信道是對無線通信中發(fā)送端和接收端之間的通路的一種形象比喻，對于無線電波而言，它從發(fā)送端傳送到接收端，其間并沒有一個有形的連接，它的傳播路徑也有可能不只一條，但是我們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋霭l(fā)送端與接收端之間的工作，我們想象兩者之間有一個看不見的道路銜接，把這條銜接通路稱為信道。信道具有一定的頻率帶寬，正如公路有一定的寬度一樣。

　　無線通信(Wireless Communication)是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式，近些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展快、應(yīng)用廣的就是無線通信技術(shù)。在移動中實現(xiàn)的無線通信又通稱為移動通信，人們把二者合稱為無線移動通信。

　　1 山區(qū)無線信道的特征

　　一個無線通信系統(tǒng)質(zhì)量的好壞，在很大程度上取決于無線信道傳輸質(zhì)量的好壞[1]。無線通信靠的是無線電波的傳播，由于山區(qū)山高林密，地形復(fù)雜，有高山阻擋，無線電波傳播環(huán)境復(fù)雜，在傳播時既可能有直射波，也可能產(chǎn)生大量的反射波、折射波、散射波和繞射波等，將引起較大的傳輸損耗以及傳輸信號的隨機衰落，使信號衰落起伏大，場強分布不均勻，甚至出現(xiàn)信號盲區(qū)。無線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛(wèi)星通信是利用通信衛(wèi)星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯(lián)系。同時，因傳播環(huán)境不斷變化，電磁波在無線信道中傳播會存在多種傳播機制，這使得接收端信號的幅度、頻率和相位等均可能處于一種不斷變化、極不穩(wěn)定的狀態(tài)之中[2]。因此，在無線鏈路設(shè)計過程中，需要預(yù)留相當(dāng)?shù)乃ヂ溆嗔俊?/P>

　　由于移動通信中移動臺的移動性，如前所說那樣，無線信道中還會有多普勒效應(yīng)。在移動通信中，當(dāng)移動臺移向基站時，頻率變高，遠(yuǎn)離基站時，頻率變低。我們在移動通信中要充分考慮“多普勒效應(yīng)”。雖然，由于日常生活中，我們移動速度的局限，不可能會帶來十分大的頻率偏移，但是這不可否認(rèn)地會給移動通信帶來影響，為了避免這種影響造成我們通信中的問題，我們不得不在技術(shù)上加以各種考慮。也加大了移動通信的復(fù)雜性。

　　2 無線信道測試的方案

　　要做好山區(qū)通信系統(tǒng)無線信道的勘察設(shè)計，必需對無線傳輸?shù)穆窂綋p耗進行現(xiàn)場測試。

　　2.1 測試工具選擇

　　采用日本安立公司MS2711D測試儀1臺、日本日精公司ND889A數(shù)傳電臺2臺、佛山市健博通電訊實業(yè)有限公司TQJ-230c全向天線及饋線等。

　　MS2711D測試儀是一款便攜式頻譜分析儀，具有工作頻段寬、靈敏度高、噪聲底電平低的特點。

　　ND889A電臺工作在UHF頻段上，收發(fā)機均采用的FET低噪聲放大電路，發(fā)射功率大，接收靈敏度高，數(shù)傳誤碼率低，帶有RSSI電平指示輸出。

　　2.2 測試方案示意圖

　　測試方案示意圖如圖1所示。

　　圖中的發(fā)射機和接收機使用的是ND889A電臺，ND889A電臺工作在228.6 MHz的頻段上，發(fā)射天線和接收天線采用TQJ-230c全向天線。發(fā)射機把射頻信號由發(fā)射天線發(fā)射到空中，接收機通過接收天線接收到信號后，通過機內(nèi)RSSI檢測器輸出相應(yīng)的電壓值，再由電壓表測量并換算得到相應(yīng)的接收信號電平，同時可以通過連接到接收天線上的MS2711D測試儀直接測出接收信號的強度。

　　2.3 基本測試方法

　　無線信道傳輸性能的測試方法很多，可以采用頻譜分析儀實測信號功率電平，客觀推算路徑傳輸損耗；可以監(jiān)聽接收信號質(zhì)量主觀評價；也可以用ND889數(shù)傳電臺自帶的接收信號強度指示來參考比較，全面測定無線信道的傳輸性能。

　　2.3.1 路徑傳輸損耗測量

　　假設(shè)發(fā)射功率為Pt(dBm)，發(fā)射天線增益為Gt(dB)，發(fā)射端天饋損耗為Lt(dB)，接收靈敏度為Sr(dBm)，接收天線增益為Gr(dB)，接收端天饋損耗為Lr(dB)。并假設(shè)路徑傳輸損耗為LM(dB)，則MS2711D實測接收信號功率LS為：

　　2.3.2 接收信號監(jiān)聽以及主觀評價

　　在給定測試環(huán)境下，監(jiān)聽接收機輸出音頻的語音質(zhì)量，加以主觀評定，確定優(yōu)、良、中、差、劣5個等級，用以主觀評定通信質(zhì)量的優(yōu)劣。主觀評定依據(jù)如表1所示。

