《移動(dòng)通信原理》課程_第二章

1、移動(dòng)信道及移動(dòng)信道及3 3個(gè)主要特點(diǎn)個(gè)主要特點(diǎn)信道中的電磁波傳播過程信道中的電磁波傳播過程傳播一般性分析計(jì)算傳播一般性分析計(jì)算 接收信號(hào)中的接收信號(hào)中的3 3類損耗與類損耗與4 4種效應(yīng)種效應(yīng)三類主要快衰落三類主要快衰落實(shí)際移動(dòng)通信中實(shí)際移動(dòng)通信中3 3類選擇性衰落如何產(chǎn)生類選擇性衰落如何產(chǎn)生傳播類型與信道模型的定量分析傳播類型與信道模型的定量分析第2章 無線傳播與移動(dòng)信道討論及解決問題：討論及解決問題： 本章概要概念、術(shù)語；簡單分析過程；計(jì)算方法及公式應(yīng)用。概念、術(shù)語；簡單分析過程；計(jì)算方法及公式應(yīng)用。移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)：傳播的開放性、接收環(huán)境的復(fù)雜移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)：傳播的開放性、接收環(huán)境

2、的復(fù)雜性和用戶的隨機(jī)移動(dòng)性；性和用戶的隨機(jī)移動(dòng)性；接收信號(hào)的接收信號(hào)的3 3類損耗：路徑傳播損耗、慢衰落損耗和快衰類損耗：路徑傳播損耗、慢衰落損耗和快衰落損耗；落損耗；4 4類效應(yīng)：陰影效應(yīng)、遠(yuǎn)近效應(yīng)、多徑效應(yīng)與多普勒效應(yīng)。類效應(yīng)：陰影效應(yīng)、遠(yuǎn)近效應(yīng)、多徑效應(yīng)與多普勒效應(yīng)。傳播過程簡要分析過程及常規(guī)公式；傳播過程簡要分析過程及常規(guī)公式；對大范圍、大尺度傳播損耗進(jìn)行了定量的分析和計(jì)算。對大范圍、大尺度傳播損耗進(jìn)行了定量的分析和計(jì)算。（模型）（模型）對小范圍、小尺度傳播特性各類快衰落做了進(jìn)一步定量對小范圍、小尺度傳播特性各類快衰落做了進(jìn)一步定量分析分析. .（模型，統(tǒng)計(jì)及瞬時(shí)）（模型，統(tǒng)計(jì)及瞬時(shí)）

3、* * * * *移動(dòng)通信中的幾種主要噪聲和干擾（自選看）移動(dòng)通信中的幾種主要噪聲和干擾（自選看）* * *基本情況基本情況通信的通信的3 3項(xiàng)基本指標(biāo)項(xiàng)基本指標(biāo)有效性：是指在占有盡可能少的信道資源有效性：是指在占有盡可能少的信道資源 =?=? ，如頻段、，如頻段、時(shí)隙和功率等的條件下盡可能多地傳送信源的信息，是通時(shí)隙和功率等的條件下盡可能多地傳送信源的信息，是通信的數(shù)量上的指標(biāo)。信的數(shù)量上的指標(biāo)?？煽啃裕褐饕侵冈趥鬏斶^程中抵抗各類客觀自然干擾的可靠性：主要是指在傳輸過程中抵抗各類客觀自然干擾的能力，但是在特殊的軍事通信中，它還包含抵抗人為設(shè)置能力，但是在特殊的軍事通信中，它還包含抵抗人為設(shè)

4、置干擾的能力。干擾的能力。 安全性：主要是指在傳輸中的安全保密性能，即收端防竊安全性：主要是指在傳輸中的安全保密性能，即收端防竊聽、發(fā)端防偽造和篡改等的能力。聽、發(fā)端防偽造和篡改等的能力。 信道分類信道分類-按傳輸媒質(zhì)按傳輸媒質(zhì)有線信道：有線信道包括架空明線、電纜及光纖。有線信道：有線信道包括架空明線、電纜及光纖。無線信道。無線信道中有中、長波地表面波傳播，短波電無線信道。無線信道中有中、長波地表面波傳播，短波電離層反射傳播，超短波和微波直射傳播以及各種散射傳播。離層反射傳播，超短波和微波直射傳播以及各種散射傳播。 移動(dòng)通信場強(qiáng)實(shí)測記錄移動(dòng)通信場強(qiáng)實(shí)測記錄( (f=160 MHz)f=160

5、MHz)信道分類信道分類從信道特性參數(shù)隨外界各種因素的影響而變化分類：從信道特性參數(shù)隨外界各種因素的影響而變化分類：恒參信道：恒參信道是指其傳輸特性的變化量極其微小。恒參信道：恒參信道是指其傳輸特性的變化量極其微小。且變化速度極慢，或者說，在足夠長的時(shí)間內(nèi)，其參數(shù)基且變化速度極慢，或者說，在足夠長的時(shí)間內(nèi)，其參數(shù)基本不變。本不變。變參信道：變參信道是指傳輸特性隨時(shí)間的變化較快。移變參信道：變參信道是指傳輸特性隨時(shí)間的變化較快。移動(dòng)信道為典型的變參信道。動(dòng)信道為典型的變參信道。示例：示例： 信道特征信道特征復(fù)雜動(dòng)態(tài)復(fù)雜動(dòng)態(tài) 變化大變化大嚴(yán)重衰落嚴(yán)重衰落應(yīng)對方法應(yīng)對方法各類新技術(shù)解決的問題：各類新

