隨機(jī)時變信道的數(shù)學(xué)建模與特性分析

1、隨機(jī)時變信道的數(shù)學(xué)建模與特性分析摘要：關(guān)鍵詞：目錄1. 概述無線通信系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于無線信道。無線信道不像有線信道那樣固定并可預(yù)測，而是具有極大的隨機(jī)性，分析難度較大。由于無線信道中電磁波受到反射、繞射、散射、多徑傳播、移動臺的運(yùn)動速度、環(huán)境物體的移動速度以及信號的傳輸帶寬等因素的影響，無線信道的建模歷來是無線系統(tǒng)中的難點(diǎn)。在實(shí)際無線通信系統(tǒng)的性能仿真中，人們使用了很多的信道模型，在眾多的信道模型中，每一種模型都不是萬能的，都受一定的條件的制約，有著不同的前提假設(shè)，甚至有些參數(shù)的定義也各不相同，從而導(dǎo)致了不少無線通信系統(tǒng)性能仿真結(jié)果的不可比性。本文以信道的時變沖激響應(yīng)為主線歸納總結(jié)

2、了比較經(jīng)典的，常用的信道模型，并對這些模型進(jìn)行歸類和簡單的分析比較，力求給信道模型一個統(tǒng)一的表述，為無線通信系統(tǒng)的仿真提供有益參考。信道模型分為數(shù)學(xué)模型和仿真模型。信道的數(shù)學(xué)模型是從理論的角度去研究信道對無線通信系統(tǒng)的影響，研究信道輸入輸出信號的關(guān)系，有確定性模型和隨機(jī)性模型兩大類。最早的信道數(shù)學(xué)模型由Zadeh提出，并由Bello在他的經(jīng)典文章1中詳細(xì)闡述。Bello把信道建模為一個具有時變沖激響應(yīng)的時變線性濾波器，在對信道作了寬平穩(wěn)非相關(guān)(WSSUS)假設(shè)的基礎(chǔ)上分析了它的統(tǒng)計(jì)特性。在這以后幾乎所有的信道模型都是基于Bello的WSSUS信道理論。一般人們講信道模型實(shí)際上是指信道的仿真模型

3、，信道的仿真模型是數(shù)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)模擬方法， Bello并沒有給出信道的仿真模型，為此文獻(xiàn)2-16研究了大量的信道仿真模型。最早的仿真模型是Jakes在1974提出的3，該模型基于平坦衰落信道，把信道描述為個傳播路徑的疊加。但是Jakes模型產(chǎn)生的信道是固定不變的，且其相關(guān)統(tǒng)計(jì)特性與理論值匹配不準(zhǔn)確，于是人們對Jakes模型進(jìn)行改進(jìn)11,13，以克服Jakes模型的上述兩個缺點(diǎn)。對于頻率選擇性衰落信道，最常用的仿真模型是抽頭延時線模型2,9,15，一些已經(jīng)作為標(biāo)準(zhǔn)的信道仿真模型，如COST207模型15，IMT2000模型，二徑模型，都是抽頭延時線模型的特例。與抽頭延時線模型相比，Peter

4、Hoeher提出的蒙特卡洛信道仿真模型4實(shí)現(xiàn)方法比較簡單，計(jì)算量較少，但是精度比抽頭延時線模型差一些。另外基于Karhunen-Loeve(KL)展開的信道仿真模型8在高精度信道仿真中體現(xiàn)了優(yōu)勢。在實(shí)際進(jìn)行無線通信系統(tǒng)的仿真時，應(yīng)當(dāng)針對載波頻率、信號帶寬、所在地區(qū)地形等不同的條件和要求選擇合適的信道仿真模型。本文的后續(xù)部分結(jié)構(gòu)安排如下，第二節(jié)歸納總結(jié)了確定性模型和隨機(jī)性模型兩種信道數(shù)學(xué)模型，給出了描述信道的參數(shù)以及信道的分類；第三節(jié)分析比較了平坦衰落信道和頻率選擇性信道的各種仿真模型；最后給出結(jié)論。2. 無線信道的數(shù)學(xué)模型與仿真模型2.1信道的數(shù)學(xué)模型（1） 確定性模型假如在一種理想情況下，基

