第6章(6.1.4)移动信道的模型(多径衰落信道)
移动通信信道模型的归纳
移动通信信道模型归纳报告13信息 XXXXXXX摘要移动通信中，无线电波传播特性非常复杂，在传播过程中信号收到各种干扰。
对无线通信信道的建模研究可以在理论上抑制部分干扰，因此信道模型的研究作为推动整个移动通信发展的关键技术之一，国内外都对它做了大量的研究，并得到了一些成果。
本文将对现有的移动通信信道模型进行分类，并举例对典型的移动通信信道模型进行详细介绍。
关键词：移动通信，信道模型1.简介移动通信的迅猛发展使移动信道无线电波传播预测成为移动通信领域的研究热点。
移动信道与其它信道相比是稳定性最差的一种，由于电波在移动信道中传输时在时域和空域上都会有较大随机性的波动和起伏，要对其进行控制和测量都比较困难，且实地设站检测费用极高。
如果能建噪声立一些模型，通过数值计算就可以较好地预知信道特性，那它们将比实地测量方法更可取。
近年来国内外都有不少相关论文发表，建立了一些较实用的电波传播预测模型，本文根据已有的研究成果进行归纳展示。
移动通信信道是多径衰落信道，数字信号在信道中传输时，容易发生突发性误码和严重的码间串扰。
对于多径衰落的信道，根据不同的标准有不同的分类方法。
根据尺度不同，可以分为大尺度模型（数米范围内的均值）和小尺度模型（在波长范围内的测量值）。
根据环境特征不同，可分为室内、室外、陆地、海洋、空间等等。
根据应用区域不同，可分为宏蜂窝（2km）、微蜂窝（500m）、微微蜂窝。
根据建模方式可分为统计性模型 (经验模型 )、半经验或半确定性模型和确定性模型[1]。
统计性模型 (经验模型 )是根据大量的测量结果统计分析后得出的图表和公式 ,不需要相关环境的详细信息。
确定性模型是对具体的现场环境直接应用电磁理论计算的方法。
半经验或半确定性模型是基于把确定性方法用于一般的市区或室内环境中导出的等式 ,有时为改善它们和实验结果的一致性，则根据实验结果对等式进行修正[2]。
本文将以建模方式为分类标准，从原理、特点、用途等方面剖析不同信道模型的特点。
移动衰落信道
移动无线信道的基本理论 1、多径传播 2、脉冲色散 3、多普勒频率 4、频率色散 5、突发误差 6、衰落持续时间 7、连接时间间隔
第二章 随机变量、随机过程和确定 性信号
随机变量 1、累积分布函数 2、概率密度函数 3、数学期望 4、方差 5、协方差 6、特征函数 7、切比雪幅夫不定式 8、中心极限定理
移动衰落信道mobilefadingchannels德m德matthiaspatzold著陈伟译hild著目录?第一章绪论?第二章随机变量随机过程和确定性信号?第三章作为参考模型的瑞利过程和莱斯过程?第四章确定性过程的理论导论?第五章确定性过程模型参考的计算方法频率非选择性随机信道模型和确定性信道模型?第六章?第七章频率选择性随机信道模型和确定性信道模型?第八章快速信道仿真器第一章绪论?移动无线系统的沿革第一代移动无线系统完全基于模拟技术abc网450mhz第二代移动无线系统以网络的数字化为特征d网900mh基于gsmd网900mhz基于gsme网1800mhz数字蜂窝系统dcs1800第三代移动无线系统全球移动通信系统umtsumtsimt2000为2ghz2mbs移动宽带系统mbs计划在6070ghz155mbs卫星通信关键第四代移动无线系统目标是综合宽带移动服务100ghze网1800mh数字蜂窝系?移动无线信道的基本理论1多径传播2脉冲色散3多普勒频率4频率色散5突发误差6衰落持续时间7连接时间间隔第二章随机变量随机过程和确定性信号?随机变量1累积分布函数2概率密度函数3数学期望3数学期望4方差5协方差6特征函数7切比雪幅夫不定式8中心极限定理?重要的概率密度函数1均匀分布2高斯分布3瑞利分布4莱斯分布5对数正太分布6suzuki分布?随机过程1复随机过程2自相关函数3互相关函数4平稳过程5电平通过率6平均衰落持续时间第三章作为参考模型的瑞利过程和莱斯过程??莱斯过程和瑞利过程的基本性质jakes功率谱密度psd换自相关函数自相关函数gaussian功率谱密度换自相关函数平均多普勒频移和多普勒扩展傅里叶反变傅里叶反变?莱斯过程和瑞利过程的统计特性1相位和振幅的概率密度函数2电平通过率和平均衰落持续时间3瑞利过程衰落时间间隔注
第6章(6.1.3)信道的选择性的分类
6.1.3 信道的分类一、引言1.时变多径衰落信道的两个重要效应及其对数据传输的重要影响①多径效应（时域） －会引起信道的时间色散（频率选择性衰落）②多普勒效应（频域）－会引起信道的频率色散（时间选择性衰落） 但色散（或选择性衰落）影响程度取决于一定条件：发送信号参数（W ，T ）与信道特征参数（m T ，d B ）之间的关系多径效应与多普勒效应、两个特征参数影响示意图映射关系（等价）1.信道分类的方法：按发送信号参数（W ，T ）与信道特征参数（m T ，d B ）之间的关系来分类设：发送信号参数－符号持续时间T ；带宽W ，W ≈1/T 信道特征参数－多径扩展m T ，相干带宽m c T f 1)(≈∆； 多普勒扩展d B ，相干时间d c B t 1)(≈∆二、分类1.非色散信道－或时间/频率（双重）非选择性衰落信道。
条件：m ,)(T T f W c >>∆<<∙或扩展因子1B d m <<T （欠扩展） d c B W t T >>∆<<∙或,)(2.时间色散信道－或频率选择性衰落信道。
条件：m ,)(T T f W c <<∆>>∙或 时间色散，频率选择性衰落 d c B W t T >>∆<<∙或,)( 时间非选择性衰落，频率非色散3.频率色散信道－或时间选择性衰落信道。
