优选信道传输特性
极端天气环境下无线信号传输特性分析
极端天气环境下无线信号传输特性分析随着技术的发展和社会的进步，信息传输已成为现代社会必不可少的一部分，而无线通信技术已成为现代通信技术中最主要的方式之一。
然而，极端天气环境对无线通信会产生一定的影响，这对无线通信的普及和应用带来了一定的限制。
因此，本文旨在分析极端天气环境下无线信号传输的特性，以期为协调天气环境下的无线传输提供参考。
一、极端天气环境的分类极端天气环境是指在特定时期或区域内出现的比较罕见和特殊的自然环境现象，包括高温、低温、暴风雨、雷电、台风、沙尘暴、冰雪等。
不同的极端天气对无线通信的影响也不尽相同。
二、极端天气环境下的无线信号传输特性在极端天气环境下，无线信号传输存在以下主要特性：1. 衰减严重在极端天气环境下，由于大气中水分子或其他物质的存在，会对无线信号造成较大的衰减，会导致信号的传输距离下降或数据传输速率减慢。
2. 故障率高极端天气环境下，信号的传输中断或数据传输错误率会变高，容易导致出现数据包丢失、传输错误等问题，从而导致通信质量下降。
3. 天线方向性差在极端天气环境下，天线的方向性差，容易造成信号的散射或反射，导致信号的干扰或衰减。
4. 传输速率低在极端天气环境下，传输速率会降低，因为大气对信号的传输会造成阻碍，会使数据传输变得缓慢和不稳定。
三、解决方案为了解决极端天气环境下的无线通信问题，需要采取以下措施：1.采用更高的天线在极端天气环境中，可以采用更高的天线。
高纵比的天线可以增加接收天线和发射天线之间的高度差，从而避免或减少信号反射和干扰，提高无线信号稳定性和抗干扰能力。
2. 优选信道在极端天气环境下，不同的信道受到的干扰不同，可以采用信道扫描技术，通过信道选择来避免信号碰撞和干扰，提高通信质量。
3. 采用增强算法在极端天气环境下，通过使用增强算法可以提高无线网络传输的成功率，例如冗余校验（FEC）技术、自适应调制等。
4. 确保设备安全在极端天气环境下，由于雷电或其他灾害造成的电源故障或设备故障会影响无线通信设备的正常使用，因此需要在设备布置、线路走向等方面特别注意，保障设备安全。
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。
无线传输信道的特性
通信工程专业研究方法论无线传输信道的特性学院：电子信息工程学院专业：通信工程班级：学号：学生：指导教师：毕红军2014年8月目录一、引言： (2)二、无线电波传播频段及途径 (3)2.1无线电波频段划分 (3)2.2无线电波的极化方式 (3)2.3传播途径 (4)三、无线信号的传播方式 (4)3.1直线传播及自由空间损耗 (5)3.2 反射和透射 (6)3.2.1斯涅尔（Snell）定律 (6)d 功率定律 (7)3.2.2 43.2.3断点模型 (8)3.3绕射 (9)3.3.1单屏或楔形绕射 (9)3.3.2多屏绕射 (10)3.4散射 (12)四、窄带信道的统计描述 (14)4.1不含主导分量的小尺度衰落 (14)4.2含主导分量的小尺度衰落 (16)4.3多普勒谱 (16)4.4大尺度衰落 (17)五、宽带信道的特性 (18)5.1多径效应对宽带信道的影响 (18)5.2多普勒频移对宽带信道的影响 (21)六、总结 (22)七、参考文献 (23)一、引言：各类无线信号从发射端发送出去以后，在到达接收端之前经历的所有路径统称为信道。
如果传输的无线信号，则电磁波所经历的路径，我们称之为无线信道。
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结合。
同时，电波在各种路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时会使信号难以恢复。
无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减和相位的失真，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。
下面将讨论无线传输信道的主要特性。
