通信原理，信道增益

数据--》数据调制到载波--》发送到信道--》信道传输--》从信道接收--》从载波解调数据--》数据



#Channal Models：

###Additive White Gaussion Noise（AWGN）

加性高斯白噪声 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 是最基本的噪声与干扰模型。

加性噪声：叠加在信号上的一种噪声，通常记为n(t)，而且无论有无信号，噪声n(t)都是始终存在的。因此通常称它为加性噪声或者加性干扰。

白噪声：噪声的功率谱密度在所有的频率上均为一常数，则称这样的噪声为白噪声。

高斯白噪声白噪：声取值的概率分布服从高斯分布。

###Signal Noise Ratio（SNR）

信噪比指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。

###Path Loss

路径损耗是指电磁波在空间传输中能量密度的衰减。它是在分析和设计无线通信系统的链路预算的重要组成部分。

###Shadowing Fading

在移动通信中，由于障碍物阻挡造成的阴影效应，接收信号的强度下降，但该场强中值随地理改变缓慢变化，又称慢衰落。比如在传播环境中的山丘、建筑物等障碍物阻碍，行程电波的阴影区，会造成信号场强中值的缓慢变化，引起衰落。

###Flat Fading

平坦衰落：当信号传输带宽较窄(<10Mb/s)时,可以忽略频率选择性的影响,认为在信号传输带宽内具有相同的电平衰落深度,这种衰落称为平衰落. 平衰落储备是当考虑热噪声的影响时,为保证设备的门限误码率必须留有的电平余量,即自由空间条件下收信电平与门限电平的差值.

###Frequency-selective Fading

频率选择性衰落是指在不同频段上衰落特性不一样。

###Multipath Fading

多径衰落：在通信系统中，由于通信地面站天线波束较宽，受地物、地貌和海况等诸多因素的影响，使接收机收到经折射、反射和直射等多条路径到达的电磁波，这种现象就是多径效应。

###Reyleith Fading

瑞丽衰落：在无线通信信道中，由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径，各条路径延时时间是不同的，而各个方向分量波的叠加，又产生了驻波场强，从而形成信号快衰落称为瑞利衰落。瑞利衰落属于小尺度的衰落效应，它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。

###Time-invariant & Time-varying

时不变：平稳的信道或系统，不随时间的变化而变化。

时变性：不稳定的信道或系统，随时间的变化而变化。

###Frequency-domain & Time-domain

Frequency-domain：将信号分解为正弦波，并且用正弦波合成信号。分解或分析就是计算各种频率的正弦波在信号中所占的比例，合成或综合就是根据不同比例的正弦波来合成信号。它引导人们从信号的表面深入到信号的本质，看到信号的组成部分。

应用：

对分解的信号，保留部分幅值比较大的正弦波分量，以备将来恢复信号。

实践中，例如减少表示信号所需的数据、节省存储数据的存储器、节省传输数据的时间、增加通信线路的使用效率等。

合成信号中，例如恢复接收数据的原始信号、合成语音信号、生成图像信号、产生测量信号等。

Time-domain：时域分析是指控制系统在一定的输入下，根据输出量的时域表达式，分析系统的稳定性、瞬态和稳态性能。系统输出量的时域表示可由微分方程得到，也可由传递函数得到。

信道增益

channel gain描述的是信道自身的传输能力特性，与输入输出无关，会随时间或者频率变化。gi^2=Pt/Pr虽然channel gain中包含pathloss，但是他们是两种完全不同的概念，Hata和cost231是pathloss的典型模型。要得到信道具体的channel gain 可以使用一个已知的pilot导频信号经过测试的信道，根据 y=gi·x+n得到channel gain的CSI（信道状态信息）。实际情况下一般不能用函数直接描述channel gain随时间的变化。常见的channel gain模型有flat fading channel 和frequency-selective fading。对于flat fading channel，channel gain随时间变化。对于frequency-selective fading，channel gain随频率变化。通过channel gain和香农定理还可以估计信道的最大传输容量，即在信道增益大时传输更大功率的信号，信道增益小时传输较小功率的信号。



道增益可随/不随时间变化。假设答主处于静止状态下，一直在家里躺着用流量刷抖音，那么此时信道增益可以近似认为不变，因为周边环境没有发生任何变化，电磁波传播路径较为稳定。如果题主处于移动状态，那么信道增益会随收多普勒频移、天线相位、路损、波束成形矢量等因素有关。我硕士研究方向为信道建模、波束管理、大规模MIMO、混合波束成形，有根据3GPP协议完整搭过链路级仿真平台的经验（上、下行控制信道、数据信道、参考信号如SSB、SRS）且平台已经商用，一直也在为本/硕的同学答疑，有什么通信及深度学习、机器学习等方面的问题可以问我，很乐于解答。



