第2章 电波传播及信道模型

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1、2.1电波传播的特点2.2自由空间的电波传播2.3地面电磁波传输机制2.4地面电磁波的射线跟踪建模2.5路径传输损耗2.6阴影衰落2.7多径衰落2.8移动信道统计模型第2章电波传播及信道模型201603231华南理工大学广州学院Multipathfading多径衰落约1mShadowing阴影衰落约100mPathloss路径传输损耗距离Distance基站Basestation2.1电波传播的特点201603232华南理工大学广州学院2.1电波传播的特点传播特征传播的开放性。无线信道都是基于电磁波在

2、空间的传播来实现开放式信息传输的。它不同于固定的有线通信，是基于全封闭式的传输线来实现信息传输的。接收环境的复杂性。接收点地理环境的复杂多样，一般可将接收点地理环境分为高楼林立的城市繁华区、以一般性建筑为主的近郊区、以山区和湖泊等为主的农村及远郊区。通信用户的随机移动性。用户通信一般有3种状态：准静态的室内用户通信、慢速步行用户通信、高速车载用户通信。201603233华南理工大学广州学院2.1电波传播的特点三种损耗路径损耗：即电波在空间中传播产生的损耗。它反映出电波在宏观范围内的空间距离上接收信号电

3、平平均值的变化趋势。慢衰落损耗：主要是指电波在传播路径上受到建筑物等阻挡所产生阴影效应时的损耗。它反映出电波在中等范围内的接收信号点评平均值起伏变化趋势。快衰落损耗：它是反映微观小范围接收电平平均值的起伏变化趋势。其电平幅度分布一般遵从瑞利分布、莱斯分布和纳卡伽米分布，变化速度比慢衰落快，因此称为快衰落。快衰落还可分为：空间选择性衰落、频率选择性衰落和时间选择性衰落。201603234华南理工大学广州学院2.1电波传播的特点四种效应阴影效应：由于大型建筑物和其他物体遮挡，在电波传播的接收区域产生传播半

4、盲区。远近效应：由于接收用户的随机移动性，移动用户与基站之间的距离也在随机的变化，若各种移动用户发射信号的功率一样，那么到达基站时信号的强弱将不同，离基站近的信号强，反之则弱。201603235华南理工大学广州学院2.1电波传播的特点多径效应：由于接收者所处地理环境复杂性，使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号，还有从不同建筑物反射及绕射过来的多条不同路径信号，而且它们到达时的信号强度、到达时间及到达时的载波相位都不一样。所接收到的信号实际上是各路径信号的矢量和。多径效应是移动信道中较主要干扰。多普勒

5、效应：它是由于接收用户处于高速移动中，比如车载通信时传播频率的扩散而引起的，其扩散程度与用户运动速度成正比。这一现象只在高速车载通信时出现。201603236华南理工大学广州学院大尺度衰落与小尺度衰落对无线电波传播模型的研究，传统上集中于距发射机一定距离处平均接收信号场强的预测，以及特定位置附近信号场强的变化。对于预测平均信号场强并用于估计无线覆盖范围的传播模型，由于它们描述的是发射机与接收机之间长距离（T-R）长距离（几百米或是几千米）上的信号场强变化，所以称为大尺度传播模型；描述无线电信号在短距离

6、或短时间传播后其幅度、相位或多径时延快速变化的称为小尺度衰落传播模型。2.1电波传播的特点201603237华南理工大学广州学院当移动台在极小范围内移动时，可能引起瞬时接收场强的快速波动，即小尺度衰落，其原因是接收信号由不同方向信号合成。小尺度衰落也称为快衰落。由于小尺度衰落变化速度较快，以至于大尺度路径损耗的影响可以忽略不计。这种衰落是由于同一传播信号沿两个或多个路径传播，以微小的时间差到达接收机的信号相互干扰所引起的。2.1电波传播的特点201603238华南理工大学广州学院2.1电波传播的特点无

7、线信道的衰落特性可以用下式描述h(t)表示信道的衰落因子，指接收功率与发射功率之比。d-α表示路径传输损耗的影响，同传输距离成反比，一般取2~5之间。表示阴影衰落的影响，服从正态分布。表示小尺度衰落的影响，包括多径等。20160323华南理工大学广州学院9(2-1)2.2.1自由空间传输损耗2.2.2视距传播2.2自由空间的电波传播2016032310华南理工大学广州学院2.2.1自由空间传输损耗所谓自由空间，严格来说应指真空。通常把均匀无损耗的无限大空间视为自由空间。该空间具有各向同性、电导率为零、

8、相对介电系数和相对磁导率均恒为1的特点，这是一种理想情况。现实的电波传播媒质是有损耗的且是不均匀的，因而电波传播的过程中除有衰减外，还会出现折射、反射、散射和绕射现象。为了能提供一个比较各种传播情况的标准，并简化场强和传输损耗的计算方法，才引入了自由空间电波传播这一概念。2016032311华南理工大学广州学院电波传播方式：发射机天线发出的无线电波，可依不同的路径到达接收机，典型的传播通路如图。直射波：沿路径d从发射天线直接到达接收天线反射波：沿路径d1