信道是對(duì)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(duì)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(gè)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(gè)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(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)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(dòng)中實(shí)現(xiàn)的無線通信又通稱為移動(dòng)通信，人們把二者合稱為無線移動(dòng)通信。

　　1 山區(qū)無線信道的特征

　　一個(gè)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(shí)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(hào)的隨機(jī)衰落，使信號(hào)衰落起伏大，場(chǎng)強(qiáng)分布不均勻，甚至出現(xiàn)信號(hào)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(gè)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(gè)或多個(gè)地球站之間或移動(dòng)體之間建立微波通信聯(lián)系。同時(shí)，因傳播環(huán)境不斷變化，電磁波在無線信道中傳播會(huì)存在多種傳播機(jī)制，這使得接收端信號(hào)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(jì)過程中，需要預(yù)留相當(dāng)?shù)乃ヂ溆嗔俊?/P>

　　由于移動(dòng)通信中移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性，如前所說那樣，無線信道中還會(huì)有多普勒效應(yīng)。在移動(dòng)通信中，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)移向基站時(shí)，頻率變高，遠(yuǎn)離基站時(shí)，頻率變低。我們?cè)谝苿?dòng)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(dòng)速度的局限，不可能會(huì)帶來十分大的頻率偏移，但是這不可否認(rèn)地會(huì)給移動(dòng)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(dòng)通信的復(fù)雜性。

　　2 無線信道測(cè)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(jì)，必需對(duì)無線傳輸?shù)穆窂綋p耗進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

　　2.1 測(cè)試工具選擇

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

　　MS2711D測(cè)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(diǎn)。

　　ND889A電臺(tái)工作在UHF頻段上，收發(fā)機(jī)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(cè)試方案示意圖

　　測(cè)試方案示意圖如圖1所示。

　　圖中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)使用的是ND889A電臺(tái)，ND889A電臺(tái)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(jī)把射頻信號(hào)由發(fā)射天線發(fā)射到空中，接收機(jī)通過接收天線接收到信號(hào)后，通過機(jī)內(nèi)RSSI檢測(cè)器輸出相應(yīng)的電壓值，再由電壓表測(cè)量并換算得到相應(yīng)的接收信號(hào)電平，同時(shí)可以通過連接到接收天線上的MS2711D測(cè)試儀直接測(cè)出接收信號(hào)的強(qiáng)度。

　　2.3 基本測(cè)試方法

　　無線信道傳輸性能的測(cè)試方法很多，可以采用頻譜分析儀實(shí)測(cè)信號(hào)功率電平，客觀推算路徑傳輸損耗；可以監(jiān)聽接收信號(hào)質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)；也可以用ND889數(shù)傳電臺(tái)自帶的接收信號(hào)強(qiáng)度指示來參考比較，全面測(cè)定無線信道的傳輸性能。

　　2.3.1 路徑傳輸損耗測(cè)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L(zhǎng)t(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L(zhǎng)r(dB)。并假設(shè)路徑傳輸損耗為L(zhǎng)M(dB)，則MS2711D實(shí)測(cè)接收信號(hào)功率LS為：

　　2.3.2 接收信號(hào)監(jiān)聽以及主觀評(píng)價(jià)

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

　　2.3.3 接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量

　　利用ND889A電臺(tái)自帶的接收信號(hào)強(qiáng)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(hào)強(qiáng)度在0 μV~500 μV變化時(shí)輸出直流電壓范圍約為0.5 V~2.5 V，強(qiáng)度與電壓近似關(guān)系如表2所示，可用電壓表方便地測(cè)量。

　　2.3.4 測(cè)試方法分析

　　路徑傳輸損耗測(cè)量較為，測(cè)試數(shù)據(jù)可作為主要依據(jù)；接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量較為粗糙，其結(jié)果具有一定參考價(jià)值；接收信號(hào)監(jiān)聽以及主觀評(píng)價(jià)更為粗糙，僅供對(duì)比和參考。因此，測(cè)試方案以路徑傳輸損耗測(cè)量為主，參考對(duì)照接收信號(hào)監(jiān)聽以及主觀評(píng)價(jià)和接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量，通過多種手段測(cè)量信道的通信質(zhì)量，從主觀和客觀兩個(gè)方面評(píng)價(jià)信道性能。

