蜂窝移动通信技术 第2章

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1、第2章移动信道电波传播及无线链路计算第2章移动信道电波传播及无线链路计算2.1VHF、UHF频段电波传播特性2.2移动通信环境中的电波传播特性2.3多径传播与数字信号传输2.4电波传播特性的估算2.5无线链路计算(一)2.6无线链路计算(二)2.7分集接收技术习题第2章移动信道电波传播及无线链路计算2.1VHF、UHF频段电波传播特性移动通信中，移动台是处在运动状态之中的，电波传播的条件随着移动而发生较大的变化，接收信号的场强起伏也很大，可达几十分贝，极易出现严重的衰落现象。图2-1示出了一个场强

2、的实测记录。由此可见，接收信号出现严重的衰落现象是移动通信电波传播的一个基本特点。第2章移动信道电波传播及无线链路计算105V/dB0信号电平－5－10图2-1移动通信场强实测记录(f=160MHz)第2章移动信道电波传播及无线链路计算2.1.1电波传播方式现代移动通信已广泛使用150MHz(VHF)、450MHz、900MHz(UHF)频段，因此，必须熟悉它们的传播方式和特点。发射机天线发出的无线电波，通过不同的路径到达接收机，当频率f＞30MHz时，典型的传播通路如图2-2所示。第2章移动信

3、道电波传播及无线链路计算发射天线接收天线123图2-2典型的传播通路第2章移动信道电波传播及无线链路计算2.1.2自由空间的传播损耗直射波传播可按自由空间传播来考虑。自由空间是一个理想的空间，在自由空间中，电波沿直线传播，不发生反射、折射、绕射、散射和吸收等现象。在图2-3所示的自由空间中，设在原点O有一辐射源，均匀地向各方向辐射，辐射功率为P。T第2章移动信道电波传播及无线链路计算经辐射后，能量均匀地分布在以O点为球心，d为半径的球面上。已知球面的表面积为4πd2，因此，在球面单位面积上的功率应

4、为PT/4πd2。若接收天线所能2/4接收的有效面积取为A=λπ，则接收功率为2PT2PP()R2T4d44d第2章移动信道电波传播及无线链路计算dOPT2A＝/4图2-3自由空间传播损耗第2章移动信道电波传播及无线链路计算通常，定义发射功率与接收功率的比值为传播损耗。所以，自由空间传播损耗L为bsPT4D2L()bsPR若以dB表示，则有24d4dLbs10lg20lg32.4520lgd20lgf(dB)(2-1)第2

5、章移动信道电波传播及无线链路计算2.1.3大气中的电波传播1.大气折射在不考虑传导电流和介质磁化的情况下，介质折射率n与相对介电系数ε的关系为rnr第2章移动信道电波传播及无线链路计算众所周知，大气的相对介电系数与温度、湿度及气压有关。大气高度不同，ε也不同，即dn／dh是r不同的。根据折射定律，电波传播速度v与大气折射率n成反比，即cn第2章移动信道电波传播及无线链路计算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，即认为电波依然按直线方向行进，只是地球的实际半径R(6

6、.37×106m)变成了等o效半径R，R与R之间的关系为eeoR1ekRdno1Rodh第2章移动信道电波传播及无线链路计算2.视线传播极限距离视线传播的极限距离可由图2-4计算。天线高度分别为h和h，两个天线顶点的连线AB与地面相切于Ctr点。由于地球等效半径R远远大于天线高度，因此，e自发射天线顶点A到切点C的距离d为1d2Rh1et同理，由切点C到接收天线顶点B的距离d为2d2Rh2er第2章移动信道电波传播及无线链路计算ACd1d2BhhtrReO图2-4视线传播的极限距离第2章

7、移动信道电波传播及无线链路计算所以，视线传播的极限距离为ddd2R(hh)12etr在标准大气折射情况下，R=8500km，故ed4.12(hh)tr第2章移动信道电波传播及无线链路计算2.1.4障碍物的影响与绕射损耗实际情况中，电波在直射传播中存在各种障碍物，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2-5所示。图中，x表示障碍物顶点P至直射线TR的距离，称作菲涅尔余隙。规定阻挡时余隙为负，如图2-5(a)所示；无阻挡时余隙为正，如图2-5(b)所

8、示。第2章移动信道电波传播及无线链路计算由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图2-5(c)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的分贝数。横坐标x／x中的x是11第一菲涅尔区在P点横截面的半径，它由下列关系式求得dd12x(2-2)1dd12第2章移动信道电波传播及无线链路计算－4P－202xTR4dd126h28h1/dB10(a)12绕射损耗14Td1d2R16h18x220hP1222426－2.5－2.0－1.5－1.0－0.500.51.