《移动通信电波传播》PPT课件.ppt

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1、第三章移动通信电波传播3.1VHF﹑UHF频段电波传播特性当前陆地移动通信主要使用的频段VHF和UHF,即150MHZ、450MHZ、900MHZ、1800MHZ,2000MHZ。移动通信中传播的方式主要有直射波、反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。图3-1为典型的移动信道电波传播路径。图3-1典型的移动信道电波传播路径3.1.1直射波直射波传播：在自由空间中,电波沿直线传播而不被吸收,也不发生反射、折射和散射等现象而直接到达接收点的传播方式。直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗:其中,d为距离(km)

2、,f为工作频率(MHz)。3.1.2视距传播的极限距离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：3.1.3绕射损耗绕射损耗：各种障碍物对电波传输所引起的损耗。菲涅尔余隙：设障碍物与发射点、接收点的相对位置如图3-3所示，图中x表示障碍物顶点P至直线TR之间的垂直距离，在传播理论中x称为菲涅尔余隙。（a）负余隙（b）正余隙图3-3菲涅尔

3、余隙根据菲涅尔绕射理论，可得到障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系如图3-4所示。其中x1称菲涅尔半径（第一菲涅尔半径）:图3-4绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系结论：当横坐标x/x1>0.5时，则障碍物对直射波的传播基本上没有影响。当x=0时，TR直射线从障碍物顶点擦过时，绕射损耗约6dB；当x<0时，TR直射线低于障碍物顶点，损耗急剧增加。3.1.4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。图3-5给出了从发射天线到接收天线的电波由反射波和直射波组成的情况。反射波与直射波的行距差为：两路信号到达接收天线的时间差换算

4、成相位差为：图3-5反射波和直射波再加上地面反射时大都要发生一次反相，实际的两路电波相位差:3.1.5多径效应与瑞利型衰落特性设发射机发出的信号为：则接收机接收端收到的合成信号为：式中为第i条路径的接收信号；为第i条路径的传输时间；为第i条路径的相位滞后，（3-8）和随时间的变化与发射信号的载频周期相比，通常要缓慢得多，所以，可以认为是缓慢变化的随机过程。所以（3-8）式可写成：（3-9）设：则（3-9）式可写为：为合成波的包络；为合成波的相位。通常满足瑞利分布，相位满足均匀分布，可视为一个窄带过程。则：由上式可得出瑞利衰落的一些特性：均值为：方差为：

5、3.1.6莱斯（Rician）衰落分布在移动通信中，如果存在一个起支配作用的直达波（未受衰落影响），此时，接收端接收信号的包络为莱斯（Rician）分布。设若莱斯分布瑞利分布3.2电波传播特性的估算（工程计算）3.2.1Egli.John.J.场强计算公式☆在实际中，由于移动通信的移动体在不停地运动。计算绕射损耗中的x、x1的数值处于变化中。☆Egli.John.J.提出一种经验模型，并根据此模型提出经验修正公式，认为不平坦地区的场强等于平面大地反射公式算出的场强加上一个修正值，其修正值为：☆则不平坦的场强公式为☆或者说，不平坦地带传播衰减为☆如果h1

6、、h2用米表示，d用公里(km)表示，f用MHz表示，则3.2.2奥村(Okumura)模型OM模型（Okumura模型）：由奥村等人，在日本东京，使用不同的频率，不同的天线高度，选择不同的距离进行一系列测试，最后绘成经验曲线构成的模型。思路：将城市视为“准平滑地形”，给出城市场强中值。对于郊区，开阔区的场强中值，则以城市场强中值为基础进行修正。对于“不规划地形”也给出了相应的修正因子。由于这种模型给出的修正因子较多，可以在掌握详细地形，地物的情况下，得到更加准确的预测结果。OM模型适用的范围：频率150~1920MHZ，可扩展到3000MHZ,基地站

7、天线高度为20~1000米，移动台天线高度为1~10米，传播距离为1~100千米。⒈市区传播衰耗中值在城市街道地区，电波传播衰耗取决于传播距离d、工作频率f、基地站天线有效高度hb、移动台天线高度hm以及街道的走向和宽度等。准平滑地形，市区的传播衰耗中值又称其为基本衰耗中值（或基准衰耗中值）。OM模型中，给出了准平滑地形，市区传播衰耗中值的预测曲线族，如图3-6所示。图中纵座标以分贝计量，这是在基地站天线有效高度hb=200m，移动台天线高度hm=3m，以自由空间传播衰耗为基准(0dB)，求得的衰耗中值的修正值Am(f,d)。图3-6准平滑地形大城市基

8、本衰耗中值Am(f,d)图3-7基地站天线高度增益因子图3-8移动台天线高度增益因子由曲线上查