5、站、移動臺和周圍環(huán)境都是靜止不動的，信道可以被看作一個沖激響應(yīng)的等效低通形式為的非時變線性濾波器。但實(shí)際的信道是隨時間變化的，此時的信道可建模為一個具有時變沖激響應(yīng)的時變線性濾波器。若發(fā)送的信號表示為，其中，是發(fā)送信號的等效低通形式，是載波頻率，則經(jīng)過信道后，接收信號的等效低通形式為2： (1)時變沖激響應(yīng)在信道模型中扮演了一個很重要的角色，可以將理解為時刻施加的沖激在時刻的信道響應(yīng)，Bello在文獻(xiàn)1中將稱之為輸入時延擴(kuò)展函數(shù)。Bello一共用了8種系統(tǒng)函數(shù)描述信道，本文中我們主要討論其中的4種，除了之外還有時變傳輸函數(shù)，輸出多普勒擴(kuò)展函數(shù)以及時延多普勒擴(kuò)展函數(shù)(簡稱擴(kuò)展函數(shù))。這四種系統(tǒng)函

6、數(shù)的關(guān)系如下：這四個系統(tǒng)函數(shù)可以通過傅立葉變換相互推導(dǎo)，只要知道了其中一個，另三個就都確定下來，也就是說這四個系統(tǒng)函數(shù)其中的任何一個都能完整地描述信道。式(1)表示的是用時變沖激響應(yīng)來描述信道輸入輸出的關(guān)系，同樣我們也可以寫出另外三種系統(tǒng)函數(shù)表示的信道輸入輸出的關(guān)系： (2) (3) (4)其中，分別是的傅立葉變換。（2） 隨機(jī)性模型以上是將信道看作是一個二元的確定性函數(shù)，信道的輸入輸出關(guān)系由這個二元函數(shù)完全確定。在實(shí)際信道中，電磁波受到反射、繞射、散射、多徑傳播、移動臺的運(yùn)動速度、環(huán)境物體的移動速度以及信號的傳輸帶寬等因素的影響。其中前3種因素主要表現(xiàn)為大尺度路徑損耗，后4種因素主要表現(xiàn)為小

7、尺度衰落 10，本文主要討論后者。由于這些因素的存在，此時的信道不應(yīng)該看作是一個二元的確定性函數(shù)，應(yīng)該看作是以時間為變量的隨機(jī)過程。具體來講，就是將建模為以為變量的隨機(jī)過程。研究一個任意的隨機(jī)過程難度比較大，為此，文獻(xiàn)1提出了寬平穩(wěn)非相關(guān)(WSSUS)的信道模型，并獲得了廣泛的應(yīng)用6-11。WSSUS假設(shè)隨機(jī)過程是寬平穩(wěn)(WSS)的，且對于不同的,之間是不相關(guān)(US)的。有了這個假設(shè)，利用寬平穩(wěn)隨機(jī)過程的性質(zhì)，我們可以寫出的自相關(guān)函數(shù)： (5)其中，表示沖激函數(shù)，定義為時延互功率譜密度。同樣可以推導(dǎo)出其余三個系統(tǒng)函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)： (6)其中，定義為時頻相關(guān)函數(shù)，定義為多普勒互功率譜密度，定義

8、為散射函數(shù)，易知，這四個函數(shù)互相之間也是傅立葉變換和反變換的關(guān)系。在和中，令，利用和，該變換關(guān)系是 (7)式(7)中的為時延功率譜1，也稱功率延時剖面7(Power Delay Profile, PDP)，稱為頻率相關(guān)函數(shù)，兩者的變換關(guān)系為傅立葉變換。一般來說，只在0到取非零值，其中是最大時延。同理，在和中，令，利用和，該變換關(guān)系是 (8)文獻(xiàn)1中稱為多普勒功率譜(Doppler Power Spectra, DPS)，稱為時間相關(guān)函數(shù)兩者的變換關(guān)系為傅立葉變換。一般來說，只在到取非零值，其中是最大多普勒頻移。功率延時剖面與多普勒功率譜是描述WSSUS信道極為重要的兩個特性函數(shù)，有的典型信道模