一般认为是随时间变化的。和信道特性，发射/接收天线特性都有关系。描述都是根据具体的系统特性描述。

信道中的噪声

1.加性噪声

        加性噪声(Additive noise)是信道中存在的不需要的电信号，它独立于信号始终存在。

        影响：加性噪声会使模拟信号失真，数字信号发生错码，限制信息的传输速率。

2.加性噪声分类

按噪声来源分    定义    举例或特性    

人为噪声    

由人类的活动产生的

     如家电用具产生的电磁波辐射

     

自然噪声    自然界中存在的各种电磁波辐射

     如大气噪声、宇宙噪声

     

内部噪声（热噪声）

     主要是系统内部电子器件和导体中自由电子受热不断运动，在运动中和其他粒子碰撞而随机地以折线路径运动，呈现为布朗运动。

     热噪声是由大量自由电子受热激励引起的随机运动产生，其统计特性服从高斯分布，所以热噪声又称为高斯白噪声

     

            

按噪声性质分类

     定义    举例或特性

脉冲噪声

     是突发性地产生的，幅度很大， 其频谱较宽。

     如电火花；

其不是普遍持续存在，对话音通信影响较小，但对数字通信影响可能较大。

 

窄带噪声

     来自相邻电台或其他电子设备，其频谱或频率位置通常是确知的或可以测知的。

     窄带噪声只存在特定频率、时间、地点，影响有限。

起伏噪声

     是遍布在时域和频域内的随机噪声。

     

热噪声、宇宙噪声；

它始终存在

 

3.窄带高斯噪声

        信号解调时，热噪声经过接收机带通滤波器的过滤，变成了带限（bandlimited）白噪声，也称为窄带噪声。由于滤波器是一种线性电路，高斯过程通过线性电路后，仍为一高斯过程，故此窄带噪声又称为窄带高斯噪声。

4、乘性噪声



       乘性噪声：与传输信号的关系是相乘的关系，不是独立存在，是伴随着传输信号而出现。

       举例：移动无线信道的多径衰落信道，其衰落对传输信号的影响相当于乘性噪声、脉冲编码调制中的量化噪声。



    AWGN

AWGN又称加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise)，是最基本的噪声与干扰模型。它的幅度分布服从高斯分布，而功率谱密度是均匀分布的，它意味着除了加性高斯白噪声外，r(t)与s(t)没有任何失真。即H(f)失真的。

中文名

    加性高斯白噪声AWGN

外文名

    Additive White Gaussian Noise

特    点

    最基本的噪声与干扰模型

幅度分布

    高斯分布

定义

加性高斯白噪声 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 是最基本的噪声与干扰模型。加性噪声：叠加在信号上的一种噪声，通常记为n(t)，而且无论有无信号，噪声n(t)都是始终存在的。因此通常称它为加性噪声或者加性干扰。白噪声：噪声的功率谱密度在所有的频率上均为一常数，则称这样的噪声为白噪声。如果白噪声取值的概率分布服从高斯分布，则称这样的噪声为高斯白噪声。

简介

AWGN，在通信上指的是一种通道模型（channel model），此通道模型唯一的信号减损是来自于宽带（Bandwidth）的线性加成或是稳定谱密度（以每赫兹瓦特的带宽表示）与高斯分布振幅的白噪声。

白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声，即其功率谱密度为常数。

扩展

AWGN从统计上而言是随机无线噪声，其特点是其通信信道上的信号分布在很宽的频带范围内。

高斯白噪声的概念：“白”指功率谱恒定；高斯指幅度取各种值时的概率p(x)是高斯函数。功率谱密度恒定的话，自相关系数则是功率谱密度的反变换，高斯白噪声的自相关系数为无延时的冲击函数，则在时间差不等于零的时候，自相关等于0，也就是不同时间的高斯白噪声的幅度是不相关的。

y = awgn(x,SNR)

在信号x中加入高斯白噪声。信噪比SNR以dB为单位。x的强度假定为0dBW。如果x是复数，就加入复噪声。

y = awgn(x,SNR,SIGPOWER)

如果SIGPOWER是数值，则其代表以dBW为单位的信号强度；如果SIGPOWER为'measured'，则函数将在加入噪声之前测定信号强度。

y = awgn(x,SNR,SIGPOWER,STATE)

重置RANDN的状态。

y = awgn(…,POWERTYPE)