条件：m ,)(T T f W c >>∆<<∙或 频率非选择性衰落，时间非色散 d c B W t T <<∆>>∙或,)( 频率色散，时间选择性衰落4.双重色散信道－时间/频率（双重）选择性衰落信道。
条件：m ,)(T T f W c <<∆>>∙或 时间色散，频率选择性衰落 d c B W t T <<∆>>∙或,)( 频率色散，时间选择性衰落另外，频率非色散条件：d B W >>与“慢衰落”条件：（符号速率）d f T>>1（衰落频率）相当 按数据速率和车速不同划分信道： 1()c d t B ∆≈大，慢衰落 1()c dt B ∆≈小，快衰落T慢衰落快衰落C T B ≈C B ≈频率非选择性率选择性()C f ∆ ()C t ∆多径衰落信道的分类示意图三、关于非色散（非选择性衰落）信道的进一步说明上述非色散信道的第二个条件：T1B W B d TW d <<−−→−<<≈所以1 因为d B 和d f (衰落频率)λv∝，所以T1f d <<(符号速率)－时间慢衰落(相对符号速率）即：接收的衰落信号的包络衰落频率（d f ）远低于符号速率。
无线 第6章 小尺度多径衰落
相干时间TC是多普勒扩展在时域的表示，用于在时域描述信道频率色
散的时变特性。
第6.3节、小尺度衰落的类型
小尺度衰落 （基于多径时延扩展）
平坦衰落 ① 信号带宽＜信道带宽 ② 延迟扩展＜符号周期
频率选择性衰落 ① 信号带宽＞信道带宽 ② 延迟扩展＞符号周期
小尺度衰落 （基于多普勒扩展）
快衰落 ① 高多普勒频移 ② 相干时间＜符号周期 ③ 信道变化快于基带信号变化
生接收信号失真。
第6.3节、小尺度衰落的类型
多普勒扩展引起的衰落 根据发送信号与信道变化快慢程度的比较，信道可分为快衰落信道和慢衰 落信道。 快衰落信道：在快衰落信道中，信道冲激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短。由于多普勒扩展引起频率 色散，从而导致信号失真。从频域可看出，信号失真随发送信号带宽的 多普勒扩展的增加而加剧。 慢衰落信道：在慢衰落信道中，信道冲激响应变化率比发送的基带信号 变化率低得多，可假设在一个或若干个带宽倒数间隔内，信道均为静态 信道。在频域中，这意味着信道的多普勒扩展比基带信号带宽小的多。
X点和Y点接频率的变化值（即多普勒频移） 为：
1 v fd cos 2 t
由上式可看出，多普勒频移与移动台运动速度、移动台运动方向和无线电 波入射方向之间的夹角有关。若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频
移为正（即接收频率提高）；若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频
与多径信道的特定幅度、时延及传输信号的带宽有关。
第6.1节、小尺度多径传播
无线信道的多径传播特性导致了小尺度多径衰落。多径衰落的特点如下： 无线信号经过短时间或短距离传播后，信号强度发生急速变化。 在不同的多径信号上，存在着时交的多普勒频移引起的随机频率调制。 多径传播时延引起的扩展（表现为回音）。。
移动通信信道模型
Hata 模型
Okumura-Hata 模型（150MHz -1.5GHz） Cost231-Hata 模型（1.5GHz -2GHz）
Okumura-Hata 模型 适用频率范围150MHz -1.5GHz传播距离在 1~20km的城市场强预测。 根据Okumura曲线图所作的经验公式，以市区传 播损耗为标准，并对其它地区进行修正。 市区路径损耗的标准公式。在1km以上的情况下 ，预测结果和Okumura模型非常接近。 缺点：适用于大区制移动系统，不适用于小区半 径为1km的个人通信系统。
大尺度模型——室外模型
Okumura模型（奥村模型） Hata模型 Walfisch-Ikegami模型
Okumura模型
预测城区信号时使用最广泛的模型，在日本已经 成为系统规划的标准。 适用频率范围150MHz-3GHz，距离1－100km， 天线高度30－1000m。 由奥村等人，在日本东京，使用不同的频率，不 同的天线高度，选择不同的距离进行一系列测试 ，最后绘成经验曲线构成的模型。
计算任意地形地物情况下的信号中值：
LA LT KT
Okumura模型 例：某一移动电话系统，工作频率为450MHz，基站 天线高度为70m，移动台天线高度为1.5m，在郊区 工作，传播路径为正斜坡，且角度为15mrad，通信 距离为20km，求传播路径的损耗中值。
Lbs 32.45 20lg f 20lg d
作业
假定f=800MHz,hm=1.5m,hb=30m,hroof=30m,平顶 =90， =15m。试比较Walfish模型和Hata 建筑， 模型的预测结果（要求：用matlab仿真软件计算并 画图，设收发距离为1km~5km，步长为200m)。
第6章(6.1,6.1.1)衰落多径信道上的数字信号传输
第6章衰落多径信道上的数字信号传输引言：着重讨论陆地移动通信中的信道及数字信号传输问题本章内容：6.1移动无线信道（课本14.1和14.2节）6.2在频率非选择性慢衰落信道上二进制数字信号传输（14.3节）6.3 多径衰落信道的分集技术（课本14.4节）6.4 在频率选择性慢衰落信道中数字信号传输（课本14.5节）6.1移动无线信道本节讨论：1.移动无线信道的特性(6.1.1)2.信道的数学描述（6.1.2）3.信道的分类（6.1.3）4.移动信道的模型（6.1.4）6.1.1 移动无线信道的特性（物理信道）引言：1.物理描述—①侧重于定性、概念性描述②侧重于说明信道对信号传输的影响（衰落）2.移动通信媒质（电磁波传播环境）移动无线通信所传送的信息是通过电磁波承载在空中传播来实现的。