二、无线电波传播频段及途径2.1无线电波频段划分现代的数字通信系统频谱主要集中在300KHz到5GHz之间，尤其是500KHz到2GHz之间的频段使用更密集，比如GSM系统使用的是900MHz和1800MHz，WCDMA系统使用的是1940MHz—1955MHz和2130MHz—2145MHz。
通信系统中的传输介质和信道特性
通信系统中的传输介质和信道特性通信系统是现代社会中不可或缺的重要组成部分。
作为信息传递的桥梁，传输介质和信道的特性在通信系统的可靠性和性能中起着决定性的作用。
本文将探讨通信系统中常见的传输介质和信道特性，帮助读者了解并正确选择合适的传输介质和信道。
一、传输介质的分类传输介质是指电信号在传输过程中所需要经过的物质介质，在通信系统中起着传递信号的作用。
根据传输介质的性质和使用方式的不同，可以将其分为有线传输介质和无线传输介质两大类。
1. 有线传输介质有线传输介质主要包括光纤、双绞线和同轴电缆等。
其中，光纤的主要特点是传输速度快、带宽大、抗干扰能力强，适用于长距离和大容量数据传输。
双绞线则被广泛应用于局域网和电话线路等，其优点是造价低廉、安装方便、适用于近距离传输。
同轴电缆则适用于电视信号传输等领域。
2. 无线传输介质无线传输介质主要指无线电波，包括广播电波、微波和红外线等。
这些介质具有传输距离远、适用于移动通信、无需铺设线缆等特点。
然而，无线传输介质也存在传输速度较慢、受到环境影响较大的弱点。
二、信道特性的影响因素信道特性是指在传输介质中传输信号时，受到噪声、干扰、衰减等因素的影响而发生的变化和损耗。
以下将介绍一些常见的影响因素：1. 干扰和噪声干扰和噪声是信号传输过程中最常见的问题之一。
干扰是指外来电磁信号或其他无关信号的窜入，导致接收到的信号发生变形或丧失部分信息。
噪声是指信号中不可避免的随机波动，使信号在传输过程中发生抖动或混杂，影响信号的完整性和准确性。
2. 衰减和延迟衰减是指信号在传输过程中随着距离的增加而逐渐减弱的现象。
信号衰减会导致信号接收端接收到的信号强度下降，从而影响通信质量。
延迟是指信号从发送端到接收端所需要的时间，延迟时间较长会影响通信的实时性和响应速度。
三、传输介质和信道特性选择的重要性在设计和部署通信系统时，选择合适的传输介质和了解信道特性至关重要。
以下是选择合适传输介质和信道特性的几个考虑因素：1. 传输距离不同的传输介质适用于不同距离的传输。
第2章移动信道的传播特性
超视距传播
假设A点架设一部发信机，天线的架高是H1，AB是 和地球相切的一条射线。若要接收到来波，接收天线
的架高必须超出这条切线。
A
d1 C d2 B
H1
H2
➢OO
视线传播极限距离
PT GT GR2 (4 )2 d 2
PT
➢ PT = 发射功率 (W) ➢ GT = 发射天线增益 ➢ GR = 接收天线增益 ➢ = c/f 波长(m)，c = 光速 (3×108 m/s)
➢ d = 发射机和接收机之间的距离(m)
自由空间传播损耗
自由空间传播损耗可以定义为：(不考虑天线增益)
前言
无线电波传播特性的研究结果可以用某种统计描述，也 可以建立电波传播模型，如图表、近似计算公式或计算 机仿真模型等。
本章在阐述陆地无线电波传输特性的基础上，重点讨论 陆地移动通信信道的特征、场强（或损耗）的计算方法 ，并对移动通信信道仿真作简要介绍。
内容安排
2.1 陆地无线电波传播特性 2.2 移动通信信道的多径传播特性 2.3 描述多径衰落信道的主要参数 2.4 阴影衰落的基本特性 2.5 电波传播损耗预测模型
Lfs
PT PR
4d
2
以dB计，得到：
或
L fs
(dB)
10
lg
4d
2
Lfs(dB) 32.44 20 lg d (km) 20 lg f (MHz )
可见，自由空间电波传播损耗只与工作频率 f 和传 播距离 d 有关。
2.1.3 大气中的电波传播
在实际移动通信信道中，电波在低层大气中传播。 整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平
无线通信信号的传输特性和衰减规律
无线通信信号的传输特性和衰减规律引言：无线通信已经成为现代社会中不可或缺的一部分，它提供了人们互相沟通、信息传递和数据传输的便利。
然而，了解无线通信信号的传输特性和衰减规律对于优化信号传输和提高通信质量非常重要。