9、型(如COST207)就規(guī)定了這兩個函數(shù)的典型分布。（3） 信道參數(shù)本文中主要討論的信道參數(shù)有平均附加時延，均方根時延擴(kuò)展，最大附加時延(X dB)，相干帶寬，多普勒擴(kuò)展以及相干時間。其中，前四者屬于描述信道時間色散特性的參數(shù)，后兩者屬于描述信道時變特性的參數(shù)。下面分別給出這些信道參數(shù)的表達(dá)式。平均附加時延是功率延時剖面的一階矩，定義為： (9)均方根時延擴(kuò)展是功率延時剖面的二階矩的平方根，定義為： (10)均方根時延擴(kuò)展的典型值對于戶外無線信道為微秒級，而對于室內(nèi)無線信道為納秒級。附加時延擴(kuò)展(X dB)定義為，多徑能量從初值衰落到低于最大能量X dB處的時延。時延擴(kuò)展與功率延時剖面有關(guān)，而

10、相干帶寬與頻率相關(guān)函數(shù)有關(guān)。相干帶寬是一定范圍內(nèi)的頻率的統(tǒng)計(jì)測量值，在該范圍內(nèi)，兩個頻率分量有很強(qiáng)的相關(guān)性。Jakes在文獻(xiàn)3中給出了相干帶寬與均方根時延擴(kuò)展的關(guān)系： (11)以上四個參數(shù)描述的是信道的色散特性，并未反映信道的時變特性。信道的時變特性或是由移動臺和基站間的相對運(yùn)動引起的，或是由信道路徑中物體的移動引起的。多普勒擴(kuò)展以及相干時間就是描述信道時變特性的兩個參數(shù)。多普勒擴(kuò)展定義為一個頻率范圍，在此范圍內(nèi)接收的多普勒功率譜有非零值。相干時間是多普勒擴(kuò)展的時域表示，定義為10 (12)其中，是多普勒頻移，是移動臺移動速度，為無線電波的波長。（4） 衰落信道的分類以上所述參數(shù)只是針對信道本

11、身而言的，并沒有考慮到發(fā)送信號的帶寬、符號周期等參數(shù)對它的影響，通過對信道參數(shù)與信號參數(shù)的比較，得出了不同類型的衰落。基于功率延時剖面，信道可分為平坦衰落和頻率選擇性衰落。當(dāng)信號帶寬遠(yuǎn)小于相干帶寬時為平坦衰落，也稱為頻率非選擇性衰落。此時可近似認(rèn)為是函數(shù)，結(jié)合(1)式可以寫出信號通過平坦衰落的輸入輸出關(guān)系 (13)一般來說，為一個復(fù)高斯隨機(jī)過程。若該隨機(jī)過程為零均值的，令，可以證明任何時刻的包絡(luò)服從瑞利分布，概率密度函數(shù)(pdf)為 (14)其中，是高斯過程的方差。相位與包絡(luò)互相獨(dú)立，服從的均勻分布。它成立的條件是存在大量統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的散射體，并且沒有一個占主導(dǎo)地位。如果有一個散射體占主導(dǎo)地位，通

12、常稱之為視距(LOS)分量，則均值不為零，此時服從萊斯(Rice)分布，概率密度函數(shù)為 (15)其中，為第一類零階修正貝塞爾函數(shù)，為占主導(dǎo)地位分量的信號幅度。除了瑞利分布和萊斯分布之外，近來研究較多的一種概率分布是Nakagami-m分布，它是從實(shí)際測量中總結(jié)出來的，概率密度函數(shù)為 (16)其中，為均方值。與瑞利分布相比較，瑞利分布可以用單一參數(shù)來匹配衰落信道統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，而Nakagami-m分布包含兩個參數(shù)，即參數(shù)和。因此，Nakagami-m分布比瑞利分布更靈活、更精確。已經(jīng)證明，Nakagami-m分布最適合用于郊區(qū)無線多徑信道2。無論是瑞利分布，萊斯分布還是Nakagami-m分布，都是

