和移动通信。
- 导向信道：信号通过特定的路径传输，例如光纤和导线等。
导向信道比较适合在相对较短的距离内传输信号。
- 非导向信道：信号不经过特定的路径传输，例如无线电波和红外线。
非导向信道能够实现更灵活和广泛的传输。
3. 信道的特性信道的特性决定了通信系统的性能和可靠性。
以下是一些常见的信道特性：- 带宽：信道的带宽是指信道能够传输的频率范围。
带宽越大，信道可以传输的信息量越大。
- 延迟：信道的延迟是指信号从发送端到接收端所需的时间。
移动通信系统中的信道特性
移动通信系统中的信道特性在我们生活的这个信息时代，移动通信已经成为了不可或缺的一部分。
无论是日常的电话通话、发送短信，还是通过手机浏览网页、观看视频，这一切都离不开移动通信系统的支持。
而在移动通信系统中，信道特性是一个至关重要的概念，它对于通信质量和效率有着深远的影响。
要理解移动通信系统中的信道特性，首先得明白什么是信道。
简单来说，信道就是信息从发送端传输到接收端所经过的路径。
在移动通信中，这个路径可不是一条笔直的、毫无干扰的“高速公路”，而是充满了各种复杂情况和不确定性。
移动通信信道的一个显著特点就是多径传播。
想象一下，当你在一个高楼林立的城市中打电话，信号从你的手机发送出去后，可能会经过建筑物的反射、折射，甚至绕射，然后以多条不同的路径到达接收端。
这就导致接收端接收到的信号是多个路径传来的信号的叠加。
这种多径传播会带来信号的衰落和时延扩展。
衰落就是信号强度的快速变化，有时候强，有时候弱，让你的通话质量时好时坏。
时延扩展则会导致符号间干扰，使得接收端难以准确地解读发送的信息。
除了多径传播，移动通信信道还存在多普勒频移的现象。
当移动台（比如你的手机）在移动时，相对于基站发送的信号，它会产生频率上的变化。
这就好像一辆行驶中的汽车听到的警笛声，随着汽车的靠近或远离，警笛声的频率会发生变化。
多普勒频移会影响信号的解调，导致误码率增加，进而影响通信质量。
另外，噪声也是移动通信信道中不可忽视的一个因素。
噪声可以来自各种来源，比如自然界的电磁干扰、其他电子设备的辐射等等。
这些噪声会叠加在有用信号上，使得信号变得模糊不清，增加了接收端正确解调信号的难度。
在不同的环境中，移动通信信道的特性也会有所不同。
比如在城市环境中，由于建筑物密集，信号的反射和遮挡比较严重，多径传播和衰落现象更加明显；而在开阔的农村地区，信号传播相对较为顺畅，但可能会受到更远距离的传播损耗影响。
为了应对移动通信信道的这些特性，工程师们想出了各种各样的技术和方法。
信道知识点总结
信道知识点总结一、信道的定义与分类1. 信道的定义信道是信息传输的媒介，在通信系统中起到传输信息的作用。
它可以是电磁波、光波、声波等形式的媒介，用来传输信号或数据。
2. 信道的分类根据不同的标准，信道可以分为多种类型，常见的有以下几种：（1）按传输方式分类：有线信道和无线信道。
（2）按传输方向分类：单向信道和双向信道。
（3）按传输介质分类：光纤信道、微波信道、声波信道等。
二、信道的特性与参数1. 信道的特性信道的特性包括带宽、传输速率、传输距离、信噪比、误码率等。
- 带宽：信道能够传输的频率范围，带宽越大，传输速率越高。
- 传输速率：信道能够传输的数据量，通常以每秒传输的比特数表示。
- 传输距离：信道能够传输数据的最远距离。
- 信噪比：信号与噪声的比值，反映了信号传输的质量。
- 误码率：在传输过程中产生错误的比率。
2. 信道的参数信道的参数有很多，主要包括衰减、延迟、频谱容量、多径效应等。
- 衰减：信号在传输过程中逐渐减弱的现象。
- 延迟：信号在传输中所需要的时间。
- 频谱容量：信道传输数据的最大能力。
- 多径效应：信号在传输过程中遇到多条路径，产生干扰和衰减。
三、信道传输技术1. 信道编码信道编码是指在信息传输过程中为了提高信道传输质量而对信息进行编码的过程。
常见的信道编码方式包括奇偶校验码、循环冗余校验码、汉明码、卷积码等。
2. 调制与解调调制是指将数字信号转换成模拟信号的过程，解调是指将模拟信号转换成数字信号的过程。
调制技术有幅度调制、频率调制、相位调制等。
3. 多路复用多路复用是指将多个信号通过同一信道传输的技术，包括频分复用、时分复用、码分复用等。