本文将详细介绍无线通信信号的传输特性和衰减规律的内容和步骤。
一、无线通信信号的传输特性：1. 传输速率：无线通信信号的传输速率是指在单位时间内传输的信息量。
传输速率主要受到信道带宽和调制方式的影响。
例如，高带宽和高阶调制方式可以提高传输速率。
2. 传输距离：无线通信信号的传输距离是指一个信号从发送端到接收端所需的距离。
传输距离主要受到发射功率、接收器灵敏度和环境干扰等因素的影响。
3. 传输延迟：无线通信信号的传输延迟是指一个信号从发送端到接收端所需的时间。
传输延迟主要受到传输距离和信号处理时间等因素的影响。
二、无线通信信号的衰减规律：1. 自由空间衰减：自由空间衰减是指无线通信信号在自由空间中由于传输距离增加而衰减。
自由空间衰减的规律遵循反比关系，即信号功率与传输距离的平方成反比。
2. 多径衰落：多径衰落是指无线通信信号在传输过程中遇到多条路径的干扰而产生的衰减现象。
多径衰落的规律较为复杂，常见的有瑞利衰落和莱斯衰落等。
3. 阴影衰落：阴影衰落是指由于地形、建筑物或其他物体对信号传播的遮挡而产生的衰减现象。
阴影衰落的规律取决于遮挡物的位置和信号频率。
4. 天线增益和方向性：天线增益和方向性是指通过优化天线设计和调整天线方向来提高信号的传输距离和减小衰减。
天线增益和方向性可以根据具体需求进行调整。
步骤：1. 选择合适的频段和调制方式：根据通信需求和环境条件选择合适的频段和调制方式，以提供更高的传输速率和更好的通信质量。
2. 优化发射功率和天线设计：通过合理设置发射功率和优化天线设计，可以提高信号的传输距离和减小衰减现象，以增强通信性能。
3. 考虑多径衰落和阴影衰落：在通信系统设计中，应考虑多径衰落和阴影衰落对信号传输的影响，并采取相应的调整措施，如使用天线阵列、均衡器等。
移动通信电子课件教案-第3章_移动信道的传播特性
第3章 移动信道的传播特性
3.1.4 障碍物的影响与绕射损耗
P
x T
d1 h1
x 为菲涅尔余隙
T d1
d2
R d2
h2
x
h1
P
R h2
(a)
(b)
图 3 - 3 障碍物与余隙
(a) 负余隙； (b) 正余隙
第3章 移动信道的传播特性
t ＝ t0 t＝ t0＋
t1 t1＋ 1 1 t1＋ 1 2 (a)
t2 t2＋ 2 2t2＋ 2 3 t2＋ 2 1 (b)
t＝ t0＋
t3
(c)
图 3 - 11 时变多径信道响应例如 (a) N=3; (b) N=4; (c) N=5
t3＋ 3 4
第3章 移动信道的传播特性
第3章 移动信道的传播特性
3.2.4 多径时散与相关带宽 ——续
时延扩展Δ：最大传输时延和最小传输时延的差值，即最后 一个可分辨的时延信号与第一个时延信号到达时间的差值， 实际上就是脉冲展宽的时间。
表示时延扩展的程度。
归一化时延信号的包络E(t)：将移动通信中接收机接收 到的多径的时延信号强度进行归一化。
第3章 移动信道的传播特性
第3章 移动信道的传播特性
3.1 无线电波传播特性 3.2 移动信道的特征 3.3 陆地移动信道的传输损耗 3.4 移动信道的传播模型 思考题与习题
第3章 移动信道的传播特性
引言
三种研究无线移动通信信道的根本方法： 理论分析：用电磁场理论和统计理论分析电波在移动
环境中的传播特性，并用数学模型来描述移动信道。 现场电波实测：在不同的传播环境中，做电波实测实
信道传输特性详解演示文稿
4.2 电缆信道性能指标
按照国际布线标准ISO/IEC 11801-2002、ANSI/TIA/EIA 568及 国家标准GB 50311-2007、YD/T 1092-2001，描述平衡电缆信道 （Balanced Cabling Links）性能的电气特性参数有直流环路电阻、 特征阻抗、回波损耗、衰减、串扰、时延等，其中与信道长度 有关的参数，如衰减、直流环路电阻、时延等；与对绞电缆纽 距相关的参数有：特征阻抗、衰减、串扰和回波损耗等。按照 GB 50311-2007关于综合布线电缆系统A、B、C、D、E和F的分 级情况，不同布线系统级别的具体性能指标也不相同。
表 4.1 对绞电缆带宽
电缆级别 支持带宽范围/MHz
5类
1～100
5e类 6类 7类
1～100 1～250 1～600
图 4.5 吞吐率
2．传输速率
