移動通信第2章無線移動信道

1、無線移動信道特性無線移動信道特性2.1無線環(huán)境下的噪聲與干擾無線環(huán)境下的噪聲與干擾2.2電磁波與無線電頻譜電磁波與無線電頻譜2.3無線電波傳輸環(huán)境無線電波傳輸環(huán)境2.4移動信道傳播損耗預(yù)測模型移動信道傳播損耗預(yù)測模型2.8無線電波傳播機制無線電波傳播機制2.5陰影效應(yīng)概念陰影效應(yīng)概念2.6多徑效應(yīng)多徑效應(yīng)2.7無線環(huán)境下的噪聲與干擾；無線環(huán)境下的噪聲與干擾；電磁波與無線電頻譜的基本概念；電磁波與無線電頻譜的基本概念；無線電波傳輸環(huán)境介紹；無線電波傳輸環(huán)境介紹；無線電波傳播基本機制；無線電波傳播基本機制；陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)；陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)；移動信道傳播損耗預(yù)測模型移動信道傳播損耗預(yù)測模型。熟

2、悉無線移動信道特性及所需基本知識；熟悉無線移動信道特性及所需基本知識；掌握無線環(huán)境下的噪聲與干擾；掌握無線環(huán)境下的噪聲與干擾；掌握電磁波與無線電頻譜的基本概念；掌握電磁波與無線電頻譜的基本概念；了解無線電波傳輸環(huán)境；了解無線電波傳輸環(huán)境；了解無線電波傳播基本機制，直射、反射、了解無線電波傳播基本機制，直射、反射、折射、繞射的基本原理；折射、繞射的基本原理；掌握陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)；掌握陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)；掌握多普勒效應(yīng)、多徑信道描述方法、多徑掌握多普勒效應(yīng)、多徑信道描述方法、多徑接收信號的特點；接收信號的特點；了解移動信道傳播損耗預(yù)測模型。了解移動信道傳播損耗預(yù)測模型。掌握無線環(huán)境下的噪聲與干擾

3、；掌握無線環(huán)境下的噪聲與干擾；掌握陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)；掌握陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)；掌握多普勒效應(yīng)、多徑信道描述方法、多掌握多普勒效應(yīng)、多徑信道描述方法、多徑接收信號的特點徑接收信號的特點。2.1.1 無線移動信道對無線電信無線移動信道對無線電信 號的影響號的影響 移動通信系統(tǒng)的性能主要取決于信移動通信系統(tǒng)的性能主要取決于信號通過無線移動信道的能力。號通過無線移動信道的能力。 通常將信道分為恒參信道和變參信通常將信道分為恒參信道和變參信道。道。 恒參信道的傳輸特性的變化量極微小恒參信道的傳輸特性的變化量極微小且變化速度極慢。且變化速度極慢。 變參信道的傳輸特性隨時間的變化較變參信道的傳輸特性隨時間的

4、變化較快?？臁?無線移動信道屬于典型的變參信道。無線移動信道屬于典型的變參信道。 無線移動信道分類無線移動信道分類如下。如下。 按引起衰減的類型分類，主要分為按引起衰減的類型分類，主要分為3種類型：種類型：自由空間傳播損耗自由空間傳播損耗陰影衰落陰影衰落多徑衰落多徑衰落按照傳統(tǒng)的傳輸模型分類：按照傳統(tǒng)的傳輸模型分類：大尺度衰落模型大尺度衰落模型小尺度衰落模型小尺度衰落模型 （1）自由空間傳播損耗與彌散。）自由空間傳播損耗與彌散。 （2）陰影衰落。）陰影衰落。 （3）多徑衰落。）多徑衰落。 移動信道的主要特征是多徑衰落。移動信道的主要特征是多徑衰落。 圖圖2-1給出了典型的實測接收信號場給出了典

5、型的實測接收信號場強變化圖。強變化圖。圖圖2-1 接收信號場強變化圖接收信號場強變化圖 （1）小尺度衰落：在數(shù)十倍波長的范圍）小尺度衰落：在數(shù)十倍波長的范圍內(nèi)，通常幾個波長或短時間（微秒級）內(nèi)，通常幾個波長或短時間（微秒級）內(nèi)，接收信號場強的瞬時值呈現(xiàn)快速變內(nèi)，接收信號場強的瞬時值呈現(xiàn)快速變化的特征，這是由多徑衰落引起的，又化的特征，這是由多徑衰落引起的，又稱為快衰落。有些文獻稱這種衰落為。稱為快衰落。有些文獻稱這種衰落為。在數(shù)十倍波長范圍內(nèi)對信號求平均，可在數(shù)十倍波長范圍內(nèi)對信號求平均，可得到短區(qū)間中心值。得到短區(qū)間中心值。 基于多徑時延擴展，將小尺度衰落基于多徑時延擴展，將小尺度衰落分為平

6、坦衰落和頻率選擇性衰落。分為平坦衰落和頻率選擇性衰落。 基于多普勒擴展，小尺度衰落也被基于多普勒擴展，小尺度衰落也被分為快衰落和慢衰落。分為快衰落和慢衰落。 （2）大尺度衰落包括：）大尺度衰落包括：在數(shù)百倍波長的區(qū)間內(nèi)，通常幾百米在數(shù)百倍波長的區(qū)間內(nèi)，通常幾百米或幾千米范圍內(nèi)，信號的短區(qū)間中心值或幾千米范圍內(nèi)，信號的短區(qū)間中心值也出現(xiàn)緩慢變動的特征，這就是陰影衰也出現(xiàn)緩慢變動的特征，這就是陰影衰落。在較大區(qū)間內(nèi)對短區(qū)間中心值求平落。在較大區(qū)間內(nèi)對短區(qū)間中心值求平均，可得長區(qū)間中心值。均，可得長區(qū)間中心值。長區(qū)間中心值隨距離基站的位置變化長區(qū)間中心值隨距離基站的位置變化而變化，距離越遠，衰減越大

7、，也稱為而變化，距離越遠，衰減越大，也稱為傳輸損耗。傳輸損耗。1信號強度的表示方法信號強度的表示方法（1）dBW和和dBm dBW和和dBm都是表征功率絕對值的都是表征功率絕對值的值，也可以認為以值，也可以認為以1W和和1mW功率為基功率為基準的一個比值。準的一個比值。計算公式為計算公式為P(dBm)10logP(mW)/(1mW)（2-1）P(dBW)10logP(W)/(1W) （2-2） 分貝（分貝（dB）定義為兩個參數(shù)（如功）定義為兩個參數(shù)（如功率、電壓、電流）之比的對數(shù)單位，用率、電壓、電流）之比的對數(shù)單位，用來表征兩個物理量的相對大小關(guān)系。來表征兩個物理量的相對大小關(guān)系。 dBmV