6、技術(shù)解決的問題：針對移動(dòng)信道的動(dòng)態(tài)時(shí)變特性，為解決移動(dòng)通信中的有效針對移動(dòng)信道的動(dòng)態(tài)時(shí)變特性，為解決移動(dòng)通信中的有效性、可靠性和安全性的基本指標(biāo)而設(shè)計(jì)的。性、可靠性和安全性的基本指標(biāo)而設(shè)計(jì)的。移動(dòng)信道一般分析方法：移動(dòng)信道一般分析方法：不能簡單地應(yīng)用固定點(diǎn)無線通信的電波傳播模式；不能簡單地應(yīng)用固定點(diǎn)無線通信的電波傳播模式；根據(jù)移動(dòng)通信的特點(diǎn)，按照不同的傳播環(huán)境和地形特征，根據(jù)移動(dòng)通信的特點(diǎn)，按照不同的傳播環(huán)境和地形特征，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析結(jié)合實(shí)際測量的方法，找到移動(dòng)條件下的傳運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析結(jié)合實(shí)際測量的方法，找到移動(dòng)條件下的傳播規(guī)律，以獲得準(zhǔn)確預(yù)測接收信號(hào)場強(qiáng)的方法。播規(guī)律，以獲得準(zhǔn)確預(yù)測接收信號(hào)場強(qiáng)

7、的方法。目的：目的：獲得準(zhǔn)確預(yù)測接收信號(hào)場強(qiáng)的方法。獲得準(zhǔn)確預(yù)測接收信號(hào)場強(qiáng)的方法。移動(dòng)通信占用頻率：移動(dòng)通信占用頻率：150 150 MHz(VHF)MHz(VHF)： 30MHz 30MHz300MHz300MHz（含含300300MHzMHz）= =甚高頻甚高頻450 450 MHzMHz、900 MHz(UHF)900 MHz(UHF)頻段：頻段：300300MHzMHz3000MHz=3000MHz=特高頻，特高頻，又稱分米波又稱分米波段號(hào)頻段名稱頻段范圍（含上限，不含下限）波段名稱波長范圍（含上限，不含下限）1極低頻(ELF)330赫（Hz）極長波10010兆米2超低頻(SLF)3

8、0300赫（Hz）超長波101兆米3特低頻(ULF)3003000赫（Hz）特長波10010萬米4甚低頻（VLF）330千赫（KHz）甚長波105低頻（LF）30300千赫（KHz）長波106中頻（MF）3003000千赫（KHz）中波107高頻（HF）330兆赫（MHz）短波1008甚高頻（VHF）30300兆赫（MHz）超短波109特高頻（特高頻（UHF）3003003000兆赫（兆赫（MHz）分米波微波101分米10 超高頻（SHF）330吉赫吉赫（GHz）厘米波101厘米11 極高頻（EHF）30300吉赫（GHz）毫米波101毫米12至高頻3003000吉赫（GHz）絲米波101絲米

9、無線電頻譜和波段劃分2.1移動(dòng)信道的特點(diǎn)移動(dòng)信道的特點(diǎn)移動(dòng)通信信道的移動(dòng)通信信道的3 3個(gè)主要特點(diǎn)：個(gè)主要特點(diǎn)：傳播的開放性：一切無線信道都是基于電磁波在空間的傳傳播的開放性：一切無線信道都是基于電磁波在空間的傳播來實(shí)現(xiàn)開放式信息傳輸?shù)?。播來?shí)現(xiàn)開放式信息傳輸?shù)?。接收環(huán)境的復(fù)雜性：接收點(diǎn)地理環(huán)境的復(fù)雜性與多樣性。接收環(huán)境的復(fù)雜性：接收點(diǎn)地理環(huán)境的復(fù)雜性與多樣性。按接收點(diǎn)地理環(huán)境劃分為按接收點(diǎn)地理環(huán)境劃分為3 3類典型區(qū)域，類典型區(qū)域，1)1) 高樓林立的城市繁華區(qū)高樓林立的城市繁華區(qū)2)2) 以一般性建筑物為主體的近郊區(qū)以一般性建筑物為主體的近郊區(qū)3)3) 以山丘、湖泊、平原為主的農(nóng)村及遠(yuǎn)郊區(qū)

10、以山丘、湖泊、平原為主的農(nóng)村及遠(yuǎn)郊區(qū)通信用戶的隨機(jī)移動(dòng)性通信用戶的隨機(jī)移動(dòng)性1)1) 準(zhǔn)靜態(tài)的室內(nèi)用戶通信準(zhǔn)靜態(tài)的室內(nèi)用戶通信2)2) 慢速步行用戶通信慢速步行用戶通信3)3) 高速車載用戶通信（高速車載用戶通信（=70=70KmKm）與用戶數(shù)，常規(guī)城市分類相似2.1.2移動(dòng)通信信道中的電磁波傳播移動(dòng)通信信道中的電磁波傳播移動(dòng)信道的傳播路徑移動(dòng)信道的傳播路徑MSMS接收接收N N條路徑信號(hào)條路徑信號(hào)反射波反射波散射波散射波直射波直射波傳播規(guī)律分析傳播規(guī)律分析電磁波傳播角度觀察：電磁波傳播角度觀察：1)1) 直射波：是指在視距覆蓋區(qū)內(nèi)無遮擋的傳播。它是超短波、直射波：是指在視距覆蓋區(qū)內(nèi)無遮擋的傳

11、播。它是超短波、微波的主要傳輸方式，經(jīng)直射波傳播的信號(hào)最強(qiáng)。微波的主要傳輸方式，經(jīng)直射波傳播的信號(hào)最強(qiáng)。2)2) 反射波：是指從不同建筑物或其它反射體反射后到達(dá)接收反射波：是指從不同建筑物或其它反射體反射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播信號(hào)。信號(hào)強(qiáng)度較直射波弱點(diǎn)的傳播信號(hào)。信號(hào)強(qiáng)度較直射波弱, ,近距離的多普勒效近距離的多普勒效應(yīng)。應(yīng)。3)3) 繞射波：從較大的建筑物與山丘繞射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播繞射波：從較大的建筑物與山丘繞射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播信號(hào)。但它需要滿足電波產(chǎn)生繞射的條件，其信號(hào)強(qiáng)度較信號(hào)。但它需要滿足電波產(chǎn)生繞射的條件，其信號(hào)強(qiáng)度較直射波弱。直射波弱。4)4) 其它：穿透建筑物的傳播及空氣中離子受