　　3 工程應(yīng)用實(shí)例及分析

　　3.1 測(cè)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(cè)試時(shí)間為中午，晴天氣候條件；采用全向天線，測(cè)試頻率228.6 MHz；測(cè)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(tái)和天線的參數(shù)[4]如表3所示。

　　3.2 通信站點(diǎn)的初選

　　對(duì)山區(qū)來說，選擇的通信站址既要能滿足觀測(cè)需要又要能滿足無線數(shù)據(jù)傳輸需要，站址的選擇對(duì)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(diǎn)分布，該系統(tǒng)必須采用無線中繼方式，才能實(shí)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(gè)山頂，建站條件好，便于維護(hù)，天線高度達(dá)8 m。從經(jīng)濟(jì)情況出發(fā)遙測(cè)站盡可能利用現(xiàn)有建筑物，因此選擇在現(xiàn)有的觀測(cè)站附近，地勢(shì)較高，通信方向無障礙物阻擋，維護(hù)方便。

　　3.3 數(shù)據(jù)分析

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

　　由圖2可知，實(shí)測(cè)的接收信號(hào)功率LS=-90.04 dBm，則其傳輸損耗可由式(2)計(jì)算如下：

　　3.4 無線鏈路設(shè)計(jì)與分析

　　3.4.1 設(shè)計(jì)考慮

　　在數(shù)傳電臺(tái)選定的情況下，站點(diǎn)選址與天線配置必須考慮數(shù)傳系統(tǒng)對(duì)通信鏈路質(zhì)量的要求以及信道的衰落。本設(shè)計(jì)方案對(duì)山地復(fù)雜和重要站址設(shè)計(jì)要求通信電路衰落儲(chǔ)備必須不低于10 dB，而一般條件站點(diǎn)通信電路衰落儲(chǔ)備不低于5 dB，接收信號(hào)強(qiáng)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(dá)到99.9%。

　　3.4.2 鏈路設(shè)計(jì)與分析

　　發(fā)射機(jī)和接收機(jī)均采用日精ND889A數(shù)傳電臺(tái)，ND889A電臺(tái)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(jì)算出接收端信號(hào)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(jì)算出信道的衰落余量

　　3.4.3 現(xiàn)場(chǎng)工程驗(yàn)證

　　根據(jù)上節(jié)站點(diǎn)選址、天線配置以及無線信道設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程驗(yàn)證，所測(cè)試的接收信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)如圖3所示。

　　由圖3可知：實(shí)測(cè)接收信號(hào)功率為-94.16 dBm，與鏈路設(shè)計(jì)結(jié)果基本相符。同時(shí)，通過接收信號(hào)監(jiān)聽以及主觀評(píng)價(jià)方法測(cè)試，語音質(zhì)量達(dá)到優(yōu)質(zhì)；通過接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量方法測(cè)試，ND889電臺(tái)自帶的接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)信號(hào)輸出為1.75 V，相當(dāng)于接收信號(hào)電平30 μV?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)完全滿足系統(tǒng)性能要求。

　　本文采用MS2711D頻譜儀，以測(cè)量路徑傳輸損耗技術(shù)為主，輔以接收信號(hào)質(zhì)量監(jiān)聽和數(shù)傳電臺(tái)RSSI為參考，對(duì)山區(qū)無線信道現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量技術(shù)方案進(jìn)行了分析和工程驗(yàn)證，通過多種手段從主觀和客觀兩個(gè)方面評(píng)價(jià)無線信道的性能，完成了無線鏈路的設(shè)計(jì)分析與驗(yàn)證工作。實(shí)踐表明，該技術(shù)簡(jiǎn)單、方案可行、成果有效，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。