移動(dòng)通信第2章_無(wú)線通信電波傳播與干擾(4)

1、重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 1 12021年年12月月1日星期三日星期三移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)第二章第二章 無(wú)線通信電波傳播與干擾無(wú)線通信電波傳播與干擾重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 2 22021年年12月月1日星期三日星期三第二章第二章 無(wú)線通信電波傳播與干擾無(wú)線通信電波傳播與干擾2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 自由空間傳播自由空間傳播2.3 2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性2.4 2.4 多徑傳播對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懚鄰絺鞑?duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?.5 2.5 陰影衰落傳播

2、陰影衰落傳播2.6 2.6 電波傳播的路徑損耗預(yù)測(cè)模型電波傳播的路徑損耗預(yù)測(cè)模型2.7 2.7 多徑傳播的建模與仿真多徑傳播的建模與仿真2.8 2.8 外部噪聲與干擾外部噪聲與干擾重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 3 32021年年12月月1日星期三日星期三2.1.1 2.1.1 電磁波傳播電磁波傳播2.1.2 2.1.2 移動(dòng)信道移動(dòng)信道2.1.3 2.1.3 陸地移動(dòng)信道無(wú)線電波傳播陸地移動(dòng)信道無(wú)線電波傳播2.1.4 2.1.4 地形環(huán)境分類地形環(huán)境分類2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University Univers

3、ity 4 42021年年12月月1日星期三日星期三電磁波傳播特性電磁波傳播特性 電磁波傳播特性是研究無(wú)線通信系統(tǒng)的首要問(wèn)題電磁波傳播特性是研究無(wú)線通信系統(tǒng)的首要問(wèn)題 傳播特性如何直接關(guān)系到一系列系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題傳播特性如何直接關(guān)系到一系列系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題 通信設(shè)備的能力通信設(shè)備的能力 天線高度確定天線高度確定 通信距離的計(jì)算通信距離的計(jì)算 如何保證優(yōu)質(zhì)可靠通信如何保證優(yōu)質(zhì)可靠通信2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 5 52021年年12月月1日星期三日星期三電磁波傳播路徑電磁波傳播路徑 移動(dòng)通信工作于移動(dòng)通信工作于VHFVHF和和UHFU

4、HF頻段頻段 傳播路徑傳播路徑 直射波直射波視距傳播視距傳播 折射波折射波 地表面波地表面波 移動(dòng)信道移動(dòng)信道 多徑衰落多徑衰落2.1 概述概述直射波反射波繞射波散射波重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 6 62021年年12月月1日星期三日星期三電磁波傳播路徑電磁波傳播路徑2.1 概述概述1) 直射波：電波傳播過(guò)程中沒(méi)有遇到任何的障礙物直射波：電波傳播過(guò)程中沒(méi)有遇到任何的障礙物, 直接到達(dá)接收端的直接到達(dá)接收端的電波電波, 稱為直射波。直射波更多出現(xiàn)于理想的電波傳播環(huán)境中。稱為直射波。直射波更多出現(xiàn)于理想的電波傳播環(huán)境中。 2) 反射波：電波在傳

5、播過(guò)程中遇到比自身的波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)反射波：電波在傳播過(guò)程中遇到比自身的波長(zhǎng)大得多的物體時(shí), 會(huì)在會(huì)在物體表面發(fā)生反射物體表面發(fā)生反射, 形成反射波。形成反射波。 反射常發(fā)生于地表、反射常發(fā)生于地表、 建筑物的墻建筑物的墻壁表面等。壁表面等。 3) 繞射波：電波在傳播過(guò)程中被尖利的邊緣阻擋時(shí)繞射波：電波在傳播過(guò)程中被尖利的邊緣阻擋時(shí), 會(huì)由阻擋表面產(chǎn)生會(huì)由阻擋表面產(chǎn)生二次波二次波, 二次波能夠散布于空間二次波能夠散布于空間, 甚至到達(dá)阻擋體的背面甚至到達(dá)阻擋體的背面, 那些到達(dá)阻那些到達(dá)阻擋體背面的電波就稱為繞射波。擋體背面的電波就稱為繞射波。 由于地球表面的彎曲性和地表物體由于地球表面的彎

6、曲性和地表物體的密集性的密集性, 使得繞射波在電波傳播過(guò)程中起到了重要作用使得繞射波在電波傳播過(guò)程中起到了重要作用。 4) 散射波：電波在傳播過(guò)程中遇到障礙物表面粗糙或者體積小但數(shù)目散射波：電波在傳播過(guò)程中遇到障礙物表面粗糙或者體積小但數(shù)目多時(shí)多時(shí), 會(huì)在其表面發(fā)生散射會(huì)在其表面發(fā)生散射, 形成散射波。形成散射波。 散射波可能散布于許多方散射波可能散布于許多方向向, 因而電波的能量也被分散于多個(gè)方向。因而電波的能量也被分散于多個(gè)方向。 重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 7 72021年年12月月1日星期三日星期三2.1.1 2.1.1 電磁波傳播

7、電磁波傳播2.1.2 2.1.2 移動(dòng)信道移動(dòng)信道2.1.3 2.1.3 陸地移動(dòng)信道無(wú)線電波傳播陸地移動(dòng)信道無(wú)線電波傳播2.1.4 2.1.4 地形環(huán)境分類地形環(huán)境分類2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 8 82021年年12月月1日星期三日星期三移動(dòng)信道的復(fù)雜性移動(dòng)信道的復(fù)雜性 移動(dòng)信道是最復(fù)雜的一種通信信道移動(dòng)信道是最復(fù)雜的一種通信信道 有線信道信噪比為有線信道信噪比為46dB,46dB,傳輸波動(dòng)不超過(guò)傳輸波動(dòng)不超過(guò)1 12dB,2dB,傳輸質(zhì)量可控傳輸質(zhì)量可控 無(wú)線信道衰落無(wú)線信道衰落（信號(hào)強(qiáng)度的驟然降低）深度可達(dá)（信號(hào)強(qiáng)度

8、的驟然降低）深度可達(dá)30dB30dB；在城市；在城市環(huán)境中，一輛快速行駛車輛上的移動(dòng)臺(tái)的接收信號(hào)在一秒鐘之內(nèi)環(huán)境中，一輛快速行駛車輛上的移動(dòng)臺(tái)的接收信號(hào)在一秒鐘之內(nèi)的顯著衰落可達(dá)數(shù)十次，這種衰落現(xiàn)象嚴(yán)重惡化接收信號(hào)的質(zhì)量，的顯著衰落可達(dá)數(shù)十次，這種衰落現(xiàn)象嚴(yán)重惡化接收信號(hào)的質(zhì)量，影響通信可靠性影響通信可靠性 同頻干擾。衰落使接收信號(hào)弱于同頻干擾信號(hào)，接收機(jī)就會(huì)鎖同頻干擾。衰落使接收信號(hào)弱于同頻干擾信號(hào)，接收機(jī)就會(huì)鎖定在錯(cuò)誤信號(hào)上定在錯(cuò)誤信號(hào)上 衰落使數(shù)字通信的誤比特率衰落使數(shù)字通信的誤比特率(BER)(BER)大大增加大大增加 在有線信道中能夠很好工作的語(yǔ)音編碼器、調(diào)制解調(diào)器和同步在有線信道中

