3-1、无线移动通信信道.pptx

移动通信原理了解电磁波的传播特性掌握计算路径损耗的方法了解各个传播模型的分类及工作环境内容介绍无线移动信道是一种很不良好的信道。视距、衰落、多径和随机变化是移动信道的基本特征。载有信息的无线电波在无线移动信道中的传播损耗不但会随传播距离的增加电波的损耗随传播距离而增大；同时会产生阴影效应和多径传播使电波的包络产生大幅度起伏且随机变化这就是电波的衰落。衰落既有慢衰落同时产生快衰落；多径时延扩展使信道对信号产生频率选择性衰落使信号发生波形畸变而引起符号间干扰（ISI）。多普勒效应在移动通信中普遍存在。多普勒效应使信道对信号产生随机调频和频谱扩展对信号产生时间选择性衰落使数字信号误码性能变坏。对接收点信号场强的预测估算是通信工程设计中的重要环节。由于信道传播特性的随机变化不可能用一两个公式对其进行计算；必须依据实际环境选用不同的数学模型进行预测估算再经实际电测才能确定。3.1概述功率单位简介3.2VHF、UHF频段的电波传播特性3.2VHF、UHF频段的电波传播特性3.2.1自由空间电波传播方式虽然电波在自由空间里传播不受阻挡不产生反射、折射、绕射、散射和吸收但是当电波经过一段路径传播之后能量仍会受到衰减这是由于辐射能量的扩散而引起的。自由空间传播损耗公式3.2.2视距传播的极限距离已知地球半径为R=6370km设发射天线和接收天线高度分别为hT和hR（单位为m）理论上可得视距传播的极限距离d0为由此可见视距决定于收、发天线的高度。天线架设越高视线距离越远。3.2.2视距传播的极限距离3.2.3绕射损耗3.2.4反射波在移动通信系统中影响传播的三种最基本的传播机制为反射、绕射和散射。当电波遇到比波长大得多的物体时发生反射反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面。当发射机和接收机之间不存在视距路径围绕阻挡体也产生波的弯曲。散射波产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。在实际的通信系统中树叶、街道标志和灯柱等都会发生散射。3.3阴影效应由于这种衰落的变化速率较慢又称为慢衰落。慢衰落是以较大的空间尺度来度量的衰落。慢衰落速率主要决定于传播环境即移动台周围地形包括山丘起伏建筑物的分布与高度街道走向基站天线的位置与高度移动台行进速度等而与频率无关。3.3阴影效应陆地移动信道的主要特征是多径传播。传播过程中会遇到各种建筑物、树木、植被以及起伏的地形会引起电波的反射如右图所示。这样到达移动台天线的信号不是单一路径来的而是许多路径来的众多反射波的合成。由于电波通过各个路径的距离不同因而各条反射波到达时间不同相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端叠加有时同相叠加而增强有时反相叠加而减弱。这样接收信号的幅度将急剧变化即产生了衰落。这种衰落是由于多径现象所引起的称为多径衰落。3.5多普勒频移式中是入射电波与移动台运动方向的夹角（见下图）v是运动速度是波长。式中与入射角度无关是fD的最大值称为最大多普勒频移。3.6电波传播损耗预测模型与中值路径损耗预测3.6电波传播损耗预测模型与中值路径损耗预测（1）地形特征定义图基站天线有效高度3.6.1地形环境分类3.6.1地形环境分类3.6.2Okumura模型（1）准平坦地形大城市地区的中值路径损耗Okumura模型中准平坦地形大城市地区的中值路径损耗（dB）由下式给出LT=Lbs+Am(fd)−Hb(hbd)−Hm(hmf)（1）准平坦地形大城市地区的中值路径损耗图准平坦地形市区相对于自由空间的基本中值损耗（2）不规则地形及不同环境中的中值路径损耗3.6.3Hata模型与传播损耗的经验公式3.6.4Hata模型扩展3.6.5COST-231模型3.6.6微蜂窝系统的覆盖区预测模式在微蜂窝系统中基站天线高度通常低于屋顶电波传播由其周围建筑物的绕射和散射决定即主要射线传播是在类似于槽形波导的街道峡谷中进行。COST-231-Walfish-Ikegami模型可用于宏蜂窝及微蜂窝作传播损耗预测。但是在基站天线高度大致与其附近的屋顶高度同一水平时屋顶高度的微小变化将引起路径损耗的急剧变化这时容易造成预测误差。所以在这种情况下使用COST-231-Walfish-Ikegami模型要特别小心。在做微蜂窝覆盖区预测时必须有详细的街道及建筑物的数据不能采用统计近似值。市区环境的特性用下列参数表示这些参数的定义见图2-21（a）和（b）。图环境参数的定义课后练习题2、简述长期慢衰落与短期快衰落的概念。3