在无线通信系统中，信号在无线电频率(rf)波段通过空气传输
由于信道的变化和用户的移动，无线电信道是动态和时变的，更糟糕的是，由于无线信道的不一致性，无线传输通常是断断续续的。因此，大多数无线信道的分析和设计必须经常重新开始。除了无线信道的影响，传输信号还会受到射频前端电路的干扰。为了建立无线通信系统的等效基带信道模型，必须考虑信号的传播特性和电路损伤。 基带信道建模对于无线基带接收机的设计至关重要，因为任何不准确都不可避免地导致接收机设计不完善或者接收机设计过于昂贵。

5.2Wireless Channel Propagation

在无线通信系统中，由于传输环境中存在大量的障碍物，射频信号通常沿着多条不同的路径传输，这些路径包括反射、散射和绕射。上述机制的集合效应是随机的、复杂的。因此，通常将这些不同的传播机制合并起来，分为路径损耗、阴影和多径衰落。

5.2.1 Path Loss and Shadowing

通过自由空间传播的无线电信号衰减的速度与发射机和接收机之间的平方距离成反比,

上述情况假定发射机和接收机之间没有障碍，称为LOS（视距传播，即直线传播）。大量的测量实验表明，这样的视距信道在大多数无线通信系统中并不常见，在非视距情况下，衰减会更加严重。路径损耗表示随着发射机和接收机之间距离的增加，信号功率衰减的程度。一个简化的对数距离路径损耗模型给出：
其中 n 是路径损耗指数，d 是发送端和接收端之间的距离，而 Lref 是自由空间中参考距离 dref 的路径损耗值。
根据地形和障碍物的情况，路径损失指数 n 由2(自由空间)变化到6(严重障碍物)。请注意，为了在某个位置获得精确的路径损失，有必要使用 Lref。通常，参考路径损耗要么使用自由空间公式计算，要么在距离发射机较远的地方进行平均测量。
**！！！**前面的路径损耗公式没有考虑到这样一个事实，即距离发射机相同的两个地点可能会因为障碍物的位置和周围环境而经历完全不同的信号衰减。测量后的测量结果表明，在距离 d 处的实际信号损失是随机的，为对数正态分布为。阴影描述了这种随机效应，并将其叠加在刚才介绍的路径损耗模型上。**阴影随距离变化的速度比path loss要快，**在几百米的范围内，信号强度变化可达20分贝。考虑了对数正态分布的阴影效应，给出了总损失的计算公式

其中 x 表示 db 刻度中的阴影效应，是一个正态分布(高斯)随机变量。 在某些小区和室内环境[1,2]中，阴影变量的标准差可高于10分贝。
路径损耗的计算
补充：路径损耗引起长距离上（100m～1000m）接收功率的变化，而阴影引起障碍物尺度距离上（室外环境是10m～100m，室内更小）功率的变化。两者在相对较大的距离上引起功率变化，故称其为大尺度传播效应（largescale propagation effect）。多径信号干扰也会引起接收功率的变化，但这种变化发生在波长数量级距离上，这个距离较短，所以称为小尺度传播效应（smallscale propagation effects）。（大尺度斜率大）

5.2.2 Multipath Fading

除了大尺度信道衰减效应，即路径损耗和阴影效应外，在小区域内还存在信道的快速波动，例如，信号强度在一个半波长(3厘米在一个系统与5ghz 载波)变化可达40分贝。 这种衰落是由于发射信号沿着不同的路径到达接收端，在接收端接收到不同信号，信号的叠加效应造成的，被称为多径衰落。当它们到达接收端时，发射信号在接收端的不同信号在幅度和相位方面相互作用和破坏性地结合在一起。由于信号在一个波长的一小部分上互相干扰，所以接收到的总信号功率可以在载波信号波长的一个小区域内变化。图5.1描述了这三种影响，这三种影响引起了信号强度的波动，这些信号已经经过了信道。要注意的是，这个图并不是按比例绘制的，因为多径衰落实际上在一个比图中显示的小得多的区域内波动。
为了描述多径衰落，可以确定地指定每条路径的延迟、相移和衰减。然而，这种方法使用了太多的资源，因为产生一个相当精确的时变信道所需的路径数量可能过大而令人望而却步。 统计衰落模型假设接收到的信号实际上是由无数独立的信号组成，这些信号尽管衰减程度大致相同，但从不同的方向冲击接收器，从而产生相移。从中心极限定理可知，基带接收信号将经历一个复杂的信道增益，它具有独立的高斯分布的实部和虚部，均值为零，方差相等。因此，复基带信道增益的幅度是瑞利分布的[1,2,3]。瑞利衰落模型描述了从发射机到接收机的所有通路在一定程度上受到阻塞的情况。在有些情况下，在发射机和接收机之间存在一条路径，在这条路径上，除了所有其他的NLOS 分量之外，还必须考虑更强的信号分量，在这种情况下，基带信道增益的幅度变成莱斯分布[1,2,3]。

5.2.3 Multipath Channel Parameters

在时变多径信道中，信号会受到几种类型的信号色散的影响: 时延色散、频谱色散和到达角色散。下面将介绍几个有助于表征这些类型分散程度的参数
Delay Spread – Time Dispersion
在多径信道中，沿着不同路径传输的信号的不同接收信号的到达时间将随时间推移而扩展，这种现象被称为时延扩散。为了描述信道延迟扩展的程度，首先需要找到一个信道的功率延迟分布（power delay profile PDP) ，它描述了当一个脉冲波形通过所考虑的信道传输时接收信号功率的时间分布。假设多径(可能是时变)信道的基带复脉冲响应是由

图5.2说明了一个典型的多径信道的功率延迟分布
[平方平均数(rms)延迟扩展(rms)是衡量信号在时间上的分散程度，是无线信道的一个重要指标]
为了简单起见，假设信道是静止的，那么平均超额延迟定义为

请注意，均方根延迟扩展，虽然通常用来表示信道在时间上的扩展程度，但有时可能会产生误导， 具有相同均方根延迟扩展的两个信道对传输信号的作用可能完全不同。因此，在仿真中使用具有均方根延迟扩展的信道的多个实例并对所有情况下的性能结果进行平均是一个很好的实践。
取信道功率延迟分布的傅里叶变换，就会产生信道频率响应相对于频率差 f，hh (f)]的自相关性。