12、激后其它：穿透建筑物的傳播及空氣中離子受激后, ,二次發(fā)射二次發(fā)射的漫反射產(chǎn)生的散射波，但它們相對于直射波、反射波、的漫反射產(chǎn)生的散射波，但它們相對于直射波、反射波、繞射波都比較弱。繞射波都比較弱。簡化分析簡化分析頻率頻率f30MHzf30MHz的典型傳播通路：的典型傳播通路：1)1)直射波：直接到達(dá)接收天線的電波，對直射波：直接到達(dá)接收天線的電波，對VHFVHF和和UHFUHF頻段頻段= =主要方式；主要方式；2)2)地面反射波：經(jīng)過地面反射到達(dá)接收機(jī)的電波；地面反射波：經(jīng)過地面反射到達(dá)接收機(jī)的電波；3)3)地表面波：沿地球表面?zhèn)鞑サ碾姴?，對地表面波：沿地球表面?zhèn)鞑サ碾姴?，對VHFVHF和和

13、UHFUHF頻段的地表面波頻段的地表面波可以忽略不計(jì)。可以忽略不計(jì)。 原因原因= =地表面波的損耗隨頻率升高而急劇增大，地表面波的損耗隨頻率升高而急劇增大，傳播距離迅速減小傳播距離迅速減小 。4)4)反射和散射：在移動(dòng)信道中，電波遇到各種障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生反射反射和散射：在移動(dòng)信道中，電波遇到各種障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生反射和散射現(xiàn)象，它對直射波形成干涉，產(chǎn)生多徑衰落現(xiàn)象。和散射現(xiàn)象，它對直射波形成干涉，產(chǎn)生多徑衰落現(xiàn)象。典型的傳播通路典型的傳播通路傳播一般性分析計(jì)算（傳播一般性分析計(jì)算（補(bǔ)充補(bǔ)充） * * * * *4st-124st-12* * * * *(1)(1)自由空間的傳播損耗：自由空間的傳播損

14、耗：分析對象：直射波分析分析對象：直射波分析目標(biāo)：接收點(diǎn)接收功率目標(biāo)：接收點(diǎn)接收功率傳播圖形理論抽象為右圖傳播圖形理論抽象為右圖= =過程簡述過程簡述自由空間傳播損耗自由空間傳播損耗圖上描述：設(shè)：圖上描述：設(shè)：原點(diǎn)原點(diǎn)O O有一輻射源，均勻地向各方向輻射，輻射功率為有一輻射源，均勻地向各方向輻射，輻射功率為P PT T經(jīng)輻射后，能量均勻地分布在以經(jīng)輻射后，能量均勻地分布在以O(shè) O點(diǎn)為球心，點(diǎn)為球心，d d為半徑的球面上為半徑的球面上球面的表面積為球面的表面積為4 4dd2 2傳播一般性分析計(jì)算（傳播一般性分析計(jì)算（補(bǔ)充補(bǔ)充）已知球面的表面積為已知球面的表面積為4 4dd2 2，因此，在球面單位

15、面積上的功率應(yīng)為因此，在球面單位面積上的功率應(yīng)為P PT T4d4d2 2 若接收天線所能接收的有效面積取為若接收天線所能接收的有效面積取為A=A=2 244，則接收功率為則接收功率為 222444dPdPPTTR定義定義：傳播損耗傳播損耗= =發(fā)射功率與接收功率的比值，發(fā)射功率與接收功率的比值，則，自由空間傳播損耗則，自由空間傳播損耗L Lbsbs, ,為為 2)4(dPPLRTbs傳播一般性分析計(jì)算（傳播一般性分析計(jì)算（補(bǔ)充補(bǔ)充）工程應(yīng)用：以工程應(yīng)用：以dBdB表示，有表示，有)(lg20lg2045.32)4lg(20)4lg(102dBfdddLbs式中，式中，f f為波長換算的相應(yīng)的

16、工作頻率為波長換算的相應(yīng)的工作頻率( (MHz)MHz)，d d為收發(fā)間距離為收發(fā)間距離( (km)km)。分析及討論分析及討論：=(=(上式的變化規(guī)律上式的變化規(guī)律= =？）？）結(jié)論：結(jié)論：自由空間傳播損耗只與工作頻率、和傳播距離自由空間傳播損耗只與工作頻率、和傳播距離d d有關(guān)。當(dāng)工作頻率有關(guān)。當(dāng)工作頻率提高一倍，或者說工作波長減小一半時(shí)，電波在自由空間的傳播提高一倍，或者說工作波長減小一半時(shí)，電波在自由空間的傳播損耗就增加損耗就增加6 6dBdB。同樣，當(dāng)傳播距離加大一倍時(shí)，傳播損耗也增加同樣，當(dāng)傳播距離加大一倍時(shí)，傳播損耗也增加6 6dBdB。(2）大氣折射及地球等效半徑）大氣折射及地

17、球等效半徑大氣折射：大氣折射：* * * * * *4st4st* * *-14-14* * * *原因：原因： 實(shí)際的移動(dòng)信道中，電波在低層大氣中傳播，低層大氣為非均勻?qū)嶋H的移動(dòng)信道中，電波在低層大氣中傳播，低層大氣為非均勻介質(zhì)，它的溫度、濕度以及氣壓均隨時(shí)間和空間而變化，因此產(chǎn)介質(zhì)，它的溫度、濕度以及氣壓均隨時(shí)間和空間而變化，因此產(chǎn)生折射及吸收現(xiàn)象。在生折射及吸收現(xiàn)象。在VHF(150MHz)VHF(150MHz)、UHF(900MHz)UHF(900MHz)頻段，折射現(xiàn)頻段，折射現(xiàn)象尤為突出，象尤為突出，效應(yīng)：直接影響視線傳播的極限距離。效應(yīng)：直接影響視線傳播的極限距離。大氣對電波的折射