9、能夠很好工作的語(yǔ)音編碼器、調(diào)制解調(diào)器和同步裝置在移動(dòng)環(huán)境中工作性能將會(huì)大大惡化裝置在移動(dòng)環(huán)境中工作性能將會(huì)大大惡化2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 9 92021年年12月月1日星期三日星期三移動(dòng)信道在無(wú)線通信中的位置移動(dòng)信道在無(wú)線通信中的位置2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 10102021年年12月月1日星期三日星期三 移動(dòng)信道的衰落特性取決于無(wú)線電波傳播環(huán)境。移動(dòng)信道的衰落特性取決于無(wú)線電波傳播環(huán)境。 影響移動(dòng)信道特性的影響移動(dòng)信道特性的三個(gè)因素三個(gè)因素 傳播環(huán)

10、境對(duì)移動(dòng)信道特性起著關(guān)鍵作用傳播環(huán)境對(duì)移動(dòng)信道特性起著關(guān)鍵作用 系統(tǒng)工作頻率對(duì)移動(dòng)信道特性的影響系統(tǒng)工作頻率對(duì)移動(dòng)信道特性的影響 工作頻率越高，接收信號(hào)衰落越大工作頻率越高，接收信號(hào)衰落越大 移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀況對(duì)移動(dòng)信道特性的影響移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀況對(duì)移動(dòng)信道特性的影響 運(yùn)動(dòng)速度越高，移動(dòng)信道特性越復(fù)雜運(yùn)動(dòng)速度越高，移動(dòng)信道特性越復(fù)雜移動(dòng)信道衰落特性移動(dòng)信道衰落特性2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 11112021年年12月月1日星期三日星期三 確定某個(gè)特定區(qū)域的傳播環(huán)境的主要因素確定某個(gè)特定區(qū)域的傳播環(huán)境的主要因素 自然地形自然地形( (

11、高山、丘陵、平原或水域等高山、丘陵、平原或水域等) ) 人工建筑的數(shù)量、高度、分布和材料特性人工建筑的數(shù)量、高度、分布和材料特性 該地區(qū)的植被特征該地區(qū)的植被特征 天氣狀況天氣狀況 自然的和人為的電磁噪聲狀況自然的和人為的電磁噪聲狀況傳播環(huán)境對(duì)移動(dòng)信道的影響傳播環(huán)境對(duì)移動(dòng)信道的影響2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 12122021年年12月月1日星期三日星期三2.1 概述概述移動(dòng)信道環(huán)境的影響移動(dòng)信道環(huán)境的影響基站天線與移動(dòng)臺(tái)天線存在顯著高度差別重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 13

12、132021年年12月月1日星期三日星期三2.1 概述概述移動(dòng)信道環(huán)境的影響移動(dòng)信道環(huán)境的影響近端區(qū)域物體的反射導(dǎo)致多徑衰落重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 14142021年年12月月1日星期三日星期三 復(fù)雜、惡劣的傳播條件是移動(dòng)信道的特征復(fù)雜、惡劣的傳播條件是移動(dòng)信道的特征 抵消衰落影響的各種技術(shù)措施抵消衰落影響的各種技術(shù)措施 抗衰落技術(shù)：分集、擴(kuò)頻跳頻、均衡、交織抗衰落技術(shù)：分集、擴(kuò)頻跳頻、均衡、交織和糾錯(cuò)編碼和糾錯(cuò)編碼 信號(hào)傳輸方式：調(diào)制方式信號(hào)傳輸方式：調(diào)制方式 各種抗衰落技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)的研究對(duì)發(fā)展各種抗衰落技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)的研究

13、對(duì)發(fā)展數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)十分重要數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)十分重要移動(dòng)信道衰落特性移動(dòng)信道衰落特性2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 15152021年年12月月1日星期三日星期三 復(fù)雜復(fù)雜無(wú)線移動(dòng)通信信道的基本特點(diǎn)：無(wú)線移動(dòng)通信信道的基本特點(diǎn)： 以地波形式傳播以地波形式傳播 同時(shí)受電波傳播時(shí)的衍同時(shí)受電波傳播時(shí)的衍( (繞繞) )射、反射、射、反射、 散射和吸收等現(xiàn)象影響散射和吸收等現(xiàn)象影響 從觀察時(shí)間的角度，可分為長(zhǎng)期慢衰落從觀察時(shí)間的角度，可分為長(zhǎng)期慢衰落 效應(yīng)和短期快衰落效應(yīng)效應(yīng)和短期快衰落效應(yīng) 對(duì)接收信號(hào)的主要影響是多徑衰落對(duì)接收信號(hào)

14、的主要影響是多徑衰落 可從時(shí)間和空間描述、測(cè)試多徑衰落可從時(shí)間和空間描述、測(cè)試多徑衰落無(wú)線移動(dòng)通信信道的基本特點(diǎn)無(wú)線移動(dòng)通信信道的基本特點(diǎn)2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 16162021年年12月月1日星期三日星期三對(duì)移動(dòng)信道的研究對(duì)移動(dòng)信道的研究 移動(dòng)信道的研究是移動(dòng)通信研究的熱點(diǎn)。移動(dòng)信道的研究是移動(dòng)通信研究的熱點(diǎn)。 移動(dòng)信道已成為許多理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)移動(dòng)信道已成為許多理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的課題的課題 由于移動(dòng)信道的復(fù)雜性，仍有許多由于移動(dòng)信道的復(fù)雜性，仍有許多待研究待研究課題課題2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chong

15、qing University University 17172021年年12月月1日星期三日星期三 移動(dòng)信道的基本研究方法移動(dòng)信道的基本研究方法 理論分析理論分析。用電磁場(chǎng)理論或統(tǒng)計(jì)理論分析電波在移動(dòng)用電磁場(chǎng)理論或統(tǒng)計(jì)理論分析電波在移動(dòng)環(huán)境中的傳播特性，并用各種數(shù)學(xué)模型來(lái)描述移動(dòng)信道。環(huán)境中的傳播特性，并用各種數(shù)學(xué)模型來(lái)描述移動(dòng)信道。 現(xiàn)場(chǎng)電波傳播實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電波傳播實(shí)測(cè)。在不同的傳播環(huán)境中，對(duì)電波傳在不同的傳播環(huán)境中，對(duì)電波傳播實(shí)測(cè)試驗(yàn)。播實(shí)測(cè)試驗(yàn)。 移動(dòng)信道的計(jì)算機(jī)模擬移動(dòng)信道的計(jì)算機(jī)模擬。是近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的是近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的研究方法。發(fā)展而出現(xiàn)的研究方法。 上述三種

