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无线信道传播特性分析总结

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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30ⅆ퐵。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

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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P푟可由下式给出：
휆
P=P푔푔(2‒1)
푟t(4휋푑)푡푟

其中：P푡是发射功率；푔푡是发射天线增益；푔푟是接收天线增益；휆是电波波
长；d是发射机与接收机之间的距离。
将式(2-1)代入以ⅆ퐵为单位的路径损耗公式。可得出：．

P푟
PL(ⅆ퐵)=‒10log=32.45+20log푓+20log푑‒퐺t‒퐺푟(2‒2)
Pt

其中：푓为电磁波频率；퐺t和퐺푟分别为发射和接收天线增益(dB)。
由式(2-1)可以看出。自由空间中，接收信号的功率与距离的平方成反比，
即：
1
P푟∝(2‒3)
d2

在实际的移动环境中，传输损耗要比自由空间中的大许多，接收信号的功
率与距离的关系通常用下式表示：
1
P푟∝(2‒4)
da

其中：a≥2，称为路径损耗系数，一般可取为3-4。
除了路径损耗，大尺度衰落还包括阴影衰落。阴影衰落使得实际的损耗成
为一个随机变量，由式(2-1)求出的是与发射机的距离为班的平均路径损耗，一

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般认为实际的损耗服从对数正态分布。综合考虑路径损耗和阴影衰落，大尺度
衰落下路径损耗可以表示为：

푃퐿(dB)=常量+10훼logd+훽푑퐵(2‒5)

其中中：훽푑퐵表示由阴影衰落引起的路径损耗(dB)，是一个正态分布的随
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机变量，均值为0，方差为휎훽d퐵，在大多数的经验公式中，标准差휎훽푑퐵可以取
4.12dB。
大尺度衰落对于业务覆盖区域有一定的影响。

2.2小尺度衰落

无线信道的小尺度衰落是无线通信环境的重要衰落特征，包括因多径效应
而引起的衰落和信道时变性引起的衰落。其中。由于反射、散射等影响，使得
实际到达接收机的信号是发射信号经过多条传播路径后信号分量叠加而成，被
称之为多径效应；信道的时变性是指信道的传递函数是随时间而变化的，即在
不同的时刻发送相同的信号，在接收端收到的信号是不相同的。
多径时变信道根据无线移动环境的统计，信道可以划分为几种典型的信道，
其划分依据主