8、和和dB V都是表征電壓絕對值都是表征電壓絕對值的值，也可以認為以的值，也可以認為以1mV和和1 V電壓為電壓為基準的一個比值。基準的一個比值。計算公式為計算公式為U（dBmV）20logU（mV）/（1mV）（2-3）U（dB V）20logU（ V）/（1 V）（2-4） 假定電壓單位為假定電壓單位為dB V，功率單位為，功率單位為dBm，負載，負載R兩端電壓與電阻上的功率兩端電壓與電阻上的功率P的換算關(guān)系為的換算關(guān)系為P=U2/R。P(mW) 10 3=U( V) 1012/R兩邊取對數(shù)得兩邊取對數(shù)得P(dBm) = U(dB V) 90 10 lg R （2-5）在在PHS系統(tǒng)中，其天

9、饋阻抗為系統(tǒng)中，其天饋阻抗為50 ，P(dBm) = U(dB V) 107。 天線增益是指在輸入功率相等的條天線增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與無方向性理想點源天件下，實際天線與無方向性理想點源天線在空間同一點處所產(chǎn)生的信號功率密線在空間同一點處所產(chǎn)生的信號功率密度之比。度之比。 也可以定義為：使接收點場強相同時，也可以定義為：使接收點場強相同時，無方向性的理想點源天線所需的輸入功率與無方向性的理想點源天線所需的輸入功率與被測天線所需的輸入功率之比。被測天線所需的輸入功率之比。 參考基準為全方向性天線時得到的參考基準為全方向性天線時得到的增益系數(shù)為增益系數(shù)為Gi。 參考基準為偶極子

10、時得到的增益系參考基準為偶極子時得到的增益系數(shù)為數(shù)為Gd，用分貝表示為，用分貝表示為dBi和和dBd。 dBi和和dBd是表示天線增益的值（功率是表示天線增益的值（功率增益），兩者都是一個相對值。增益），兩者都是一個相對值。 通常用于表示同一個天線增益時，用通常用于表示同一個天線增益時，用dBi表示出來的數(shù)值比用表示出來的數(shù)值比用dBd表示出來的數(shù)表示出來的數(shù)值要大值要大2.15dB，即，即0dBd=2.15dBi。 等效全向輻射功率（等效全向輻射功率（EIRP）定義為）定義為供給天線的功率和在給定的方向上相對供給天線的功率和在給定的方向上相對于無方向天線的增益的乘積，表示發(fā)射于無方向天線的增

11、益的乘積，表示發(fā)射機獲得的在最大天線增益方向上的最大機獲得的在最大天線增益方向上的最大發(fā)射功率。發(fā)射功率。設(shè)發(fā)射機功率為設(shè)發(fā)射機功率為PT，饋線損耗為饋線損耗為LT，天線增益為天線增益為GT，天線發(fā)出的等效全向輻射功率（天線發(fā)出的等效全向輻射功率（EIRP）為）為 （2-6）TTT=GEIRP PL 若發(fā)射機功率（若發(fā)射機功率（PT）用）用dBW表示，表示，饋線損耗（饋線損耗（LT）和天線增益（）和天線增益（GT）用）用dB表示，則有表示，則有（2-7）TTT=EIRP PGL 若發(fā)射機功率（若發(fā)射機功率（PT）用）用dBm表示，饋線表示，饋線損耗（損耗（LT）和天線增益（）和天線增益（GT）

12、用）用dB表示，則表示，則有有（2-8）TTT=30dBEIRP PGL 靈敏度是衡量物理儀器的一個標志。靈敏度是衡量物理儀器的一個標志。 GSM接收機的靈敏度要求接收到的信接收機的靈敏度要求接收到的信號為號為 102dBm時，誤碼率（時，誤碼率（BER）要小于）要小于等于等于2.44%。 CDMA2000接收機的靈敏度要求接收接收機的靈敏度要求接收到的信號為到的信號為 104dBm時，誤幀率（時，誤幀率（FER）要小于等于要小于等于0.5%。 在無線通信中，承載信息的傳輸手在無線通信中，承載信息的傳輸手段為電磁波信號，電磁波信號在傳輸過段為電磁波信號，電磁波信號在傳輸過程中不可避免地要受到噪

13、聲或干擾的破程中不可避免地要受到噪聲或干擾的破壞。壞。 噪聲是指與信號無關(guān)的一些破壞性噪聲是指與信號無關(guān)的一些破壞性因素。因素。 干擾（干擾（Interference）則是指與信號）則是指與信號有關(guān)的一些破壞性因素。有關(guān)的一些破壞性因素。 噪聲：分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲。噪聲：分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲。 內(nèi)部噪聲主要是指系統(tǒng)設(shè)備自身間內(nèi)部噪聲主要是指系統(tǒng)設(shè)備自身間產(chǎn)生的各種噪聲。產(chǎn)生的各種噪聲。 外部噪聲包括自然噪聲和人為噪聲。外部噪聲包括自然噪聲和人為噪聲。 外部噪聲對通信質(zhì)量影響較大。外部噪聲對通信質(zhì)量影響較大。 美國國際電話電報公司發(fā)布的各種噪美國國際電話電報公司發(fā)布的各種噪聲的功率與頻率的

14、關(guān)系如圖聲的功率與頻率的關(guān)系如圖2-2所示。所示。圖圖2-2 各種噪聲的功率與頻率的關(guān)系各種噪聲的功率與頻率的關(guān)系 圖圖2-2中給出中給出6種噪聲的功率與頻率的種噪聲的功率與頻率的關(guān)系，除典型的接收機內(nèi)部噪聲外，其余關(guān)系，除典型的接收機內(nèi)部噪聲外，其余5種均為外部噪聲。種均為外部噪聲。 當工作頻率在當工作頻率在100MHz以上時，大以上時，大氣噪聲和宇宙噪聲都比接收機內(nèi)部噪聲氣噪聲和宇宙噪聲都比接收機內(nèi)部噪聲小，可忽略不計。小，可忽略不計。 在在301 000MHz頻段，人為噪聲較頻段，人為噪聲較大，尤其是城市噪聲影響較大，在移動大，尤其是城市噪聲影響較大，在移動通信系統(tǒng)設(shè)計時不能忽略。通信系

15、統(tǒng)設(shè)計時不能忽略。 移動通信系統(tǒng)中的干擾是指終端自移動通信系統(tǒng)中的干擾是指終端自身產(chǎn)生的干擾、終端間和終端與基站間身產(chǎn)生的干擾、終端間和終端與基站間的相互干擾。的相互干擾。 一般包括同頻干擾、鄰頻干擾、互一般包括同頻干擾、鄰頻干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾和帶外干擾等。調(diào)干擾、阻塞干擾和帶外干擾等。 由相同頻率的無用信號對同頻有用由相同頻率的無用信號對同頻有用信號接收機造成的干擾稱為同頻干擾，信號接收機造成的干擾稱為同頻干擾，也稱為共道干擾。也稱為共道干擾。 鄰頻干擾是指相鄰的或鄰近的頻率之鄰頻干擾是指相鄰的或鄰近的頻率之間的干擾，是由于接收濾波器不理想，導間的干擾，是由于接收濾波器不理想，導致鄰頻