18、大氣對電波的折射: :當(dāng)一束電波通過折射率隨高度變化的大氣層時(shí)，當(dāng)一束電波通過折射率隨高度變化的大氣層時(shí)，由于不同高度上的電波傳播速度不同，使電波射束發(fā)生彎曲，彎由于不同高度上的電波傳播速度不同，使電波射束發(fā)生彎曲，彎曲的方向和程度取決于大氣折射率的垂直梯度曲的方向和程度取決于大氣折射率的垂直梯度dndndhdh。這種由大這種由大氣折射率引起電波傳播方向發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，稱為大氣對電波的氣折射率引起電波傳播方向發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，稱為大氣對電波的折射。折射。 版圖示意折射效果圖版圖示意折射效果圖地球等效半徑地球等效半徑思路：認(rèn)為電波依然按直線方向行進(jìn)，只是地球的實(shí)際半徑思路：認(rèn)為電波依然按直線方向行

19、進(jìn)，只是地球的實(shí)際半徑Ro(6370Km)Ro(6370Km)變成了等效半徑變成了等效半徑ReReReRe與與R R之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：式中，式中，k k稱作地球等效半徑系數(shù)。稱作地球等效半徑系數(shù)。典型數(shù)據(jù)：典型數(shù)據(jù)：1)1)標(biāo)準(zhǔn)大氣折射情況下標(biāo)準(zhǔn)大氣折射情況下 即當(dāng)即當(dāng)dndndh-4dh-41010-8-8(m(m-1-1) )時(shí)時(shí) ，2)2)等效地球半徑系數(shù)等效地球半徑系數(shù)k=4k=43 3，3)3)地球等效半徑地球等效半徑Re=8500 kmRe=8500 km。dhdnRRRke0011大氣折射對傳播的影響：大氣折射對傳播的影響：大氣折射有利于超視距的傳播大氣折射有利于超視距

20、的傳播在視線距離內(nèi)，也會(huì)產(chǎn)生多徑衰落在視線距離內(nèi)，也會(huì)產(chǎn)生多徑衰落 因?yàn)橛烧凵洮F(xiàn)象所產(chǎn)生的因?yàn)橛烧凵洮F(xiàn)象所產(chǎn)生的折射波會(huì)同直射波同時(shí)存在折射波會(huì)同直射波同時(shí)存在 （效果自判（效果自判= =？）？）。視線傳播極限距離視線傳播極限距離分析圖：分析圖：天線高度分別為天線高度分別為htht和和hrhr，兩個(gè)天線頂點(diǎn)的連線兩個(gè)天線頂點(diǎn)的連線ABAB與地面相切于與地面相切于c c點(diǎn)。點(diǎn)。求直線距離求直線距離= =？示意圖：示意圖： 視線傳播的極限距離視線傳播的極限距離視線傳播極限距離（視線傳播極限距離（-數(shù)學(xué)解決問題）數(shù)學(xué)解決問題）條件近似：條件近似：d=Rsin(alpha),sin(alpha)=(1

21、-cos2)(1/2)d=Rsin(alpha),sin(alpha)=(1-cos2)(1/2) 地球等效半徑地球等效半徑ReRe遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于天線高度，因此，自發(fā)射天線頂點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于天線高度，因此，自發(fā)射天線頂點(diǎn)A A到切點(diǎn)到切點(diǎn)c c的距離的距離d1d1為為 簡推下式：余弦、正弦。角度轉(zhuǎn)換簡推下式：余弦、正弦。角度轉(zhuǎn)換 tehRd21同理：同理： rehRd22故：視線傳播的極限距離為故：視線傳播的極限距離為)(221rtehhRddd典型數(shù)據(jù)典型數(shù)據(jù)工程公式工程公式在標(biāo)準(zhǔn)大氣折射情況下，在標(biāo)準(zhǔn)大氣折射情況下，Re=8500 km Re=8500 km 擴(kuò)展應(yīng)用意義：擴(kuò)展應(yīng)用意義：考慮考慮= =

22、最小天線高度？最小天線高度？ 實(shí)際天線高度？實(shí)際天線高度？ )(12. 4rthhd障礙物的影響與繞射損耗障礙物的影響與繞射損耗 有限空間問題有限空間問題 繞射損耗繞射損耗: : 實(shí)際情況中，電波在直射傳播中存在各種障礙物，實(shí)際情況中，電波在直射傳播中存在各種障礙物，由障礙物引起的附加傳播損耗。由障礙物引起的附加傳播損耗。菲涅爾余隙菲涅爾余隙: : 障礙物頂點(diǎn)障礙物頂點(diǎn)P P至直射線至直射線TRTR的距離的距離分析繞射引起的附加損耗：繞射引起的附加損耗即相對于自由空分析繞射引起的附加損耗：繞射引起的附加損耗即相對于自由空間傳播的分貝數(shù)。間傳播的分貝數(shù)。規(guī)定規(guī)定: :阻擋時(shí)余隙為負(fù)。阻擋時(shí)余隙為

23、負(fù)。有限空間傳播問題有限空間傳播問題分析圖分析圖: :負(fù)余隙條件。負(fù)余隙條件。分析圖分析圖: :正余隙條件正余隙條件= =無阻擋無阻擋注意判定其效果注意判定其效果= =？方向或坐標(biāo)方向或坐標(biāo)? ?菲涅爾余隙的計(jì)算菲涅爾余隙的計(jì)算基本思路：無線空間轉(zhuǎn)化為有限空間?；舅悸罚簾o線空間轉(zhuǎn)化為有限空間。版圖演示轉(zhuǎn)化過程版圖演示轉(zhuǎn)化過程x x1 1是第一菲涅爾區(qū)在是第一菲涅爾區(qū)在P P點(diǎn)橫截面的半徑，它由下列關(guān)系式求得點(diǎn)橫截面的半徑，它由下列關(guān)系式求得 分析過程：分析過程： 見上圖所示。圖中見上圖所示。圖中x x表示障礙物頂點(diǎn)表示障礙物頂點(diǎn)P P至直射線至直射線TRTR的距離的距離( (菲涅爾菲涅爾余隙

