随参信道的特性分析
改善随参信道对信号传输影响的措施
改善随参信道对信号传输影响的措施一、引言随参信道是无线通信中常见的一种信道类型，它的特点是随着时间、空间或频率的变化，信道参数也会不断地发生变化。
这种信道的存在对信号传输带来了很大的挑战，因此如何改善随参信道对信号传输的影响成为了无线通信领域的研究热点之一。
本文将从多个角度探讨如何改善随参信道对信号传输的影响，以期能为相关领域的研究和实践提供一定的参考价值。
二、随参信道的特点及影响随参信道的特点是随着时间、空间或频率的变化，信道参数也会不断地发生变化。
这种变化会导致信号传输中出现多径效应、多普勒频移效应等问题，进而影响信号传输的稳定性和可靠性。
如何应对随参信道对信号传输的影响，成为了无线通信领域的一个重要课题。
三、改善随参信道对信号传输的技术措施1. 多天线系统多天线系统是一种常见的改善随参信道影响的技术手段。
通过采用多天线系统，可以实现空间多样性和分集增益，从而提高系统的抗干扰能力和抗衰落能力。
多天线系统还可以利用空间分集和波束赋形技术，来抑制随参信道对信号传输的影响，进而提高信号的传输质量和可靠性。
2. 自适应调制调制自适应调制调制是另一种改善随参信道影响的重要技术手段。
通过自适应调制调制技术，可以根据当前信道条件自适应地选择最优的调制方式和编码方式，从而提高信号的传输速率和可靠性。
自适应调制调制技术还可以根据信道状态自适应地调整信号传输参数，以适应随参信道的变化，进而提高信号的传输性能。
3. 多用户接入技术随参信道中的多径效应常常会导致信号间的干扰，影响多用户接入系统的性能。
如何改善多用户接入系统对随参信道的影响，成为了多用户接入技术的一个重要研究方向。
通过引入多用户检测、多用户干扰抑制等技术手段，可以有效地改善多用户接入系统对随参信道的影响，进而提高系统的吞吐量和接入性能。
四、对随参信道对信号传输影响的个人观点和理解随参信道对信号传输的影响是无线通信领域的一个重要问题。
在我看来，要想有效地改善随参信道对信号传输的影响，需要结合多种技术手段，包括多天线系统、自适应调制调制、多用户接入技术等。
无线通信中的信道特性分析方法
无线通信中的信道特性分析方法在无线通信系统中，信道特性是评估系统性能和设计通信方案的关键因素。
无线信道中存在多种传播特性，如多径传播、噪声干扰、多普勒效应等，这些因素都会对信号的传输质量和可靠性产生影响。
因此，对无线信道的特性进行准确分析和建模，能够为无线通信系统的优化和设计提供重要的参考依据。
本文将介绍几种常用的无线通信中的信道特性分析方法。
首先，最常见的信道特性分析方法是通过实验进行测量。
这种方法通过在特定环境中搭建无线通信系统并进行实际的信号传输，收集并分析接收信号的参数。
例如，可以利用专业的测量设备对电磁波强度、信号延迟、频率选择性衰落等参数进行测量。
这种实验测量方法能够直接获取实际的信道特性，具有较高的准确性和可靠性。
其次，还可以利用无线信道建模进行特性分析。
无线信道建模是基于实际测量数据或理论模型进行信道特性分析的一种方法。
通过收集大量的实测数据并进行统计分析，可以得到信道模型的参数，例如衰落幅度、衰落时延、功率谱密度等。
同时，也可以利用理论模型，如瑞利衰落模型、莱斯衰落模型等来描述信道特性，通过对模型参数的估计，来分析信道的性能。
这种建模方法具有一定的简化性，能够在缺乏大量实测数据的情况下进行信道分析，但准确性可能会有所降低。
另外，网络仿真技术也是一种常用的信道特性分析方法。
通过建立网络仿真模型，模拟无线通信系统中的各个组成部分，并对信道进行仿真分析，可以评估系统性能和优化通信方案。
网络仿真可以考虑到多种影响因素，如多径传播、噪声干扰、多普勒效应等，并能够模拟不同的环境条件，如城市、农村等，对信道进行全面的分析。
仿真方法具有灵活性和可控性，能够方便地进行不同参数的调整和对比分析，为无线通信系统的设计和优化提供有效的工具。
此外，还可以利用数据挖掘和机器学习算法进行信道特性分析。
通过对大量的信道数据进行处理和分析，挖掘其中的模式和规律，从而得到信道特性的潜在模型。
数据挖掘和机器学习方法能够自动从数据中提取信息，并能够从复杂的信道数据中发现隐藏的关系和规律。
随参信道
3.1 引言 3.2 信道数学模型 3.3 恒参信道
3.4 随参信道 3.5 信道容量
1
3.1 引言
信道是信号的传输媒质 有线信道：明线，对称电缆，同轴电缆， 光缆。 无线信道：地波传播，短波电离层反射， 超短波或微波视距中继，人造卫星中继， 各种散射信道。
包括有关的变换装置的信道为广义信道
信道容量
C B log (1 S )
2
N
香农公式
bit / s
33
连续信道与离散信道的联系
有扰信道中,如传送M个符号,可用M种不同幅 值的脉冲代表,每一脉冲信息量为 ㏒2M bit
在传输的信号功率受限的情况下,脉冲幅度取 值越多,各脉冲取值之间的量化分层间隔越小.