13、針對平坦衰落而言的。當(dāng)信號帶寬大于相干帶寬時為頻率選擇性衰落。此時的信道輸入輸出關(guān)系不再是(13)式，而應(yīng)該是最一般的(1)式。基于多普勒功率譜，信道可分為快衰落和慢衰落。當(dāng)信道的相干時間小于符號周期時為快衰落。在快衰落信道中，信道沖激響應(yīng)在符號周期內(nèi)變化很快，從而導(dǎo)致信號失真。當(dāng)相干時間遠(yuǎn)大于符號周期時為慢衰落。在慢衰落信道中，信道沖激響應(yīng)變化比發(fā)送信號的變化慢得多，因此可假設(shè)在一個或若干個相干帶寬倒數(shù)間隔內(nèi)，信道均為靜態(tài)信道?？偟膩碚f，通過信號參數(shù)與信道參數(shù)的比較可將信道分為四類：平坦慢衰落，平坦快衰落，頻率選擇性慢衰落以及頻率選擇性快衰落。其中對于平坦衰落而言，根據(jù)其包絡(luò)概率分布的不同，

14、一般有瑞利分布，萊斯分布以及Nakagami-m分布。2.2. 信道的仿真模型上一節(jié)我們主要討論了信道的數(shù)學(xué)模型，主要是從理論的角度去研究信道各種統(tǒng)計(jì)特性，但是實(shí)際在無線通信系統(tǒng)的研究中需要對信道進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，為此文獻(xiàn)2-16研究了大量的信道仿真模型?？偟膩碚f這些模型分為兩類，一類是平坦衰落信道的仿真模型，另一類是頻率選擇性衰落信道的仿真模型。（1） 平坦衰落信道的仿真模型平坦衰落信道的仿真的目標(biāo)就是產(chǎn)生(13)式中隨機(jī)過程。平坦衰落信道的許多仿真模型都是基于Clarke信道模型12，該模型把信道描述為個傳播路徑的疊加： (17)其中，是常數(shù)，和分別是第個路徑的增益，傳播角度和初相位。根據(jù)中

15、心極限定理，當(dāng)時，為復(fù)高斯隨機(jī)過程。若假設(shè)和，經(jīng)推導(dǎo)，任何時刻的包絡(luò)服從瑞利分布。Jakes在1974年提出了一種平坦衰落信道的仿真模型，這就是著名的Jakes模型3。Jakes模型基于Clarke信道模型，(17)式中令，和，即為Jakes模型，即 (18)其中，。Jakes信道模型的缺點(diǎn)在于每次仿真時信道都是固定不變的，這樣就不能用于同時產(chǎn)生多個不同的信道(例如用于MIMO系統(tǒng)中)。為了克服這個這個缺點(diǎn)，文獻(xiàn)13改進(jìn)了Jakes模型，即在 Jakes模型的基礎(chǔ)上將改為是在上均勻分布的隨機(jī)數(shù)，這樣改進(jìn)Jakes模型為(19)無論是Jakes模型還是它的改進(jìn)模型，都存在一個共同的缺陷，就是由(

16、18)式或(19)式產(chǎn)生信道的自相關(guān)和互相關(guān)統(tǒng)計(jì)特性都與Clarke信道模型的統(tǒng)計(jì)特性匹配不準(zhǔn)確11。近來，C. Xiao提出了進(jìn)一步改進(jìn)了信道仿真模型11，表達(dá)式如下： (20)其中，、互相獨(dú)立，服從上的均勻分布。該模型克服了Jakes及其改進(jìn)模型的相關(guān)統(tǒng)計(jì)特性匹配準(zhǔn)確的缺點(diǎn)，并且在較小時也能比較好的接近理論特性。（2） 頻率選擇性衰落信道的仿真模型對于頻率選擇性衰落信道，有許多不同的仿真模型，本文就其中常用的幾種模型進(jìn)行討論。一種廣泛應(yīng)用的是抽頭延時線模型2。它是以為間隔的函數(shù)的疊加： (21)其中，是信號帶寬，是時變抽頭系數(shù)，是一個復(fù)平穩(wěn)隨機(jī)過程，且互不相關(guān)。抽頭延時線模型的另一種形式為

