移动通信第三章(无线信道特性).ppt

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1、移动通信MobileCommunications华南农业大学胡洁1影响电磁波传播的三种基本传播机制：反射、绕射、散射基站天线移动台天线绕射波山峰散射波直射波地面反射波基站天线移动台天线3.1VHF、UHF电波传播特性2电磁波的传播方式传播路径：直射波——视距传播反射波地表面波移动信道：多径衰落反射波直射波地表面波3.1VHF、UHF电波传播特性3直射波传播可按自由空间传播来考虑。所谓自由空间，严格地说应指真空．但通常把满足一定条件的理想空间视为自由空间。不存在电波的反射、折射、绕射等现象，而且电波传播速率等于真空中光速c的空间。自由

2、空间传播模型用于预测接收机和发射机之间是完全无阻挡的视距路径时的接收信号场强.自由空间传播方程3.1.2直射波4可见，当收、发天线增益为0dB，即当GR=GT=1时，自由空间传播损耗Lfs可定义为以dB计，得或式中，d的单位为km，频率单位以MHz计。(3-13)3.1.2直射波53.1.4障碍物的影响与绕射损耗图3–3障碍物与余隙(a)负余隙；(b)正余隙x表示障碍物顶点P至直射线TR的距离，称为菲涅尔余隙。规定阻挡时余隙为负，无阻挡时余隙为正.6由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图3-4所示。图3–4绕射损耗与余隙关系图

3、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。横坐标为x/x1,x是菲涅尔余隙，x1是第一菲涅尔区半径:3.1.4障碍物的影响与绕射损耗7由图3-4可见，当x/x1＞0.5时，附加损耗约为0dB，即障碍物对直射波传播基本上没有影响。为此，在选择天线高度时，根据地形尽可能使服务区内各处的菲涅尔余隙x＞0.5x1;当x＜0，即直射线低于障碍物顶点时，损耗急剧增加；当x=0时，即TR直射线从障碍物顶点擦过时，附加损耗约为6dB。3.1.4障碍物的影响与绕射损耗8由图3-4查得附加损耗(x/x1≈-1)为17dB,所以电波

4、传播的损耗L为例3–1设图3-3(a)所示的传播路径中，菲涅尔余隙x=-82m,d1=5km,d2=10km,工作频率为150MHz。试求出电波传播损耗。解先由式(3-13)求出自由空间传播的损耗Lfs为由式(3-21)求第一菲涅尔区半径x1为3.1.4障碍物的影响与绕射损耗93.2移动信道的特征3.2.1传播路径与信号衰落图3–6移动信道的传播路径10假设反射系数R=-1(镜面反射)，则合成场强E为式中，E0是直射波场强，λ是工作波长，α1和α2分别是地面反射波和散射波相对于直射波的衰减系数，而3.2.1传播路径与信号衰落11图

5、3–7典型信号衰落特性3.2.1传播路径与信号衰落123.2.2多径效应与瑞利衰落图3-8移动台接收N条路径信号13X和Y点的路径差：接收信号相位变化值：频率变化值（多普勒频移）：3.2.2多径效应与瑞利衰落多普勒频移远端信号源14假设基站发射的信号为式中，ω0为载波角频率，φ0为载波初相。经反射(或散射)到达接收天线的第i个信号Si(t)，其振幅为αi,相移为φi。假设Si(t)与移动台运动方向之间的夹角为θi,其多普勒频移值为因此Si(t)可写成3.2.2多径效应与瑞利衰落15推导得到多径传播的包络概率密度函数p(r)为多径传播

6、的相位概率密度函数p(θ)为(3-44)多径衰落的信号包络服从瑞利分布，故把这种多径衰落称为瑞利衰落。3.2.2多径效应与瑞利衰落多径合成信号：16图3–9瑞利分布的概率密度r>0Rayleigh分布：3.2.2多径效应与瑞利衰落均值：均方值：17根据发送信号与信道变化快慢程度的比较，信道可分为快衰落信道和慢衰落信道。在快衰落信道中，信道冲激响应在一个符号周期内变化很快。在慢衰落信道中，信道冲激响应在一个符号周期内基本无变化。3.2.3慢衰落特性和衰落储备慢衰落与快衰落18产生原因慢衰落由移动通信路径上的固定障碍物的阴影效应引起。阴

7、影衰落的速度与地形地貌、用户的移动速度有关，与载波频率无关阴影衰落的深度与载波频率有关，高频信号的绕射能力不如低频强移动信道的系统特性表征服从对数正态分布移动环境的衰落特性---慢衰落3.2.3慢衰落特性和衰落储备19移动环境的衰落特性---快衰落产生原因多径效应：同一信号沿着两个或多个路径传播多普勒频移：移动台与基站之间的相对运动环境物体相对于基站和移动台在运动对系统性能的影响场强信号随机快速起伏信道时变引起的多普勒频移，随机调频多径引起的延时扩展移动信道的系统特性表征瑞利（Rayleigh）分布莱斯（Ricean）分布Nakag

8、ami－m分布3.2.3慢衰落特性和衰落储备20rP(r)Rician分布3.2.3慢衰落特性和衰落储备21路径损耗、快衰落和慢衰落3.2.3慢衰落特性和衰落储备22为了防止因衰落(包括快衰落和慢衰落)引起的通信中断，在信道设计中，必