16、研究方法是相輔相成的。在實(shí)際研究工作中，上述三種研究方法是相輔相成的。在實(shí)際研究工作中，往往處于研究進(jìn)程的不同階段。往往處于研究進(jìn)程的不同階段。對(duì)移動(dòng)信道的研究對(duì)移動(dòng)信道的研究2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 18182021年年12月月1日星期三日星期三 移動(dòng)信道（電波傳播）特性的研究結(jié)果移動(dòng)信道（電波傳播）特性的研究結(jié)果 對(duì)移動(dòng)環(huán)境中電波傳播特性給出某種統(tǒng)計(jì)描對(duì)移動(dòng)環(huán)境中電波傳播特性給出某種統(tǒng)計(jì)描述。如，移動(dòng)環(huán)境中接收信號(hào)的幅度在大多數(shù)情述。如，移動(dòng)環(huán)境中接收信號(hào)的幅度在大多數(shù)情況下符合瑞利分布。在有些情況，則更符合萊斯況下符

17、合瑞利分布。在有些情況，則更符合萊斯分布。電波衰落特性的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，為研究移動(dòng)信分布。電波衰落特性的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，為研究移動(dòng)信道抗衰落技術(shù)提供了基本依據(jù)。道抗衰落技術(shù)提供了基本依據(jù)。 建立電波傳播模型。模型可包括圖表、近似建立電波傳播模型。模型可包括圖表、近似計(jì)算公式等。計(jì)算公式等。對(duì)移動(dòng)信道的研究對(duì)移動(dòng)信道的研究2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 19192021年年12月月1日星期三日星期三 移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)問(wèn)題移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)問(wèn)題 無(wú)線電信號(hào)在移動(dòng)信道中可能發(fā)生的變化以及發(fā)無(wú)線電信號(hào)在移動(dòng)信道中可能發(fā)生的變化以及發(fā)生這些

18、變化的原因生這些變化的原因 對(duì)于特定的無(wú)線傳輸技術(shù)，這些變化對(duì)傳輸質(zhì)量對(duì)于特定的無(wú)線傳輸技術(shù)，這些變化對(duì)傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)性能有什么影響和系統(tǒng)性能有什么影響 有哪些方法或技術(shù)可供用來(lái)克服這些不利影響有哪些方法或技術(shù)可供用來(lái)克服這些不利影響 本章講解第一個(gè)問(wèn)題，即移動(dòng)信道（電波傳播）特性本章講解第一個(gè)問(wèn)題，即移動(dòng)信道（電波傳播）特性如何？這是研究移動(dòng)通信首先必須搞清楚的問(wèn)題。后兩如何？這是研究移動(dòng)通信首先必須搞清楚的問(wèn)題。后兩個(gè)問(wèn)題不做詳細(xì)講述，可參考有關(guān)文獻(xiàn)資料。個(gè)問(wèn)題不做詳細(xì)講述，可參考有關(guān)文獻(xiàn)資料。對(duì)移動(dòng)信道的研究對(duì)移動(dòng)信道的研究2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing Unive

19、rsity University 20202021年年12月月1日星期三日星期三2.1.1 2.1.1 電磁波傳播電磁波傳播2.1.2 2.1.2 移動(dòng)信道移動(dòng)信道2.1.3 2.1.3 陸地移動(dòng)信道無(wú)線電波傳播陸地移動(dòng)信道無(wú)線電波傳播2.1.4 2.1.4 地形環(huán)境分類地形環(huán)境分類2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 21212021年年12月月1日星期三日星期三陸地移動(dòng)信道無(wú)線電波傳播數(shù)學(xué)描述陸地移動(dòng)信道無(wú)線電波傳播數(shù)學(xué)描述 移動(dòng)信道是一種時(shí)變信道。無(wú)線電信號(hào)通過(guò)移移動(dòng)信道是一種時(shí)變信道。無(wú)線電信號(hào)通過(guò)移動(dòng)信道時(shí)會(huì)遭受來(lái)自不同途徑

20、的損耗。動(dòng)信道時(shí)會(huì)遭受來(lái)自不同途徑的損耗。損耗包括損耗包括三個(gè)部分三個(gè)部分。接收信號(hào)功率可用公式表示為：。接收信號(hào)功率可用公式表示為： )()()(dRdSddPn ：表示移動(dòng)臺(tái)與基站的距離（矢量）：表示移動(dòng)臺(tái)與基站的距離（矢量）d 接收信號(hào)功率是距離的函數(shù)、時(shí)間的函數(shù)接收信號(hào)功率是距離的函數(shù)、時(shí)間的函數(shù) 知道接收信號(hào)的功率知道接收信號(hào)的功率P(t)P(t)，與知道場(chǎng)強(qiáng)，與知道場(chǎng)強(qiáng)E(t)E(t)和幅度和幅度r(t)r(t)等效等效 2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 22222021年年12月月1日星期三日星期三三類衰減效應(yīng)三類衰

21、減效應(yīng) 三類衰減效應(yīng)三類衰減效應(yīng))()()(dRdSddPn 空間傳播損耗與彌散空間傳播損耗與彌散，用，用 表示，其中表示，其中n n一般取一般取3-43-4。 陰影衰落陰影衰落，用，用 表示。表示。 多徑衰落多徑衰落，用，用 表示。表示。nd)(dS)(dR2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 23232021年年12月月1日星期三日星期三三類衰落效應(yīng)圖三類衰落效應(yīng)圖空間傳播損耗與彌散空間傳播損耗與彌散多徑衰落多徑衰落陰影衰落陰影衰落 三種衰落效應(yīng)表現(xiàn)在不同距離（時(shí)間）范圍內(nèi)。下圖給三種衰落效應(yīng)表現(xiàn)在不同距離（時(shí)間）范圍內(nèi)。下圖給出