16、信號落入接收機通帶內(nèi)所造成的干致鄰頻信號落入接收機通帶內(nèi)所造成的干擾。擾。 下面介紹引起鄰頻干擾的簡單原理，下面介紹引起鄰頻干擾的簡單原理，假設(shè)單音調(diào)頻波為假設(shè)單音調(diào)頻波為 （2-9）0( )cos(sin)S ttt0式中，為載波角頻率， 為調(diào)制指數(shù)， 為調(diào)制信號角頻率。 將式（將式（2-9）按級數(shù)展開合并運算后）按級數(shù)展開合并運算后可寫為可寫為00010102010301000( )( )cos() ( )cost( )cos()( )cos()1( )cos(2)( )cos(2)2( )cos(3)( )cos(3)3( )cos()( )cos()nnnnS tJn tJJtJtJt

17、JtJtJtJntJntn載頻第 對邊頻第 對邊頻第 對邊頻第 對邊頻（2-10） 式中，式中， 是是n和和 的函數(shù)，稱為的函數(shù)，稱為 的第一類的第一類n階貝塞爾函數(shù)，其值可查表或階貝塞爾函數(shù)，其值可查表或查曲線得到。查曲線得到。( )nJ 由式（由式（2-10）可見，調(diào)頻波具有無）可見，調(diào)頻波具有無限多對邊頻分量，用頻譜表示出來，如限多對邊頻分量，用頻譜表示出來，如圖圖2-3所示。所示。圖圖2-3 調(diào)頻波頻譜調(diào)頻波頻譜 調(diào)頻波的頻帶寬度為無限大，但當調(diào)頻波的頻帶寬度為無限大，但當n4后，幅度將越來越小。后，幅度將越來越小。 邊頻分量落入鄰道接收機的通帶內(nèi)邊頻分量落入鄰道接收機的通帶內(nèi)將造成干

18、擾。將造成干擾。 互調(diào)干擾是指兩個或多個不同頻率互調(diào)干擾是指兩個或多個不同頻率信號作用在通信設(shè)備的非線性器件上，信號作用在通信設(shè)備的非線性器件上，產(chǎn)生同有用信號頻率相近的組合頻率，產(chǎn)生同有用信號頻率相近的組合頻率，如果新頻率正好落在接收機共用信道帶如果新頻率正好落在接收機共用信道帶寬內(nèi)，則形成對該接收機的干擾，稱為寬內(nèi)，則形成對該接收機的干擾，稱為互調(diào)干擾?；フ{(diào)干擾。 互調(diào)干擾主要有互調(diào)干擾主要有3種類型。種類型。 （1）發(fā)射機互調(diào)干擾。）發(fā)射機互調(diào)干擾。 （2）接收機互調(diào)干擾。）接收機互調(diào)干擾。 （3）外部效應(yīng)引起的互調(diào)。）外部效應(yīng)引起的互調(diào)。 接收機中產(chǎn)生互調(diào)干擾的基本原理接收機中產(chǎn)生互調(diào)

19、干擾的基本原理如下。如下。 假定輸入回路選擇性較差，同時有假定輸入回路選擇性較差，同時有頻率為頻率為 A、 B、 C的干擾信號進入接收的干擾信號進入接收機，而我們需要的信號頻率為機，而我們需要的信號頻率為 0。 一般非線性器件的輸出電流一般非線性器件的輸出電流ic與輸入與輸入電壓電壓u的關(guān)系式可用冪級數(shù)表示如下：的關(guān)系式可用冪級數(shù)表示如下：（2-11）2c012nniaaua ua u 式中，式中，a0，a1，a2，an為非線性為非線性器件的特性參數(shù)，通常器件的特性參數(shù)，通常n值越大，系數(shù)越值越大，系數(shù)越小。小。 將輸入信號將輸入信號 代入式（代入式（2-11），?。=3，展開并觀察所含

20、的，展開并觀察所含的頻率成分，可發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的諧波及組合頻率如頻率成分，可發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的諧波及組合頻率如下：下：ABCcos+ cos+cosuAt Bt CtABCABCAABCBABCABCACCBABCABCABCABC222222233322、（2-12） 當產(chǎn)生的組合頻率與接收信號頻率當產(chǎn)生的組合頻率與接收信號頻率 0接近時，將形成對有用信號的干擾，接近時，將形成對有用信號的干擾，也稱為三階互調(diào)干擾，如式（也稱為三階互調(diào)干擾，如式（2-12）所）所示，包括二信號三階互調(diào)和三信號三階示，包括二信號三階互調(diào)和三信號三階互調(diào)?；フ{(diào)。 利用計算機搜索得到具有最小頻道數(shù)利用計算機搜索得到具有最小頻道數(shù)

21、的無三階互調(diào)的頻道組，如表的無三階互調(diào)的頻道組，如表2-1所示。所示。需要頻道數(shù)需要頻道數(shù)最小占用頻道數(shù)最小占用頻道數(shù)無三階互調(diào)的頻道組無三階互調(diào)的頻道組頻段利用率頻段利用率341,2,4; 1,3,475%471,2,5,7; 1,3,6,757%5121,2,5,10,12; 1,3,8,11,1242%6181,2,5,11,13,18; 1,2,9,13,15,18;1,2,5,11,16,18; 1,2,9,12,14,1833%7261,2,8,12,21,24,26; 1,3,4,11,17,22,26;1,2,5,11,19,24,26; 1,3,8,14,22,23,26;1

22、,2,12,17,20,24,26; 1,4,5,13,19,24,26;1,5,10,16,23,24,2627%8351,2,5,10,16,23,33,5523%9451,2,6,13,26,28,36,42,4520%10561,2,7,11,24,27,35,42,54,5618%表表2-1無三階互調(diào)頻道無三階互調(diào)頻道（1）阻塞干擾。）阻塞干擾。（2）時隙干擾和碼間干擾。）時隙干擾和碼間干擾。1電磁波的基本概念電磁波的基本概念 在空間或媒質(zhì)中以波動形式傳播的在空間或媒質(zhì)中以波動形式傳播的交變電磁場，就稱為電磁波。交變電磁場，就稱為電磁波。 電磁波頻率是電磁波在單位時間內(nèi)重電磁波頻率是

23、電磁波在單位時間內(nèi)重復(fù)變化的次數(shù)，一般用復(fù)變化的次數(shù)，一般用f表示，單位為表示，單位為Hz （赫）。（赫）。 常用單位：常用單位：kHz（千赫）、（千赫）、MHz（兆（兆赫）和赫）和GHz（吉赫）。（吉赫）。 波長是電磁波在單個周期內(nèi)傳播的波長是電磁波在單個周期內(nèi)傳播的距離，一般用距離，一般用 表示，單位是表示，單位是m（米），（米），常用的單位還有常用的單位還有cm（厘米）、（厘米）、mm（毫（毫米）、米）、nm（納米）。（納米）。 電磁波的傳播速度是電磁波在單位電磁波的傳播速度是電磁波在單位時間內(nèi)傳播的距離，一般用時間內(nèi)傳播的距離，一般用v表示，單位表示，單位是是m/s（米（米/秒）。秒）