电磁波传播的途径就是无线信道，这种信道是一种开放性信道。
电磁波的传播特性就决定了无线信道的特性。
而电磁波的传播特性与电磁波的传播机制有密切关系。
1.电磁波的传播机制▲最简单的情况－自由空间传播，即视距传播。
这是一种直射的传播机制。
例：卫星通信系统和微波通信系统的无线视距链路中。
电磁波在自由空间中22df传播路径损耗。
根据自由空间的路径损耗可以对视距无线链路进行设计。
▲移动通信系统中电磁波的传播环境（或通信媒质）比较复杂：基站天线：30～100米，移动台天线1～4米通信媒质：大气，地形，自然物，建筑物，天气等在移动通信系统中，电磁波的传播会遇到各种障碍物，同时移动台运动过程中电磁波的传播环境也在不断变化。
因此，在移动通信系统中，电磁波的传播机制通常不是自由空间的视距传播，而是反射(reflection)、绕射(diffraction)和散射(scattering)等三种基本的传播机制。
反射—当电磁波传播时遇到尺寸比波长λ大得多的物体表面时，会发生反射现象。
如地球表面、建筑物和墙壁表面都绘引起电磁波的反射。
绕射—当发射天线与接收天线之间存在密度比较大且尺寸比波长λ大的物体，就会在阻挡物的后面产生次级波，也就是说电磁波“绕过”障碍物继续传播，这种现象称为绕射。
第6章 通信信道及其模型图文课件
Sr(dB)是接收信号S的r 平 均St功率G；t SGt(dr B)是Lp发送信号的功率；
Gt(dB)是发射天线在接收机方向的增益；Gr(dB)是接收天线在发 射机方向增益；Lp(dB)为传播衰减。
Lp(dB)为传播衰减，其传播统计模型是斜截式模型，由2 部分组成：与距离相关的确定性部分以及阴影衰落和多径衰落产 生的统计部分。
②多普勒功率谱
描述了窄带信号多普勒频率扩展的信息，它可由散射函 数得出
Sv
S
,
v
d
-
通信系统仿真技术(第6章 通信信道及其模型 )
③空－频相关函数 在频域内可以完整地描述出信号频率弥散的模拟特性。 它是多径密度分布函数的傅立叶变换，定义为：
应之间P(的Δ相f)关表性示，信也道称P对为两f信个 道频F传率输p为函f1数和。f2窄带信号的冲激响
Rc~ , t E[c~* ,tc~ ,t t]
通信系统仿真技术(第6章 通信信道及其模型 )
进行傅里叶变换可得到WSSUS模型频域表述
上S式被,v称 为F散t 射Rc~函数, ，t 是多径R衰c~ 落, 信t 道e模j2型vtd最重t 要的统
计值，它是时域变量(延时τ)和频域变量(多普勒频率ν) 的 函数。
式的变量进行傅里叶变S换为,v p Sv
因此
Rc~ ,t p t
写成协方Rk差l 矩t阵 形式t
-
p
sincB
kTsincB
lT
d
Rt R0t
R t Rkl t k.l0,1,2,,N
R0
p sincB
-
kT sincB
lT
d
k .l
移动通信第三课 移动信道模型和简单定量分析
若 Bs > Bc：“频率选择性衰落（FSF）”
信号传输速率受多径时延的限制。
多径信道---多普勒扩展与相关时间
多径信道---多普勒扩展与相关时间
多普勒扩展与相关时间的关系 如下图所示：
相关时间的意义
一般情况下，Ts<<Tc，多普勒扩展可不 考虑：“慢衰落”
采用慢速自适应技术
非相干散射（US）
统计模型为高斯随机变量
WSSUS 的应用
多径瑞利衰落：
瑞利分布没有包括多径时延（频率 选择性） 多径模型为两个或多个独立延时的 瑞利随机变量之和
s(t) R1 R2
τ Σ r(t)
最简单的信道模型
路径跟踪
路径跟踪 2
路径跟踪 3
路径跟踪 4
抽头延时线模型
衰落的原因
接收机运动→多普勒频移 信号传输带宽
与信道带宽相比
多径传播
从接收机“看”多径传播的每条路径 对环境十分敏感
多径传播
多径效应 多径信号相位相反→合成信号 的幅度快速变化 多径信号传播路径不同→时延 散布 接收机或环境运动→多普勒频 移（多普勒调频）
移动通信面临的问题
τkl为从第 l 束多径起始时间开始测量到的第 k 条路 径的到达时间，服从具有参数 λ 的指数分布：
P (τ kl | τ ( k −1) l ) = λ exp(−λ (τ kl − τ ( k −1) l ))
θl、θkl 服从(0,2π)均匀分布：
2 β kl = β 2 (0,0) exp(−Tl / Γ) exp(−τ kl / γ )
多径衰落模型
多径衰落模型多径衰落模型是用来描述无线信道中信号传播过程中的一种现象和特性的数学模型。
在无线通信中，信号会经过多个路径传播到接收端，每条路径上的信号会受到传播过程中的各种影响，导致信号强度的变化。
多径衰落模型通过考虑这些影响因素来模拟信号衰减过程，从而更准确地描述信号传播的特性。
首先，多径衰落模型考虑了信号传播过程中的多径效应。
在无线信道中，信号不仅会直接从发射端传播到接收端，还会通过其他路径进行反射、绕射、散射等传播方式到达接收端。
每个路径上的信号在传播过程中会受到不同的路径损耗和多普勒效应的影响，导致信号的衰减和频率偏移。
多径衰落模型通过考虑这些路径的存在，将信号传播过程中的影响因素进行建模，从而更准确地描述信号传播的过程。
其次，多径衰落模型考虑了信号的相关性。
在无线信道中，由于路径的不同长度和传播时间不同，不同路径上的信号会存在时延和相位差等差异。
因此，在接收端的时间域和频域上，信号的叠加和干扰会导致信号功率的变化。
多径衰落模型通过引入相关性参数来描述信号之间的相关性，从而能更准确地模拟信号衰减过程，使接收端能够更好地处理多个路径上的信号。
