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第二章信道信号传输必须经过信道。
信道是任何一个通信系统必不可少的组成部分，信道特性将直接影响通信的质量。
研究信道和噪声的目的是为了提高传输的有效性和可靠性。
2.1 信道的定义和分类它可以分为狭义信道和广义信道。
1．狭义信道：仅只信号的传输媒质。
例如架空明线、电缆、光纤、波导、电磁波等等。
2．广义信道：除了传输媒介外，还包括有关的部件和电路，如天线与馈线、功率放大器、滤波器、混频器、调制器与解调器等等。
在模拟通信系统中，主要是研究调制和解调的基本原理，其传输信道可以用调制信道来定义。
调制信道的范围是从调制器的输出端到解调器的输入端。
在数字通信系统中，我们用编码信道来定义。
编码信道的范围是从编码器的输出端至译码器的输入端。
调制信道和编码信道的划分如图所示。
无论何种信道，传输媒质是主要的。
通信质量的好坏，主要取决于传输媒质的特性。
2.2 信道模型一、 信道模型1．调制信道模型 调制信道具有以下特性：(1) 它们具有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端。
(2) 绝大多数的信道是线性的，即满足叠加原理。
(3) 信道具有衰减(或增益)频率特性和相移(或延时)频率特性。
(4) 即使没有信号输入，在信道的输出端仍有一定的功率输出(噪声)。
因此，调制信道可以看成一个输出端叠加有噪声的时变线性网络，如图所示。
网络的输入与输出之间的关系可以表示为，式中，e i (t)是输入的已调信号，e 0(t)是信道的输出，n(t)为加性噪声(或称加性干扰)，它与e i (t)不发生依赖关系。
f [e i (t)]由网络的特性确定，它表示信号通过网络时，输出信号与输入信号之间建立的某种函数关系。
作为数学上的一种简洁，令f[e i (t)]=k(t)*e i (t)。
其中，k(t)依赖于网络特性，它对e i (t)来说是一种乘性干扰。
因此上式可以写成)()()()()]([)(t n t e t K t n t e f t e +=+=e i)(])([)(0t n t e f t e i +=讨论：（1）调制信道对信号的干扰有两种：乘性干扰k(t)和加性干扰n(t)。
习题解答2-1、什么是调制信道？什么是编码信道？说明调制信道和编码信道的关系。
答：所谓调制信道是指从调制器输出端到解调器输入端的部分。
从调制和解调的角度来看，调制器输出端到解调器输入端的所有变换装置及传输媒质，不论其过程如何，只不过是对已调制信号进行某种变换。
所谓编码信道是指编码器输出端到译码器输入端的部分。
从编译码的角度看来，编码器的输出是某一数字序列，而译码器的输入同样也是某一数字序列，它们可能是不同的数字序列。
因此，从编码器输出端到译码器输入端，可以用一个对数字序列进行变换的方框来概括。
根据调制信道和编码信道的定义可知，编码信道包含调制信道，因而编码信道的特性也依赖调制信道的特性。
2-2、什么是恒参信道？什么是随参信道？目前常见的信道中，哪些属于恒参信道？哪些属于随参信道？答：信道参数随时间缓慢变化或不变化的信道叫恒参信道。
通常将架空明线、电缆、光纤、超短波及微波视距传输、卫星中继等视为恒参信道。
信道参数随时间随机变化的信道叫随参信道。
短波电离层反射信道、各种散射信道、超短波移动通信信道等为随参信道。
2-3、设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为：其中，0K 和d t 都是常数。
试确定信号)(t s 通过该信道后的输出信号的时域表示式，并讨论之。
解：传输函数d t j je K e H H ωωϕωω-==0)()()(冲激响应)()(0d t t K t h -=δ输出信号)()()()(0d t t s K t h t s t y -=*=结论：该恒参信道满足无失真条件，故信号在传输过程中无失真。
2-4、设某恒参信道的传输特性为d t j eT H ωωω-+=]cos 1[)(0，其中，d t 为常数。
试确定信号)(t s 通过该信道后的输出信号表达式，并讨论之。
解：输出信号为： dt K H ωωϕω-==)()(0)(21)(21)()(2121)(21]cos 1[)(00)()(00000T t t T t t t t t h e e e e e e e e T H d d d T t j T t j t j t j T j T j t j t j d d d d d d --++-+-=++=++=+=+--------δδδωωωωωωωωωω讨论：此信道的幅频特性为0cos 1)(T H ωω+=，相频特性为ωωϕd t -=)(，相频特性与ω成正比，无想频失真；K H ≠)(ω，有幅频失真，所以输出信号的失真是由信道的幅频失真引起的，或者说信号通过此信道只产生幅频失真。
第2 章无线信道引言内容本章目的：很好地理解无线信道。
主要的物理参数；信道建模。
移动无线信道定义的特征是信道强度随时间和频率而变，粗略地两类衰落：大尺度衰落——小区规划；小尺度衰落——设计可靠有效的通信系统，重点。
无线信道模型：电磁波物理模型；输入输出线性时变信道模型——重要的物理参数；随时间和频率变化的新的统计信道模型。
无线电波的多径传输一般直觉影响接收信号强度的两个因素： 距离⇒路径衰减多径⇒相位差绿色信号比蓝色信号到达红接收点的传输距离长1/2λ。
对2.4 GHz 信号，λ(波长) =12.5cm。
产生多径的原因自由空间传播（LOS）。
反射：当电波信号传播碰撞到大大地大于信号波长的障碍物时发生反射。