24、余隙) )。 由障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙的關(guān)系由障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙的關(guān)系= =？ 21211ddddx分析結(jié)論分析結(jié)論 示意圖：障礙物、余示意圖：障礙物、余隙、繞射損耗與菲涅隙、繞射損耗與菲涅爾余隙的關(guān)系。爾余隙的關(guān)系。 圖中，縱坐標(biāo)為繞射圖中，縱坐標(biāo)為繞射引起的附加損耗引起的附加損耗圖上規(guī)律分析圖上規(guī)律分析= =？結(jié)果表示結(jié)果表示當(dāng)當(dāng)x/xx/x1 10.50.5時(shí)，附加損耗約為時(shí)，附加損耗約為0 0 dBdB，即障礙物對直射波傳播基即障礙物對直射波傳播基本上沒有影響本上沒有影響；當(dāng)當(dāng)x0 x0.5xx0.5x1 1例：設(shè)在上圖例：設(shè)在上圖( (a)a)所示的傳播路徑中

25、，菲涅爾余隙所示的傳播路徑中，菲涅爾余隙x x1 1=-82m=-82m，d1=5 d1=5 kmkm，d2=10kmd2=10km，工作頻率為工作頻率為150 150 MHzMHz。試求電波傳播損耗。試求電波傳播損耗。解解: : 先求出自由空間傳播損耗：先求出自由空間傳播損耗： Lbs=32.45+20lg(5+10)+20lgl50=99.5 dBLbs=32.45+20lg(5+10)+20lgl50=99.5 dB求第一菲涅爾區(qū)半徑：求第一菲涅爾區(qū)半徑： x x1 1=81.7m=81.7m由上圖由上圖 查得附加損耗（查得附加損耗（x/xx/x1 1-1-1）為為1717dBdB，所以

26、電波傳播的損耗所以電波傳播的損耗為為 L=Lbs+17=116.5 dBL=Lbs+17=116.5 dB 問題：損耗的正負(fù)代表的物理意義？工程上典型值問題：損耗的正負(fù)代表的物理意義？工程上典型值= =？ 2.1.3接收信號(hào)中的接收信號(hào)中的3類損耗與類損耗與4種效應(yīng)種效應(yīng)強(qiáng)烈的繞射損耗：大多數(shù)蜂窩無線系統(tǒng)運(yùn)作在城區(qū)，發(fā)射機(jī)和強(qiáng)烈的繞射損耗：大多數(shù)蜂窩無線系統(tǒng)運(yùn)作在城區(qū)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間無直接視距路徑，而且高層建筑產(chǎn)生了強(qiáng)烈的繞射接收機(jī)之間無直接視距路徑，而且高層建筑產(chǎn)生了強(qiáng)烈的繞射損耗。損耗。多路徑反射：由于不同物體的多路徑反射，經(jīng)過不同長度路徑多路徑反射：由于不同物體的多路徑反射，經(jīng)過不同

27、長度路徑的電磁波相互作用引起多徑損耗，的電磁波相互作用引起多徑損耗，電磁波強(qiáng)度的衰減：隨著發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間距離的不斷增加電磁波強(qiáng)度的衰減：隨著發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間距離的不斷增加而引起電磁波強(qiáng)度的衰減。而引起電磁波強(qiáng)度的衰減。 傳播方式：上面結(jié)論傳播方式：上面結(jié)論=3=3種種* * *6st-126st-12* * *主要特征：主要特征：研究方法：預(yù)測平均場強(qiáng)研究方法：預(yù)測平均場強(qiáng). .對傳播模型的研究，傳統(tǒng)上集中于給定范圍內(nèi)平均接收場強(qiáng)的預(yù)對傳播模型的研究，傳統(tǒng)上集中于給定范圍內(nèi)平均接收場強(qiáng)的預(yù)測、特定位置附近場強(qiáng)的變化。測、特定位置附近場強(qiáng)的變化。已有的結(jié)果：對于預(yù)測平均場強(qiáng)并用于估計(jì)無線覆

28、蓋范圍的傳播已有的結(jié)果：對于預(yù)測平均場強(qiáng)并用于估計(jì)無線覆蓋范圍的傳播模型：模型：3 3個(gè)，按范圍考慮個(gè)，按范圍考慮3個(gè)傳播模型個(gè)傳播模型大尺度傳播模型：發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間大尺度傳播模型：發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間( (T-R)T-R)長距離長距離( (幾百米或幾百米或幾千米幾千米) )上的場強(qiáng)變化。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)時(shí)，當(dāng)?shù)仄骄邮丈系膱鰪?qiáng)變化。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)時(shí)，當(dāng)?shù)仄骄邮請鰪?qiáng)逐漸減弱，該平均接收場強(qiáng)由大尺度傳播模型預(yù)測。場強(qiáng)逐漸減弱，該平均接收場強(qiáng)由大尺度傳播模型預(yù)測。中尺度衰減模型：中范圍中尺度衰減模型：中范圍( (中尺度、數(shù)百波長量級(jí)中尺度、數(shù)百波長量級(jí)) )的陰影效應(yīng)，的陰影效應(yīng)，小尺度