指定SNR和SIGPOWER的单位。POWERTYPE可以是'dB'或'linear'。如果POWERTYPE是'dB'，那么SNR以dB为单位，而SIGPOWER以dBW为单位。如果POWERTYPE是'linear'，那么SNR作为比值来度量，而SIGPOWER以瓦特为单位

两径模型
概述
两径模型
时不变两径模型
时变两径模型

概述
许多环境中，要描述所有的决定不同多径分量（ MFC ）的反射、绕射和散射是极其复杂的，更可取的方法是描述信道某一参数取得某个值的概率。信道增益G（小于1）即最重要的参数，它决定接收功率和场强。

$P_{r} =P_t*G$

典型的描述接收功率和距离的函数关系图



距离很短范围内：功率围绕一个（局部的）平均值上下波动，这些波动发生在大约一个波长范围中，称为小尺度衰落。这些波动是由多径分量之间的干涉引起。场强的波动可以通过功率的（局部）平均值和围绕这个平均值的波动统计量来进行描述。
平均功率，在大约十个波长上的平均，它本身也显示了波动性，这些波动发生在几百个波长上，引起这些变化的原因是大型物体的阴影效应，同样可以用平均值和围绕这个平均值的波动统计量进行描述。
大尺度平均值本身单调依赖于发射机与接收机之间的距离。这种效应与自由空间路径损耗及其变化形式有关，这种效应通常采用确定的方式进行描述。

两径模型
解释衰落效应时最简单的模型。
时不变两径模型
考虑发送一个正弦波形，确定接收机位置处的（复数）传输函数。考虑一个单一的波形，设发送信号：

$E_{TX}(t)正比cos(2\pi f_ct)$

接收信号近似为同类平面波，若发射机与接收机之间路径长度为$d$，接收信号可表示为：

$E(t)=E_0cos(2\pi f_ct-k_0d)$

$k_0$为波数：$\frac{2\pi}{\lambda}$，使用复基带信号，可以写成：

$E=E_0exp(-jk_0d)$

**带通信号，即物理存在信号，和复基带（低通）表示的关系为

$s_{BP}(t)=Re\lbrace{s_{LP}(t)exp[j2\pi f_ct]}\rbrace$

考虑发送信号经过两条路径到达接收机，这些路径有不同的传播时间：



$\tau_1=\frac{d_1}{c_0},\tau_2=\frac{d_2}{c_0}$

进一步假设两路波为垂直极化波，在参考位置 r=0 处的振幅为$E_1$,$E_2$，得到这两个平面波叠加的表达式：



振幅和接收功率平方成正比。
时变两径模型
通常，不同传播路径之间的时延（路径长度）随时间变化，假设接收机移动，空间变化衰落成为了时间变化衰落，称此衰落为小尺度衰落。接收机移动也造成了接收频率的偏移，称为多普勒频移。若接收机以速度$v$远离发射机，两者之间距离$d$随该速度增长，那么：

