无线通信系统依赖于信道进行信息传输。信道分为有线和无线两大类。有线信道通过固定连接传输信息，而无线信道则没有明确的路径，易受噪声、干扰和环境变化的影响。无线信道的特性对构建可靠通信系统提出了挑战。

无线传播环境的复杂性各不相同。在自由空间中，仅有一条直接路径，路径损耗主要受传输节点间的距离和频率影响。自由空间路径损耗公式可表示为：

式中，表示接收天线接收到的信号功率，与发送信号功率、天线增益以及路径损耗因子有关。路径损耗因子模拟了系统硬件缺陷和损耗，通常设置为1。频率的增加会导致信号波长缩短，从而加剧路径损耗。例如，毫米波频段的损耗远高于微波频段。

在传统通信系统中，发射和接收天线之间的路径可能包含地面反射。双射地面反射模型修正了Friis方程，以准确预测大距离上的接收信号强度。

现实传播环境中，障碍物如建筑物、山脉和植被对信号产生严重遮挡。在这种情况下，无线覆盖依赖于非直射传播。NLOS场景中的物理传播现象包括反射、散射和衍射，导致信号在障碍物后传播，覆盖被阴影覆盖的区域。

多径传播现象是指信号的多个副本以不同相位和强度到达接收终端。接收信号强度波动被表征为大尺度衰落。大尺度衰落包括路径损耗和阴影效应，对蜂窝系统设计尤为重要。路径损耗指数反映了传播环境的特性。经验路径损耗模型，如Okumura、Hata和COST231模型，用于预测不同环境中的信号强度。

以上内容详细介绍了无线信道的关键方面，包括传播现象、路径损耗、多径衰落和衰落特性的分类。通过正确理解这些特性及其对通信信号的影响，可以成功设计和优化无线通信系统。

图 2.1 无线通信中考虑的不同复杂程度的传播场景

图2.2 信道衰落特性的分类。

图 2.2 总结了衰落现象的进一步分类，并在后续小节中详细阐述。

2.2 多径传播

在多径传播中，信号副本以不同相位和强度到达接收终端，形成多径衰落。接收信号强度的波动可以基于不同尺度表征。大尺度衰落涉及局部区域内的信号强度波动，与路径损耗和阴影效应相关。路径损耗指数根据传播环境调整。经验路径损耗模型用于预测不同环境下的信号强度，如宏蜂窝城市环境中的Okumura和Hata模型，以及中等城市和郊区的COST231模型。Walfisch/Bertoni模型预测街道级别的平均信号强度。

表2.1 提到的各种场景的路径损耗因子 ( )。