29、衰減模型：短距離小尺度衰減模型：短距離( (幾個(gè)波長幾個(gè)波長) )或短時(shí)間或短時(shí)間( (秒級(jí)秒級(jí)) )內(nèi)的接收內(nèi)的接收場強(qiáng)的快速波動(dòng)的傳播模型。當(dāng)接收機(jī)移動(dòng)距離與波長相當(dāng)時(shí)，場強(qiáng)的快速波動(dòng)的傳播模型。當(dāng)接收機(jī)移動(dòng)距離與波長相當(dāng)時(shí)，其接收場強(qiáng)可以發(fā)生其接收場強(qiáng)可以發(fā)生3 3或或4 4個(gè)數(shù)量級(jí)個(gè)數(shù)量級(jí)(30(30dBdB或或4040dB)dB)的變化。的變化。 解釋；以解釋；以3 3cmcm信號(hào)示例表述以上距離分類信號(hào)示例表述以上距離分類 接收點(diǎn)的信號(hào)出現(xiàn)的特點(diǎn)（接收點(diǎn)的信號(hào)出現(xiàn)的特點(diǎn)（1）*14-1.1.損耗損耗= =信號(hào)強(qiáng)度隨距離變化而減小。具有信號(hào)強(qiáng)度隨距離變化而減小。具有3 3類不同層次的

30、損耗類不同層次的損耗路徑傳播損耗：一般稱為衰耗，指電波在空間傳播所產(chǎn)生的損路徑傳播損耗：一般稱為衰耗，指電波在空間傳播所產(chǎn)生的損耗。它反映出傳播在宏觀大范圍耗。它反映出傳播在宏觀大范圍( (千米量級(jí)千米量級(jí)) )的空間距離上的接的空間距離上的接收信號(hào)電平的平均值的變化趨勢。（收信號(hào)電平的平均值的變化趨勢。（路徑損耗在固定的有線通路徑損耗在固定的有線通信中也存在，一般比這里的空間傳播衰耗值要小一些信中也存在，一般比這里的空間傳播衰耗值要小一些）慢衰落損耗：指電磁波在傳播路徑上受到建筑物等的阻擋所產(chǎn)慢衰落損耗：指電磁波在傳播路徑上受到建筑物等的阻擋所產(chǎn)生陰影效應(yīng)而產(chǎn)生的損耗，反映了在中等范圍內(nèi)生陰

31、影效應(yīng)而產(chǎn)生的損耗，反映了在中等范圍內(nèi)( (數(shù)百波長量級(jí)數(shù)百波長量級(jí)) )的接收信號(hào)電平平均值起伏變化的趨勢。這類損耗一般為無線的接收信號(hào)電平平均值起伏變化的趨勢。這類損耗一般為無線傳播所特有，一般從統(tǒng)計(jì)規(guī)律上看遵從對數(shù)正態(tài)分布，其變化傳播所特有，一般從統(tǒng)計(jì)規(guī)律上看遵從對數(shù)正態(tài)分布，其變化率比傳送信息率慢，故又稱為慢衰落。率比傳送信息率慢，故又稱為慢衰落?？焖ヂ鋼p耗：反映微觀小范圍快衰落損耗：反映微觀小范圍( (數(shù)十波長以下量級(jí)數(shù)十波長以下量級(jí)) )接收電平的接收電平的平均值的起伏變化趨勢。其電平幅度分布一般遵從瑞利平均值的起伏變化趨勢。其電平幅度分布一般遵從瑞利( (Rayleigh)Ray

32、leigh)分布、萊斯分布、萊斯( (Rice)Rice)分布和納卡伽米分布和納卡伽米( (Nakagami)Nakagami)分布，分布，其變化速率比慢衰落快，故又稱為快衰落。其變化速率比慢衰落快，故又稱為快衰落。 空間選擇性快衰落空間選擇性快衰落 頻率選擇性快衰落頻率選擇性快衰落 時(shí)間選擇性快衰落時(shí)間選擇性快衰落接收點(diǎn)的信號(hào)出現(xiàn)的特點(diǎn)（接收點(diǎn)的信號(hào)出現(xiàn)的特點(diǎn)（2）2.2.影響效果影響效果= =信號(hào)強(qiáng)度減小呈現(xiàn)一定規(guī)律性。具有信號(hào)強(qiáng)度減小呈現(xiàn)一定規(guī)律性。具有4 4種主要效應(yīng)種主要效應(yīng)陰影效應(yīng)：由于大型建筑物和其它物體的阻擋，在電波傳播的陰影效應(yīng)：由于大型建筑物和其它物體的阻擋，在電波傳播的接

33、收區(qū)域中產(chǎn)生傳播半盲區(qū)，類似于太陽光受阻擋后產(chǎn)生的陰接收區(qū)域中產(chǎn)生傳播半盲區(qū)，類似于太陽光受阻擋后產(chǎn)生的陰影。光波的波長較短，陰影可見，電磁波波長較長，陰影不可影。光波的波長較短，陰影可見，電磁波波長較長，陰影不可見，但是接收終端見，但是接收終端( (如手機(jī)如手機(jī)) )與專用儀表可以測試出來。與專用儀表可以測試出來。遠(yuǎn)近效應(yīng)：由于接收用戶的隨機(jī)移動(dòng)性，移動(dòng)用戶與基站之間遠(yuǎn)近效應(yīng)：由于接收用戶的隨機(jī)移動(dòng)性，移動(dòng)用戶與基站之間的距離也在隨機(jī)變化，若各移動(dòng)用戶發(fā)射信號(hào)的功率一樣，那的距離也在隨機(jī)變化，若各移動(dòng)用戶發(fā)射信號(hào)的功率一樣，那么到達(dá)基站時(shí)信號(hào)的強(qiáng)弱將不同，離基站近者信號(hào)強(qiáng)，離基站么到達(dá)基站時(shí)

