中国移动通信--CW01-3-无线传播理论

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1、无线传播理论日期：2011-04中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司课程总览第2页课程编号课件包CW01WLAN通信技术基础CW02无线局域网标准CW03无线局域网网络设备CW04WLAN无线网规划与设计CW05WLAN核心网规划与设计CW06WLAN网络施工工艺CW07WLAN配置与调试CW08WLAN测试与验收CW09WLAN网络优化与维护CW10WLAN终端与配置课件编号课件名称CW01-1无线局域网概述CW01-2无线通信基础知识CW01-3无线传播理论CW01-4无线传播模型

2、CW01-5WLAN网络结构CW01-6WLAN关键技术课程目标通过学习此课程，您应该能够：了解自由空间传播模型了解大尺度衰落的传播机制了解阴影衰落与覆盖面积百分比了解小尺度衰落的统计特性了解小尺度衰落的产生机制第3页目录概述自由空间传播模型大尺度衰落小尺度衰落总结概述描述发射机和接收机之间（T-R）长距离（几百米或几千米）上的场强变化的传播模型称为大尺度衰落模型；描述发射机和接收机之间（T-R）短距离（几个波长）或短时间（秒级）内的接收场强快速波动的传播模型称为小尺度衰落模型。距离接收功率大尺度衰落小尺度衰

3、落目录概述自由空间传播模型大尺度衰落小尺度衰落总结自由空间传播模型电磁波在自由空间的传播方式是最基本、最简单的一种Pt：发射功率；Pr：接收功率；Gt：发射天线增益Gr：接收天线增益d：T-R间距离；λ：波长目录概述自由空间传播模型大尺度衰落小尺度衰落总结三种传播机制之反射在不同性质的介质交界处，电磁波会有一部分发生反射;反射波和传输波的电场强度取决于反射系数（Γ）。反射系数是材料的函数，并与极性、入射角和频率有关;下图所示的双线地面反射模型是基于几何光学的的传播模型,总的接收场强为直接视距成分和地面反射成分

4、的合成。三种传播机制之绕射（1/3）因为绕射，电磁波信号能够绕物体曲线表面传播到阻挡物后面；由Huygen原理解释绕射现象：波前上的所有点可以作为产生次级波的点源，次级波的传播进入阴影区而形成绕射场。阴影区绕射波场强为围绕阻挡物所有次级波的矢量叠加。三种传播机制之绕射（2/3）绕射损耗是路径差的函数，可以用费涅尔区解释。费涅尔区表示从发射机到接收机次级波路径长度比总的视距路径长度大nλ/2（n为正整数）的连续区域；下图是一个位于发射机和接收机之间的平面，其上的同心圆环叫做费涅尔区；同心圆的半径与平面的位置有关

5、。这说明遮挡效应不仅对频率敏感，而且对阻挡物的位置敏感。三种传播机制之绕射（3/3）当由单个物体引起遮挡时，一般通过把阻挡体当作绕射刃形边缘来预测绕射损耗；传播路径上可能不只一个阻挡，这时可以用一个等效阻挡体代替一系列阻挡体的方法来预测绕射损耗；三种传播机制之散射当电磁波遇到粗糙表面时，反射能量由于散射而散布于所有方向；表面的粗糙程度经常产生不同的传播效果，一般使用瑞利（Rayleigh）原则表征表面粗糙程度，其中定义了给定入射角的表面平整度的参考高度。TR阴影衰落（1/2）由于电磁波在传播路径障碍物阻挡而在

6、障碍物后面形成电波阴影区，造成接收信号场强中值的缓慢随机衰落，这种现象称为阴影效应；阴影效应也叫对数正态阴影，指的是在特定T-R距离的测试信号电平是公式预测值为平均值的高斯（正态）分布；接收信号电平超过某一特定值γ的概率可以由累积概率密度函数计算：阴影衰落（2/2）由于随机阴影效应，覆盖区内一些位置的接收电平低于设定的阀值，因此计算边界内覆盖面积的百分率是非常有意义的；与覆盖面积百分率相关的一个概念就是边缘覆盖概率，指在覆盖区边缘上，接收信号强度大于接收门限的时间百分比；达到某个覆盖面积百分率或者边缘覆盖概率

7、时，对应的接收信号强度门限与接收信号中值的差值叫做阴影衰落余量。阴影衰落余量广泛应用于无线网络链路预算和计算机仿真中。目录概述自由空间传播模型大尺度衰落小尺度衰落总结小尺度衰落信道统计特性如果将小尺度衰落信道看作一个线性时变系统，其冲激响应就是一个随机过程，研究小尺度衰落信道统计特性，就是研究此随机过程的统计特性；若传播环境是NLOS环境，各多径波分量均来自物体的反射、绕射、散射等，没有一条多径波占优，则接收信号的包络服从Rayleigh分布；当接收点有一个较强的直射波（LOS）到达，其强度明显大于其他各种路

8、径分量，此时接收信号包络服从Ricean分布。多径传播之基本概念（1/3)多径传播的概念：无线信道中反射物的存在，导致信号经过反射由多条路径到达接收机，各条路径传播距离的差异导致信号幅度、相位及时间的变化；多径传播可以使信号基带部分到达接收机所用的时间延长，由于码间干扰引起信号衰落和信号失真。。多径传播之相干带宽（2/3)相干带宽是对移动信道传输具有一定带宽信号能力的统计度量，是一定范围内频率的统计