24、。 電磁波在自由空間中的傳播速度是電磁波在自由空間中的傳播速度是恒定的，其傳播速度為恒定的，其傳播速度為c=3108m/s，即，即每秒每秒30萬千米。萬千米。 電磁波的頻率、波長與速度的關(guān)系電磁波的頻率、波長與速度的關(guān)系如下：如下：f=c/ （2-13） 中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定把把3 000 GHz以下的電磁頻譜（無線電波）按以下的電磁頻譜（無線電波）按十倍方式劃分為十倍方式劃分為14個頻帶，其頻帶序號、頻個頻帶，其頻帶序號、頻帶名稱、頻率范圍以及波段名稱、波長范圍帶名稱、頻率范圍以及波段名稱、波長范圍如表如表2-2所示。所示。 目前陸地移動通信系統(tǒng)的

25、頻段范圍目前陸地移動通信系統(tǒng)的頻段范圍主要在主要在UHF頻段。頻段。序號序號頻頻 帶帶 名名 稱稱頻頻 率率 范范 圍圍波波 段段 名名 稱稱波波 長長 范范 圍圍1至低頻（至低頻（TLF）0.0303Hz至長波或千兆米波至長波或千兆米波10 0001 000Mm0至低頻（至低頻（TLF）0.33Hz至長波或百兆米波至長波或百兆米波1 000100Mm1極低頻（極低頻（ELF）330Hz極長波極長波10010Mm2超低頻（超低頻（SLF）30300Hz超長波超長波101Mm3特低頻（特低頻（ULF）3003 000Hz特長波特長波1 000100km4甚低頻（甚低頻（VLF）330kHz甚長波

26、甚長波10010km5低頻（低頻（LF）30300kHz長波長波101km6中頻（中頻（MF）3003 000kHz中波中波1 000100m7高頻（高頻（HF）330MHz短波短波10010m8甚高頻（甚高頻（VHF）30300MHz米波（超短波）米波（超短波）101m9特高頻（特高頻（UHF）3003 000MHz微波微波分米波分米波101cm10超高頻（超高頻（SHF）330GHz厘米波厘米波101dm11極高頻（極高頻（EHF）30300GHz毫米波毫米波101mm12至高頻（至高頻（THF）3003 000GHz絲米波或亞毫米波絲米波或亞毫米波10.1mm表表2-2無線電波的頻段劃分

27、與命名無線電波的頻段劃分與命名（1）頻譜資源的有限性）頻譜資源的有限性（2）頻譜資源的非消耗性）頻譜資源的非消耗性（3）頻譜資源的三維性）頻譜資源的三維性（4）頻譜資源的易受污染性）頻譜資源的易受污染性（5）頻譜資源的共享性）頻譜資源的共享性1大氣層的分層特性大氣層的分層特性 包圍地球的大氣層通常被分為包圍地球的大氣層通常被分為4個層次：個層次：對流層、同溫層（平流層）、電離層和磁球?qū)α鲗印⑼瑴貙樱ㄆ搅鲗樱?、電離層和磁球?qū)?，如圖層，如圖2-4所示。所示。圖圖2-4 大氣層的分層大氣層的分層 電離層以上的大氣就是磁球?qū)?。電離層以上的大氣就是磁球?qū)印?陸地移動通信系統(tǒng)中基本不涉及電陸地移動通信系統(tǒng)

28、中基本不涉及電離層與磁球?qū)拥碾姴▊鞑栴}。離層與磁球?qū)拥碾姴▊鞑栴}。（1）對流層。）對流層。（2）同溫層（平流層）。）同溫層（平流層）。（3）電離層。）電離層。 地球表面（即地面）及其覆蓋物是地球表面（即地面）及其覆蓋物是影響無線電波傳播的重要因素之一。影響無線電波傳播的重要因素之一。 在無線電通信中，地形和地物對無在無線電通信中，地形和地物對無線電波的阻擋也是經(jīng)常需要考慮的重要線電波的阻擋也是經(jīng)常需要考慮的重要問題。問題。 對于衛(wèi)星通信的地空傳播電路，雖然對于衛(wèi)星通信的地空傳播電路，雖然地面地物的影響是不可避免的，但是，與地面地物的影響是不可避免的，但是，與地面通信相比較，衛(wèi)星通信受地面覆

29、蓋物地面通信相比較，衛(wèi)星通信受地面覆蓋物的影響是比較小的。的影響是比較小的。（1）地面類型的劃分）地面類型的劃分 地面類型一般被分為陸地和水面兩地面類型一般被分為陸地和水面兩種類型。種類型。 水面主要包括湖泊和海洋。水面主要包括湖泊和海洋。 陸地地形的劃分分可分成陸地地形的劃分分可分成9類，如表類，如表2-3所示。所示。序序 號號地地 形形 類類 型型 h（m）1水面及非常平坦地形水面及非常平坦地形052平坦地面平坦地面5103準平坦地面準平坦地面10204準丘陵地形準丘陵地形20405丘陵地形丘陵地形40806準山區(qū)地形準山區(qū)地形801507山區(qū)地形山區(qū)地形1503008陡峭地區(qū)地形陡峭地區(qū)

30、地形3007009特別陡峭山區(qū)地形特別陡峭山區(qū)地形700表表2-3陸地地形分類陸地地形分類2.5.1 直射直射 通常直射波傳播按理想的傳播條件通常直射波傳播按理想的傳播條件來進行分析，即假定天線周圍為無限大來進行分析，即假定天線周圍為無限大真空區(qū)，也稱為自由空間。真空區(qū)，也稱為自由空間。 （1）擁有均勻無損耗的無限大空間。）擁有均勻無損耗的無限大空間。 （2）各向同性的均勻介質(zhì)。）各向同性的均勻介質(zhì)。 （3）相對介電常數(shù)和相對磁導率恒為）相對介電常數(shù)和相對磁導率恒為1，即介電常數(shù)即介電常數(shù) 和磁導率和磁導率 分別等于真空分別等于真空的介電常數(shù)的介電常數(shù) 和真空的磁導率和真空的磁導率 。00 假

31、設(shè)在自由空間中有一個無方向性假設(shè)在自由空間中有一個無方向性點源天線作為發(fā)射天線，其發(fā)射功率為點源天線作為發(fā)射天線，其發(fā)射功率為Pt。 由于無損耗，點源天線的發(fā)射功率由于無損耗，點源天線的發(fā)射功率均勻分布在以點源天線為球心、半徑為均勻分布在以點源天線為球心、半徑為d的球面上。的球面上。 這里這里d為接收天線與發(fā)射天線的距離。為接收天線與發(fā)射天線的距離。 設(shè)該球面上電波的功率密度為設(shè)該球面上電波的功率密度為S，發(fā)射，發(fā)射天線的增益為天線的增益為Gt，則有，則有（2-14）tt24PSGd 在球面處的接收天線接收到的功率在球面處的接收天線接收到的功率為為Pr=SAr（2-15） 式中，式中，Ar是接