信道中高斯白 噪声的功率为 N(W),则均方 根电压值为
电缆 对称电缆 损耗大，传输特性比较稳定。 同轴电缆 比双绞线屏蔽性更好，高带 宽，极好的噪声抑制特性
中长波地波传播 超短波及微波视距传播 人造卫星中继 光导纤维
7
有线信道 媒质的频 率传输范 围
8
中长波地波传播
地球表面是有电阻的导体，当电磁波在 它上面行进时，有一部分电磁能量被消 耗，频率越高，地面波损耗越大。地面 波传播适用于长波。
Hz
典型音频电话信道的相对衰耗
14
相位—频率畸变
相频畸变对模拟话音通信影响不显著，但 对高速数字信号引起码间串扰。
相—频特性还经常采用群迟延—频率特性 来衡量
( ) d ( ) d
理想的群迟延—频率特性，对不同的频率 成分有相同的群迟延，不会使信号发生畸 变
15
理想的相—频及群迟延—频率特性
对于一切可能的信息源概率分布来说，信 道传输信息的速率R的最大值称为信道 容量，记为C
通信原理樊昌信第七版
1. 传输特性
H ()H ()ej ()
H() ~ 幅频特性
()~相频特性
2. 无失真传输
H ( )K ejtd
H() K
()td
n 无失真传输（理想恒参信道）特性曲线：
恒参信道
|H()|
K
() td
td
0
H() K
幅频特性
0
0
()td ()dd ()td
相频特性
群迟延特性
n 理想恒参信道的冲激响应:
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声 信道容量
20
§4.3 信道数学模型
1. 调制信道模型 n 模型： 叠加有噪声的线性时变/时不变网络：
si (t)
C()
输入
r(t)
+
输出
n 共性：
信道
n(t)
有一对（或多对）输入端和输出端
大多数信道都满足线性叠加原理
对信号有固定或时变的延迟和损耗
无信号输入时，仍可能有输出(噪声)
地球
对流层散射通信
r 流星余迹散射
无线信道
流星余迹
特性: 高度80 ~ 120 km，长度15 ~ 40 km 存留时间：小于1秒至几分钟
频率: 30 ~ 100 MHz 距离: 1000 km以上 用途: 低速存储、高速突发、断续传输
12
§4.2 有线信道
n 明线 n 对称电缆 n 同轴电缆 n 光纤
本章内容:
第4章 信道
信道分类
信道模型
恒参/随参信道特性对信号传输的影响
信道噪声
信道容量
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声 信道容量
第三章 信道 信道是通信系统必不可少的组成部分.一般来说,实.