$E(t)=E_0cos(2\pi f_ct-k_0[d_0+vt])=E_0cos(2\pi [f_c-\frac{v}{\lambda}-k_0d_0)$

其中$d_0$时0时刻的距离，接收机震荡的频率因此减少了$\frac{v}{\lambda}$，所以多普勒频移为：

$\nu =-\frac{v}{\lambda}=-f_c\frac{v}{c_0}$

普遍情况下，多普勒频移为：

$\nu =-\frac{v}{\lambda}cos(\gamma)=-{\nu}_{max}cos(\gamma)$

调制信道模型、编码信道模型
1、Clarke Modal最理想的模型： 其中N为多径径数，Cn为每一径的幅度增益，wd为. 2、Jake Modal：这是现在常用的信道模型，与Clarke的不同时，归一化后每一径幅度.
EPA:Extended Pedestrian A model 扩展步行者信zhidao道模型 EVA：回Extended Vehicular A model 扩展车辆信道模型 ETU:Extended Typical Urban model 扩展典型城市.
什么是信道模型简单的说现在又四种标准：IEEE802.11a 最大速度54Mbps 频率5.0GHzIEEE802.11b 最大速度11Mbps 频率2.4GHzIEEE802.11g 最大速度54Mbps 频率2.4.
信道模型类型及其参数设置在3GPP协议里有，就是多径信道模型(径数和抽增益大小不同)，参考LTE 的信道模型参考36.104；有三种信道模型EVA\EPA\ETU，分别对.
瑞利分布是一个均值为0，方差为σ2的平稳窄带高斯过程，其包络的一维分布是瑞利. 则信道响应的包络服从莱斯分布，对应的信道模型为莱斯衰落信道。通常将信道增益.
我想要关于watterson信道模型的详细讲解，包括图片。谁知道的话发网址，.
在Watterson信道模型基础上，采用Simulink对短波信道进行仿真
化。编码器输出的数字序列与到译码器输入的数字序列之间的关系，通常用多端口网络的转移概率作为编码信道的数学模型进行描述。？三、信道的数学模型？(一)调制.
是期末考试题吗？呵呵 就是通信系统组成模型框图，分模拟和数字系统。1、模拟通信系统模型图为：信源→调制器→信道→解调器→信宿..........↑..........
信源，发送设备，信道，接收设备，信宿
信道模型的天线方向性的设计考虑因素1. 2维还是3维，也就是平面还是空间2. 极化是单还是双；以便设计能量汇集形式；3. 指向单点还是几点，以便选择天线形式
一般绘制公式对应的图形是二维的，就只介绍一下二维绘图函数吧，三维绘图原理类似。 常用的二维绘图函数： plot(x,y,'s') x,y是向量，分别表示点集的横坐标和纵坐标.
像y(n)=(根号S)*x(n)+(根号N)*v(n)之类的，谢谢啊
高斯信道的就是y(n)=(根号S)*x(n)+(根号N)*v(n)
计算机通信里德
模拟通信系统模型 模拟通信系统模型如图所示。在模拟通信系统中，需要两种变换： 第一种变换 发送端的连续消息要变换成原始电信号，接收端收到的信号要反变换成原.
不知道那个center在哪 也不晓得二径通信模型叫什么怎么找得出来
你可以matlab用help 一下，输入>> help rayleighchan 可以查看瑞利信道的相关知识， see also 里面提供了其他信道相关知识，其中fading channels 里有关于三径信道模型.
我需要一下程序谢谢
我最近下载了一个winner ii的mimo信道模型，你可以去看一下，有点复杂，不过文件比较全，其中d1.1.2 是信道模型的说明。网址：www.ist-winner.org/deliverables.html ;.
信道(information channels，通信专业术语)是信号的传输媒质，可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光缆等。无线信道有地波传.
1，模拟信道：指能传输模拟信号的信道称之为模拟信道。模拟信号的电平随时间连续变化，语音信号是典型的模拟信号。2，数字信道：能传输数字信号的信道称之为数字.
[信源]->[信源编码]->[信道编码]->[信道传输+噪声]->[信道解码]->[信源解码]->[信宿]一般信息论的书上都会有信源编码和信道编码的具体讲解，包括具体的编码方法。

1.cost207
适用于远郊地区（RA），典型城区（TU），恶劣城区（BU）和丘陵地区（HT）。

给出了时延功率谱和多普勒功率谱，时延功率谱表明随着时间变长，逐渐下降，对于多普勒功率谱，Gauss I或者Gauss II功率谱分布只有一个多普勒频移，但是Jakes和Rice的功率谱分布会有两个峰，也就是有两个多普勒频移。使用Gauss I或者Gauss II功率谱分布的条件是delay必须大于0.5$\mu s$。

使用各个多普勒功率谱的条件如下






1.1远郊地区（RA）：6路径信道模型参数

1.2典型城区（TU）：6路径信道模型参数

1.3恶劣城区（BU）：12路径信道模型

1.4丘陵地区（HT）：12路径信道模型参数


参考文献：

cost207 Digital land mobile radio communications
2.WINNER II
信道建模中包含角度信息



WINNER II信道模型包含14种情况，覆盖传播场景有室内办公室、大型室内大厅、室内外、城市微小区、不良城市微小区、户外到室内、固定馈线、郊区宏小区、城市宏小区、农村宏小区、农村移动网络。不同场景的delay是不一致的。

在CDL（Clustered Delay Line，集群延迟线）模型中，每个集群由20条具有固定偏移角度和相同功率的光线组成，在有一束强射线存在的集群中，集群有20+1束射线。这条主射线有零角度偏移，射出和射出的光线是随机耦合的。下面给出了感兴趣的所有场景的CDL表，其中列出了集群功率和每个射线的功率。CDL模型提供具有固定参数的定义良好的无线电信道，以相对不复杂的信道模型获得可比较的模拟结果。



参考文献：

WINNER II Channel Models
3.cost2100


参考文献：

The COST 2100 MIMO Channel Model
4.cost259


参考文献：

The COST 259 Directional Channel Model-Part II: Macrocells
5.cost273


参考文献：

The COST 273 MIMO Channel Model: Three Kinds of Clusters
6.Spatial channel model（SCM）


SCM 3GPP TR 25.996 version 11.0.0 Release 11
7.I-METRA信道


参考文献：

IST-2000_30148 I-METRA D2 Channel Characterisation