32、收天線的有效接收面是接收天線的有效接收面積，即投射到積，即投射到Ar上的電磁波功率全部被上的電磁波功率全部被接收機負載所吸收。接收機負載所吸收。 可以推出各向同性天線的有效面積為可以推出各向同性天線的有效面積為 ，進而得到無方向性接收天線的有效接收面積為進而得到無方向性接收天線的有效接收面積為（2-16） 式中，式中，Gr是接收天線增益，是接收天線增益， 是波長。是波長。242rr4AG 由式（由式（2-14）、式（）、式（2-15）和式（）和式（2-16），可得接收功率為），可得接收功率為（2-17）2rttr()4PPG Gd 傳輸損耗（傳輸損耗（Lf）或稱系統(tǒng)損耗定義為）或稱系統(tǒng)損耗定義

33、為發(fā)送功率發(fā)送功率Pt與接收功率與接收功率Pr之比。之比。 由式（由式（2-17）可得出傳輸損耗的表達）可得出傳輸損耗的表達式為式為（2-18）2tfrtr41()PdLPG G 如果用如果用dB表示，式（表示，式（2-18）可表示）可表示為為（2-19） 式中，距離式中，距離d以以km為單位，頻率為單位，頻率f以以MHz為單位。為單位。ftr32.4520lg20lg10lg()LfdG G接收功率可表示為接收功率可表示為rtfbmPPLGG 如果發(fā)射和接收天線增益（如果發(fā)射和接收天線增益（Gt和和Gr）定義為單位增益，定義為單位增益，Lf定義為自由空間路徑定義為自由空間路徑損耗，也稱為自由

34、空間基本傳輸損耗，表損耗，也稱為自由空間基本傳輸損耗，表示自由空間中兩個理想點源天線之間的傳示自由空間中兩個理想點源天線之間的傳輸損耗。輸損耗。 本書后面如果沒有特別說明，均假本書后面如果沒有特別說明，均假定發(fā)射和接收天線增益（定發(fā)射和接收天線增益（Gt和和Gr）為單）為單位增益。位增益。 當電磁波遇到比其波長大得多的物當電磁波遇到比其波長大得多的物體時就會發(fā)生反射。體時就會發(fā)生反射。 假定反射表面是平滑的，即所謂理想假定反射表面是平滑的，即所謂理想介質(zhì)表面。介質(zhì)表面。 如果電磁波傳輸?shù)嚼硐虢橘|(zhì)表面，則如果電磁波傳輸?shù)嚼硐虢橘|(zhì)表面，則能量都將反射回來，如圖能量都將反射回來，如圖2-5所示。所示

35、。 典型介電常數(shù)和電導率如表典型介電常數(shù)和電導率如表2-4所示。所示。介介 質(zhì)質(zhì)介電常數(shù)（介電常數(shù)（F/m）電導率（電導率（S/m）銅銅15.8 107海水海水804淡水淡水800.001郊區(qū)地面郊區(qū)地面140.01市區(qū)地面市區(qū)地面30.000 1地面（平均）地面（平均）150.005表表2-4典型介電常數(shù)和電導率關(guān)系表典型介電常數(shù)和電導率關(guān)系表 實際移動傳播環(huán)境是十分復(fù)雜的，實際移動傳播環(huán)境是十分復(fù)雜的，在簡化條件下，地面電波兩徑傳播模型在簡化條件下，地面電波兩徑傳播模型如圖如圖2-6所示。所示。 1折射的基本概念折射的基本概念 當電磁波從一種介質(zhì)射入另一種介當電磁波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)

36、時，傳播方向會發(fā)生變化，這就是折質(zhì)時，傳播方向會發(fā)生變化，這就是折射現(xiàn)象，如圖射現(xiàn)象，如圖2-7所示。所示。 圖中圖中1是入射波與法線間的夾角，是入射波與法線間的夾角，稱為入射角；稱為入射角；2是折射波與法線間的夾是折射波與法線間的夾角，稱為折射角。角，稱為折射角。 大氣折射對電波傳播的影響，在工大氣折射對電波傳播的影響，在工程上通常用程上通常用“地球等效半徑地球等效半徑”來表征，來表征，即認為電波依然按直線方向行進，只是即認為電波依然按直線方向行進，只是地球的實際半徑地球的實際半徑R0（6.37106m）變成）變成了等效半徑了等效半徑Re，Re與與R0之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為（2-27）e0

37、01d1dRknRRh 式中，式中，k稱作地球等效半徑系數(shù)，稱作地球等效半徑系數(shù)，dn/dh表示大氣折射率的垂直梯度。表示大氣折射率的垂直梯度。 當一束電波通過折射率隨高度變化的大當一束電波通過折射率隨高度變化的大氣層時，由于不同高度上的電波傳播速度不氣層時，由于不同高度上的電波傳播速度不同，從而使電波束發(fā)生彎曲，彎曲的方向和同，從而使電波束發(fā)生彎曲，彎曲的方向和程度取決于程度取決于dn/dh。 視線傳播的極限距離可按圖視線傳播的極限距離可按圖2-28進進行分析。行分析。 在實際的移動通信環(huán)境中，發(fā)射與在實際的移動通信環(huán)境中，發(fā)射與接收之間的傳播路徑上存在山丘、建筑接收之間的傳播路徑上存在山丘

38、、建筑物、樹木等各種障礙物，無線電波被尖物、樹木等各種障礙物，無線電波被尖利的邊緣阻擋時會發(fā)生繞射，其所引起利的邊緣阻擋時會發(fā)生繞射，其所引起的電波傳播損耗稱為繞射損耗。的電波傳播損耗稱為繞射損耗。 繞射現(xiàn)象可由惠更斯繞射現(xiàn)象可由惠更斯-菲涅爾原理來菲涅爾原理來解釋，即波在傳播過程中，行進中的波解釋，即波在傳播過程中，行進中的波前（面）上的每一點，都可作為產(chǎn)生次前（面）上的每一點，都可作為產(chǎn)生次級波的點源，這些次級波組合起來形成級波的點源，這些次級波組合起來形成傳播方向上新的波前（面）。傳播方向上新的波前（面）。 繞射由次級波的傳播進入陰影區(qū)而繞射由次級波的傳播進入陰影區(qū)而形成。形成。 陰影區(qū)