在信道有效的传输带宽内， | H(ω) |不是恒定不变的，而是 随频率的变化有所波动。这种振幅频率特性的不理想导致信 号通过信道时波形发生失真，又称为幅度频率失真。
如有线电话信道的衰减—频率特性就是不理想的，
产生原因：信道中存在各种滤波器、混合线圈、串联电 容、分布电感等。 影响： 对模拟信号，使波形失真，如语音信号，不同频率 强弱变化； 对数字信号，会引起相邻码元波形在时间上相互重 叠（因信道特性变化），从而造成码间串扰、误码。 1． 相位——频率畸变： 经常用群迟延——频率特性来描述相频特性： 群迟延——频率特性为：τ(ω)=dφ(ω)/d ω，当φ(ω) =-ωtd 即τ(ω)=-td时，无相频畸变。
3．克服措施： 模拟通信： 利用线性补偿网络进行频域均衡，使衰耗特性曲 线平坦，联合频率特性无畸变。 数字通信：合理设计收、发滤波器，消除信道产生的码间串扰; 信 道特性缓慢变化时，用时域均衡器，使码间串扰降到最小且可自适 应信道特性变化。
三、随参信道特性及其对信号传输的影响
随参信道包括短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射、超短 波及微波对流层散射、超短波电离层散射等。 对流层：10km～12km以下大气层 电离层：60～600km大气层
如果传输特性不好（即上述两个条件不满足），会使信号传输产 生失真（也称畸变）。 1． 幅度——频率畸变
幅度——频率畸变是信道的幅度——频率特性不理想引起的，主 要是
三、参信道特性及其对信号传输的影响
当前大多数的数据通信都是通过恒参信道（或近 似恒参信道）进行传输的，如有线信道、微波视距信 道、卫星信道等都是恒参信道。恒参信道的主要特点 是可以把信道等效成一个线性时不变网络，传输技术 主要解决由线性失真引起的符号间干扰和由信道引入 的加性噪声所造成的判断失误。
3.3随参信道及信道噪声
的位置上，这种现象叫做频率选择性衰落。
2014-9-24
2、相关带宽 f ：两个零点之间的频带宽度。
2014-9-24
CP 第三章 信道与噪声
12
2014-9-24
CP 第三章 信道与噪声
13
3.5 分集接收技术
• 常采用的抗衰落技术措施有 • 调制解调技术、扩频技术、 功率控制技 术、与交织结合的差错控制技术、分集 接收技术等。 • 其中分集接收技术是一种有效的抗衰落 技术，已在短波通信、移动通信系统中 得到广泛应用
2014-9-24
CP 第三章 信道与噪声
16
发送端
…
1. 空间分集
分集接收
输出
接收端
• 接收端在不同的位置上接收同一个信号，只要 各位置间的距离大到一定程度，则所收到信号 的衰落是相互独立的。因此，空间分集的接收 机至少需要两副间隔一定距离的天线 • 接收端各接收天线之间的间距应满足 d≥3λ • 分集重数在 2~4 重比较合适
i 1 i 1 n n
n
i 1
X (t ) cos 0t Y (t )sin 0t A(t ) cos[0t (t )]
同相分量： 正交分量：
X (t ) ai (t ) cos i (t )
i 1
n
Y (t ) ai (t )sin i
i 1
通信原理
3.4 随参信道及信道噪声 linshunda
2014-9-24 CP 第三章 信道与噪声 1
3.4随参信道的传输特性
• 3.4.1典型的随参信道 • 随参信道的传输媒质具有以下三个特点：
• (1) 对信号的衰耗随时间随机变化； • (2) 信号传输的时延随时间随机变化； • (3) 多径传播。
通信原理第三章总结
第三章 总结节1 信道的概念一、信道定义：狭义信道、广义信道二、信道模型：1、调制信道共性：①一对（或多对）信道输入，必对应有一对（或多对）信道输出。
②绝大多数信道是线性的，满足叠加定理。
③信道对信号有延时，还有衰耗（固定或时变）④无信号输入，信道也有输出。
调制信道可用时变线性网络表示恒参信道、随参信道2、编码信道编码信道模型用码序列的转移概率描述3、信道分类节2 调制信道特性及对信号传输的影响一、恒参信道1、幅频特性：2、相频特性：若Φ(ω) = - ω t d （ t d 是常数，为线性函数），无失真。
Φ(ω) 非线性，有失真。
二、随参信道1、随参信道传输媒质三个特点：①传输衰耗随时间而变；()()则有幅频失真则无幅频失真const H const H ≠=ωω②传输时延随时间而变；③多径传播。
2、随参信道对信号传输的影响分析：影响结果：①等幅信号变为有包络变化的信号，即存在幅度快衰落影响；②单一频率信号变为窄带频谱信号，即存在频率弥散影响。
相关带宽△f节3 加性噪声节4 信道容量概念信道传输信息的最大速率 R 称为信道容量， C 为差错任意小的最高信息速率。
待传送的信源信息速率 R 源>C ，则信道肯定不能正确传送该信息；而R 源≤C ，采用适当的方法，该信道能正确无误的传送该信息。
加性高斯白噪声作用下的调制信道（白高斯信道）可由Shannon 公式计算信道的容量：B ：信道带宽（Hz ） S ：信号功率( W )N = n 0 B ：白噪声功率s bit B n S B N S B C /1log 1log 022⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=。
随参信道的特性分析课件
谢谢
随参信道的特性分析课 件
演讲人
目录
壹
选 择 性 衰 落
?
贰
原产 因生 是幅 什度 么衰
落 和 频 率 弥 散 的
1.随参信道的主要特点是什么?信号在随参信道中传输时会产生哪些哀落现象? 答:随参信道的主要特点是1)对信号的损耗随时间随机变化;2)信号传输的
时延随时间随机变化;3)多径传播。
多径传播使单一频率的正弦信号变成了包络和相位受调制的窄带信号，即多 径
答:信道的相关带宽为
01
03
3.什么是相关带宽?相关 带宽对于随参信道信号 的传输具有什么意义?
