移动通信第3章ppt课件.ppt

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1、第3章移动通信的电波传播3.1VHF、UHF频段的电波传播特性3.2电波传播特性的估算（工程计算）3.1VHF、UHF频段的电波传播特性图3-1典型的移动信道电波传播路径3.1.1直射波在自由空间中,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称为直射波传播。直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗Lbs,Lbs的表示式为式中,d为距离(km),f为工作频率(MHz)。3.1.2视距传播的极限距离图3-2视距传播的极限距离已知地球半径为R=6370km,设发射天线和接

2、收天线高度分别为hT和hR(单位为m),理论上可得视距传播的极限距离d0为由此可见,视距决定于收、发天线的高度。天线架设越高,视线距离越远。实际上，当考虑了空气的不均匀性对电波传播轨迹的影响后,在标准大气折射情况下，等效地球半径R=8500km,可得修正后的视距传播的极限距离d0为3.1.3绕射损耗图3-3菲涅尔余隙（a）负余隙;（b）正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。图中,横坐标为x/x1，x1称菲涅尔半径（第一菲涅尔半径），且有由图3-4可见，当

3、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，绕射损耗约为6dB；当x<0时，TR直射线低于障碍物顶点，损耗急剧增加。图3-4绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系3.1.4反射波图3-5反射波和直射波反射波与直射波的行距差为由于直射波和反射波的起始相位是一致的，因此两路信号到达接收天线的时间差换算成相位差Δφ0为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Δφ为3.1.5多径效应与瑞利型(衰落特性)设发射机发Acosωct后,接收机接收端收到

4、的合成信号为式中:Ri(t)为第i条路径的接收信号；τi(t)为第i条路径的传输时间；φi(t)为第i条路径的相位滞后，φi(t)=-ωcτi(t)。经大量观察表明，Ri(t)和φi(t)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，Ri(t)和φi(t)可以认为是缓慢变化的随机过程，故式（3-8)可以写成（3-9）设:则式（3-9）可写成式中:U(t)为合成波R(t)的包络；φ(t)为合成波R(t)的相位。由于Ri(t)和φi(t)随时间的变化与发射信号的载频周期相比，是缓慢变化的，因此x

5、c（t）、xs（t）及包络U(t)、相位φ(t)也是缓慢变化的。通常，U(t)满足瑞利分布，相位φ(t)满足均匀分布，R(t)可视为一个窄带过程。假设噪声为高斯白噪声，σ为噪声方差，r为接收信号的损失幅度，则包络概率密度函数p(r)和相位概率密度函数p(θ)分别为：0≤r≤+∞0≤θ≤2π均值方差3.1.6莱斯（Riceam）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），这时，接收端接收信号的包络为莱斯（Riceam）分布。包络的概率密度函数p(r)为A≥0,r≥0r<0式中,A为直

6、达波振幅，r为接收信号的瞬时幅度，σ为噪声方差，I0（·）为第一类0阶Bessel函数。设3.2电波传播特性的估算（工程计算）3.2.1EgliJohnJ.场强计算公式在实际中，由于移动通信的移动台在不停地运动。计算绕射损耗中的x、x1的数值处于变化中，因而使用公式计算不平坦地区场强时遇到较大的麻烦。EgliJohnJ.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，其修正值为式中,f为工作频率，以MHz为单位。这样，不平坦地区的场强公式为

7、或者说，不平坦地带传播衰减如果hT、hR采用米(m)表示，d用公里(km)表示，f用MHz表示，则不平坦地区的传播衰耗LA为3.2.2奥村(Okumura)模型OM模型适用的范围：频率为150～1500MHz，基地站天线高度为30～200m，移动台天线高度为1～10m，传播距离为1～20km。1.市区传播衰耗中值(3-18)图3-6表明了基本衰耗中值Am(f,d)与工作频率、通信距离的关系。可以看出随着工作频率的升高或通信距离的增大，传播衰耗都会增加。图中，纵坐标以分贝计量，这是在基地站天线有效高度hb=

8、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)。换言之，由曲线上查得的基本衰耗中值Am(f,d)加上自由空间的传播衰耗Lbs才是实际路径衰耗LT，即图3-6大城市准平滑地形基本衰耗中值Am(f,d)例3-1当d=10km,hb=200m,hm=3m,f=900MHz时，由式（３-１）可求得自由空间的传播衰耗中值Lbs为查图3-6可求得Am(f,d)，