39、繞射波場強為圍繞阻擋物所陰影區(qū)繞射波場強為圍繞阻擋物所有次級波的矢量和，如圖有次級波的矢量和，如圖2-9所示。所示。 引出菲涅耳區(qū)的概念，如圖引出菲涅耳區(qū)的概念，如圖2-10所所示。示。圖圖2-10 菲涅爾區(qū)無線路徑的橫截面菲涅爾區(qū)無線路徑的橫截面 菲涅爾區(qū)表示當障礙物阻擋了傳輸菲涅爾區(qū)表示當障礙物阻擋了傳輸路徑時，從發(fā)射點到接收點次級波路徑路徑時，從發(fā)射點到接收點次級波路徑長度與直接路徑長度差為長度與直接路徑長度差為n /2的連續(xù)區(qū)的連續(xù)區(qū)域，也即相同相位特性的環(huán)形帶構(gòu)成的域，也即相同相位特性的環(huán)形帶構(gòu)成的空間區(qū)域，即指所有滿足半波長的點構(gòu)空間區(qū)域，即指所有滿足半波長的點構(gòu)成的一族橢球。成的

40、一族橢球。 經(jīng)過推導可得出經(jīng)過推導可得出n階菲涅爾區(qū)同心的半階菲涅爾區(qū)同心的半徑為徑為（2-34） 當當n=1時，就得到第一菲涅爾區(qū)半徑。時，就得到第一菲涅爾區(qū)半徑。1212nn d dxdd 當障礙物是單個物體，且障礙物的當障礙物是單個物體，且障礙物的寬度與其高度相比很小，稱為刃形障礙寬度與其高度相比很小，稱為刃形障礙物。物。 刃形障礙物對電波傳播影響示意圖刃形障礙物對電波傳播影響示意圖如圖如圖2-11所示。所示。圖圖2-11 菲涅爾余隙的定義菲涅爾余隙的定義 圖圖2-11中，中，x表示障礙物頂點表示障礙物頂點P至直射線至直射線TR的距離，稱為菲涅爾余隙。的距離，稱為菲涅爾余隙。 規(guī)定阻擋時

41、余隙為負，如圖規(guī)定阻擋時余隙為負，如圖2-11（a）所）所示；無阻擋時余隙為正，如圖示；無阻擋時余隙為正，如圖2-11（b）所示。）所示。圖圖2-12 繞射損耗與余隙關(guān)系繞射損耗與余隙關(guān)系 由圖由圖2-12可見，當可見，當x 時，附加時，附加損耗約為損耗約為0dB，此時障礙物對直射波傳，此時障礙物對直射波傳播基本上沒有影響；當播基本上沒有影響；當x=0，即，即TR直射直射線從障礙物頂點擦過時，附加損耗約為線從障礙物頂點擦過時，附加損耗約為6 dB；當；當x0時，即直射線低于障礙物時，即直射線低于障礙物頂點時，損耗將急劇增加。頂點時，損耗將急劇增加。2.5.5 散射散射10.5x 電波傳播遇到建

42、筑物等阻擋，形成電波傳播遇到建筑物等阻擋，形成電波陰影區(qū)，陰影區(qū)的電場強度減弱的電波陰影區(qū)，陰影區(qū)的電場強度減弱的現(xiàn)象稱為陰影效應(yīng)。現(xiàn)象稱為陰影效應(yīng)。 接收天線處場強中值的變化引起的接收天線處場強中值的變化引起的衰落，稱為陰影衰落。衰落，稱為陰影衰落。 由于這種衰落的變化速率較慢，又由于這種衰落的變化速率較慢，又稱為慢衰落。稱為慢衰落。 慢衰落速率主要決定于傳播環(huán)境，即慢衰落速率主要決定于傳播環(huán)境，即移動臺周圍地形，包括山丘起伏、建筑物移動臺周圍地形，包括山丘起伏、建筑物的分布與高度、街道走向、基站天線的位的分布與高度、街道走向、基站天線的位置與高度，以及移動臺行進速度，而與頻置與高度，以及移

43、動臺行進速度，而與頻率無關(guān)。率無關(guān)。 慢衰落的深度，即接收信號局部中慢衰落的深度，即接收信號局部中值電平變化的幅度取決于信號頻率與周值電平變化的幅度取決于信號頻率與周圍環(huán)境。圍環(huán)境。 由于多徑現(xiàn)象引起的干擾稱為多徑由于多徑現(xiàn)象引起的干擾稱為多徑干擾或多徑效應(yīng)，產(chǎn)生的衰落稱為多徑干擾或多徑效應(yīng)，產(chǎn)生的衰落稱為多徑衰落。衰落。圖圖2-13 多徑效應(yīng)多徑效應(yīng) 由于移動臺的高速移動而產(chǎn)生的傳由于移動臺的高速移動而產(chǎn)生的傳播信號頻率的擴散，稱為多普勒效應(yīng)，播信號頻率的擴散，稱為多普勒效應(yīng)，如圖如圖2-14所示。所示。 多普勒頻移表征了時變信道影響信多普勒頻移表征了時變信道影響信號衰落的衰落節(jié)拍，信道隨節(jié)

44、拍在時域號衰落的衰落節(jié)拍，信道隨節(jié)拍在時域上對信號有不同的選擇性，會引起時間上對信號有不同的選擇性，會引起時間選擇性衰落，對數(shù)字信號的誤碼性能有選擇性衰落，對數(shù)字信號的誤碼性能有明顯的影響。明顯的影響。 傳播信號頻率擴散程度與移動臺的傳播信號頻率擴散程度與移動臺的運動速度成正比，即多普勒頻率運動速度成正比，即多普勒頻率fd為為（2-36）dcosvf 式中，式中，v是移動臺的速度，是移動臺的速度， 是傳播是傳播信號的波長，信號的波長， 是移動臺前進方向與入射是移動臺前進方向與入射波的夾角。波的夾角。 當移動臺運動方向與入射波一致時，當移動臺運動方向與入射波一致時，最大多普勒頻移最大多普勒頻移

45、。 多普勒頻率多普勒頻率fd也可以表示為也可以表示為（2-37）mfdmcosff1多徑信道的沖激響應(yīng)模型多徑信道的沖激響應(yīng)模型 沖激響應(yīng)是信道的一個重要特性，沖激響應(yīng)是信道的一個重要特性，可用于比較不同通信系統(tǒng)的性能，移動可用于比較不同通信系統(tǒng)的性能，移動無線通信系統(tǒng)的多徑信道與無線信道的無線通信系統(tǒng)的多徑信道與無線信道的沖激響應(yīng)直接相關(guān)。沖激響應(yīng)直接相關(guān)。 移動無線信道可建模為一個具有時移動無線信道可建模為一個具有時變沖激響應(yīng)特性的線性濾波器，信號的變沖激響應(yīng)特性的線性濾波器，信號的濾波特性以任一時刻到達的多徑波為基濾波特性以任一時刻到達的多徑波為基礎(chǔ)，其幅度與時延之和影響信道濾波特礎(chǔ)，其