此外，多径衰落模型还考虑了信道中的噪声和干扰。
在无线信道中，由于天线的位置、环境的复杂性等因素，信道中常常存在信号的噪声和干扰。
这些噪声和干扰会对信号的衰减和传输质量产生影响。
多径衰落模型通过考虑噪声和干扰的统计特性，将其加入到信号传播的模型中，从而更准确地描述信号的传播过程和受到的影响。
最后，多径衰落模型还可以通过不同的数学方法和模拟技术来实现。
例如，常用的多径衰落模型有瑞利衰落模型和莱斯衰落模型。
瑞利衰落模型假设信道中不存在直达路径，并且路径衰落服从瑞利分布。
莱斯衰落模型则假设信道中存在直达路径，并且路径衰落服从莱斯分布。
这些模型通过数学方法和模拟技术将路径损耗、多普勒效应、相关性、噪声和干扰等因素进行建模，从而更真实地描述信号的传播过程。
总之，多径衰落模型是用来描述无线信道中信号传播过程中的一种现象和特性的数学模型。
信道频率 损耗模型 阴影模型 衰落模型
信道频率损耗模型阴影模型衰落模型本文主要介绍无线通信中常用的四个模型：信道频率模型、损耗模型、阴影模型和衰落模型。
这些模型是对无线信号传输的描述，可用于无线电路设计、无线网络规划、信号覆盖预测等领域。
一、信道频率模型信道频率模型是描述无线信道频率特性的模型。
由于每个频率都有不同的传播特性，因此，无线信道的频率响应是需要建模的一个方面。
信道频率模型主要用于预测在不同频率（即不同带宽）上信道的性能和损失。
其中，常见的信道频率模型有两种：理想无限平坦频率响应模型和实际的有限频带响应模型。
理想的无限平坦频率响应模型假定无线信道对所有频率的信号响应相同，并无任何滚降和干扰。
这种模型主要用于在不同频谱范围内比较不同的无线网络方案，例如Wi-Fi和蜂窝无线电连接。
实际的有限带宽响应模型基于实际信道的复杂特性，由于加性白噪声和多径反射等，信号的响应会随着信号频率而发生变化。
这种模型更加接近实际情况，但是比起理想模型更加复杂。
二、损耗模型在无线通信系统中，有很多因素能够影响信号的传输质量，如空气介质、障碍物、雨雪、建筑物等。
而这些环境因素会因传输距离的不同而导致信号衰减，这就是所谓的信号损耗。
损耗模型主要被用来描述这种随距离而发生变化的信号弱化。
由于信号损耗涉及到多个因素，因此建立一个准确的信号损耗模型是必须的。
普遍采用的损耗模型包括路径损耗模型和自由空间传输损耗模型。
路径损耗模型考虑了多种影响信号强度的因素，包括距离、传播介质、障碍物、频率、传输功率等。
该模型描绘了信号强度沿着直线传输路径的弱化过程，并使用密集度函数表示环境因素对信号传输的影响。
自由空间传输损耗模型是另一种常见的损耗模型，它假定空气介质是完全透明的，没有任何干扰。
这种模型假设无线信号在没有障碍物的情况下沿着一条直线传播，其信号强度随着传输距离的平方根而减弱。
三、阴影模型阴影模型是一种经验模型，用于描述障碍物阻挡无线信号的效果。
在真实环境中，无线信号发射器和接收器之间存在很多干扰，包括建筑物、植被、地形等障碍物，因此阴影模型非常重要。
多径衰落模型公式
多径衰落模型公式
多径衰落模型有多种，以下为常见的瑞利衰落（Rayleigh Fading）模型相关公式介绍：
一、瑞利衰落的概率密度函数。
1. 定义。
- 在瑞利衰落信道中，接收信号的包络服从瑞利分布。
设接收信号包络为r，其概率密度函数为：
- p(r)=(r)/(σ^2)e^-frac{r^{2}{2σ^2}},r ≥ 0
- 其中σ^2为瑞利分布的参数，它与接收信号的平均功率有关。
如果平均功率为P_avg，则P_avg = 2σ^2。
二、瑞利衰落的衰落幅度。
1. 瞬时幅度。
- 对于多径衰落信道中的接收信号s(t)，可以表示为s(t)=x(t)+jy(t)，其中x(t)和y(t)是相互独立的高斯随机过程，均值为0，方差为σ^2。
- 接收信号的包络r = √(x^2)(t)+y^{2(t)}，这个包络r服从瑞利分布。
2. 衰落因子计算示例。
- 假设发射信号功率为P_t，经过多径衰落信道后，接收信号功率P_r与发射信号功率P_t之间的关系可以表示为P_r=α P_t，其中α为衰落因子。
- 在瑞利衰落中，α是一个随机变量，它与接收信号包络r有关。
如果发射信号幅度为A_t，接收信号幅度为A_r，则α=(A_r)/(A_t)，而A_r = r（当考虑归一化发射幅度A_t = 1时）。
这些公式是研究多径衰落（特别是瑞利衰落这种常见情况）在无线通信等领域的基础，有助于分析信号在多径环境下的传输特性，如误码率、信号覆盖范围等性能指标。
多径衰落介绍
Result:
参考文献
[1]T.S.Rappaport,wireless communications principles and practice, NJ Prentice Hall PRT, 1996 [2]Stege,M.,Jelitto,J..A,multiple input-outpout channel model for simulation of TX- and RX- diversity wireless system, IEEE VTC2000'fall, 2000:833~839 [3]Dirk Galda, The stochastic WSSUS Broadband Channel Model and its Implications on the OFDM System Design,TUHH,August 13, 2001 [4]杨大成等,移动传播环境——理论基础,分析方法和 建模技术,机械工业出版社,2003年8月
移动多径信道参数 综述(1/2) 综述(1/2)
