第3章移动信道的传播特性ppt课件.ppt

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1、第3章移动信道的传播特性3.1无线电波传播特性3.2移动信道的特征3.3陆地移动信道的传输损耗3.4移动信道的传播模型思考题与习题为什么要研究无线移动信道无线通信系统的性能主要受无线移动信道的制约，无线移动信道具有多样性，同一无线移动接口在不同的无线移动信道中性能大不相同如何描述无线移动信道理论分析：用电磁场理论和统计理论分析电波在移动环境中的传播特性，并用数学模型来描述移动信道。现场电波实测（场强实测统计）：在不同的传播环境中，做电波实测实验，验证和校正理论分析结果。计算机模拟：灵活快速地模拟各种移动环境。频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远；而且频率越低，绕射能力越强，建筑物内覆盖效果

2、越好。但是，低频段频率资源紧张，系统容量有限，因此主要应用于广播、电视、寻呼等系统。高频段频率资源丰富，系统容量大；但是频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越近；而且频率越高，绕射能力越弱，建筑物内覆盖效果越差。而且频率越高，技术难度越大，系统的成本也相应提高。移动通信系统选择所用频段要综合考虑覆盖效果和容量。UHF频段与其他频段相比，在覆盖效果和容量之间折衷的比较好，因此被广泛应用于移动通信领域。当然，随着人们对移动通信的需求越来越多，需要的容量越来越大，移动通信系统必然要向高频段发展。①建筑物反射波②绕射波③直达波④地面反射波传播途径①建筑物反射波②绕射波③直达波④地面反射波3.1.2直射

3、波直射波传播可按自由空间传播来考虑。所谓自由空间传播，是指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。实际情况下，只要地面上空的大气层是各向同性的均匀媒质，其相对介电常数εr和相对导磁率μr都等于1，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强也可以忽略不计，在这种情况下，电波可视作在自由空间传播。直射波按自由空间传播考虑：只有能量扩散，没有其它损耗。由上式可见，自由空间传播损耗Lfs可定义为(3-11)以dB计，得(3-12)或［Lfs］(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz

4、)(3-13)式中，d的单位为km，频率单位以MHz计。讨论：(1)d↑，导致能量扩散，则Lfs↑,(2)f↑，导致接收天线有效面积减小，则Lfs↑,3.1.4障碍物的影响与绕射损耗在实际情况下，电波的直射路径上存在各种障碍物，由障碍物引起的附加传播损耗称为绕射损耗。设障碍物与发射点和接收点的相对位置如图3-3所示。图中，x表示障碍物顶点P至直射线TR的距离，称为菲涅尔余隙。规定阻挡时余隙为负，如图3-3(a)所示；无阻挡时余隙为正，如图3-3(b)所示。由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图3-4所示。图中，纵坐标为绕射引起的附加损耗，即相对于自由空间传播损耗的分贝数。横坐标为x/

5、x1,其中x1是第一菲涅尔区在P点横截面的半径，它由下列关系式可求得：(3-21)图3-3障碍物与余隙(a)负余隙；(b)正余隙x1为菲涅尔半径x为菲涅尔余隙讨论选择基站天线高度时，根据地形尽可能使服务区内各处的余隙X/X1>0.5，此时附加损耗约为0dB,即障碍物对直射波传播基本没影响。当x=0时，即TR直射线从障碍物顶点擦过时，附加损耗约为6dB。当x＜0，即直射线低于障碍物顶点时，损耗急剧增加；由图3-4查得附加损耗(x/x1≈-1)为16.5dB,因此电波传播的损耗L为［L］=［Lfs］+16.5=116.0dB例3-1：设图3-3(a)所示的传播路径中，菲涅尔余隙x=-82m,d

6、1=5km,d2=10km,工作频率为150MHz。试求出电波传播损耗。解：先求出自由空间传播的损耗Lfs为［Lfs］=32.44+20lg(5+10)+20lg150=99.5dB第一菲涅尔区半径:分析：电波传播损耗［L］=［Lfs］+实际地形地物引起的附加损耗3.2移动信道的特征3.2.1传播路径与信号衰落3.2.2多径效应与瑞利衰落3.2.3慢衰落特性与衰落储备3.2.4多径时散与相关带宽3.2.1传播路径与信号衰落θi图3-6移动信道的传播路径BSMSS0反射/散射波直射波反射波diSid1S1…d2S2Sv在移动通信中，散射体的运动和移动台的运动对接收信号的影响是一致的。如果移动

7、台与附近的散射体始终保持静止，则所接收到的信号包络保持不变；如果二者存在相对运动，则接收信号包络有起伏变化。由于地物（如建筑物和其它障碍物）的反射作用，接收信号场强矢量合成的结果形成驻波分布，即在不同地点的信号场强不同。当移动台在驻波场中运动时，接收场强出现快速、大幅度的周期性变化，称为多径快衰落，也称小区间瞬时值变动。MS的接收信号S=ΣSi，i=1,2…，就会产生快衰落。3.2.2多径效应与瑞利衰落图3–8移动台接收