34、信號(hào)的強(qiáng)弱將不同，離基站近者信號(hào)強(qiáng)，離基站遠(yuǎn)者信號(hào)弱。遠(yuǎn)者信號(hào)弱。？通信系統(tǒng)中的非線性將進(jìn)一步加重信號(hào)強(qiáng)弱的不平衡性，甚至出通信系統(tǒng)中的非線性將進(jìn)一步加重信號(hào)強(qiáng)弱的不平衡性，甚至出現(xiàn)以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象，并使弱者即離基站較遠(yuǎn)的用戶產(chǎn)生掉話現(xiàn)以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象，并使弱者即離基站較遠(yuǎn)的用戶產(chǎn)生掉話( (通通信中斷信中斷) )現(xiàn)象，通常稱這一現(xiàn)象為現(xiàn)象，通常稱這一現(xiàn)象為。接收點(diǎn)的信號(hào)出現(xiàn)的特點(diǎn)（接收點(diǎn)的信號(hào)出現(xiàn)的特點(diǎn)（3） * * * * *3 3stst* * * * *多徑效應(yīng)：由于接收者所處地理環(huán)境的復(fù)雜性，接收到的信號(hào)多徑效應(yīng)：由于接收者所處地理環(huán)境的復(fù)雜性，接收到的信號(hào)有直射波的主徑信號(hào)有直射波的主

35、徑信號(hào)+ + 有從不同建筑物反射及繞射過來的多條有從不同建筑物反射及繞射過來的多條不同路徑信號(hào)，它們到達(dá)時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度、到達(dá)時(shí)間及到達(dá)時(shí)的不同路徑信號(hào)，它們到達(dá)時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度、到達(dá)時(shí)間及到達(dá)時(shí)的載波相位都不一樣。所接收到的信號(hào)是上述各路徑信號(hào)的矢量載波相位都不一樣。所接收到的信號(hào)是上述各路徑信號(hào)的矢量之和，即各路徑之間可能產(chǎn)生自干擾，稱這類自干擾為多徑干之和，即各路徑之間可能產(chǎn)生自干擾，稱這類自干擾為多徑干擾或多徑效應(yīng)。這類多徑干擾是非常復(fù)雜的，有時(shí)根本收不到擾或多徑效應(yīng)。這類多徑干擾是非常復(fù)雜的，有時(shí)根本收不到主徑直射波，收到的是一些連續(xù)反射波等。主徑直射波，收到的是一些連續(xù)反射波等。多普勒效應(yīng)

36、：它是由于接收用戶處于高速移動(dòng)中，比如車載通多普勒效應(yīng)：它是由于接收用戶處于高速移動(dòng)中，比如車載通信時(shí)傳播頻率的擴(kuò)散而引起的，其擴(kuò)散程度與用戶運(yùn)動(dòng)速度成信時(shí)傳播頻率的擴(kuò)散而引起的，其擴(kuò)散程度與用戶運(yùn)動(dòng)速度成正比。（正比。（這一現(xiàn)象只產(chǎn)生在高速這一現(xiàn)象只產(chǎn)生在高速(70(70kmkmh)h)車載通信時(shí)車載通信時(shí)）2.2 三類主要快衰落三類主要快衰落- 空間選擇性空間選擇性衰落衰落給個(gè)示例或圖給個(gè)示例或圖信道輸入信道輸入射頻：單頻等幅載波。射頻：單頻等幅載波。角度域：送入一個(gè)角度域：送入一個(gè)脈脈沖式的點(diǎn)波束。沖式的點(diǎn)波束。 信道輸出信道輸出: :=觀察接收觀察接收 時(shí)空域：在不同接收點(diǎn)時(shí)空域：在不

37、同接收點(diǎn)S1S1，S2S2，S3S3，時(shí)域上衰時(shí)域上衰落特性是不一樣的，即落特性是不一樣的，即同一時(shí)間、不同地點(diǎn)同一時(shí)間、不同地點(diǎn)( (空空間間) )衰落起伏是不一樣的，衰落起伏是不一樣的，這樣，從空域上看，其這樣，從空域上看，其信號(hào)包絡(luò)的起伏周期為信號(hào)包絡(luò)的起伏周期為T1T1。 等效為角度擴(kuò)散等效為角度擴(kuò)散 角度域：在原來角度上角度域：在原來角度上的的點(diǎn)波束產(chǎn)生了擴(kuò)散，點(diǎn)波束產(chǎn)生了擴(kuò)散，結(jié)論：由于開放型的時(shí)變信道使天線的結(jié)論：由于開放型的時(shí)變信道使天線的點(diǎn)波束產(chǎn)生了擴(kuò)散而引起了空間選擇性點(diǎn)波束產(chǎn)生了擴(kuò)散而引起了空間選擇性衰落。衰落。 衰落周期如上圖示衰落周期如上圖示 空間選擇性衰落，通常又稱

38、為平坦瑞空間選擇性衰落，通常又稱為平坦瑞利衰落。這里的平坦特性是指在時(shí)域、利衰落。這里的平坦特性是指在時(shí)域、頻域中不存在選擇性衰落。頻域中不存在選擇性衰落。 2.2.2頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落信道輸入信道輸入頻域：白色等幅頻譜。頻域：白色等幅頻譜。時(shí)域：在時(shí)域：在t0t0時(shí)刻輸入一時(shí)刻輸入一個(gè)個(gè)脈沖。脈沖。信道輸出信道輸出: : =觀察接收觀察接收 頻域：衰落起伏的有色頻域：衰落起伏的有色譜。譜。時(shí)域：在時(shí)域：在t0+tt0+t瞬間，瞬間，脈沖在時(shí)域產(chǎn)生了擴(kuò)脈沖在時(shí)域產(chǎn)生了擴(kuò)散，其擴(kuò)散寬度為散，其擴(kuò)散寬度為L/2L/2。其中，其中，tt為絕對時(shí)延。為絕對時(shí)延。 疊加疊加 結(jié)論：結(jié)論：由于信