22、了一種典型的實(shí)測(cè)接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)分布。出了一種典型的實(shí)測(cè)接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)分布。2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 24242021年年12月月1日星期三日星期三三類衰落效應(yīng)圖三類衰落效應(yīng)圖 多徑衰落：多徑衰落：移動(dòng)傳播環(huán)移動(dòng)傳播環(huán)境的多徑傳輸而引起的衰落。境的多徑傳輸而引起的衰落。是移動(dòng)信道特性中最具特色是移動(dòng)信道特性中最具特色的部分。的部分。 數(shù)十波長(zhǎng)的范圍內(nèi)，接收數(shù)十波長(zhǎng)的范圍內(nèi)，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值呈現(xiàn)快速信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值呈現(xiàn)快速變化的特征。變化的特征。 衰落特性符合衰落特性符合瑞利分布瑞利分布。 這種衰落由于衰落速率較這種衰落由于衰

23、落速率較快，又可稱為快，又可稱為快衰落快衰落或短區(qū)或短區(qū)間衰落。間衰落。 在數(shù)十波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)在數(shù)十波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)求平均，可得到短區(qū)間中值。求平均，可得到短區(qū)間中值?？臻g傳播損耗與彌散空間傳播損耗與彌散多徑衰落多徑衰落陰影衰落陰影衰落2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 25252021年年12月月1日星期三日星期三三類衰落效應(yīng)圖三類衰落效應(yīng)圖 陰影衰落：陰影衰落：由于傳播環(huán)由于傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物境中的地形起伏、建筑物及其他障礙物對(duì)電波及其他障礙物對(duì)電波遮蔽遮蔽所引起的衰落。所引起的衰落。 數(shù)百波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)，信號(hào)的數(shù)百波長(zhǎng)

24、區(qū)間內(nèi)，信號(hào)的短區(qū)間中值也出現(xiàn)緩慢變動(dòng)短區(qū)間中值也出現(xiàn)緩慢變動(dòng)的特征。的特征。 其衰落特性符合其衰落特性符合對(duì)數(shù)正態(tài)對(duì)數(shù)正態(tài)分布分布。 這種衰落速率較慢，又稱這種衰落速率較慢，又稱慢衰落慢衰落。 在較大區(qū)間內(nèi)對(duì)短區(qū)間中在較大區(qū)間內(nèi)對(duì)短區(qū)間中值求平均可得長(zhǎng)區(qū)間中值。值求平均可得長(zhǎng)區(qū)間中值?？臻g傳播損耗與彌散空間傳播損耗與彌散多徑衰落多徑衰落陰影衰落陰影衰落2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 26262021年年12月月1日星期三日星期三三類衰落效應(yīng)圖三類衰落效應(yīng)圖 空間傳播損耗與彌散空間傳播損耗與彌散 長(zhǎng)區(qū)間中值隨距基站長(zhǎng)區(qū)間中值隨距

25、基站的距離而變，其衰減特的距離而變，其衰減特性一般服從性一般服從 律。其律。其中中n n一般取一般取3-43-4。 它表明的是在以公里它表明的是在以公里計(jì)的較大范圍內(nèi)接收信計(jì)的較大范圍內(nèi)接收信號(hào)的變化特性。號(hào)的變化特性。nd空間傳播損耗與彌散空間傳播損耗與彌散多徑衰落多徑衰落陰影衰落陰影衰落2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 27272021年年12月月1日星期三日星期三三類衰落對(duì)無(wú)線系統(tǒng)工程的影響三類衰落對(duì)無(wú)線系統(tǒng)工程的影響 從無(wú)線系統(tǒng)工程的角度看從無(wú)線系統(tǒng)工程的角度看 傳播損耗和陰影衰落主要影響到無(wú)線區(qū)的覆傳播損耗和陰影衰落主要

26、影響到無(wú)線區(qū)的覆蓋蓋。合理的設(shè)計(jì)總可以消除這種不利的影響。合理的設(shè)計(jì)總可以消除這種不利的影響。 多徑衰落嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸質(zhì)量多徑衰落嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸質(zhì)量，并且是不，并且是不可避免的，只能采用抗衰落技術(shù)來(lái)減少其影響?？杀苊獾?，只能采用抗衰落技術(shù)來(lái)減少其影響。 2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 28282021年年12月月1日星期三日星期三三類衰落對(duì)無(wú)線系統(tǒng)工程的影響三類衰落對(duì)無(wú)線系統(tǒng)工程的影響2.1 概述概述 移動(dòng)通信電波傳播最具特色的現(xiàn)象是多徑衰落移動(dòng)通信電波傳播最具特色的現(xiàn)象是多徑衰落, , 或稱多或稱多徑效應(yīng)。無(wú)線電波在傳輸過(guò)

27、程中會(huì)受到地形、地物的影徑效應(yīng)。無(wú)線電波在傳輸過(guò)程中會(huì)受到地形、地物的影響而產(chǎn)生響而產(chǎn)生反射、繞射、散射反射、繞射、散射等等, , 從而使電波沿著各種不從而使電波沿著各種不同的路徑傳播同的路徑傳播, , 這稱為多徑傳播。由于多徑傳播使得接這稱為多徑傳播。由于多徑傳播使得接收端接收到的信號(hào)也是在收端接收到的信號(hào)也是在幅度、相位、頻率和到達(dá)時(shí)間幅度、相位、頻率和到達(dá)時(shí)間上都不盡相同的多條路徑上信號(hào)的合成信號(hào)上都不盡相同的多條路徑上信號(hào)的合成信號(hào), , 因而會(huì)產(chǎn)因而會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的生信號(hào)的頻率選擇性衰落和時(shí)延擴(kuò)展頻率選擇性衰落和時(shí)延擴(kuò)展等現(xiàn)象等現(xiàn)象, , 這些被稱這些被稱為多徑衰落或多徑效應(yīng)。為多徑衰落

28、或多徑效應(yīng)。 所謂頻率選擇性衰落所謂頻率選擇性衰落是指信號(hào)中各分量的衰落狀況與頻是指信號(hào)中各分量的衰落狀況與頻率有關(guān)率有關(guān), , 即傳輸信道對(duì)信號(hào)中不同頻率成分有不同的、即傳輸信道對(duì)信號(hào)中不同頻率成分有不同的、隨機(jī)的響應(yīng)。由于信號(hào)中不同頻率分量衰落不一致隨機(jī)的響應(yīng)。由于信號(hào)中不同頻率分量衰落不一致, , 因因此衰落信號(hào)波形將產(chǎn)生失真。此衰落信號(hào)波形將產(chǎn)生失真。 重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 29292021年年12月月1日星期三日星期三2.1.1 2.1.1 電磁波傳播電磁波傳播2.1.2 2.1.2 移動(dòng)信道移動(dòng)信道2.1.3 2.1.3

