移动信道特性与抗衰落技术

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1、第二章移动信道特性与抗衰落技术1、信道的定义信道就是指以传输媒介为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。抽象地说，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给信号以限制和损耗。信道的作用是传输信号。2、信道的类型有线信道举例无线信道举例地面站地球地面站调制器发转换器媒质收转换器解调器调制信道编码信道狭义广义广义信道举例2.1移动信道的电波传播特性电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响无线传播环境的主要因素自然地形（高山、丘陵、平原、水域）人工建筑的数量、分布、材料特性(人为环境)该区域植被特征天气状况自然和人为的电磁噪声状况

2、移动台的移动速度使用频段当前陆地移动通信主要使用的频段VHF和UHF,即150MHz、450MHz、900MHz、1800MHz。其频率收发间隔分别为：5.7MHz、10MHz、45MHz、95MHz。移动通信中传播的方式主要有直射波、反射波、绕射波、散射波和地表面波等传播方式。在分析移动通信信道时，主要考虑直射波和反射波的影响。直射波及地面反射波（最一般的传播形式）对流层反射波（传播具有很大的随机性）山体绕射波（阴影区域信号来源）电离层反射波（超视距通讯途径）传播途径2.1.1直射波直射波：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

3、环境中。自由空间传播损耗视距传播1、自由空间的传播损耗自由空间是指信号在理想的，均匀的各向同性的介质中传播，不发生反射、折射、散射和吸收的现象，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗的空间。无线电波在自由空间传播时，其单位面积中的能量会因为扩散而减少。这种减少，称为自由空间的传播损耗。对于移动通信系统而言,其自由空间路径损耗Lfs仅与传输距离d和电波频率f有关,而与收、发天线增益无关。可用下式来表示:Lfs=32.45+20lgd+20lgf式中,传输距离d的单位为km,电波频率f的单位为MHz，Lbs单位为dB。例题：试计算工作频率为900mhz，通信距离分别为10km和20km时的自由空

4、间传播损耗？当d＝10km时，L＝111.53db；当d=20km时，距离增加一倍，衰耗增大6db。L=117.53db2、视距传播视线所能到达的最远距离称为视线距离d0。已知地球半径为R=6370km，设发射天线和接收天线高度分别为hT和hR(单位m)，理论上可得视距传播的极限距离为：当考虑空气的不均匀性对电波传播轨迹的影响后，等效为地球半径R=8500km，可得修正后的视距传播的极限距离：2.1.2反射波反射波：电波在传输过程中，遇到两种不同介质的光滑界面时，就会发生反射现象。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

5、表面等。两径传播模型多径传播模型推导见书上P22图反射波和直射波2.2移动信道的衰落特性距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落2.2.1快衰落多径衰落的含义产生多径衰落的原因快衰落(也称短期衰落或多径衰落)指的是接收信号强度随机变化较快,具有几秒钟或几分钟的短衰落周期。衰落速率每秒30~40次，衰落深度30dB左右2.2.2慢衰落阴影衰落——由于电波传播遇到建筑物等的阻挡，形成电波阴影区，阴影区的电场强度弱。阴影效应——慢衰落慢衰落(也称长期衰落)指的是接收信号强度随机变化缓慢,甚至具有十几分钟或几小时的长衰落周期。慢衰落的统计特性衰落储备——为了防止因衰落而

6、引起的通信中断，在信道设计中，必须使信号留有足够的余量，以防止中断率R小于规定的指标。时间接收信号强度发射信号多径传播2.3数字信号的多径传播特性时延扩展所谓时延扩展是指由于电波传播存在多条不同的路径,路径长度不同,且传输路径随移动台的运动而不断变化,因而可能导致发射端一个较窄的脉冲信号s0(t)=a0δ(t)在到达接收端时变成了由许多不同时延脉冲构成的一组信号。时延扩展可直观地理解为在一串接受脉冲中,最大传输时延和最小传输时延的差值,即最后一个可分辨的延时信号与第一个延时信号到达时间的差值,记为Δ,Δ就是脉冲展宽的时间。Δ越小，时延扩展就越轻微，Δ越大，时延扩展就越严重相关带宽——移动信道

7、的一个特征；表征信号中两个频率分量基本相关的频率间隔。当信号带宽小于相关带宽，发生非频率选择性衰落；当信号带宽大于相关带宽，发生频率选择性衰落；2.4电波传播路径损耗的预测2.4.1地形地物的分类1、地形特征地形波动高度△h天线有限高度2、地形分类准平滑地形不规则地形3、地物分类开阔地、郊区、市区2.4.2移动信道上传播损耗的估算经验模型移动通信中电波传播特性：自由空间传播损耗阴影衰落多径效应多普勒效应一、准