(1)调制速率
调制速率表示信号在调制过程中，单位时间内调制信号波 形的变换次数，即单位时间内所能调制的次数，简称波特 率，其单位是波特(Baud)，它是以电报电码的发明者法国人 波特(Baud)的名字来命名的。如果一个单位调制信号波的时 间长度为T(s)，那么调制速率RB定义为：
图 4.4 光缆经电信间直接连接至设备间
4.1.2 数据传输的主要指标
1.带宽或吞吐率
带宽（Bandwidth）本来是指某个信号具有的频带宽度。由于一个特定的信号往往 是由许多不同的频率成份组成的，因此一个信号的带宽是指某个信号的各种不同
频率成份所占据的频率范围。目前常用对绞电缆带宽等级如表4.1所示。
信道传输特性详解演示文稿
优选信道传输特性
4.1.1信道和链路
1．信道和链路的概念
信道（Channel）是通信系统中必不可少的组成部分。通俗地说，信道是指以 传输介质为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供 的信号通路；抽象地说，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给 信号以限制和损害。信道的作用是传输信号。 在数据通信系统中，对信道可以从下面两种不同的角度进行理解：一种是将 传输介质与完成信号变换功能的设备都包含在内，统称为广义信道。另一种 是仅指传输介质(如对绞电缆、同轴电缆、光纤、微波、短波等)本身，这类 信道称为狭义信道。 对信道分类的方法很多，按照信道所采用传输介质的不同，可将信道分为有 线信道和无线信道。 从综合布线系统的角度讲，信道是指连接两个应用设备的端到端的传输通道， 它包括了设备电缆、设备光缆和工作区电缆、工作区光缆。
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4．时延
(1)发送时延 ：结点在发送数据时使数据块从结点进入到传输媒体所需的时间， 也就是从数据块的第一个比特开始发送算起，到最后一个比特发送完毕所需 的时间。发送时延又称为传输时延
发送时延=数据块长度/信道带宽
(2)传播时延 ：指从发送端发送数据开始，到接收端收到数据（或者从接收端发送确认帧，
到发送端收到确认帧），总共经历的时间。实际上这一来一回所经历的时间相加
Rc=1200×60/（8＋2）=7200(字符/分) 分母括号中的“2”是在一个字符的前后分别附加的一个起始比特和 终止比特。
3．频带利用率 频带利用率是描述传输速率与带宽之间关系的一个指标，这也是一 个与数据传输效率有关的指标。频带利用率定义式如下：
R/B
式中，R表示系统的传输速率，B表示系统所占的频带宽度。当传输 速率采用调制速率RB时，其频带利用率的单位为Baud/Hz；当传输 速率采用数据信号速率Rb时，其频带利用率的单位为bps/Hz。
②光纤信道的第二种构成方式是，由水平光缆和主干光缆在 楼层电信间做端接(熔接或机械连接) 构成，FD只设光纤之间 的连接点，如图4.3所示。
图 4.3 光缆在电信间做端接
③光纤信道的第三种构成方式是，由水平光缆经过电信间直 接连接至大楼设备间光配线设备构成，FD安装于电信间，只 作为光缆路径的场合，如图4.4所示。
②比特和比特/秒。
③调制速率与数据信号速率的关系。
Rb=RHale Waihona Puke log2M（3）数据传输速率
数据传输速率又称信道速率，是指信源入/出口处单位时间内传送的 二进制脉冲的信息量，单位可以是比特、字符、码组等；时间单位 可以是秒、分、小时等；通常用字符/分为单位。 数据传输速率和数据信号速率之间的关系需要考虑用多少比特来表 示一个字符；另外，如果采用起止同步方式传输，还需要考虑在数 据以外附加传输的比特数。 例如：在使用数据信号速率为1200bit/s的传输电路时，按起止同步 方式来传送ASCII码数据时，数据传输速率Rc为：
传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率 如图4.6所示阐释了传播时延这个概念。
(3)排队时延