功率延迟分布(PDP,Power-Delay-Profile)用于描述 信道在时间上的色散,对应时间选择性衰落 多普勒功率谱密度(DPSD,Doppler-Power-SpectralDensity)用于描述信道在频率上的色散,对应频 率选择性衰落 角度功率谱(PAS,Power-Azimuth-Spectrum)用于描述 信道在角度上的色散,对应空间选择性衰落 信号经过信道后分别形成了时延扩展,多普勒 扩展和角度扩展,分别对应相关带宽 相关时 相关带宽,相关时 间和相关距离 相关距离三组参数
小尺度衰落信道 (一)
报告人:何巍 时间:2004年1月9日
内容介绍
小尺度衰落信道基础 移动多径信道参数 小尺度衰落信道分类 多径衰落信道统计模型举例[3] 参考文献
信道模型文档
信道模型1. 引言信道模型是无线通信领域中的一个重要概念，它描述了信号在传输过程中受到的各种干扰和衰落情况。
了解信道模型可以帮助我们分析和设计无线通信系统，提高通信质量和可靠性。
本文将介绍信道模型的基本概念、常见类型以及相关应用。
2. 信道模型的基本概念信道模型是对无线通信中信号传输过程进行抽象和描述的数学模型。
在信道模型中，我们假设信号是在一定时间和空间上传播的，受到各种干扰和衰落影响。
2.1 信道衰落信道衰落是指信号在传输过程中功率的减小。
常见的原因包括自由空间路径损耗、多径效应、阴影衰落等。
衰落的强度可以通过信号的损失因子或路径损耗指数来描述。
2.2 信号干扰信号在传输过程中可能会受到外部干扰。
干扰可以分为同频干扰和异频干扰两种类型。
同频干扰是指接收信号受到同一频率其他信号的影响，而异频干扰是指接收信号受到其他频率信号的影响。
2.3 信噪比信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）是指接收信号与噪声信号的比值。
信噪比描述了信号与噪声的对比情况，是衡量信号质量的重要指标。
信噪比越大，表示噪声对信号的影响越小。
3. 常见的信道模型类型根据信道模型的特点和应用场景，可以将信道模型分为多径衰落信道模型、杂波信道模型和衰落信道模型等。
3.1 多径衰落信道模型多径衰落信道模型是描述由于多径效应引起的信号衰落的模型。
多径效应是指信号在传播过程中经历多个路径，每个路径的传播时间和损失不同，导致接收信号叠加和衰落。
3.2 杂波信道模型杂波信道模型是描述无线通信中受到底噪、窄带干扰和宽带干扰等影响的模型。
底噪是常态存在的背景噪声，干扰源包括其他系统的信号和自然界的噪声。
3.3 衰落信道模型衰落信道模型是描述信号受到大尺度和小尺度衰落的模型。
大尺度衰落由于信号传输距离、遮挡和反射等因素引起，而小尺度衰落由于多径效应引起。
4. 信道模型的应用信道模型在无线通信系统设计和性能评估中起着重要作用。
通过对信道模型的建模和仿真，可以评估系统的容量、覆盖范围和连接质量等性能指标。
第6章(6.1.4)移动信道的模型(多径衰落信道)
6.1.4 移动信道的模型（多径衰落信道）一、时变线性滤波器模型及其响应1.带通系统分析2()Re[()c l j f t s t s t e π=2()Re[()]c l j f t t r t e π=（1）离散多径）（t 1α）（t 2α）（t 3α）（t 4α）（t 1τ）（t 2τ）（t 3τ）（t 4ττ信道：信道系数()n t α，即(,)n t ατ，时延()n t τ响应：()()(())(,)(())n n nn n nx t t s t t t s t t αταττ=-=-∑∑ （14-1-2）（2）连续多径信道：)(),,(t t ττα，即(,)t ατ表示在0时刻的冲激在τ时刻的响应。
响应：()(,)()x t t s t d ατττ∞-∞=-⎰ （14-1-6）2.等效低通分析(l s t ()l t );(t c τ（1）离散多径由带通信道模型：()()(())(,)(())n n n n nnx t t s t t t s t t αταττ=-=-∑∑其中()(,)n n t t αατ=为实函数，所以有22(())Re ()e Re ()(())e c c n j f t j f t t n n l l nr t t s t t ππτατ-⎡⎤⎡⎤=-⎣⎦⎣⎦∑即得到等效低通模型为2()()()e (())c n j f t n n l l nr t t s t t πτατ-=-∑所以得到：信道系数：2()()c n j f t n t e πτα-或2()(;)c n j f t n t e πτατ- （14-1-5）响应：2()()()(())c n j f t l n l n nr t t e s t t πτατ-=-∑ （14-1-4）其中()(;)n n t t αατ 。
若令2()(;)()(())c n j f t n n nc t t e t πτταδττ-=-∑，则()(;)()l l r t c t s t d τττ∞-∞=-⎰2()()(())()c n j f t nn l nt e t s t d πταδττττ∞--∞=--∑⎰2()()(())c n j f t n l n nt e s t t πτατ-=-∑可见(;)c t τ是0时刻的冲激通过信道后在τ时刻上的响应。
第六章小尺度衰落信道
156第六章小尺度衰落信道前面已经介绍无线信道的传播模型可分为大尺度（Large-Scale）传播模型和小尺度（Small-Scale）衰落两种[2]，三、四、五章已经介绍了大尺度传播。