17、9 (22)其中，是抽頭的個數(shù)，是第個抽頭的時延，對于每個抽頭系數(shù)都有一個多普勒功率譜來描述其隨時間的變化。COST207模型就是抽頭延時線模型的一個特例，它給出了四種典型環(huán)境下的PDP或抽頭系數(shù)和多普勒功率譜15。四種典型環(huán)境分別是鄉(xiāng)村地區(qū)(沒有山坡)(RA)、城市地區(qū)(沒有山坡)(TU)、有山坡的城市地區(qū)(BU)和山區(qū)地形(HT)。抽頭延時線模型的另一個特例是二徑模型，在二徑模型中，它是考慮了時延擴(kuò)展效應(yīng)的最簡單的模型，因而得到了廣泛的應(yīng)用，還被建議成為一個標(biāo)準(zhǔn)模型。Peter Hoeher在文獻(xiàn)4提出了一種信道的蒙特卡洛仿真，如果把抽頭延時線模型看作是幅度調(diào)制衰落仿真的話，那么該蒙特卡洛

18、仿真應(yīng)當(dāng)是相位調(diào)制衰落仿真： (23)其中，和是第徑的相位，多普勒頻移和時延。服從上的均勻分布，和服從聯(lián)合概率密度函數(shù)，可以證明，與散射函數(shù)成比例關(guān)系。該信道模型的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)方法比較簡單，計(jì)算量較少，但是該信道模型的精度比抽頭延時線模型差一些。另一個信道仿真模型基于Karhunen-Loeve(KL)展開8，它將信道的時變沖激響應(yīng)表示為一系列正交函數(shù)集的加權(quán)： (24)其中， 之間相互正交，且都是時延互功率譜密度 的特征函數(shù) (25)其中，是相對應(yīng)的特征值。是零均值復(fù)高斯隨機(jī)過程，其自相關(guān)函數(shù)滿足。KL模型的優(yōu)點(diǎn)在于在同等的均方誤差條件下，比抽頭延時線模型所需的值小，所以計(jì)算量就小，尤其在高

19、精度仿真中KL模型的優(yōu)勢更加明顯。3Rayleigh衰落信道仿真報(bào)告3.1 Jakes仿真模型Jakes仿真模型模擬的是在均勻散射環(huán)境中非頻率選擇性衰落信道的復(fù)低通包絡(luò)。它用有限個（³10個）低頻振蕩器來近似構(gòu)建一種可分析的模型。Jakes仿真模型（類模型）可表示為： （1） （2） （3）其中，N4M1，且 （4） （5） （6） （7）平坦衰落信道的仿真目標(biāo)就是用有限個低頻振蕩器產(chǎn)生式（8）中的隨機(jī)過程來逼近Clarke信道模型。逼近方法有多種，上面所提到的Jakes模型就是一種典型方法，這里將主要介紹Jakes仿真器的基本原理。 根據(jù)Clarke信道模型，接收端信號可表示為經(jīng)歷

20、了N條路徑的一系列平面波的疊加： （8） （9） 式中，E0是余弦波的幅度；Cn表示第n條路徑的衰減；表示第n條路徑的到達(dá)角；表示經(jīng)過路徑n后附加的相移；wc是載波角頻率；wm是最大多普勒角頻移。不同路徑的附加相移是相互獨(dú)立的，且是在均勻分布的隨機(jī)變量。將電場余弦波功率歸一化，得： （10） （11） （12）假設(shè)平面波有N個入射角，在均勻分布，并且入射能量也在內(nèi)均勻分布，則模型中的參數(shù)為 （13） （14） （15） （16）將這些參數(shù)代入（3-10）可得： （17）由此可得出，描述平坦衰落的隨機(jī)信號S(t)可以用N個隨機(jī)變量（Cn，an，）表示，且它們都是相互獨(dú)立的。將式（17）表示成復(fù)數(shù)

