无线信道模拟设计 第3页2 无线信道
移动通信系统的性能主要受到无线信道的制约。无线信道不像有线信道那样固定并可预见，而是具有极度的随机性，从简单的视距传播，到遭遇各种复杂的地形、地物，甚至移动台的速度也会对信号电平的衰落产生影响。因此，要对无线信道进行控制和预测是非常困难的。
2.1 无线信道传播类型
在无线通信系统中，无线信道通常是利用信道的统计特性来分析和仿真的，一般来说，整个无线信道对信号产生的影响，可以分为以下二大类：
2.1.1 小尺度传播模型( Small Scale Propagation Model )
小尺度衰落包括瑞利（Rayleigh）衰落和莱斯（Ricean）衰落。
小尺度衰落也称作瑞利衰落或者莱斯衰落，因为当大量的反射信号叠加时，小尺度衰落信道模型中实际的衰落幅度是服从瑞利分布或者莱斯分布。当反射路径的数量很多，并且没有主要的视距传播路径时，衰落信号的幅度服从瑞利分布。如果有主要的视距传播路径，那么就服从莱斯分布，衰落信号的幅度的大小受反射信号部分幅度的大小影响。
小尺度模型是用微观的角度，来描述在很短的距离(或时间)内，接收信号功率所呈现快速的变动。小尺度传播模型是用来探讨小尺度衰落(Small Scale Fading)的现象，主要是用来描述无线电信号经过一段很短的时间(或是很短的距离)所产生的快速变化；这些变化包括振幅、相位、频率、多重路径所造成的延迟等等。这种衰落是基带信号处理所必须要面对的主要问题。简单的来说，大尺度传播模型是用来描述在一段较长的时间之内，信号所呈现的平均功率变化；而小尺度传播模型则是描述信号在短时间之内，受到信道影响瞬间所产生的变化，两者不可混肴。小尺度传播中的衰落是多径传播和多普勒频移两者作用的结果。多重路径效应会造成各个路径信号到达接收机时有不同的相位、振幅、与时间延迟，因此会产生信号的时散(Time Dispersion)效应与频率选择性衰落；多普勒效应则会产生信号的频散(Frequency Dispersion)效应与时间选择性衰落。
2.1.2 大尺度传播模型(Large Scale Propagation Model )
大尺度衰落包括传播路径损耗和阴影效应两部分。
传播路径损耗模型是用来描述接收信号的平均功率或是传播路径的平均损耗，平均功率会随着传播距离的增加而减少，而传播路径的损耗会随着传播距离的增加而增加，因此，这个随机变量是传播距离的函数，随着距离的改变，会有不同的平均值或中间值。
阴影效应(Shadowing Effect)主要探讨各类地形与地物对传播信号所产生的遮蔽影响。阴影效应可以用一个随机变量来描述。通常假设阴影效使接收到的信号功率呈现对数正态分布(Log—Normal Distribution)。对数正态阴影效应指的就是，在相同的传收距离下，不同接收机所接收到的信号强度(单位为dBV)将呈现高斯或是正态分布，这表明传播路径所造成的功率损耗(以dB为单位)是呈现高斯或是正态分布的，而且这个随机变量标准差的单位也是dB。大尺度传播中的衰落包括：信号经过一段距离时信号的平均衰落。以及大型物体(如山脉或摩天大楼)导致的信号衍射而产生的衰落，并且大尺度衰落的信号的平均功率是缓慢变化的。
其实这个模型就是用宏观的角度来描述信号在经过较长的距离（或时间）所产生的变化，而此变化是用来统计的方式来描述；此模型之中，通常是给定一特定的传收距离，然后把接收信号的强度，当成是一个随机变数，这个模型通常可以用来估测无线电波的覆盖区域。这种模型中较常使用的模型有：自由空间传播模型(Free Space Propagation Model)、对数距离路径损耗模型(Log—Distance Path Loss Model)、及哈他模型(Hata Model)。
这二种现象（大尺度衰落、小尺度衰落）在真实的信道中是同时存在的，但是在计算机模拟或是理论分析中之中，很少被同时使用，主要是同时使用的复杂度太高。一般来说，如果研究的目标是系统容量的分析、无线电波的覆盖区域，大多数时候只会用到大尺度传播模型，因为系统容量只会与系统长时间、大范围的平均信号状况有关。如果研究的目标是接收机基带信号的处理，则大多数时候只会用到小尺度传播模型，因为基带信号处理的都是一个个的符号或码片，他们的脉宽相对而言都较窄，这时候信号瞬间变化就成为一个重要的因素，也是基带信号处理所必须克服的主要问题。当然，系统此时仍然会受到大尺度传播模型的影响，只不过我们通常假设这些影响已经被其他的技术所解决（如功率控制）。此外，当研究的目标是功率控制时，这二种模型都有可能被采用，主要是看功率控制所设定解决的问题。
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