46、幅度與時延之和影響信道濾波特性。性。（1）多徑時延擴展與相關(guān)帶寬）多徑時延擴展與相關(guān)帶寬 假設(shè)基站發(fā)射一個窄脈沖信號假設(shè)基站發(fā)射一個窄脈沖信號Si（t）=a0 (t)，經(jīng)過多徑信道后，移動臺接收信，經(jīng)過多徑信道后，移動臺接收信號呈現(xiàn)為一串脈沖，脈沖寬度被展寬了，號呈現(xiàn)為一串脈沖，脈沖寬度被展寬了，直觀上將最大傳輸時延和最小傳輸時延的直觀上將最大傳輸時延和最小傳輸時延的差值稱為時延擴展，用差值稱為時延擴展，用 表示。表示。 如果發(fā)送的窄脈沖寬度為如果發(fā)送的窄脈沖寬度為T，則接，則接收信號寬度為收信號寬度為T+ 。 這種因多徑傳播造成信號時間擴展這種因多徑傳播造成信號時間擴展的現(xiàn)象，稱為時延擴展，

47、也稱為多徑時的現(xiàn)象，稱為時延擴展，也稱為多徑時散，如圖散，如圖2-15所示。所示。圖圖2-15 時延擴展示意圖時延擴展示意圖 嚴格意義上的時延擴展根據(jù)統(tǒng)計測嚴格意義上的時延擴展根據(jù)統(tǒng)計測試結(jié)果來進行估測。試結(jié)果來進行估測。 圖圖2-16為室內(nèi)環(huán)境下，移動通信中為室內(nèi)環(huán)境下，移動通信中接收機接收到多徑的時延信號強度和時接收機接收到多徑的時延信號強度和時延的關(guān)系曲線。延的關(guān)系曲線。圖圖2-16 多徑時延信號強度多徑時延信號強度 圖圖2-16中，最大時延中，最大時延max是當強度下是當強度下降降X=30dB時測定的時延值。時測定的時延值。 表表2-6給出工作頻段為給出工作頻段為450MHz時測時測得

48、的多徑時散參數(shù)典型值。得的多徑時散參數(shù)典型值。 時延大小主要取決于地物（如高大時延大小主要取決于地物（如高大建筑物）和地形影響。建筑物）和地形影響。 一般情況下，市區(qū)的時延要比郊區(qū)一般情況下，市區(qū)的時延要比郊區(qū)大。大。參參 數(shù)數(shù)市市 區(qū)區(qū)郊郊 區(qū)區(qū)平均時延平均時延 對應(yīng)對應(yīng)路徑距離差路徑距離差/m1.52.54507500.12.030600時延擴展時延擴展 / s1.03.00.22.0最大時延最大時延 max/ s5.0123.07.0/s表表2-6多徑時散參數(shù)典型值多徑時散參數(shù)典型值 相關(guān)帶寬（相關(guān)帶寬（Bc）是由時延擴展得出）是由時延擴展得出的一個確定關(guān)系值，頻率間隔很小的兩的一個確定

49、關(guān)系值，頻率間隔很小的兩個衰落信號存在不同的時延，兩個衰落個衰落信號存在不同的時延，兩個衰落信號的幅度可能有很強的相關(guān)性，這樣信號的幅度可能有很強的相關(guān)性，這樣的頻率間隔稱為相關(guān)帶寬。的頻率間隔稱為相關(guān)帶寬。 若所傳輸?shù)男盘枎捿^寬，以至與若所傳輸?shù)男盘枎捿^寬，以至與相關(guān)帶寬（相關(guān)帶寬（Bc）可比擬時，則所傳輸?shù)模┛杀葦M時，則所傳輸?shù)男盘枌a(chǎn)生明顯的畸變，稱為頻率選擇信號將產(chǎn)生明顯的畸變，稱為頻率選擇性衰落，即信道對不同頻率成分有不同性衰落，即信道對不同頻率成分有不同的響應(yīng)。的響應(yīng)。 假定多徑只有兩條路徑，分析相關(guān)帶假定多徑只有兩條路徑，分析相關(guān)帶寬的概念，圖寬的概念，圖2-17為雙射線信道

50、模型。為雙射線信道模型。 幅頻特性如圖幅頻特性如圖2-18所示。所示。圖圖2-18 雙射線信道的幅頻特性雙射線信道的幅頻特性 由圖可見，其相鄰兩個谷點的相位由圖可見，其相鄰兩個谷點的相位差為差為（2-44）( )22( )tt c12( )Bt 由式（由式（2-44）可見，兩相鄰場強為）可見，兩相鄰場強為最小值的頻率間隔與相對多徑時延差最小值的頻率間隔與相對多徑時延差 (t)成反比，通常稱成反比，通常稱Bc為多徑時散的相關(guān)帶為多徑時散的相關(guān)帶寬。寬。 多徑效應(yīng)引起的時延擴展，導致了多徑效應(yīng)引起的時延擴展，導致了發(fā)送信號產(chǎn)生平坦衰落或頻率選擇性衰發(fā)送信號產(chǎn)生平坦衰落或頻率選擇性衰落。落。 平坦衰

51、落平坦衰落頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落 圖圖2-19給出式（給出式（2-53）表示的多普勒）表示的多普勒效應(yīng)引起的接收信號的功率譜，效應(yīng)引起的接收信號的功率譜，fc為發(fā)送為發(fā)送信號的中心頻率。信號的中心頻率。圖圖2-19 多普勒效應(yīng)擴展示意圖多普勒效應(yīng)擴展示意圖 相干時間（相干時間（Tc）定義為多普勒頻展）定義為多普勒頻展的寬度（的寬度（ ）的倒數(shù)。）的倒數(shù)。（2-54）dfcd1Tf 根據(jù)發(fā)送的基帶信號與信道變化快根據(jù)發(fā)送的基帶信號與信道變化快慢程度，多普勒擴展引起的頻率擴展導慢程度，多普勒擴展引起的頻率擴展導致了發(fā)送信號產(chǎn)生快衰落或慢衰落。致了發(fā)送信號產(chǎn)生快衰落或慢衰落。快衰落。快衰落。慢

52、衰落。慢衰落。1多徑接收信號的分布函數(shù)描述多徑接收信號的分布函數(shù)描述 移動通信系統(tǒng)分析中，對于接收端移動通信系統(tǒng)分析中，對于接收端信號包絡(luò)統(tǒng)計時變特性常用瑞利分布和信號包絡(luò)統(tǒng)計時變特性常用瑞利分布和萊斯分布進行描述。萊斯分布進行描述。 假設(shè)基站發(fā)射的信號為假設(shè)基站發(fā)射的信號為（2-56） 式中，式中， 為載波幅值，為載波幅值， 0為載波角頻為載波角頻率，率， 為載波初相。為載波初相。0000( )expj()S tt00 假設(shè)到達接收天線的第假設(shè)到達接收天線的第i個信號為個信號為Si（t），），Si（t）與移動臺運動方向之間的）與移動臺運動方向之間的夾角為夾角為 i，多普勒頻移為，多普勒頻移為