21、形式的 （18）令N/2為奇整數(shù)，則有 （19）由式（19）可見，當(dāng)n從變到時，第一項(xiàng)對應(yīng)的多普勒角頻移從變到-，第二項(xiàng)對應(yīng)的多普勒角頻移從-變到?？梢姡皟身?xiàng)的頻率產(chǎn)生了重疊。第三項(xiàng)表示時的最大多普勒角頻移，第四項(xiàng)表示時的最大多普勒角頻移。利用這些特性可以減小振蕩器的數(shù)目，由式（3-120）可得頻率不重疊的振蕩器數(shù)目為。也就是說，我們可以用個多普勒角頻移和一個最大多普勒角頻移來模擬瑞利衰落。假設(shè) （20）則式（19）可簡化為 （21）所以 （22）式中 （23）從上面的討論可見，Jakes仿真器是由N01個低頻振蕩器來生成的。3.2仿真結(jié)果與分析對Jakes模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，畫出了其幅度、

22、相位與時間的關(guān)系圖，及各種相關(guān)統(tǒng)計(jì)特性曲線如下圖所示。從仿真圖可以清楚的看出，Jakes仿真器產(chǎn)生的信號并不是廣義平穩(wěn)的，也不是各態(tài)歷經(jīng)的，且其統(tǒng)計(jì)特性并未達(dá)到Clarke模型的要求，即其產(chǎn)生的包絡(luò)并未嚴(yán)格服從瑞利分布。導(dǎo)致這種結(jié)果的根本原因是附加的相移之間具有相關(guān)性。為了克服這個缺點(diǎn)，人們提出了許多改進(jìn)方法，可歸納為上面所提到的另外三種類型，即類、類、類。4. 山區(qū)條件下信道特性以及信道質(zhì)量評價指標(biāo)4.1 山區(qū)條件下超短波頻段電磁傳播特點(diǎn)在實(shí)施無線電組織應(yīng)用時，用戶位置會產(chǎn)生變化，在利用無線電通信聯(lián)絡(luò)時，信道的傳輸特性也會發(fā)生不可預(yù)知的改變。而且不同用戶信號在傳輸過程中也會產(chǎn)生相互干擾。首先

23、山區(qū)工作環(huán)境十分復(fù)雜，電波不僅隨著傳播的距離的增加而發(fā)生彌散損耗，并且會受到植被，地形植被的遮蔽而發(fā)生“陰影效應(yīng)”，而且信號經(jīng)過多點(diǎn)反射，會從多條路徑到達(dá)接收地點(diǎn)，這種多徑信號的幅度、相位和到達(dá)時間都不一樣，它們相互疊加會產(chǎn)生電平快衰落和時延擴(kuò)展；其次，天氣等原因?qū)π盘柕乃p也會產(chǎn)生變化，從而使通信造成影響。因此可以認(rèn)為，無線電傳播環(huán)境是一種隨時間，環(huán)境和其他外部因素而變化的傳播環(huán)境。圖2-1小尺度衰落和大尺度衰落示意圖通常，無線信道的傳播模型可分為大尺度（Large-Scale）傳播模型和小尺度（Small-Scale）傳播模型兩種Error! Reference source not fo

24、und.。大尺度模型用于描述發(fā)射機(jī)與接收機(jī)（T-R）之間長距離（幾百或幾千米）上的信號強(qiáng)度變化。小尺度模型用于描述短距離（幾個波長）或短時間（秒級）內(nèi)接收信號強(qiáng)度的快速變化（見圖2.1）。但這兩種模型不是相互獨(dú)立的，在同一個無線信道中，既存在大尺度衰落，也存在小尺度衰落。大尺度衰落的研究主要解決信道的可用性、載波頻率選擇以及切換等問題；而討論小尺度衰落則決定了傳輸技術(shù)的選擇和接收機(jī)的設(shè)計(jì)。大尺度衰落描述了接收信號在一定時間內(nèi)的均值隨傳播距離和環(huán)境的變化呈現(xiàn)的緩慢變化，小尺度衰落描述了接收信號短時間內(nèi)的快速波動。因此，在實(shí)際的無線信道中，衰落因子可表示為： t=t*t (2-1) 式中t表示信道