29、陸地移動(dòng)信道無(wú)線電波傳播陸地移動(dòng)信道無(wú)線電波傳播2.1.4 2.1.4 地形環(huán)境分類地形環(huán)境分類2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 30302021年年12月月1日星期三日星期三地形特征定義地形特征定義 地形環(huán)境不同，電波特性就不相同。地形環(huán)境不同，電波特性就不相同。 將傳播環(huán)境按地形特征分類，有助于研究不同地將傳播環(huán)境按地形特征分類，有助于研究不同地形環(huán)境下的電波傳播特性。形環(huán)境下的電波傳播特性。 主要考慮傳播路徑中的地形變形度量以及地形起主要考慮傳播路徑中的地形變形度量以及地形起伏區(qū)域中的天線高度計(jì)算兩個(gè)問(wèn)題。即：伏區(qū)域中的天線

30、高度計(jì)算兩個(gè)問(wèn)題。即： 地形波動(dòng)高度地形波動(dòng)高度 天線有效高度天線有效高度2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 31312021年年12月月1日星期三日星期三地形波動(dòng)高度地形波動(dòng)高度1010高度線指地形剖面圖上有高度線指地形剖面圖上有1010地段上高度超過(guò)此線的一條水平線地段上高度超過(guò)此線的一條水平線 地形波動(dòng)高度地形波動(dòng)高度h h描述電波傳播路徑中地形變化描述電波傳播路徑中地形變化的程度。的程度。 h h定義為：定義為：沿通信方向，距接收地點(diǎn)沿通信方向，距接收地點(diǎn)lOkmlOkm范圍范圍內(nèi)，內(nèi)，1010高度線和高度線和9090高度線

31、之高度差高度線之高度差2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 32322021年年12月月1日星期三日星期三地形特征定義地形特征定義 地形環(huán)境不同，電波特性就不相同。地形環(huán)境不同，電波特性就不相同。 將傳播環(huán)境按地形特征分類，有助于研究不同地將傳播環(huán)境按地形特征分類，有助于研究不同地形環(huán)境下的電波傳播特性。形環(huán)境下的電波傳播特性。 主要考慮傳播路徑中的地形變形度量以及地形起主要考慮傳播路徑中的地形變形度量以及地形起伏區(qū)域中的天線高度計(jì)算兩個(gè)問(wèn)題。即：伏區(qū)域中的天線高度計(jì)算兩個(gè)問(wèn)題。即： 地形波動(dòng)高度地形波動(dòng)高度 天線有效高度天線有效高度

32、2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 33332021年年12月月1日星期三日星期三天線有效高度天線有效高度 移動(dòng)臺(tái)天線有效高度：移動(dòng)臺(tái)天線有效高度：移功臺(tái)天線距地面的實(shí)際移功臺(tái)天線距地面的實(shí)際高度高度 基站天線有效高度基站天線有效高度h hb b: :沿電波傳播方向，距基站沿電波傳播方向，距基站天線天線3-15km3-15km的范圍內(nèi)平均地面高度以上的天線高度的范圍內(nèi)平均地面高度以上的天線高度2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 34342021年年12月月1日星期三日星期

33、三地形分類地形分類 從電波傳播的角度考慮，可將千差萬(wàn)別從電波傳播的角度考慮，可將千差萬(wàn)別的實(shí)際地形分為兩類的實(shí)際地形分為兩類 準(zhǔn)平坦地形：準(zhǔn)平坦地形：指該地區(qū)的地形波動(dòng)高度在指該地區(qū)的地形波動(dòng)高度在20m20m以內(nèi)，而且起伏緩慢。平坦地形包含在這以內(nèi)，而且起伏緩慢。平坦地形包含在這一類中一類中 不規(guī)則地形：不規(guī)則地形：是指除準(zhǔn)平坦地形之外的其它是指除準(zhǔn)平坦地形之外的其它地形。不規(guī)則地形按其形態(tài)，又可分為若干類，地形。不規(guī)則地形按其形態(tài)，又可分為若干類，如丘陵地形，孤立山岳，傾斜地形和水陸混合如丘陵地形，孤立山岳，傾斜地形和水陸混合地形等。地形等。2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqi

34、ng University University 35352021年年12月月1日星期三日星期三地形分類地形分類地地 形形 h (m)h (m)水平或非常平坦地形水平或非常平坦地形0 05 5平坦地形平坦地形5 51010準(zhǔn)于坦地形準(zhǔn)于坦地形10102020小土崗式起伏地形小土崗式起伏地形20204040丘陵地形丘陵地形40408080小山區(qū)小山區(qū)8080150150山區(qū)山區(qū)150150300300陡峭山區(qū)陡峭山區(qū)300300700700特別陡峭山區(qū)特別陡峭山區(qū)700700 各類地形的地面波動(dòng)高度各類地形的地面波動(dòng)高度h h2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing Universi

35、ty University 36362021年年12月月1日星期三日星期三傳播環(huán)境分類傳播環(huán)境分類 除地形條件外，電波傳播還受樓房、人工建筑以及樹(shù)木除地形條件外，電波傳播還受樓房、人工建筑以及樹(shù)木等的影響。即傳播環(huán)境應(yīng)包括自然地形、建筑物和植被狀等的影響。即傳播環(huán)境應(yīng)包括自然地形、建筑物和植被狀況。根據(jù)建筑物植被狀況，傳播環(huán)境可分為四類：況。根據(jù)建筑物植被狀況，傳播環(huán)境可分為四類： 開(kāi)闊地區(qū)：開(kāi)闊地區(qū)：在電波傳播方向上無(wú)建筑物或樹(shù)木等障礙的開(kāi)闊狀在電波傳播方向上無(wú)建筑物或樹(shù)木等障礙的開(kāi)闊狀地帶。平原地區(qū)的農(nóng)村屬于開(kāi)闊區(qū)。地帶。平原地區(qū)的農(nóng)村屬于開(kāi)闊區(qū)。 郊區(qū)：郊區(qū)：在移動(dòng)臺(tái)附近有些障礙物，但稠

36、密建筑物多為在移動(dòng)臺(tái)附近有些障礙物，但稠密建筑物多為1-21-2層樓層樓房。城市外圍以及公路網(wǎng)可視為郊區(qū)。房。城市外圍以及公路網(wǎng)可視為郊區(qū)。 中小城市地區(qū)：中小城市地區(qū)：建筑物較多，可有高層建筑，但數(shù)量較少，街建筑物較多，可有高層建筑，但數(shù)量較少，街道也比較寬。道也比較寬。 大城市地區(qū)：大城市地區(qū)：建筑物密集，街道較窄，高層建筑較多。建筑物密集，街道較窄，高層建筑較多。2.1 概述概述重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 37372021年年12月月1日星期三日星期三第二章第二章 無(wú)線通信傳播與移動(dòng)信道無(wú)線通信傳播與移動(dòng)信道2.1 2.1 概述概述2