所谓小尺度是描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内接收信号强度快速变化的；而移动无线信道的主要特征是多径，由于这些多径使得接收信号的幅度急剧变化，产生了衰落，因此，本章将介绍小尺度衰落信道，这对我们移动通信研究中传输技术的选择和数字接收机的设计尤为重要。
本章将先介绍小尺度的衰落和多径的物理模型和数学模型，使读者从概念上清楚地认识移动无线信道的主要特点，并建立一个统一的数学模型，为以后讨论各种模型奠定基础；接着将介绍移动多径信道的三组色散参数——时间色散参数(时延扩展，相关带宽)、频率色散参数(多普勒扩展，相关时间)、角度色散参数(角度扩展，相关距离)，为之后的信道分类奠定了基础；接下来介绍衰落信道的一阶包络统计特性、二阶统计特性，大量的实测数据表明，在没有直达路径的情况下（如市区），信道的包络服从瑞利分布，在有直达路径的情况下（如郊区），信号包络服从莱斯分布，因此，一阶包络统计特性主要介绍瑞利衰落分布和莱斯衰落分布，二阶统计特性主要介绍一组对偶参数——时间电平交叉率和平均衰落持续时间，简要介绍其他两组对偶参数——频域电平交叉率和平均衰落持续带宽，空间电平交叉率和平均衰落持续距离；在已经介绍了多径信道的三组色散参数之后，将介绍小尺度衰落信道相对应的不同分类。
6.1 衰落和多径6.1.1 衰落和多径的物理模型陆地移动信道的主要特征是多径传播。
传播过程中会遇到很多建筑物，树木以及起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射及绕射等，这样，移动信道是充满了反射波的传播环境。
到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。
由于电波通过各个路径的距离不同，因而各路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。
多径衰落模型
多径衰落模型
多径衰落模型是一种用来描述多路信号传播过程中信号衰落的有效模型。
它是在布尔-拉格朗日场模型基础上发展出来的，能够比较准确地模拟出水波传播过程中电磁波衰落的一种模型。
其主要概念是使用多径模型来表示所有可能的多路信号传播路径，并确定每条路径的损耗，从而计算出所有路径的总损耗。
多径衰落模型的优势是它可以对任意复杂的传播路径进行模拟，以准确预测多路传播过程中的信号衰落。
根据传播场的物理环境，多径衰落模型可分成三类，即简单场模型（LMS）、无穷远距离多径模型（RID）和有限远距离多径模型（FDOA）。
简单场模型是以无穷大距离和无穷小衰减系数形式对传播场构建模型，它建模的是给定传播路径的衰落模型。
无穷远距离多径模型（RID）建模了传播路径之间的衰落关系。
它可以把多条路径看作一个整体，以单一衰减系数作为所有路径的衰减来描述系统下所有路径的衰落关系，相对于单一路径的衰落模型，无穷远距离多径模型（RID）更合理。
有限远距离多径模型（FDOA）是RID模型的改进，包括衰落系数的完全确定，根据传播场的情况，可以将衰落系数分解为衰减系数和电磁性质的两个方面，分别计算每条路径的损耗，最后综合计算出所有路径的总损耗，可以准确地模拟出水波传播过程中电磁波衰落，因此，有限远距离多径模型（FDOA）是一种比较准确的多径衰落模型。
信道衰落模型汇总
简单模型2种：常量（Constant ）模型和纯多普勒模型1. 常量（Constant ）模型：常量模型既没有衰落，也没有多普勒频移，适用于可预测的固定业务无线信道。
其幅度分布的概率密度函数（PDF ）为：0(r)A (r r )p δ=-式中r 为信道响应的幅度，A 为概率常数。
常量模型的多普勒谱为：()db d f P B f δ=式中fd 为最大多普勒频移，f 为基带频率，B 为常数。
2. 纯多普勒模型：纯多普勒模型无衰落，但有多普勒频移，适用于可预测的移动业务无线信道。
其幅度分布与常量模型相同，多普勒谱为：()x db d df f P C f f δ=-，C 为常数。
由于移动通信中移动台的移动性，无线信道中存在多普勒效应。
在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低。
我们在移动通信中要充分考虑“多普勒效应”。
虽然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但是这不可否认地会给移动通信带来影响，为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。
也加大了移动通信的复杂性。
3. 瑞利模型：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。
这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。
瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号（LoS ，Line of Sight ）的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。
在无线通信信道环境中，电磁波经过反射折射散射等多条路径传播到达接收机后，总信号的强度服从瑞利分布。
同时由于接收机的移动及其他原因，信号强度和相位等特性又在起伏变化， 故称为瑞利衰落。
瑞利分布的概率分布密度其中，r是接收信号的包络，σ2是接收信号包络的平均功率。
无线信道建模及信号传输分析