25、的衰落因子；t表示小尺度衰落；t為大尺度衰落。山區(qū)條件下，對信號產(chǎn)生影響原因諸多：地形，植被，天氣，氣候等。但主要因素有兩個：地形起伏，植被較多。一方面電波在山區(qū)傳播時，由于地形地物的阻擋，破壞了收發(fā)天線之間的直射條件，接受信號由許多反射波和散射波疊加而成，這種現(xiàn)象稱為多徑傳輸，這時場強(qiáng)的信號幅度變成一隨機(jī)變量。同時，樹木和枝條對超短波頻段造成了明顯的衰減。在測量中發(fā)現(xiàn)，在869MHz頻段，當(dāng)?shù)桶l(fā)射角的波束通過大型單棵樹木時的衰減超過了10dB，平均衰減為1.1dB/m。衰減值取決于所在頻段，樹木的類型、大小、葉片和枝條的分布等。（1）多徑效應(yīng)明顯在山區(qū)通信時，在任何一點(diǎn)接收到的信號可能是由直

26、射波、折射波、繞射波、以及大量山體樹木的反射電波疊加而成的。由于這些電波到達(dá)接收天線的路徑不同，故信號到達(dá)時間與信號相位都是隨機(jī)的，從而導(dǎo)致合成信號的幅度急劇變化，也就是所謂的多徑效應(yīng)。如下圖所示：圖2-2多徑效應(yīng)示意圖（2） 通信衰落效應(yīng)明顯山區(qū)山高林密，地形多樣，無線電波傳播環(huán)境復(fù)雜，造成較大的傳輸損耗以及傳輸信號的隨機(jī)衰落，使信號衰落起伏大，場強(qiáng)分布不均勻，甚至出現(xiàn)信號盲區(qū)。下圖為實(shí)地測試場強(qiáng)：圖2-3某位置A的接收信號場強(qiáng)圖2-4某位置B的接收信號場強(qiáng)（3）信道具有頻率選擇性在山區(qū)進(jìn)行超視距通信時，不同頻率電磁波的繞射能力不同，導(dǎo)致傳輸損耗不一樣；山體、樹木等對不同頻率電磁波的反射系數(shù)

27、也不同。因此，山區(qū)條件下，無線信道呈現(xiàn)一定的頻率選擇性。如下圖所示：圖2-5某接收點(diǎn)頻率選擇性示意圖4.2信道質(zhì)量評價指標(biāo)從以上實(shí)測數(shù)據(jù)可以看出，通信頻段質(zhì)量的好差具有復(fù)雜多變性，立足于現(xiàn)有裝備基礎(chǔ)，如果通過信道質(zhì)量感知，利用感知結(jié)果進(jìn)行選頻和調(diào)整發(fā)射參數(shù)（比如調(diào)整發(fā)射信號碼元速率和載波頻率等）來解決山區(qū)復(fù)雜信道對通信帶來的影響。（1）系統(tǒng)模型介紹與分析項(xiàng)目研究對象如下圖2-6所示，在某山區(qū)有三個中心基站，基站之間是以有線方式進(jìn)行通信，每個基站下屬多個接收臺，基站與下屬臺之間采用超短波電臺進(jìn)行通信，下屬之間通信通信聯(lián)絡(luò)依靠中心基站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在與中心基站通信聯(lián)絡(luò)時下屬臺位置不發(fā)生改變，但由于部隊(duì)

28、轉(zhuǎn)場等原因，結(jié)束聯(lián)絡(luò)后，下屬臺位置會發(fā)生改變。通信聯(lián)絡(luò)中，位置不發(fā)生改變，則在信道質(zhì)量評價中就不需要考慮多普勒頻移。從軍事層面上考慮：哪些信道上是受到了干擾（包括敵方和己方）。從技術(shù)層面上考慮：1.多徑效應(yīng)產(chǎn)生頻率選擇性衰落造成了哪些頻點(diǎn)已不適合通信。2.多徑時延的大小情況肯定會使限制信號傳輸速率 。影響通信效果的主要因素是信道，而從不同的信道分析模式出發(fā)，評價信道質(zhì)量有不同的指標(biāo)，下面對其進(jìn)行總結(jié)。圖2- 6系統(tǒng)模型示意圖（2）基于大尺度衰落的信道評價標(biāo)準(zhǔn)大尺度描述了電波功率上的傳播特性，對其影響程度最大的是信道上的干擾以及噪聲。干擾有可能是信道上敵方人為造成的，也可能是其他設(shè)備應(yīng)用噪聲的無意的干擾，例如（臨