4. 故障检测与纠正在信道传输中，常常会出现传输错误的情况，故障检测与纠正技术可以帮助我们发现和纠正传输错误，提高传输可靠性。
四、信道建模与传输性能分析1. 信道建模信道建模是指对信道进行描述和抽象，以便对信道进行分析和仿真。
常用的信道建模方式包括概率模型、时域模型、频域模型等。
信道特性对信号传输的影响
信道特性对信号传输的影响1．无失真传输要求（1）振幅-频率特性要求振幅特性与频率无关，即其振幅-频率特性曲线是一条水平直线。
（2）相位-频率特性要求相位特性是一条通过原点的直线，或其传输群时延（即系统在某频率处的相位对频率的变化率）与频率无关，等于常数。
2．失真（1）线性失真①频率失真a．定义：频率失真是指信道的振幅-频率特性曲线不满足呈一条理想水平直线而引起的失真。
b．影响：使模拟信号的波形产生畸变。
在传输数字信号时，造成码间串扰。
c．补偿措施：用一个线性网络进行补偿，使其频率特性与信道的频率特性之和在信号频谱占用的频带内为一条水平直线。
②相位失真a．定义：相位失真是由信道的相位特性不满足群时延为常数的理想特性而引起的失真。
b．影响：相位失真对于数字信号的传输影响很大，引起码间串扰，使误码率增大。
c．补偿措施：用一个线性网络进行补偿。
（2）非线性失真①定义非线性失真是指信道输入和输出信号的振幅关系不是直线关系的失真。
②分类a．谐波失真定义：非线性特性使信号产生新的谐波分量。
产生原因：由信道中的元器件特性不理想造成。
b．频率偏移失真定义：信道输入信号的频谱经过信道传输后产生了平移。
产生原因：由发送端和接收端中用于调制解调或频率变换的振荡器的频率误差引起。
c．相位抖动失真定义：信道输入信号的相位谱经过信道传输不稳定。
产生原因：由振荡器的频率不稳定产生。
③特性图图4-10 非线性特性（3）衰落①衰落的定义衰落是指信号的包络因传播而产生起伏变化的现象。
②衰落的分类快衰落：由多径效应引起的衰落。
慢衰落：由于移动台的不断运动，电波传播路径地形地貌的不断变化，路径上季节、日夜、天气等的变化使得衰落的起伏周期较长的一种衰落。
频率选择性衰落：衰落和频率有关，不同频段上衰落特性不一样，当频率超过相干带宽时发生频率选择性衰落。
（4）多径效应①产生原因信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变。
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
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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。
信道特性分析
1、频分多路复用，特点是把电路或空间的频带资源分为多个频段，并将其分配给多个用户，每个用户终端的数据通过分配给它的子通路传输。主要用于电话和电缆电视系统。
2、时分多路复用，特点是按传输的时间进行分割，将不同信号在不同时间内传送。又包含两种方式：同步时分复用和异步时分复用。
3、波分多路复用，特点是对于光的频分复用。做到用一根光纤来同时传输与多个频率很接近的光波信号。
波分多路复用
波分复用(WND)是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器，汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。
4、码分多路复用，特点是每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信，是一种共享信道的方法。通信各方面之间不会相互干扰，且抗干扰能力强。