无线信道建模及信号传输分析随着移动通信技术的发展，无线通信已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
在无线通信中，信道建模和信号传输是两个非常重要的方面。
信道建模是指将无线信道中的时变和时空非均匀性进行建模，并且通过建模来分析信道的行为。
信号传输则是指在这个建模的基础上，将信息转化为电磁波信号，利用天线将电磁波信号传输到接收端的过程。
一、无线信道建模无线通信中的信道主要包括下面两种类型：衰落信道和多径信道。
1. 衰落信道衰落信道是指，由于稀释、遮挡和反射等因素，无线信号在传播过程中会发生衰落现象。
通常情况下，衰落信道是非常复杂的，不同位置的信号强度和相位都会发生变化。
在衰落信道建模中，常用的技术是瑞利衰落和莱斯衰落。
其中，瑞利衰落用于描述大空间范围内的信号传播，而莱斯衰落主要用于描述小尺度的信号传播。
2. 多径信道多径信道是指信号在传输过程中因为反射、衍射和绕射而形成多个传输路径的现象。
这些多个传输路径上的信号会相互干扰，导致信号失真和随机强度变化。
因此，多径信道建模需要考虑其复杂性。
目前，常用的建模方法有多径Fading模型和时频域建模。
二、无线信号传输分析信号传输是无线通信过程中的一个核心环节，它包括信号的调制、调制信号的频率转换、功率放大等过程。
在信号传输分析中，主要需要解决的问题是信噪比、误码率、带宽等。
1. 信噪比在信号传输过程中，信噪比是一个非常关键的参数。
信噪比越高，接收到的信号就越清晰，误码率就越低。
因此，我们需要对信噪比进行分析，找出尽可能提高信噪比的方法。
2. 误码率误码率是指在信号传输过程中，接收端输出的数字信号中有错误的比例。
误码率会受到信道干扰、噪声等因素的影响。
在分析误码率时，我们需要找出降低误码率的方法，例如增加码距、使用抗干扰编码等。
3. 带宽带宽是指信号在频率上所占据的范围。
一般而言，带宽越大，则信号传输的速率越快。
在无线通信中，因资源有限，我们需要在有限带宽内尽可能提高传输的速率，因此需要对带宽进行系统设计和优化。
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（2）频域分析
f
f
假定信道是理想的频率非选择性衰落信道， W (f )c 信道带宽 W (f )c ，在信号带宽内 C ( f ; t ) 为常数。即 C ( f ; t ) C (0; t ) 。
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第 6 章 衰落多径信道上的数字信号传输
211
C( f ;t)
l
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第 6 章 衰落多径信道上的数字信号传输
214
因此瑞利衰落信道完整模型如下： 等效低通模型：
WGN
(t ) a(t ) jb(t )
LPF
z (t ) nc (t ) jns (t )
z (t )
(t )
sl (t )
rl (t )
带通模型：
WGN
n
其中 n (t ) 2 f c n (t ) 其中 (t ) 2 f c (t )
连续多径： c( ; t ) ( ; t )e j (t )
2.分析： c( ; t ) 由许多时变随机向量组成
幅度系数 n (t ) －随移动台运动而随机变化；相位偏移 n (t ) －在[0,2 )内随 机变化。且各条路径是独立的，各个向量分量是独立随机变量，且零均值的。
n n
（2）连续多径
信道： ( , t ), (t ) ，即 ( , t ) 表示在 0 时刻的冲激在 τ 时刻的响应。
响应： x(t )
( , t )s(t )d
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第 6 章 衰落多径信道上的数字信号传输
207
2.等效低通分析
sl (t )
213
3.模型的建立
乘性高斯噪声信道模型（等效低通） ：
(t )
z (t )
sl (t )
rl (t )
若发送信号为角度调制信号， sl (t ) 1 则 rl (t ) (t ) sl (t ) (t ) 故，又称为瑞利衰落信道 （瑞利分布） （令噪声 z(t)=0）
rl (t ) 的幅度 rl (t ) 服从瑞利分布，称为瑞利衰落信号。
n
n
(t )e jn ( t ) ( n (t ))d = n (t )e jn (t )
n
连续 rl (t ) ( ; t )e j (t ) d c( ; t )d C (0; t )
所以，与前面 c( ; t ) 分析相类似， rl (t ) 是零均值、低通复高斯过程。
n
其中 n (t ) ( n ; t ) 。 若令 c( ; t ) n (t )e j 2 fc n (t ) ( n (t )) ，则
n
rl (t ) c( ; t ) sl (t )d
n
n
(t )e j 2 fc n (t ) ( n (t ))sl (t )d
BPF
j 2 fct s (t ) Re sl (t )e
2
BPF
WGN
x(t ) Re rl (t )e
j 2 fct
j 2 fct
n(t ) Re z (t )e
公 式
G ( f ) F ( f )df g ( ) f ( )d ）
所以，
rl (t ) C (0; t ) sl (t )
rl (t ) 的幅度 rl (t ) 服从瑞利分布，相位 (t ) 服从均匀分布。
C (0; t )
sl (t )
rl (t )
n (t )e j 2 fc n (t ) sl (t n (t ))
n