37、.2 2.2 自由空間傳播自由空間傳播2.3 2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性2.4 2.4 多徑傳播對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懚鄰絺鞑?duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?.5 2.5 陰影衰落傳播陰影衰落傳播2.6 2.6 電波傳播的路徑損耗預(yù)測(cè)模型電波傳播的路徑損耗預(yù)測(cè)模型2.7 2.7 多徑傳播的建模與仿真多徑傳播的建模與仿真2.8 2.8 外部噪聲與干擾外部噪聲與干擾重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 38382021年年12月月1日星期三日星期三 自由空間是滿足下述條件的一種理想空間自由空間是滿足下述條件的一種理想空間 均勻均勻無(wú)損耗無(wú)損耗的無(wú)限大空間；

38、的無(wú)限大空間； 各向同性；各向同性； 電導(dǎo)率為零，介電常數(shù)電導(dǎo)率為零，介電常數(shù)和磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率分別等于分別等于真空介電常數(shù)真空介電常數(shù)0 0和真空磁導(dǎo)率和真空磁導(dǎo)率0 0； 這種空間中，不存在電波的反射、折射、繞射、這種空間中，不存在電波的反射、折射、繞射、色散和吸收等現(xiàn)象，而且電波傳播速率等于真空色散和吸收等現(xiàn)象，而且電波傳播速率等于真空中光速中光速c c。2.2.1 自由空間定義自由空間定義2.2 自由空間傳播自由空間傳播重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 39392021年年12月月1日星期三日星期三 自由空間假設(shè)對(duì)信道電波特性分析的意義自由

39、空間假設(shè)對(duì)信道電波特性分析的意義 無(wú)線電波在自由空間的傳播是電波傳播研究中最基無(wú)線電波在自由空間的傳播是電波傳播研究中最基本、最簡(jiǎn)單的一種，現(xiàn)實(shí)環(huán)境中并不存在。本、最簡(jiǎn)單的一種，現(xiàn)實(shí)環(huán)境中并不存在。 在研究移動(dòng)通信電波傳播問(wèn)題時(shí)，自由空間的概念在研究移動(dòng)通信電波傳播問(wèn)題時(shí)，自由空間的概念提供了一個(gè)比較各種傳播環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)，可簡(jiǎn)化場(chǎng)強(qiáng)和傳提供了一個(gè)比較各種傳播環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)，可簡(jiǎn)化場(chǎng)強(qiáng)和傳輸損耗的計(jì)算，輸損耗的計(jì)算，通?？砂褲M足一定條件的理想空間視為通常可把滿足一定條件的理想空間視為自由空間自由空間。 如果現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，傳播介質(zhì)與障礙物對(duì)電波傳播影如果現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，傳播介質(zhì)與障礙物對(duì)電波傳播影響的程度小到

40、可以忽略，則這種條件下的電波傳播可認(rèn)響的程度小到可以忽略，則這種條件下的電波傳播可認(rèn)為是自由空間傳播。為是自由空間傳播。2.2.1 自由空間定義自由空間定義2.2 自由空間傳播自由空間傳播重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 40402021年年12月月1日星期三日星期三 自由空間傳播的接收點(diǎn)信號(hào)功率自由空間傳播的接收點(diǎn)信號(hào)功率2.2.2 自由空間電波傳播的功率計(jì)算自由空間電波傳播的功率計(jì)算rttrggdPP2)4( P Pt t為發(fā)射機(jī)送至天線的功率為發(fā)射機(jī)送至天線的功率 g gt t和和g gr r分別為發(fā)射和接收天線增益分別為發(fā)射和接收天線增益

41、 為波長(zhǎng)為波長(zhǎng) d d為接收天線與發(fā)射天線之間的距離為接收天線與發(fā)射天線之間的距離。2.2 自由空間傳播自由空間傳播重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 41412021年年12月月1日星期三日星期三 自由空間傳輸損耗自由空間傳輸損耗L Ls s 在移動(dòng)通信電路設(shè)計(jì)中，通常用傳輸損耗來(lái)表示電在移動(dòng)通信電路設(shè)計(jì)中，通常用傳輸損耗來(lái)表示電波通過(guò)傳輸媒質(zhì)時(shí)的功率損耗。波通過(guò)傳輸媒質(zhì)時(shí)的功率損耗。傳輸損耗傳輸損耗L Ls s定義為發(fā)定義為發(fā)射功率射功率P Pt t與接收功率與接收功率P Pr r之比。之比。L Ls s的表達(dá)式為的表達(dá)式為 2.2.3 自由空

42、間傳播損耗自由空間傳播損耗rtrtsggdPPL1)4(2 損耗用分貝表示為損耗用分貝表示為 L LS S=32.45+20lg(f)+20lg(d)-10lg(g=32.45+20lg(f)+20lg(d)-10lg(gt tg gr r) ) 式中，距離式中，距離d d以以kmkm為單位，頻率為單位，頻率f f以以MHzMHz為單位。為單位。2.2 自由空間傳播自由空間傳播重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 42422021年年12月月1日星期三日星期三 自由空間傳輸損耗自由空間傳輸損耗L Ls s 在移動(dòng)通信電路設(shè)計(jì)中，通常用傳輸損耗來(lái)表示電

43、在移動(dòng)通信電路設(shè)計(jì)中，通常用傳輸損耗來(lái)表示電波通過(guò)傳輸媒質(zhì)時(shí)的功率損耗。波通過(guò)傳輸媒質(zhì)時(shí)的功率損耗。傳輸損耗傳輸損耗L Ls s定義為發(fā)定義為發(fā)射功率射功率P Pt t與接收功率與接收功率P Pr r之比。之比。L Ls s的表達(dá)式為的表達(dá)式為rtrtsggdPPL1)4(2 損耗用分貝表示為損耗用分貝表示為 L LS S=32.45+20lg(f)+20lg(d)-10lg(g=32.45+20lg(f)+20lg(d)-10lg(gt tg gr r) )自由空間路徑損耗自由空間路徑損耗 2.2.3 自由空間傳播損耗自由空間傳播損耗2.2 自由空間傳播自由空間傳播重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chon

44、gqing University University 43432021年年12月月1日星期三日星期三 自由空間路徑損耗自由空間路徑損耗L LbSbS L Ls s=L=LbSbS-G-Gt t-G-Gr r L LbSbS=32.45+20lg(f)+20lg(d)=32.45+20lg(f)+20lg(d)2.2.4 自由空間路徑損耗自由空間路徑損耗 G Gt t和和G Gr r分別為發(fā)射和接收天線增益分別為發(fā)射和接收天線增益(dB)(dB)。 L LbSbS定義為自由空間路徑損耗，有時(shí)又稱為自由空間基定義為自由空間路徑損耗，有時(shí)又稱為自由空間基本傳輸損耗。本傳輸損耗。 L LbSbS表示