与其它通信信道相比，移动信道是最为复杂的一种。例如，模拟有线信道中典型的信噪比约为46dB，也就是说，信号电平要比噪声电平高40000倍。而且对有线信道来说，其传输质量是可以控制的。 通过选择合适的材料与精心加工，可以确保在有线传输系统中有一个相对稳定的电气环境。有线传输线路中，信噪比的波动通常不超过l一2dB。只有当某段线路运行了相当长一段时间后，由于线路损坏逐步带来的损耗也许可达10一15dB，但在这种情况下，就需要对这段线路进行更新了。与此相对照，陆地移动无线信道中信号强度的骤然降低即所谓衰落是经常发生的，衰落深度可达30dB。在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量，影响通信可靠性。在蜂窝移动环境中，同频干扰是一个必须考虑的问题。当发生衰落时，要接收的信号也许比同频小区基站来的干扰信号还要弱，接收机就会锁定在错误信号上。模拟移动通信多采用调频传号，调频方式的捕获效应对同频干扰有一定的抑制作用。而衰落现象会显著改变调频信号特性，消弱其捕获效应。对于数字传输来说，衰落将使比特误码率(BER)大大增加。移动信道与非移动点对点无线情道相比，信号传输的误比特串前者比后者高106倍。与此相对照，有线信道中能够很好工作的语音编码器、调制解调器和同步装置在移动环境中工作性能将会大大恶化。移动信道的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。例如，一个有许多高层建筑的大城市与平坦开阔的农村相比，其传播环境有很大不同，两者的移动信道特性也大有差异。而传播环境本身是相当复杂的，这就使得移动信道特性也是十分复杂的。复杂、恶劣的传播条件是移动信道的特征，这是由在运动中进行无线通信这一方式本身所决定的。对于移动 通信来说，恶劣的信道特性是不可回避的问题。要在这样的传播条件下保持可以接受的传输质量，就必须采用各种技术措施来抵消衰落的不利影响。这就是各种抗衰落技术，包括分集、扩频／跳频、均衡、交织和纠错编码等。另外，信号传输方式，如调制方式，对信道中的衰落也要有一定的适应能力。许多抗衰落实用技术已成功地应用于模拟无线系统。在数字移动通信中，针对数字传输的特点又发展出许多新技术。各种抗衰落技术和数字传输技术的研究对发展数字移动通信系统是十分重要的。
信道特性分析
2.1 时延扩展和相干带宽在移动通信中，由于多径效应的存在，使得接收端收到的信号与实际发送的信号相比在时间上被拉长了，这种现象称为时延扩展。
在数字通信中，由于时延扩展，接收信号中一个码元的波形会扩展到相邻码元周期中而引起码间串扰。
解决码元串扰的方法就是使码元周期大于时延扩展。
与时延扩展有关的一个重要的概念就是相干带宽。
当在移动通信中存在两个频率间隔较小的衰落信号时，由于不同传播时延的存在，使得原来不相干的这两个信号变得相干起来。
使此种情况发生的频率间隔被称为相干带宽（B）,它取C决与时延扩展。
2.2 信道衰落的分类根据发送信号与信道变化快慢程度的比较，信道可以分为快衰落信道和慢衰落信道。
快衰落信道是指信道冲击响应在符号周期内变化很快，即信道的相干时间比发送信号的信号周期要短。
快衰落仅与由运动引起的信道变化率有关，实际上，它仅发生在数据率非常低的情况下。
慢衰落信道是指信道冲击响应变化率比发送的基带信号S(t)变化率低得多，因此可以假设在一个或若干个带宽倒数间隔内，信道均为静态信道。
对频域来说，慢衰落意味着信道的多普勒扩展要比基带信号的带宽小得多。
显然，信号经历的是快衰落还是慢衰落取决于移动站的速度（或信道路径中物体的移动速度）和基带信号的发送速率。
根据相干带宽和信号带宽的比较，信道可以分为平坦衰落和频率选择性衰落。
所谓平坦衰落是指当信号带宽远小于信道的相干带宽时，信号通过该信道后各频率分量的变化是一致的，信号波形没有失真，也没有发生码间串扰。
而当信号带宽大于信道相干带宽时，该信号中不同的频率分量在经过信道后遭受的衰落程度是不一样的，这就导致了信号波形失真，造成码间串扰，此时的衰落称为频率选择性衰落。
不同的衰落类型之间的关系如下图所示。
图2-2 信道衰落的分类2.3 信道的统计特性2.3.1 一阶统计特性 设一随机过程R 的概率密度函数为p(r),则其累计概率分布函数F(R)可以表示为⎰=≤=Rdr r P R r P R F 0)()()(概率密度函数和累计概率分布函数均属于一阶统计特性。
无线信道传播特性分析总结
无线信道传播特性分析总结无线信道传播特性是指信号在无线通信中传播过程中受到的传播环境和传播介质的影响，包括传播损耗、多径效应、衰落效应等。
对于无线通信系统的设计与性能分析来说，了解和分析无线信道传播特性非常重要。
下面是对无线信道传播特性的分析总结。
1.传播损耗传播损耗是指电磁波在传播过程中由于衰减、散射和阻塞等原因而导致信号强度减弱的现象。