导体与绝缘体材料（折射）散射：当电波信号传播碰撞到小于信号波长障碍物或小平面（facet）时发生散射。
“混乱”相对波长较小绕射：信号能量绕过障碍物传播的机制称为绕射。
费涅尔区模型是特定的尺度不同：大尺度（数米范围内的平均值）小尺度（在波长量级范围内的测量值）环境特征不同：室外、室内、陆地、海洋、空间、等等。
应用区域不同：宏蜂窝（2km）、微蜂窝（500m）、微微蜂窝。
大尺度传播模型大尺度模型预测距离>> λ的电波传播行为：距离和主要环境特征的函数，粗略地认为与频率无关；当距离减小到一定程度时，模型就不成立了；用于无线系统覆盖和粗略的容量规划建模。
小尺度传播模型小尺度（衰落）模型描述信号在λ尺度内的变化：多径效应（相位抵消）为主，路径损耗（大尺度）可认为是常数；与载波频率和信号带宽有关；着眼于“衰落”建模：在短距离或数个波长范围内信号快速变化。
第2 章无线信道第1 节无线信道的物理模型自由空间，发射和接收天线固定 在远场的任何位置，相应于发射的正弦波cos2πft ，t 时刻电场的表达式为：式中(r , θ, ψ) 表示测量电场的空间点u ，r 为发射天线到点u 的距离，(θ, ψ) 分别表示天线到点u 的垂直和水平夹角； 常数c 为光速，αs (θ, ψ, f ) 是发射天线在频率f 、方向(θ, ψ) 的辐射图案，其中也包含了天线损耗的标量因子。
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。
无线网络信道建模及其参数估计在现代无线通信领域，无线信道是一个十分关键的概念。
而建立和掌握无线信道模型是实现无线通信系统最基础和必要的一步。
具体来说，无线信道模型是对无线信号在传播过程中受到的各类干扰和衰减的描述，而无线信号的发射和接收都需要借助于信道模型。
因此对无线信道的建模及其参数估计具有非常重要的现实意义。
1. 无线信道建模一般地，对于无线信道，我们可以将其概括为两部分：一是多径信道，在信道中，一个信号可能存在多条不同的路径，在接收端信号总能量的分布形成“多径分布”；另一是干扰信号，信号在传到接收设备时，在传输过程中会受到多种干扰，如衍射、反射、多径、噪声等等，因此会出现信号混杂的情况。
针对上述情况，我们可以建立多种信道模型。
当然，根据实际情况的不同，会有多种不同的模型应用。
下面简单介绍几个代表模型。
1.1. AWGN信道模型AWGN即Additive White Gaussian Noise，也就是加性白高斯噪声信道。
该模型的基本假设就是：所传输的信号在各种环境干扰下，能以高斯分布表示的随机过程。
因此该模型是在平稳信道模型上加入了噪声信号的一个模型。
在无线通信信道中，由于大量的干扰和噪声都能够被用此模型来描述，也是在很多研究工作中用作基础模型。
1.2. Rayleigh信道模型Rayleigh信道模型是对于具有经典多径干扰情形的情况下进行建模的一种信道模型。
可以说Rayleigh信道模型是对多径效应的最基础描述。
其中，Rayleigh fading是单边指数衰落，而这种衰落也可以用及其干扰的形式得到体现。
Rayleigh信道模型是以高斯分布为基础进行推导的，这种模型可以被广泛应用于各种无线通信通道。
1.3. Rician信道模型另一个比较流行的信道模型是Rician信道模型。
这种信道模型假设在接收到主要路径之后，还会收到一个定向性指向同一个基准发射装置波束的反射波。
另一方面，Rician信道模型也可以描述在局部的直视链和多条反射路径的交汇处，导致接收信号中会有丰富的多径干扰的物理环境。
第二章（信道）习题及其答案【题2－1】设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为0()()d H K t ωϕωω⎧=⎨=-⎩其中，0,d K t 都是常数。
试确定信号()s t 通过该信道后的输出信号的时域表达式，并讨论之。
【答案2－1】 恒参信道的传输函数为：()0()()d j t j H H e K e ωϕωωω-==，根据傅立叶变换可得冲激响应为：0()()d h t K t t σ=-。
根据0()()()i V t V t h t =*可得出输出信号的时域表达式：000()()()()()()d d s t s t h t s t K t t K s t t δ=*=*-=-讨论：题中条件满足理想信道（信号通过无畸变）的条件：()d d H ωωφωωτττ⎧=⎨⎩常数（）＝－或＝ 所以信号在传输过程中不会失真。
【题2－2】设某恒参信道的幅频特性为[]0()1cos d j t H T e ωω-=+，其中d t 为常数。
试确定信号()s t 通过该信道后的输出表达式并讨论之。
【答案2－2】 该恒参信道的传输函数为()0()()(1cos )d j t j H H e T e ωϕωωωω-==+，根据傅立叶变换可得冲激响应为：0011()()()()22d d d h t t t t t T t t T δδδ=-+--+-+根据0()()()i V t V t h t =⊗可得出输出信号的时域表达式：0000011()()()()()()()2211 ()()()22d d d d d d s t s t h t s t t t t t T t t T s t t s t t T s t t T δδδ⎡⎤=⊗=⊗-+--+-+⎢⎥⎣⎦=-+--+-+讨论：和理想信道的传输特性相比较可知，该恒参信道的幅频特性0()(1cos )H T ωω=+不为常数，所以输出信号存在幅频畸变。
其相频特性()d t ϕωω=-是频率ω的线性函数，所以输出信号不存在相频畸变。
