移动通信技术与设计基础信号传播

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1、第三代移动通信技术2003年4月1第三代移动通信技术BTS总体方案设计报告AbisA接口MSBSSOMC-R操作维护中心BSC基站控制器MSC移动交换中心BTS基站收发信机BTS基站收发信机BTS基站收发信机MSMSUm第3章移动无线电传播3.1概述1、研究信道的意义任何一个通信系统，信道是比不可少的组成部分。信道按传输媒质分，可分为：有线信道：有线和光纤；无线信道：中、长地表面波传播，短波电离层反射传播，超短波和微波直射传播以及各种散射传播。2、信道的基本分类根据信道特性参数随外界各种因素的影响而变化的快慢，通常又分为：恒参信

2、道：传输特性的变化量极微且变化速度极慢。变参信道：传输特性随时间的变化较快。移动信道为典型的变参信道。2第3章移动无线电传播2、信道的基本分类根据信道特性参数随外界各种因素的影响，通常分为：恒参信道？变参信道？恒参信道：传输特性的变化量极微且变化速度极慢。变参信道：传输特性随时间的变化较快。移动信道为典型的变参信道。理想无线信道？非理想无线信道？理想：无阻挡、无衰落、无时变、无干扰，自由空间传播。固定无线信道？移动无线信道？视距无线信道？非视距无线信道？视距，如：地面视距、卫星。非视距，如：地面绕射、对流层散射、电离层折射。有干

3、扰无线信道？无干扰无线信道？干扰，如：系统内部的干扰、系统外部的非敌意干扰、敌意干扰。3第3章移动无线电传播3.1概述3、移动通信的电波传播的基本特点(1)存在着严重的多径衰落现象。(2)存在着固定通信中没有的阴影衰落。(3)存在有相对运动引起的多普勒效应。(4)存在有时延散布引起信号波形展宽。4第3章移动无线电传播3.1概述4、如何研究无线信道无线通信系统的性能主要受到移动无线信道的制约。由于发射机与接收机之间的传播路径非常复杂，极具有随机性特别难以分析。无线信道的建模历来是移动无线系统设计中的难点，这一问题的解决办法一般利用

4、统计方法。5第3章移动无线电传播6四种传播机制直射：自由空间传播反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射。反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。绕射：当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，发生绕射。散射：当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体、并且单位体积内这种障碍物体的数目非常巨大时，发生散射。散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体，如：树叶、街道标志和灯柱等。第3章移动无线电传播3.1概述5、移动环境下的电波传播方式电波传播的机理是多种多样的，但总体上可以归纳为直射、反射、绕射和散射。7直射绕射反射散

5、射第3章移动无线电传播3.1概述5、移动环境下的电波传播方式电波传播的机理是多种多样的，但总体上可以归纳为直射、反射、绕射和散射。大多数蜂窝无线系统运行在城区，发射机和接收机之间无直接视距路径，而且高层建筑产生强烈的绕射损耗。此外，由于不同物体的多径反射，经过不同长度路径的电磁波的相互作用引起多径损耗。同时发射机和接收机之间距离的不断变化而引起电磁波强度的衰减。8无线传输的开放性导致信号的衰落与干扰9第3章移动无线电传播3.1概述6、两类基本传播模型大尺度传播模型：用于预测平均场强并用于估计无线覆盖范围的传播模型，它们描述的是发

6、射机与接收机之间距离的长距离（几百米与几千米）上的场强变化。小尺度衰减模型：描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内的接收场强的快速波动的传播模型。1011第3章移动无线电传播第3章移动无线电传播12距离场强02468806040200几百个波长几十个波长第3章移动无线电传播3.2自由空间传播模型3.2.1自由空间损耗1、什么是自由空间l均匀无损耗的无限大空间l各向同性l电导率为0，相对介电常数和相对磁导率为1l不存在电波的反射、折射、绕射、色散和吸收等现象，电波的传播速率等于真空中光速C13第3章移动无线电传播3.2自由空间传

7、播模型3.2.1自由空间损耗2、自由空间损耗球面波在传播过程中，随着传播距离增大，电波能量在扩散过程中所引起的球面波扩散损耗。接收天线所捕获的信号功率是发射天线辐射功率的很小部分，这是自由空间损耗的本质。14第3章移动无线电传播3.2自由空间传播模型3.2.2模型适用范围预测接收机和发射机之间是完全无阻隔的视距路径。卫星通信和微波是典型的自由空间传播。现实环境中，适用于传播介质与障碍物对电波传播影响的程度小到可以忽略的条件下。15第3章移动无线电传播3.2自由空间传播模型3.2.3Friis公式传输功率损耗：发送功率和接收功率的

8、比值注：天线增益是以全向天线为参考的定向增益。16第3章移动无线电传播3.2自由空间传播模型3.2.3Friis公式适用范围：d为发射天线的远场值时适用。天线的远场定义为超过Fraunhorer距离df的地区，df发射天线截面的最大线形尺寸和载波长有关。df>>