53、 式中，式中，v為車速，為車速，為波長。為波長。cosiivfSi（t）可寫成）可寫成 （2-57）002( )exp j(cos) exp j()iiiiS tvt 式中，到達接收天線的第式中，到達接收天線的第i個信號個信號Si（t）的振幅為）的振幅為 ，相移為，相移為 。ii 瑞利分布的概率密度函數(shù)瑞利分布的概率密度函數(shù)p（r）與）與r的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖2-20所示。所示。 瑞利衰落信號具有如下一些特征。瑞利衰落信號具有如下一些特征。 萊斯分布的概率密度表示為萊斯分布的概率密度表示為（2-65）22()22022e()(0,0)( )0( 0)rArAIArp rr 式中，式中，A是主信

54、號幅度的峰值，是主信號幅度的峰值，r是是衰落信號的包絡(luò)，衰落信號的包絡(luò)， 為為r的方差，的方差， 是是零階第一類修正貝塞爾函數(shù)。零階第一類修正貝塞爾函數(shù)。20( )I 參數(shù)參數(shù)K定義為主信號的功率與多徑分定義為主信號的功率與多徑分量方差之比，表示為量方差之比，表示為 ，用，用dB表示表示為為（2-66）222AK2210lg2AK 圖圖2-21表示萊斯分布的概率密度函數(shù)表示萊斯分布的概率密度函數(shù)P(r)和接收信號包絡(luò)電平和接收信號包絡(luò)電平r的關(guān)系圖。的關(guān)系圖。（1）衰落速率）衰落速率（2）電平通過率）電平通過率 電平通過率的示意圖如圖電平通過率的示意圖如圖2-22所示。所示。圖圖2-22 電平

55、通過率和平均電平持續(xù)時間電平通過率和平均電平持續(xù)時間 對于瑞利衰落可以求出平均衰落對于瑞利衰落可以求出平均衰落持續(xù)時間為持續(xù)時間為（2-74）2Rm1(e1)2 f 式中，式中， 是最大多普勒頻移；是最大多普勒頻移； ， 為信號包絡(luò)的均方根電平。為信號包絡(luò)的均方根電平。mfrms/R Rrms2R2.8.1 Okumura模型模型 Okumura模型以中等起伏地上市區(qū)模型以中等起伏地上市區(qū)傳播損耗的中值為基準，對于不同的傳傳播損耗的中值為基準，對于不同的傳播環(huán)境和地形等影響用校正因子加以修播環(huán)境和地形等影響用校正因子加以修正。正。 Okumura模型適用范圍為頻率在模型適用范圍為頻率在1501

56、 920MHz（可擴展到（可擴展到3 000 MHz），發(fā)），發(fā)收間距離在收間距離在1100km范圍內(nèi)，天線高度在范圍內(nèi)，天線高度在301 000m之間。之間。 圖圖2-23給出了典型中等起伏地上市區(qū)給出了典型中等起伏地上市區(qū)的基本中值的基本中值A(chǔ)m（f，d）與頻率、距離的關(guān)）與頻率、距離的關(guān)系曲線。系曲線。 隨著頻率升高和距離增大，市區(qū)傳播隨著頻率升高和距離增大，市區(qū)傳播基本損耗中值都將增加?；緭p耗中值都將增加。圖圖2-23 典型中等起伏地上市區(qū)的基本中值典型中等起伏地上市區(qū)的基本中值 當移動臺天線高度不是當移動臺天線高度不是3m時，需用移動臺時，需用移動臺天線高度增益因子天線高度增益因子

57、Hm（hm，f）加以修正，如）加以修正，如圖圖2-24所示。所示。 圖中以圖中以hb=200m，hm=3m作為基準（作為基準（0dB）。）。圖圖2-24 天線高度增益因子天線高度增益因子圖圖2-24 天線高度增益因子（續(xù)）天線高度增益因子（續(xù)） 圖圖2-24（a）給出了不同通信距離）給出了不同通信距離d時，時，Hb（hb，d）與）與hb的關(guān)系。的關(guān)系。 當當hb200m時，時，Hb（hb，d）0 dB；反；反之，當之，當hb200 m時，時，Hb（hb，d）0 dB。 由圖由圖2-24（b）可以看出，）可以看出， 當當hm 3 m時，時，Hm（hm，f）0 dB； 當當hm3m時，時，Hm（h

58、m，f）0 dB。 當移動臺天線高度大于當移動臺天線高度大于5m以上時，其高度以上時，其高度增益因子增益因子Hm（hm，f）不僅與天線高度、頻率有）不僅與天線高度、頻率有關(guān)，而且還與環(huán)境條件有關(guān)。關(guān)，而且還與環(huán)境條件有關(guān)。 郊區(qū)場強中值與基準場強中值之差定郊區(qū)場強中值與基準場強中值之差定義為郊區(qū)修正因子，記作義為郊區(qū)修正因子，記作Kmr，郊區(qū)修正因，郊區(qū)修正因子與頻率和距離的關(guān)系如圖子與頻率和距離的關(guān)系如圖2-25所示。所示。圖圖2-25 郊區(qū)修正因子（郊區(qū)修正因子（Kmr） 開闊地、準開闊地（開闊地與郊區(qū)開闊地、準開闊地（開闊地與郊區(qū)間的過渡區(qū)）的場強中值相對于基準場間的過渡區(qū)）的場強中值相

59、對于基準場強中值的修正曲線如圖強中值的修正曲線如圖2-26所示。所示。 Qo表示開闊地修正因子，表示開闊地修正因子，Qr表示準表示準開闊地修正因子。開闊地修正因子。 圖圖2-26 開闊地修正因子（開闊地修正因子（Qo），準開），準開闊地修正因子（闊地修正因子（Qr）（1）丘陵地的修正因子）丘陵地的修正因子Kh。（2）孤立山岳修正因子）孤立山岳修正因子Kjs。（3）斜波地形修正因子）斜波地形修正因子Ksp。（4）水陸混合路徑修正因子）水陸混合路徑修正因子KS。 任意地形地區(qū)的傳播損耗修正因子任意地形地區(qū)的傳播損耗修正因子KT一般一般可寫成可寫成KT = Kmr+Qo+Qr+Kh+Kjs+Ksp+

60、KS （2-78） 根據(jù)實際的地形地物情況，根據(jù)實際的地形地物情況，KT修正修正因子可以為其中的某幾項，其余為零。因子可以為其中的某幾項，其余為零。 任意地形地區(qū)的傳播損耗中值任意地形地區(qū)的傳播損耗中值L = LT KT （2-79） 式中，式中，LT=Lf+ Am（f，d） Hb（hb，d） Hm（hm，f）。）。 Hata模型是針對由模型是針對由Okumura用圖表用圖表給出的路徑損耗數(shù)據(jù)的經(jīng)驗公式。給出的路徑損耗數(shù)據(jù)的經(jīng)驗公式。 其適用范圍為其適用范圍為fc在在1501 500MHz內(nèi)內(nèi)的工作頻率。的工作頻率。 hb是基站發(fā)射機的有效天線高度（高度是基站發(fā)射機的有效天線高度（高度為為30