移动通信第三章 移动信道的传播特性课件.ppt

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1、第三章移动信道的传播特性目录3.1电波传播特性3.2移动信道的特征3.3陆地移动信道的传输损耗3.4噪声与干扰3.1电波传播特性电波传播特性1.自由空间传播损耗2.阴影衰落3.多径衰落4.存在多普勒效应3.1电波传播特性3.1电波传播特性二.自由空间传播损耗对于移动通信系统而言，自由空间传播损耗Lfs与传播距离d和工作频率f有关，可定义为：式中：d为距离，其单位为km；f为频率，单位为Mhz。结论：传播距离d越远，自由空间传播损耗Lfs越大；当传播距离d加大一倍，自由空间传播损耗Lfs就增加6dB；工作频率f越高，自由空间传播损耗Lfs越

2、大，当工作频率f提高一倍，自由空间传播损耗Lfs就增大6dB。3.1电波传播特性三.电波的三种基本传播机制直射波：沿直线传播到达接收天线。反射波：发生于地球表面、建筑物和墙壁，电波传播遇到比波长大得多的物体时发生反射。绕射波：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时发生绕射。绕射使得无线电信号绕地球表面传播，能够传播到阻挡物后面。散射波：当电波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，发生散射。四.大气中的电波传播3.1电波传播特性1.大气折射大气折射对电波传播的影响，在工程上通常用“地球等效半径”来表征

3、，即认为电波依然按直线方向行进，只是地球的实际半径R0(6.37×106m)变成了等效半径Re，Re与R0之间的关系为：式中，k称作地球等效半径系数。2.视距传播距离3.1电波传播特性在标准大气折射情况下，Re=8500km,故3.1电波传播特性3.障碍物的影响与绕射损耗电波的直射路径上存在各种障碍物，由障碍物引起的附加传播损耗称为绕射损耗。图中，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。由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图3.1电波传播特性3.1电波传播特性例3-1：设图3-3(a

4、)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。［Lfs］=32.44+20lg(5+10)+20lg150=99.5dB由式(3-21)求第一菲涅尔区半径x1为：由图3-4查得附加损耗(x/x1≈-1)为16.5dB,因此电波传播的损耗L为：［L］=［Lfs］+16.5=116.0dB解：先由式(3-13)求出自由空间传播的损耗Lfs为：3.1电波传播特性4.反射波由发射点T发出的电波分别经过直射线(TR)与地面反射路径(ToR)到达接收点R，接收场强E可表示为：

5、R

6、

7、为反射点上反射波场强与入射波场强的振幅比，ψ代表反射波相对于入射波的相移。R为反射系数，Δψ为路径差引起的相移。3.2移动信道的特征一.传播路径3.2移动信道的特征接收信号的场强由几种电波的矢量合成。3.2移动信道的特征二.信号衰落移动通信接收点所接收到的信号场强是随机起伏变化的，这种随机起伏变化称为衰落。在陆地移动通信中，移动台往往受到各种障碍物和其它移动体的影响，以致到达移动台的信号是来自不同传播路径的信号之和。多径衰落信号包络服从瑞利分布，是快衰落，局部中值也在变化，其造成的衰落是慢衰落。3.2移动信道的特征还有一种随时间变化的慢

8、衰落，它也服从对数正态分布。这是由于大气折射率的平缓变化，使得同一地点处所收到的信号中值电平随时间作慢变化，这种因气象条件造成的慢衰落其变化速度更缓慢(其衰落周期常以小时甚至天为量级计)，因此常可忽略不计。3.2移动信道的特征三.多径时散与相关带宽3.2移动信道的特征假设基站发射一个极短的脉冲信号，经过多径信道后，移动台接收信号呈现为一串脉冲，结果使脉冲宽度被展宽了。这种因多径传播造成信号时间扩散的现象，称为多径时散。1.多径时散3.2移动信道的特征实际上，各个脉冲幅度是随机变化的，它们在时间上可以互不交叠，也可以相互交叠，甚至随移动台周

9、围散射体数目的增加，所接收到的一串离散脉冲将会变成有一定宽度的连续信号脉冲。根据统计测试结果，移动通信中接收机接收到多径的时延信号强度大致如图3-16所示。图中，t是相对时延值；E(t)为归一化的时延强度曲线，它是以不同时延信号强度所构成的时延谱，也有人称之为多径散布谱。3.2移动信道的特征E(t)的一阶矩为平均多径时延；E(t)的均方根为多径时延散布(简称时散)，常称作时延扩展，记作Δ。可按以下公式计算和Δ：一般情况下，市区的时延比郊区大，说明市区的传播条件更恶劣些。为了避免码间干扰，要求信号的传输速率必须比1/Δ低得多。2.相关带宽3

10、.2移动信道的特征从频域观点而言，多径时散现象将导致频率选择性衰落，即信道对不同频率成分有不同的响应。若信号带宽过大，就会引起严重的失真。两相邻场强为最小值得频率间隔是与相对多径时延差成反比，