传播损耗和距离的关系一般符合简单的自由空间传播模型，即传播损耗随着距离的增加而呈指数衰减。
但在实际的无线通信中，信号还会受到多种因素的干扰，如建筑物、障碍物、电子设备等影响，导致传播损耗不仅与距离有关，还与环境有关。
2.多径效应多径效应是指信号在传播过程中由于经过多条路径传播而导致相位差和时间延迟的现象。
多径效应是无线通信中的主要问题之一，会导致信号的多普勒频移、传播路径的时延扩展，从而对信号的接收造成干扰。
多径效应对于室内环境而言尤为明显，因为信号在室内会经过多次反射和散射，导致接收信号的时延扩展和衰落增强。
3.衰落效应衰落效应是指信号在传播过程中由于多径衰弱、干扰和噪声等原因而导致信号强度的瞬时变化。
衰落效应分为快衰落和慢衰落两种，快衰落主要由于多径效应引起，时间尺度在微秒级别；慢衰落主要由于大尺度的传播环境变化引起，时间尺度在毫秒级别。
衰落效应对于无线通信系统的性能有很大影响，会导致信号的误码率增加和传输速率下降。
4.多普勒效应多普勒效应是指信号源或接收器移动引起的频率偏移。
当信号源或接收器相对于介质移动时，由于多路径传播，信号在传播过程中会发生频率偏移。
多普勒效应对于高速移动的通信系统尤为重要，因为当通信节点间的相对速度较大时，多普勒频移会对信号的相干性和传输性能产生显著影响。
5.阴影效应阴影效应是指传播路径上的一些障碍物对信号的遮挡和衰弱所引起的信号强度不均匀的现象。
阴影效应是由于介质的不均匀性或者障碍物造成的，会导致接收信号的强度产生明显的空间变化。
通信原理(Ⅱ)信道特性对传输的影响
两T(条发路射径机的)接收信c 号为：
传播衰减
A
Ei
f(t - E0)L和OSA f(t
第一条路径 的时延
-
b
0
- )
ETOT=ELOS +Eg 两条路径R的(接时收延差机)
h2t.求：此多径信道的传输函E数dr2=Eg
hr
设f (t)的傅里叶θ变i 换（即其θ频0谱）为F()：
f (t) F()
2、相位失真：相位～频率特性不良引起的
对语音影响不大，对数字信号影响大 解决办法：同上
3
4.4 信道特性对信号传输的影响
3、非线性失真：
可能存在于恒参信道中
定义：
输入电压～输出电压关系
是非线性的。
4、其他失真：
频率偏移、相位抖动…
输
出
电
压
直线关系
非线性关系
输入电压
图4-16 非线性特性
2）、相位～频率特性：
要求其为通过原点的直线， 即群时延为常数时无失真
群时延定义： () d d
群（
延
迟）
ms
0
相位～频率特性
频率(kHz)
(b) 群延迟～频率特性
2
4.4 信道特性对信号传输的影响
1、频率失真：振幅～频率特性不良引起的
频率失真 波形畸变 码间串扰 解决办法：线性网络补偿
4.4 信道特性对信号传输的影响
一、恒参信道的影响
恒参信道举例：各种有线信道、卫星信道… 恒参信道 非时变线性网络 信号通过线性系
统的分析方法。线性系统中无失真条件：
1）、振幅～频率特性：为水平直线时无失真
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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 τωϕ-=)(t i μ)(t i
τ)
(),(),(t t t i i i ϕτμω
ωϕω
τd d )()(=
频率选择性衰落与相关带宽:
假定多径传播的路径只有两条，且到达接收点的两路信号的强度相同，只是在到达时间上差一个时延 。
• 其中：A － 传播衰减，
• τ0 － 第一条路径的时延，
• τ － 两条路径的时延差。
求：此多径信道的传输函数
⏹ A － 常数衰减因子，
⏹ － 确定的传输时延，
⏹ － 和信号频率ω有关的复因子，其模为
⏹ 曲线的最大和最小值位置决定于两条路径的相对时延差τ。
⏹ 而τ 是随时间变化的，所以对于给定频率的信号，信号的强度随时间而变，这种现
象称为衰落现象。
由于衰落和频率有关，故常称其为频率选择性衰落。
频率选择性将同样依赖于相对时延差。
由于随参信道的衰落，将会严重降低通信系统的性能。
2
cos 2sin )cos 1(sin cos 1122ωτωτωτωτωτωτ=++=-+=+-j e j 0ωτj e
-)1(ωτj e -+。