45、自由空間中兩個(gè)理想點(diǎn)源天線表示自由空間中兩個(gè)理想點(diǎn)源天線( (增益系數(shù)增益系數(shù)G=1G=1的的天線天線) )之間的傳輸損耗。之間的傳輸損耗。 L LbS bS 僅與僅與f f和和d d有關(guān)。當(dāng)有關(guān)。當(dāng)f f或或d d擴(kuò)大一倍時(shí)，擴(kuò)大一倍時(shí)，L LbSbS分別分別增加增加6dB6dB2.2 自由空間傳播自由空間傳播重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 44442021年年12月月1日星期三日星期三 自由空間損耗的兩點(diǎn)說(shuō)明自由空間損耗的兩點(diǎn)說(shuō)明 自由空間不吸收電磁能量，其傳輸損耗表自由空間不吸收電磁能量，其傳輸損耗表明球面波在傳播過(guò)程中，隨著傳播距離增大

46、而明球面波在傳播過(guò)程中，隨著傳播距離增大而引起的引起的電磁波能量輻射損耗電磁波能量輻射損耗。 由自由空間損耗可以看出：接收天線所捕由自由空間損耗可以看出：接收天線所捕獲的信號(hào)功率僅僅是發(fā)射天線輻射功率的很小獲的信號(hào)功率僅僅是發(fā)射天線輻射功率的很小一部分。一部分。 2.2.4 自由空間路徑損耗自由空間路徑損耗2.2 自由空間傳播自由空間傳播重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 45452021年年12月月1日星期三日星期三 電波的理想傳輸與實(shí)際傳輸電波的理想傳輸與實(shí)際傳輸 電波的理想傳輸電波的理想傳輸 2.2.5 電波的理想傳輸與實(shí)際傳輸電波的理想傳輸

47、與實(shí)際傳輸 電波的實(shí)際傳輸電波的實(shí)際傳輸 N N取值的近似規(guī)律：當(dāng)取值的近似規(guī)律：當(dāng)d d小于小于15km15km時(shí)，時(shí)，n n取取3-43-4；當(dāng)；當(dāng)d d大于大于15km15km時(shí)，時(shí)，n n取取5-65-6 東京市區(qū)實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)與距離的關(guān)系曲線東京市區(qū)實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)與距離的關(guān)系曲線21dPrnrdP12.2 自由空間傳播自由空間傳播重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 46462021年年12月月1日星期三日星期三場(chǎng)強(qiáng)與距離的關(guān)系曲線場(chǎng)強(qiáng)與距離的關(guān)系曲線 由圖可知，在城市環(huán)由圖可知，在城市環(huán)境中，衰落信號(hào)的平均境中，衰落信號(hào)的平均強(qiáng)度與自由空間相比，強(qiáng)度

48、與自由空間相比，損耗要增加損耗要增加20dB20dB左右。左右。2.2 自由空間傳播自由空間傳播重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 47472021年年12月月1日星期三日星期三第二章第二章 無(wú)線通信傳播與移動(dòng)信道無(wú)線通信傳播與移動(dòng)信道2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 自由空間傳播自由空間傳播2.3 2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性2.4 2.4 多徑傳播對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懚鄰絺鞑?duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?.5 2.5 陰影衰落傳播陰影衰落傳播2.6 2.6 電波傳播的路徑損耗預(yù)測(cè)模型電波傳播的路徑損耗預(yù)測(cè)模型2.7 2.7 多徑傳播的建模

49、與仿真多徑傳播的建模與仿真2.8 2.8 外部噪聲與干擾外部噪聲與干擾重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 48482021年年12月月1日星期三日星期三2.3.1 2.3.1 多徑衰落多徑衰落2.3.2 2.3.2 多徑傳播模型多徑傳播模型2.3.3 2.3.3 多普勒頻移多普勒頻移2.3.4 2.3.4 多徑接收信號(hào)幅度的統(tǒng)計(jì)分析多徑接收信號(hào)幅度的統(tǒng)計(jì)分析2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 49492021年年12月月1日星期三日星期三多徑傳輸信道模型多徑傳

50、輸信道模型 陸地移動(dòng)信道的主要特征是多徑傳播陸地移動(dòng)信道的主要特征是多徑傳播2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 50502021年年12月月1日星期三日星期三多徑衰落概述多徑衰落概述在移動(dòng)通信環(huán)境中，發(fā)射的電波經(jīng)歷了不同路徑；在移動(dòng)通信環(huán)境中，發(fā)射的電波經(jīng)歷了不同路徑；電波通過(guò)各個(gè)路徑的距離不同，導(dǎo)致傳播時(shí)間和電波通過(guò)各個(gè)路徑的距離不同，導(dǎo)致傳播時(shí)間和相位均不相同。多個(gè)不同相位的信號(hào)在接收天線處相位均不相同。多個(gè)不同相位的信號(hào)在接收天線處疊加，時(shí)而同相疊加增強(qiáng)，時(shí)而反相疊加減弱；疊加，時(shí)而同相疊加增強(qiáng)，時(shí)

51、而反相疊加減弱；接收信號(hào)的幅度在較短時(shí)間內(nèi)急劇變化，產(chǎn)生了接收信號(hào)的幅度在較短時(shí)間內(nèi)急劇變化，產(chǎn)生了衰落，由于它由多徑引起，稱之為多徑衰落。衰落，由于它由多徑引起，稱之為多徑衰落。(下面是圖示說(shuō)明多徑衰落現(xiàn)象的本質(zhì)下面是圖示說(shuō)明多徑衰落現(xiàn)象的本質(zhì))2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 51512021年年12月月1日星期三日星期三2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性圖(a) 兩徑傳播的疊加（加強(qiáng)和減弱）圖(b) 衰落包絡(luò)隨兩徑不同相位的變化 多徑衰落現(xiàn)象的本質(zhì)（多徑衰落現(xiàn)象的本質(zhì)（1/2）重慶大學(xué)重

52、慶大學(xué) Chongqing University University 52522021年年12月月1日星期三日星期三2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性 多徑衰落現(xiàn)象的本質(zhì)（多徑衰落現(xiàn)象的本質(zhì)（2/2）重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 53532021年年12月月1日星期三日星期三 自由空間傳播（自由空間傳播（LOSLOS） 反射反射 當(dāng)電波信號(hào)傳播碰撞到大大的大于信號(hào)波長(zhǎng)的障礙物當(dāng)電波信號(hào)傳播碰撞到大大的大于信號(hào)波長(zhǎng)的障礙物時(shí)發(fā)生反射時(shí)發(fā)生反射 散射散射 當(dāng)電波信號(hào)傳播碰撞到小于信號(hào)波長(zhǎng)的障礙物或平面當(dāng)電波信號(hào)傳播碰撞到小于信號(hào)波長(zhǎng)的

