移动通信第2章无线通信电波传播与干扰

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1、移动通信系统第二章无线通信电波传播与干扰第二章无线通信电波传播与干扰2.1概述2.2自由空间传播2.3多径传播的基本特性2.4多径传播对数字传输的影响2.5阴影衰落传播2.6电波传播的路径损耗预测模型2.7多径传播的建模与仿真2.8外部噪声与干扰2.1.1电磁波传播2.1.2移动信道2.1.3陆地移动信道无线电波传播2.1.4地形环境分类2.1概述电磁波传播特性电磁波传播特性是研究无线通信系统的首要问题传播特性如何直接关系到一系列系统设计问题通信设备的能力天线高度确定通信距离的计算如何保证优质可靠通信2.1概述电磁波传播路径移动通信工

2、作于VHF和UHF频段传播路径直射波——视距传播折射波地表面波移动信道多径衰落2.1概述电磁波传播路径2.1概述1)直射波：电波传播过程中没有遇到任何的障碍物,直接到达接收端的电波,称为直射波。直射波更多出现于理想的电波传播环境中。2)反射波：电波在传播过程中遇到比自身的波长大得多的物体时,会在物体表面发生反射,形成反射波。反射常发生于地表、建筑物的墙壁表面等。3)绕射波：电波在传播过程中被尖利的边缘阻挡时,会由阻挡表面产生二次波,二次波能够散布于空间,甚至到达阻挡体的背面,那些到达阻挡体背面的电波就称为绕射波。由于地球表面的弯曲性和

3、地表物体的密集性,使得绕射波在电波传播过程中起到了重要作用。4)散射波：电波在传播过程中遇到障碍物表面粗糙或者体积小但数目多时,会在其表面发生散射,形成散射波。散射波可能散布于许多方向,因而电波的能量也被分散于多个方向。2.1.1电磁波传播2.1.2移动信道2.1.3陆地移动信道无线电波传播2.1.4地形环境分类2.1概述移动信道的复杂性移动信道是最复杂的一种通信信道有线信道信噪比为46dB,传输波动不超过1－2dB,传输质量可控无线信道衰落（信号强度的骤然降低）深度可达30dB；在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在

4、一秒钟之内的显著衰落可达数十次，这种衰落现象严重恶化接收信号的质量，影响通信可靠性同频干扰。衰落使接收信号弱于同频干扰信号，接收机就会锁定在错误信号上衰落使数字通信的误比特率(BER)大大增加在有线信道中能够很好工作的语音编码器、调制解调器和同步装置在移动环境中工作性能将会大大恶化2.1概述移动信道在无线通信中的位置2.1概述移动信道的衰落特性取决于无线电波传播环境。影响移动信道特性的三个因素传播环境对移动信道特性起着关键作用系统工作频率对移动信道特性的影响工作频率越高，接收信号衰落越大移动台运动状况对移动信道特性的影响运动速度越高，

5、移动信道特性越复杂移动信道衰落特性2.1概述确定某个特定区域的传播环境的主要因素自然地形(高山、丘陵、平原或水域等)人工建筑的数量、高度、分布和材料特性该地区的植被特征天气状况自然的和人为的电磁噪声状况传播环境对移动信道的影响2.1概述2.1概述移动信道环境的影响——基站天线与移动台天线存在显著高度差别2.1概述移动信道环境的影响——近端区域物体的反射导致多径衰落移动信道的衰落特性取决于无线电波传播环境。影响移动信道特性的两个因素传播环境对移动信道特性起着关键作用系统工作频率和移动台运动状况对移动信道特性的影响工作频率越高，接收信号衰

6、落越大运动速度越高，移动信道特性越复杂移动信道衰落特性2.1概述复杂、恶劣的传播条件是移动信道的特征抵消衰落影响的各种技术措施抗衰落技术：分集、扩频／跳频、均衡、交织和纠错编码信号传输方式：调制方式各种抗衰落技术和数字传输技术的研究对发展数字移动通信系统十分重要移动信道衰落特性2.1概述复杂无线移动通信信道的基本特点：●以地波形式传播●同时受电波传播时的衍(绕)射、反射、散射和吸收等现象影响●从观察时间的角度，可分为长期慢衰落效应和短期快衰落效应●对接收信号的主要影响是多径衰落●可从时间和空间描述、测试多径衰落无线移动通信信道的基本特

7、点2.1概述对移动信道的研究移动信道的研究是移动通信研究的热点。移动信道已成为许多理论分析和现场实测的课题由于移动信道的复杂性，仍有许多待研究课题2.1概述移动信道的基本研究方法理论分析。用电磁场理论或统计理论分析电波在移动环境中的传播特性，并用各种数学模型来描述移动信道。现场电波传播实测。在不同的传播环境中，对电波传播实测试验。移动信道的计算机模拟。是近年来随着计算机技术的发展而出现的研究方法。上述三种研究方法是相辅相成的。在实际研究工作中，往往处于研究进程的不同阶段。对移动信道的研究2.1概述移动信道（电波传播）特性的研究结果对移

8、动环境中电波传播特性给出某种统计描述。如，移动环境中接收信号的幅度在大多数情况下符合瑞利分布。在有些情况，则更符合莱斯分布。电波衰落特性的统计规律，为研究移动信道抗衰落技术提供了基本依据。建立电波传播模型。模型可包括图表