它表示信道传输特性相邻 两个零点之间的频率间隔。
02
04
如果信号的频谱比相关带
宽
宽，则将产生严重的频率 选择性衰落。在工程设计 中，为了保证接收信号的 质量
通常选择信号带宽为相关 带宽的0.2-0.33倍。
传播使信号产生了瑞利型衰落，从频谱上看，多径传播使单一谱线变成了窄 带
频谱，即引起了频率弥散。当发射信号具有一定带宽时，多径传播会引起频 率
产生幅度衰落和频率弥散的原因是什么?
答:多径传播。经过多径传播 后的合成信号可以看成是一 个窄带随机过程，其包络和 相位都是慢变随机过程。
产生幅度衰落和频率弥散的原因是什么?
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单频余弦波来研究
（1）Acos0t经多条路径后接受到的 信号
多
n
n
径 R(t) ui (t) cos0[t i (t)] ui (t) cos[0t i (t)]
延迟t0
V0 f (t t0 ) +
Vo
V0 f (t)
延迟 t0+τ
fo(t)
衰 落
设：f (t) F()
t0 ) V0 F ( )e j（t0 ）
输出f o (t) V0 F ( )e jt0 (1 e j )
i 1
i 1
若把各径的分量合并为接收信号，可以减小衰落
2．分集的含义
分散得到几个合成信号，并集中
3．分集的作用
信号是统计独立的，分集后可提高系统性能
二、分集方式： 1．空间分集：
使用空间多个天线 2．频率分集：
使用多个频率传同一信息 3．角度分集：
天线指向不同 4．极化分集：
接收水平、垂直极化波
传
i 1
i 1
播 ui (t)为经第i条路经接收的信号振幅
的 i (t)第i条路经的传输时延
分 i (t) 0 i (t)
析 相对于0，ui (t)、i (t)的变化要缓慢的多，为 缓变的随机过程
R(t)
信 号 特 性 分 析
n
R(t) ui (t) cos[0t i (t)] i 1
1、R(t)为窄带高斯过程
1
2
a
R(t) 2、包络V(t)为一维瑞利分布 S(w)
特
性
0
σ
△f
fc f
3、φ(t)为一维均匀分布
1/(b-a)
a
b
频谱某些分量衰落
例子：
频 率 选 择 性
两条路经时的频率选择性衰落分析
（1）传输特性分析
f(t)
Vo
V0 f (t)
V0 f (t t0 )
2
2
2 | cos |
2
图形
1 e j
3
这种传输特性使得不同频率衰减不同——即选择性衰落
（3）结论 选择性衰落，决定于时延差τ 定义最大多径时延差τm 则：频率间隔（相邻的传输零点间隔）△f=1/τm 信号频谱大于这个频率间隔会产生明显的选择性衰落 数字信号产生严重的码间串扰
随参信道特性的改善
抗 衰 落 的 调制 、 解 调 、接 收 技 术
抗快衰落技术
扩谱技术
分集接收技术
分 一、原理
集 1．快衰落信道：接收到的是各径分量的合成
接 收
n
n
R(t) ui (t) cos0[t i (t)] ui (t) cos[0t i (t)]
V (t)
X
2 c
(t)
X
s
2
(t)为R(t)的包络
(t) arctg X s (t) 为R(t)的相位
X c (t)
V (t)、(t)缓变
R(t)可视为窄带过程
R(t)
窄 带 信 号 特 征
S(w)
△f
0
fc f
1、波形、频谱类似窄带信号
2、原因：衰落信号、多径（频率弥散）
系统传输特性
H ()
Fo ( ) F ()
V0 F ( )e jt0 (1 F ()
e j )
V0e jt0
(1
e j
)
H ( ) V0e jt0 (1 e j ) 可以分成两部分
H(ω)
分 析
V f(t) 0
延迟 t0
1+e-jwτ
f0(t)
H(w)
（2）1 e j 特性
| 1 e j | | 1 cos j sin | | 2cos2 j2sin cos |
2
22
2 | cos
|| cos
j sin
|
2
2
2
| cos j sin | 1
三、信号合并方式 1．最佳选择式：
选择信噪比最好的一个接收 2．等增益相加式：
各支路等增益相加 3．最大比值相加式：
使增益和本支路信噪比成正比后相加 性能：3>2>1
n
n
ui (t) cos0t cosi (t) ui (t) sin0t sin i (t)
i 1
i 1
n
n
设：X c (t) ui (t) cosi (t)，X s (t) ui (t) sin i (t)
i 1
i 1
R(t) X c (t) cos0t X s (t) cos0t V (t) cos[0t (t)]