一、城市 NLOS 空地信道多径相干特性
城市低空 NLOS 空地链路：地面站与无人机之间被建筑群遮挡，无直达 LOS 主径，信号依靠建筑物绕射、墙面 / 屋顶 / 地面反射、散射传播，多径分量由多个离散散射簇构成，和开阔地 LOS 空地信道、地面蜂窝 NLOS 信道存在显著差异。相干特性描述不同多径分量之间相位、幅度的相关程度，以及相干时间、相干带宽、相干距离三个核心参数，决定信道是平坦衰落 / 频率选择性衰落、慢衰落 / 快衰落。
1. 多径簇与时延相干特性
1）多径成簇分布：信号经建筑物一次 / 二次反射、拐角绕射形成若干多径簇；每个簇内部的子径时延差很小，簇内多径强相干；不同散射簇之间时延差大，簇间多径近似非相干叠加。城市峡谷 NLOS 场景簇数量明显多于 LOS 空地链路；无人机飞行高度越低，建筑散射贡献越强，簇数越多、均方根时延扩展 RMS-DS 越大。
2）时延扩展与相干带宽
2. 多普勒与时域相干特性（相干时间）
- 相干时间：信道保持近似不变、多径相位关系维持稳定的时间窗口。在相干时间内，各多径分量的相位差近似不变，多径相干叠加；超过相干时间，多径相位随机变化，相干性消失。
- 城市 NLOS 空地的多普勒具有多峰非对称多普勒谱：不是传统 Jakes 谱；来自建筑侧壁反射的多径具有定向性，形成多个多普勒分量叠加。无人机速度越高、载波频率越高，多普勒扩展越大，相干时间越短，信道时变越快。
- 衰落分布：NLOS 场景直达径消失，莱斯 K 因子趋近于 0，小尺度衰落近似瑞利或 Nakagami-m 分布；多径分量幅度随机相干叠加，容易出现深度衰落。
3. 空间相干特性（相干距离）
相干距离：无人机空间移动一段距离后，信道冲激响应、多径相位相关性下降到阈值的空间间隔。
- 低空 NLOS：建筑物散射簇分布在三维空间，角度扩展大，空间相干距离短；无人机微小位移即可改变各反射路径长度，多径之间相位关系快速重组，相干叠加结果剧烈变化。
- 高度效应：无人机升高，地面散射贡献减弱，角度扩展降低，相干距离增大；但 NLOS 条件下依然保持多簇散射特征。
4. 城市 NLOS 空地多径相干核心总结
- 簇内强相干、簇间弱相干：同一建筑散射簇内子径时延差小，相位高度相关；不同建筑反射簇时延差大，相互非相干合并。
- 时变非平稳：无人机移动会改变每条反射路径光程，多径相位连续变化；穿过建筑遮挡边界时多径簇会突然出现 / 消失，相干特性突变，属于非平稳信道，和传统平稳瑞利信道不同。
- 相干带宽、相干时间耦合约束：高速无人机带来短相干时间；密集城区大时延扩展带来小相干带宽，同时面临时间选择性 + 频率选择性双重衰落，这是城市 NLOS 空地信道最核心难点。
- 多径相干叠加会造成 \\ constructive/destructive 干涉 \\：在某些位置多径同相叠加信号抬升；某些位置相位抵消产生深衰落。
二、无人机电台波形选型准则
波形选型的根本目标：匹配 NLOS 空地多径相干特性，抑制 ISI、多普勒 ICI，在有限发射功率、硬件复杂度下保证链路连通性。波形包含单载波 SC、OFDM、FBMC、扩频（DSSS）、跳频 FH 等。选型分为基础约束准则、抗多径相干特性匹配准则、工程约束准则。
准则 1：相干带宽匹配准则（对抗频率选择性衰落）
- 信道相干带宽大（时延扩展小）：优先单载波波形 SC，PAPR 低，功放效率高；但带宽超过相干带宽时 ISI 严重，必须加均衡器。
- 信道相干带宽小（城区 NLOS 典型，时延扩展大）：选用多载波波形 OFDM/FBMC，子载波带宽远小于相干带宽，每个子载波经历平坦衰落；通过循环前缀 CP 覆盖最大时延扩展，消除簇间多径带来的 ISI。
准则 2：相干时间匹配准则（对抗多普勒 / 时间选择性衰落）
- 高速无人机、高频载波（多普勒大、相干时间短）：缩短符号时长，降低多普勒带来的 ICI；OFDM 需要减小符号长度、增大子载波间隔；代价是频谱效率下降。
- 低速悬停无人机：相干时间较长，可使用长符号，提升频谱效率。
- 多普勒鲁棒性对比：OFDM 对多普勒频偏敏感，易产生 ICI；单载波、跳频、直接序列扩频 DSSS 多普勒容忍性更好，适合高机动 NLOS 无人机。
准则 3：多径分集准则（利用多径相干 / 非相干特性）
利用簇间多径近似非相干特性，做多径分集；规避簇内多径相干叠加造成的深衰落。
- DSSS 扩频：码片速率高于时延扩展，可分辨不同多径簇；用 RAKE 接收机合并不同簇的能量，获得多径分集增益，适合城区 NLOS 低速 / 中速遥控链路；缺点是带宽开销大，高速传输时频谱效率低。
- OFDM：配合频域自适应调制（不同子载波根据相干衰落状态自适应切换调制阶数）；结合 MIMO，利用空间低相干特性实现空间分集。
- 跳频 FH：在相干时间内保持单频点；跨相干时间跳变，将相干深衰落打散为统计平均衰落；抗窄带干扰，适合城市电磁环境复杂的 NLOS 遥控链路。
准则 4：硬件与功率约束准则（机载平台特有）
无人机平台供电、功放体积受限，重点看 PAPR：
- OFDM：PAPR 高，功放回退大，发射效率低；适合中大功率、宽带图传，高机动场景需要做峰均抑制。
- 单载波 SC：PAPR 低，功放效率高，适合小型无人机、低功率遥控链路。
- FBMC/OQAM：无 CP，频谱旁瓣更低；但收发机复杂度更高，适合专用通感一体化电台。
准则 5：场景自适应选型准则（城市 NLOS 空地差异化）
准则 6：鲁棒性兜底准则
城市 NLOS 空地存在遮挡突变、多径簇生灭导致信道非平稳，波形不能只针对单一固定信道统计量设计：
- 波形参数（CP、子载波间隔、扩频码长）可动态自适应；
- 支持链路质量反馈，根据实测相干时间、相干带宽动态切换波形 / 调制方式；
- 预留链路冗余，应对多径相干相消带来的突发深度衰落。
三、综合结论
城市 NLOS 空地信道最本质特征：无直达主径，多径成簇，簇内相干、簇间非相干；同时存在时间选择性、频率选择性双重衰落，信道具有非平稳时变特性。
无人机电台波形选型核心逻辑：以信道相干时间确定符号时长，以相干带宽确定波形子带 / 码片带宽；利用簇间多径实现分集，抑制簇间 ISI 与多普勒 ICI；同时权衡 PAPR、频谱效率、机载硬件能力。低速宽带图传场景优先 OFDM；高机动、低速率遥控场景优先扩频 / 跳频；复杂混合场景可采用自适应波形体制。
