信道特性
无线信道容易受到各种传输障碍的影响，例如路径损耗、干扰和阻塞。这些因素限制了无线传输的范围、数据速率和可靠性。
路径类型
这些因素影响传输的程度取决于环境条件以及发射机和接收机的移动性。信号到达接收机的路径有两种类型，例如 -
直射路径
当发射信号直接到达接收机时，可以称为直射路径，信号中存在的成分称为直射路径分量。
多径传播
当发射信号通过不同方向经历不同现象到达接收机时，这种路径称为多径传播，发射信号的分量称为多径分量。
它们被环境反射、衍射和散射，到达接收机时相对于直射路径分量在幅度、频率和相位上发生了偏移。
无线信道特性
无线信道最重要的特性包括 -
- 路径损耗
- 衰落
- 干扰
- 多普勒频移
在接下来的章节中，我们将逐一讨论这些信道特性。
路径损耗
路径损耗可以表示为在给定路径上发射信号功率与接收机接收到的相同信号功率之比。它是传播距离的函数。
路径损耗的估算对于无线通信网络的设计和部署非常重要。
路径损耗取决于许多因素，例如使用的射频和地形类型。
自由空间传播模型是最简单的路径损耗模型，其中发射机和接收机之间存在直射路径信号，没有大气衰减或多径分量。
在这个模型中，发射功率Pt和接收功率Pr之间的关系由下式给出
$$P_{r} = P_{t}G_{t}G_{r}(\frac{\lambda}{4\Pi d})^2$$其中
Gt是发射天线增益
Gr是接收天线增益
d是发射机和接收机之间的距离
λ是信号的波长
双径模型，也称为双路径模型，是一种广泛使用的路径损耗模型。上面描述的自由空间模型假设发射机到接收机之间只有一条路径。
实际上，信号通过多条路径到达接收机。双径模型试图捕捉这种现象。该模型假设信号通过两条路径到达接收机，一条是视距路径，另一条是接收反射波的路径。
根据双径模型，接收功率由下式给出
$$P_{r} = P_{t}G_{t}G_{r}(\frac{h_{t}h_{r}}{d^2})^2$$其中
pt是发射功率
Gt表示发射机的天线增益
Gr表示接收机的天线增益
d是发射机和接收机之间的距离
ht是发射机的高度
hr是接收机的高度
衰落
衰落是指接收机接收到的信号强度发生波动。衰落可以分为两种类型 -
- 快衰落/小尺度衰落和
- 慢衰落/大尺度衰落
快衰落是指由于到达接收机的同一发射信号的多个版本在稍后不同时间发生干扰，导致接收信号的幅度、相位或多径延迟发生快速波动。
接收第一个信号版本和最后一个回波信号之间的时间称为延迟扩展。导致快衰落的发射信号的多径传播是由于三种传播机制，即 -
- 反射
- 衍射
- 散射
多个信号路径有时会在接收机处相加，有时会在接收机处相消，从而导致接收信号功率水平发生变化。如果发射机和接收机之间没有视距路径，则快衰落信号的接收单包络被认为服从瑞利分布。
慢衰落
慢衰落这个名字本身就意味着信号缓慢衰减。慢衰落的特点如下。
当发射机和接收机之间存在部分吸收传输的物体时，就会发生慢衰落。
慢衰落之所以被称为慢衰落，是因为衰落持续时间可能持续数秒或数分钟。
当接收机位于建筑物内，无线电波必须穿过建筑物的墙壁，或者当接收机被建筑物暂时屏蔽在发射机之外时，可能会发生慢衰落。阻塞物体导致接收信号功率发生随机变化。
即使发射机和接收机之间的距离保持不变，慢衰落也可能导致接收信号功率发生变化。
慢衰落也称为阴影衰落，因为导致衰落的物体（可能是大型建筑物或其他结构）阻挡了从发射机到接收机的直射路径。
干扰
无线传输必须应对来自各种来源的干扰。干扰的两种主要形式是 -
- 邻道干扰和
- 同道干扰。
在邻道干扰的情况下，附近频率的信号在其分配范围之外具有分量，这些分量可能会干扰邻近频率中正在进行的传输。可以通过在分配的频率范围之间仔细引入保护频带来避免这种情况。
同道干扰，有时也称为窄带干扰，是由于其他附近系统使用相同的传输频率造成的。
符号间干扰是另一种类型的干扰，其中接收信号的失真是由信号中各个脉冲的时间扩展和随之而来的重叠引起的。
自适应均衡是一种常用的对抗符号间干扰的技术。它涉及将分散的符号能量收集到其原始的时间间隔内。均衡过程中使用了复杂的数字处理算法。