可见 c( ; t ) 是 0 时刻的冲激通过信道后在 时刻上的响应。
（2）连续多径
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208
信道： c( ; t ) ( ; t )e j 2 fc ( t ) 响应： rl (t ) c( ; t ) sl (t )d ( ; t )e j 2 fc (t ) sl (t )d
（ 3 t） （ （ 1 t） （ 2 t） 4 t） （ t ） 3
（ 4 t）
信道：信道系数 n(t ) ，即 ( n, t ) ，时延 n(t ) 响应： x(t ) n(t ) s (t n (t )) ( n, t ) s (t n(t ))
3. 初步结论
（1）根据中心极限定理，合成的时变随机向量 c( ; t ) 是零均值，低通复高斯过程 其幅度 c( ; t ) 服从 Rayleigh 分布，相位 n (t ) 服从（0，2 )均匀分布。 （2）信道传输函数： C ( f ; t ) c( ; t )e j 2 f d
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209
二、多径衰落信道的统计特性
1.等效低通信道
论冲激响应：即 0 时刻的冲激通过信道后在 时刻上的响应。 离散多径： c( ; t ) n (t )e jn (t ) ( n (t ))
对于频率非选择性衰落信道，满足 W (f )c 接收信号的多径分量是不可分辩的，信道模型是单一的路径（瑞利衰落） 。 对于频率选择性衰落信道，满足 W (f )c 接收信号的多径分量是可分辩的，其分辨率为 线模型。
1 。所以信道模型为抽头延迟 W
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1 Bd ( fd ) ，信道的衰减（即 C (0; t ) 值）至少在一个 T 内不变。 T
当 T (t )c 时为“快衰落” （信道分类第三、四种情况， “时间选择性衰落信道” ）
1 Bd ( fd ) ，信道的衰减（ C (0; t ) 值）在一个 T 内就发生变化。 T （4）关于频率“非选择性”与“选择性”衰落信道
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第 6 章 衰落多径信道上的数字信号传输
212
（3） rl (t ) C (0; t ) sl (t ) ， 关于“慢衰落”与“快衰落”
rl (t ) 幅度衰落快慢取决于 T 与 (t ) c 的关系：
当 T (t )c 时，为“慢衰落” （信道分类的第一、二种情况）
引言：利用信道的统计特性，在非色散信道条件下，建立信道的数学模型。
1.分析：等效低通
设发送信号为未调制射频波（干净的载波） ， sl (t ) 1 信道－离散： c( ; t ) n (t )e jn ( t ) ( n (t ))
n
连续： c( ; t ) ( ; t )e j (t ) （1）时域分析 接收信号－离散 rl (t )
可以证明：无噪声下， rl (t ) 的包络 rl (t ) 的功率谱为
S rl ( f ) S ( f ) 0 其中 f D
v
1
2 2 f fD
， 当 f fD 其它f
为最大多普勒频移。
S rl ( f )
fD
0
fD
f
(t ) 可由 WGN 通过一个 LPF 来实现，LPF 的传输函数由 S r ( f ) 来确定
（线性变换）
故 C ( f ; t ) 也是零均值、低通复高斯过程。称为时变传递函数。 （3）若其中有一条路径的分量相当强（如直射分量 LOS，超过其他分量之总和） ， 则合成向量幅度服从 Rice 分布。
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第 6 章 衰落多径信道上的数字信号传输
210
三. 频率非选择性慢衰落信道模型－瑞利衰落模型
0
f
则接收信号为： rl (t ) Sl ( f )C ( f ; t )e j 2 ftdf
C (0; t ) Sl ( f )e j 2 ftdf
（ 注 ： 上 式 来 自 于 rl (t ) c( ; t ) sl (t )d
。 由
Parseval
c( ; t )
rl (t )
（1）离散多径
由带通信道模型： x(t ) n(t ) s (t n(t )) ( n, t ) s(t n(t ))
n n
其中 n(t ) ( n, t ) 为实函数，所以有
j 2 f c t j 2 f c ( t n ( t )) Re rl (t ) e Re n(t ) sl (t n(t )) e n
即得到等效低通模型为
rl (t ) n(t ) e j 2 fc n ( t ) sl (t n(t ))
n
所以得到： 信道系数： n (t )e j 2 fc n (t ) 或 ( n ; t )e j 2 fc n (t ) 响应： rl (t ) n (t )e j 2 fc n (t ) sl (t n (t ))
因此， 当发送为射频单音信号（ sl (t ) 1 ）时， rl (t ) C (0; t ) 为零均值低通复高斯过程。 接收信号复包络等于发送信号复包络乘以复高斯过程。
2.讨论
（1）理想的频率非选择性衰落信道在数学上等效于乘性高斯噪声信道。 亦即，对发送信号引入乘性高斯噪声（或乘性瑞利衰落） 。 （2）实际的频率非选择性衰落信道（包括移动信道和短波信道） 是比较接近于理想频率非选择性衰落情况，尤其是在信号包络电平较低时。