　　2.3.3 接收信號強度測量

　　利用ND889A電臺自帶的接收信號強度指示(RSSI)可以作為通信質(zhì)量的近似參考。RSSI以直流電壓方式輸出，接收信號強度在0 μV~500 μV變化時輸出直流電壓范圍約為0.5 V~2.5 V，強度與電壓近似關(guān)系如表2所示，可用電壓表方便地測量。

　　2.3.4 測試方法分析

　　路徑傳輸損耗測量較為，測試數(shù)據(jù)可作為主要依據(jù)；接收信號強度測量較為粗糙，其結(jié)果具有一定參考價值；接收信號監(jiān)聽以及主觀評價更為粗糙，僅供對比和參考。因此，測試方案以路徑傳輸損耗測量為主，參考對照接收信號監(jiān)聽以及主觀評價和接收信號強度測量，通過多種手段測量信道的通信質(zhì)量，從主觀和客觀兩個方面評價信道性能。

　　3 工程應(yīng)用實例及分析

　　3.1 測試環(huán)境

　　桂林市某水庫總庫容約6億立方米。水庫流域呈扇形，流域內(nèi)河道狹窄，坡降陡，山高林密，植被茂盛，屬山區(qū)河流，河床坡降5‰。測試時間為中午，晴天氣候條件；采用全向天線，測試頻率228.6 MHz；測試儀采用日本安立MS2711D，工作頻段為0～3 GHz，噪聲底電平為-135 dBm[3]。日精ND889電臺和天線的參數(shù)[4]如表3所示。

　　3.2 通信站點的初選

　　對山區(qū)來說，選擇的通信站址既要能滿足觀測需要又要能滿足無線數(shù)據(jù)傳輸需要，站址的選擇對網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的作用非常大[5]?？紤]到庫區(qū)的地形以及站點分布，該系統(tǒng)必須采用無線中繼方式，才能實現(xiàn)有效覆蓋。中繼站選擇距離市區(qū)較近海拔900 m的一個山頂，建站條件好，便于維護，天線高度達8 m。從經(jīng)濟情況出發(fā)遙測站盡可能利用現(xiàn)有建筑物，因此選擇在現(xiàn)有的觀測站附近，地勢較高，通信方向無障礙物阻擋，維護方便。

　　3.3 數(shù)據(jù)分析

　　某通信站到中繼站接收信號強度采用MS2711D頻譜儀測試的數(shù)據(jù)如圖2所示。

　　由圖2可知，實測的接收信號功率LS=-90.04 dBm，則其傳輸損耗可由式(2)計算如下：

　　3.4 無線鏈路設(shè)計與分析

　　3.4.1 設(shè)計考慮

　　在數(shù)傳電臺選定的情況下，站點選址與天線配置必須考慮數(shù)傳系統(tǒng)對通信鏈路質(zhì)量的要求以及信道的衰落。本設(shè)計方案對山地復(fù)雜和重要站址設(shè)計要求通信電路衰落儲備必須不低于10 dB，而一般條件站點通信電路衰落儲備不低于5 dB，接收信號強度必須大于105 dBm，以保證數(shù)據(jù)鏈路的通信成功率為98%以上，配合系統(tǒng)信道編碼技術(shù)，可保證全年全季節(jié)數(shù)據(jù)通信的暢通率達到99.9%。

　　3.4.2 鏈路設(shè)計與分析

　　發(fā)射機和接收機均采用日精ND889A數(shù)傳電臺，ND889A電臺工作在230 MHz的頻段上，發(fā)射天線采用6.5 dB的定向天線，接收天線采用8.5 dB的全向天線。根據(jù)公式(1)，可計算出接收端信號功率

　　可見，滿足通信誤碼率優(yōu)于10-5@2 400b/s的指標(biāo)要求根據(jù)公式(3)，可計算出信道的衰落余量

　　3.4.3 現(xiàn)場工程驗證

　　根據(jù)上節(jié)站點選址、天線配置以及無線信道設(shè)計方案，進行現(xiàn)場工程驗證，所測試的接收信號強度數(shù)據(jù)如圖3所示。

　　由圖3可知：實測接收信號功率為-94.16 dBm，與鏈路設(shè)計結(jié)果基本相符。同時，通過接收信號監(jiān)聽以及主觀評價方法測試，語音質(zhì)量達到優(yōu)質(zhì)；通過接收信號強度測量方法測試，ND889電臺自帶的接收信號強度指示(RSSI)信號輸出為1.75 V，相當(dāng)于接收信號電平30 μV?，F(xiàn)場測試結(jié)果表明，該設(shè)計完全滿足系統(tǒng)性能要求。

　　本文采用MS2711D頻譜儀，以測量路徑傳輸損耗技術(shù)為主，輔以接收信號質(zhì)量監(jiān)聽和數(shù)傳電臺RSSI為參考，對山區(qū)無線信道現(xiàn)場的測量技術(shù)方案進行了分析和工程驗證，通過多種手段從主觀和客觀兩個方面評價無線信道的性能，完成了無線鏈路的設(shè)計分析與驗證工作。實踐表明，該技術(shù)簡單、方案可行、成果有效，具有一定的工程應(yīng)用價值。