第二章移动通信信道(一).ppt

* * 第二章 移动通信信道 2.1 概述 2.2 大尺度传播特性 2.3 小尺度传播特性 当前第1页\共有31页\编于星期五\22点 无线电波的传播机制 自由空间（无阻挡物）：视距传播LOS (line-of-sight) 存在阻挡物（多条路径）: 反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，会发生反射 绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时，会发生绕射 散射：当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，会发生散射。 2.1 概述 当前第2页\共有31页\编于星期五\22点 2.1 概述 研究传播特性的基本方法 理论分析 即用电磁场理论或统计理论分析电波在移动环境中的传播特性，并用各种模型来描述移动信道。 现场电波传播实测 即在不同的传播环境中，做电波传播试验。测试参数包括接收信号幅度、时延以及其它反映信道特征的参数。 计算机模拟 即利用计算机强大的计算能力，快速灵活地模拟各种移动环境。该方法可弥补前两种方法的不足。 当前第3页\共有31页\编于星期五\22点 2.1 概述 无线信道对传输信号作用的三级模型 路径损耗 长程范围(公里)内平均信号电平 取决于发射机与接收机之间的距离 阴影效应 短程范围内平均信号电平 在50 ? 100波长距离内平均得到 由地形或人造障碍引起 多径衰落 来自不同方向不同长度路径信号引起的干扰 信号包络在几个波长间距内的变化幅度可达30dB 小尺度衰落 大尺度衰落 当前第4页\共有31页\编于星期五\22点 移动信道中无线传播分类 大尺度路径损耗 描述收发信机之间长距离上的场强变化，其传播模型用于预测无线覆盖范围。 不同环境使用不同的传播模型。 描述收发信机之间短距离或短时间内接收信号快速波动的传播模型 小尺度衰落 当前第5页\共有31页\编于星期五\22点 第二章 移动通信信道 2.1 概述 2.2 大尺度传播特性 2.3 小尺度传播特性 当前第6页\共有31页\编于星期五\22点 2.2 大尺度传播模型 何为传播模型？ 电波传播损耗预测模型 作用——预测接收信号的中值场强(信号覆盖范围) 影响因素 地形环境特征（地形地貌、建筑物高度和密度、街道分布） 信号传播参数（信号频率、天线高度等） 当前第7页\共有31页\编于星期五\22点 2.2 大尺度传播模型 传播模型类型 自由空间传播模型（视距传播—直射波，介电系数为1的均匀无吸收媒质） 非自由空间传播模型（有阻挡—反射波、绕射波、散射波） 当前第8页\共有31页\编于星期五\22点 2. 2 大尺度传播模型 –自由空间 自由空间传播模型 自由空间 均匀无损耗的无限大空间。 各向同性。 电导率为0，相对介电常数和相对磁导率为1。 传播损耗 本质：球面波在传播过程中，随着传播距离增大，电波能量在扩散过程中所引起的球面波扩散损耗。 接收天线所捕获的信号功率是发射天线辐射功率的很小部分 。 2. 2 大尺度传播模型 –自由空间 当前第9页\共有31页\编于星期五\22点 2. 2 大尺度传播模型 –自由空间 模型适用范围 接收机和发射机之间是完全无阻隔的视距路径LOS 。 仅当视距大于发射天线远场距离时适用。 距发射机d处天线的接收功率 数学表达式（ Friis公式） 其中，Pt为发射功率，亦称有效发射功率； Pr(d)是接收功率，为T-R距离的幂函数；Gt是发射天线增益；Gr是接收天线增益；d是T-R间距离；L是与传播无关的系统损耗因子；λ为波长。 （2-9） 当前第10页\共有31页\编于星期五\22点 2. 2 大尺度传播模型 –自由空间 自由空间传播模型 距发射机d处天线的接收功率 物理意义 —与d2成反比→距离越远，衰减越大。 —与λ2成正比（与f2成反比）→频率越高，衰减越大。 —综合损耗L(L>=1)通常归因于传输线衰减、滤波损耗和 天线损耗，L＝1则表明系统硬件中无损耗。 当前第11页\共有31页\编于星期五\22点 2. 2 大尺度传播模型 –自由空间 自由空间传播模型 路径损耗 表示信号衰减，单位为dB的正值。 为有效发射功率和接收功率之间的差值，如下表示： 自由空间传播损耗： [Ls]=32.44+20lgd+20lgf 当前第12页\共有31页\编于星期五\22点 2.2 大尺度传播模型 –大气中 1、大气折射 低层大气并不是均匀介质－折射与吸收 当一束电波通过折射率随高度变化的大气层时，由于不同高度上的电波传播速度不同，从而使电波射束发生弯曲。 大气折射对电波传播的影响，在工程上通常用“地球等效半径”来表征，也就是认为电波依然按直线方向行进，只是地球的实