53、障礙物或平面時(shí)發(fā)生散射時(shí)發(fā)生散射 繞射繞射 信號(hào)能量繞過(guò)障礙物傳播的機(jī)制信號(hào)能量繞過(guò)障礙物傳播的機(jī)制, ,也稱衍射也稱衍射產(chǎn)生多徑的原因產(chǎn)生多徑的原因2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 54542021年年12月月1日星期三日星期三多徑衰落的度量多徑衰落的度量 空間度量空間度量 時(shí)間度量時(shí)間度量2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 55552021年年12月月1日星期三日星期三空間度量空間度量 本地反射物所本地反射物所

54、引起的多徑效應(yīng)呈引起的多徑效應(yīng)呈現(xiàn)較快幅度變化?，F(xiàn)較快幅度變化。 其局部均值隨其局部均值隨距離增加而起伏下距離增加而起伏下降，反映了地形起降，反映了地形起伏所引起的衰落以伏所引起的衰落以及空間擴(kuò)散損耗。及空間擴(kuò)散損耗。 空間度量空間度量: :沿移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向，接收信號(hào)的幅度沿移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向，接收信號(hào)的幅度隨距離變動(dòng)呈現(xiàn)衰減。隨距離變動(dòng)呈現(xiàn)衰減。2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 56562021年年12月月1日星期三日星期三時(shí)間度量時(shí)間度量 時(shí)延擴(kuò)展時(shí)延擴(kuò)展(Time Delay Spread)(Time

55、 Delay Spread)多徑效應(yīng)引起的接收多徑效應(yīng)引起的接收信號(hào)中脈沖的寬度擴(kuò)展現(xiàn)象信號(hào)中脈沖的寬度擴(kuò)展現(xiàn)象 TDS:TDS:第一個(gè)碼元至最后一個(gè)多徑信號(hào)間的時(shí)間來(lái)測(cè)量第一個(gè)碼元至最后一個(gè)多徑信號(hào)間的時(shí)間來(lái)測(cè)量 郊區(qū)郊區(qū)TDSTDS為為0.50.5s,s,市區(qū)市區(qū)TDSTDS為為3 3ss 各個(gè)路徑的長(zhǎng)度不同，到達(dá)時(shí)間也不相同。若從基站發(fā)射各個(gè)路徑的長(zhǎng)度不同，到達(dá)時(shí)間也不相同。若從基站發(fā)射一個(gè)脈沖信號(hào)，則接收信號(hào)中不但包括該脈沖，而且還包括一個(gè)脈沖信號(hào)，則接收信號(hào)中不但包括該脈沖，而且還包括它的各個(gè)延遲信號(hào)它的各個(gè)延遲信號(hào)2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Cho

56、ngqing University University 57572021年年12月月1日星期三日星期三多徑效應(yīng)的分析方法多徑效應(yīng)的分析方法 模擬通信模擬通信 多徑效應(yīng)在模擬無(wú)線通信中主要考慮引起多徑效應(yīng)在模擬無(wú)線通信中主要考慮引起的接收信號(hào)幅度變化。的接收信號(hào)幅度變化。 數(shù)字通信數(shù)字通信 在數(shù)字無(wú)線通信中則主要考慮所引起的脈在數(shù)字無(wú)線通信中則主要考慮所引起的脈沖信號(hào)時(shí)延擴(kuò)展。沖信號(hào)時(shí)延擴(kuò)展。 因?yàn)闀r(shí)延擴(kuò)展將引起碼間串?dāng)_因?yàn)闀r(shí)延擴(kuò)展將引起碼間串?dāng)_(ISI)(ISI)，嚴(yán)重，嚴(yán)重影響數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量。影響數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量。2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chon

57、gqing University University 58582021年年12月月1日星期三日星期三2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性2.3.1 2.3.1 多徑衰落多徑衰落2.3.2 2.3.2 多徑傳播模型多徑傳播模型2.3.3 2.3.3 多普勒頻移多普勒頻移2.3.4 2.3.4 多徑接收信號(hào)幅度的統(tǒng)計(jì)分析多徑接收信號(hào)幅度的統(tǒng)計(jì)分析重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 59592021年年12月月1日星期三日星期三兩徑傳播模型兩徑傳播模型 兩徑模型兩徑模型: :直射波直射波+ +地面反射波地面反射波2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳

58、播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 60602021年年12月月1日星期三日星期三兩徑傳播模型兩徑傳播模型22.)exp()1 ()exp(1)4(jARjRggdPPrttr 第一項(xiàng)代表直射波第一項(xiàng)代表直射波 第二項(xiàng)代表地面反射波第二項(xiàng)代表地面反射波 第三項(xiàng)代表地表面波第三項(xiàng)代表地表面波 省略號(hào)代表感應(yīng)場(chǎng)和地面二次效應(yīng)省略號(hào)代表感應(yīng)場(chǎng)和地面二次效應(yīng) 接收點(diǎn)信號(hào)功率接收點(diǎn)信號(hào)功率 自由空間傳播自由空間傳播2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 6161

59、2021年年12月月1日星期三日星期三兩徑傳播模型兩徑傳播模型 VHF VHF和和UHFUHF移動(dòng)通信系統(tǒng)中忽略地表面波的影響，所以移動(dòng)通信系統(tǒng)中忽略地表面波的影響，所以22)exp(1)4(jRggdPPrttr P Pr r和和P Pt t分別為接收功率和發(fā)射功率分別為接收功率和發(fā)射功率 g gr r和和g gt t分別為基站和移動(dòng)臺(tái)天線增益分別為基站和移動(dòng)臺(tái)天線增益 R R是地面反射系數(shù)是地面反射系數(shù) d d為兩天線距離為兩天線距離 為波長(zhǎng)為波長(zhǎng) 為兩條路徑的相位差為兩條路徑的相位差2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University U

60、niversity 62622021年年12月月1日星期三日星期三兩徑傳播模型兩徑傳播模型 接收點(diǎn)路徑相差接收點(diǎn)路徑相差 = =L L/ / L=(AC+CB)-ABL=(AC+CB)-AB 給定基站、移動(dòng)臺(tái)天線高度，工作頻率以及給定基站、移動(dòng)臺(tái)天線高度，工作頻率以及選定選定 和和 ，可用計(jì)算機(jī)算出接收信號(hào)功率隨距，可用計(jì)算機(jī)算出接收信號(hào)功率隨距離離d d的變化曲線。的變化曲線。 兩徑傳播模型的計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果兩徑傳播模型的計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果2.3 多徑傳播的基本特性多徑傳播的基本特性重慶大學(xué)重慶大學(xué) Chongqing University University 63632021年年12月月1日星