排队时延是指数据在交换节点的缓存队列中排队等 候发送所经历的时间。这种时延的大小主要取决于 网络中当时的数据流量。当网络的数据流量很大时， 还会发生队列溢出，使数据丢失，这相当于排队时 延为无穷大。 显然，数据传输经历的总时延是以上三种时延之和， 即：
4.2 电缆信道性能指标
按照国际布线标准ISO/IEC 11801-2002、ANSI/TIA/EIA 568及 国家标准GB 50311-2007、YD/T 1092-2001，描述平衡电缆信道 （Balanced Cabling Links）性能的电气特性参数有直流环路电阻、 特征阻抗、回波损耗、衰减、串扰、时延等，其中与信道长度 有关的参数，如衰减、直流环路电阻、时延等；与对绞电缆纽 距相关的参数有：特征阻抗、衰减、串扰和回波损耗等。按照 GB 50311-2007关于综合布线电缆系统A、B、C、D、E和F的分 级情况，不同布线系统级别的具体性能指标也不相同。
2．布线系统信道、永久链路、CP链路构成模型
如图4.1所示是布线系统信道、永久链路、CP链路构成模型。
图 4.1 布线系统信道、永久链路、CP链路构成模型
3．光纤信道构成方式
①光纤信道的第一种构成方式是，由水平光缆和主干光缆至楼层电 信间的光纤配线设备经光纤跳线连接构成，如图4.2所示。
图4.2 光缆经电信间经光纤跳线连接
综合布线系统(第2版)
第4章 信道传输特性
优选信道传输特性
2020年9月5日
4.1.1信道和链路
1．信道和链路的概念
信道（Channel）是通信系统中必不可少的组成部分。通俗地说，信道是指以 传输介质为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供 的信号通路；抽象地说，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给 信号以限制和损害。信道的作用是传输信号。 在数据通信系统中，对信道可以从下面两种不同的角度进行理解：一种是将 传输介质与完成信号变换功能的设备都包含在内，统称为广义信道。另一种 是仅指传输介质(如对绞电缆、同轴电缆、光纤、微波、短波等)本身，这类 信道称为狭义信道。 对信道分类的方法很多，按照信道所采用传输介质的不同，可将信道分为有 线信道和无线信道。 从综合布线系统的角度讲，信道是指连接两个应用设备的端到端的传输通道， 它包括了设备电缆、设备光缆和工作区电缆、工作区光缆。
图 4.4 光缆经电信间直接连接至设备间
4.1.2 数据传输的主要指标
1.带宽或吞吐率
带宽（Bandwidth）本来是指某个信号具有的频带宽度。由于一个特定的信号往往 是由许多不同的频率成份组成的，因此一个信号的带宽是指某个信号的各种不同
频率成份所占据的频率范围。目前常用对绞电缆带宽等级如表4.1所示。
表 4.1 对绞电缆带宽
电缆级别 支持带宽范围/MHz
5类
1～100
5e类 6类 7类
1～100 1～250 1～600
图 4.5 吞吐率
2．传输速率
(1)调制速率
调制速率表示信号在调制过程中，单位时间内调制信号波 形的变换次数，即单位时间内所能调制的次数，简称波特 率，其单位是波特(Baud)，它是以电报电码的发明者法国人 波特(Baud)的名字来命名的。如果一个单位调制信号波的时 间长度为T(s)，那么调制速率RB定义为：
RB(Baud)=1/T(s)
(2)数据信号速率
①数据信号速率。数据信号速率，又称信息速率，通常称之为 传输速率。它表示通过信道每秒传输的信息量，单位是比特/秒， 用bit/s或bps表示。数据信号速率Rb可定义为：
Rb
m t 1
1 Ti
log 2 Ni
式中，m表示并行传输的通路数；Ti表示第i路一个单位调制信号 波的时间长度(用s表示)；Ni表示第i路调制信号波的状态数。
总时延=发送时延＋传播时延＋排队时延
4.1.3 电磁干扰与电磁兼容性
1．电磁干扰
电磁干扰EMI（Electro Magnetic Interference）也称为噪声， 指在铜导线中由电磁场引起的电噪声，是电子系统辐射的寄 生电能。
2．电磁兼容性
电磁兼容性EMC（Electro Magnetic Compatibility）是指系统 发出的最小辐射和系统能承受的最大外部噪声，即设备或者 系统在正常情况下运行时，不会产生干扰同一空间中其他设 备、系统电信号的能力。