39、道在時(shí)域的時(shí)延擴(kuò)散，引由于信道在時(shí)域的時(shí)延擴(kuò)散，引起了在頻域的頻率選擇性衰落。起了在頻域的頻率選擇性衰落。衰落周期如上圖示，即與時(shí)域中的時(shí)延衰落周期如上圖示，即與時(shí)域中的時(shí)延擴(kuò)散程度成正比。擴(kuò)散程度成正比。 應(yīng)用中的影響應(yīng)用中的影響 圖圖2.2 2.2 頻率選擇性衰落信道原理圖頻率選擇性衰落信道原理圖2.2.3 時(shí)間選擇性衰落時(shí)間選擇性衰落信道輸入信道輸入時(shí)域：單頻等幅載波。時(shí)域：單頻等幅載波。頻域：在單一頻率頻域：在單一頻率f f0 0上單根譜線上單根譜線( (脈沖脈沖) )。信道輸出信道輸出: : =觀察接收觀察接收 時(shí)域：包絡(luò)起伏不平。時(shí)域：包絡(luò)起伏不平。頻域：以頻域：以f0+f0+f

40、f為中心為中心產(chǎn)生頻率擴(kuò)散，其寬度產(chǎn)生頻率擴(kuò)散，其寬度為為B B。其中，其中，f f為絕對為絕對多普勒頻移，多普勒頻移，B B為相對值。為相對值。 擬為疊加擬為疊加 圖圖2.3 2.3 時(shí)間選擇性衰落信道原理圖時(shí)間選擇性衰落信道原理圖? ?結(jié)論：結(jié)論：由于用戶的高速移動(dòng)在頻域引起由于用戶的高速移動(dòng)在頻域引起多普勒頻移，在相應(yīng)的時(shí)域其波形產(chǎn)生多普勒頻移，在相應(yīng)的時(shí)域其波形產(chǎn)生時(shí)間選擇性衰落。時(shí)間選擇性衰落。衰落周期如上圖所示衰落周期如上圖所示。 2.2.4 實(shí)際移動(dòng)通信中實(shí)際移動(dòng)通信中3類選擇性衰落產(chǎn)生的條件類選擇性衰落產(chǎn)生的條件圖圖2.4 32.4 3類多徑干擾示意圖類多徑干擾示意圖快速移動(dòng)時(shí)

41、接收快速移動(dòng)時(shí)接收到的反射到的反射= =時(shí)間時(shí)間 遠(yuǎn)處高大物體反射遠(yuǎn)處高大物體反射= =空間空間+ +頻域頻域 近天線區(qū)域反射近天線區(qū)域反射= =空間空間 圖上分析圖上分析第一類多徑干擾：由于快速移動(dòng)用戶附近的物體的反射而形成的第一類多徑干擾：由于快速移動(dòng)用戶附近的物體的反射而形成的干擾信號(hào)，在信號(hào)的頻域上產(chǎn)生了多普勒干擾信號(hào)，在信號(hào)的頻域上產(chǎn)生了多普勒( (Doppler)Doppler)頻移擴(kuò)散，頻移擴(kuò)散，從而引起信號(hào)在時(shí)域上時(shí)間選擇性衰落。從而引起信號(hào)在時(shí)域上時(shí)間選擇性衰落。第二類多徑干擾：用戶信號(hào)由于遠(yuǎn)處的高大建筑物或山丘的反射第二類多徑干擾：用戶信號(hào)由于遠(yuǎn)處的高大建筑物或山丘的反射而

42、形成的干擾信號(hào)。造成傳送的信號(hào)在空間與時(shí)間上產(chǎn)生了擴(kuò)散。而形成的干擾信號(hào)。造成傳送的信號(hào)在空間與時(shí)間上產(chǎn)生了擴(kuò)散?？沼蛏喜ㄊ嵌鹊臄U(kuò)散引起接收點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生空間選擇性衰落，時(shí)空域上波束角度的擴(kuò)散引起接收點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生空間選擇性衰落，時(shí)域上的擴(kuò)散將引起接收點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生頻率選擇性衰落。域上的擴(kuò)散將引起接收點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生頻率選擇性衰落。第三類多徑于擾：由于接收信號(hào)受基站附近建筑物和其它物體的第三類多徑于擾：由于接收信號(hào)受基站附近建筑物和其它物體的反射而引起的干擾。其特點(diǎn)是嚴(yán)重影響到達(dá)天線的信號(hào)入射角分反射而引起的干擾。其特點(diǎn)是嚴(yán)重影響到達(dá)天線的信號(hào)入射角分布，從而引起信號(hào)在空間的選擇性衰落。布，從而引起信號(hào)在空間

43、的選擇性衰落。典型數(shù)據(jù)典型數(shù)據(jù)條件：在第二代移動(dòng)通信中某種典型地理環(huán)境。條件：在第二代移動(dòng)通信中某種典型地理環(huán)境。表表2 1 2 1 典型環(huán)境下的典型擴(kuò)散值典型環(huán)境下的典型擴(kuò)散值地理環(huán)境地理環(huán)境角度擴(kuò)散角度擴(kuò)散時(shí)延擴(kuò)散時(shí)延擴(kuò)散多普勒頻率擴(kuò)散多普勒頻率擴(kuò)散室室 內(nèi)內(nèi)3600.1s5Hz農(nóng)農(nóng) 村村10.1s190Hz都都 市市205s120Hz丘丘 陵陵3020s190Hz小小 區(qū)區(qū)1200.2s10Hz （上述值的意義或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值（上述值的意義或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值= =頻率擴(kuò)散區(qū)間頻率擴(kuò)散區(qū)間B B，時(shí)間相關(guān)區(qū)間；時(shí)間擴(kuò)散區(qū)時(shí)間相關(guān)區(qū)間；時(shí)間擴(kuò)散區(qū)間間L L，頻率相關(guān)區(qū)間；角度擴(kuò)散區(qū)間，空間相關(guān)區(qū)間

44、；頻率相關(guān)區(qū)間；角度擴(kuò)散區(qū)間，空間相關(guān)區(qū)間；=20=20=ok=ok），），資料型題：實(shí)際移動(dòng)系統(tǒng)對上述三種擴(kuò)散值的容忍度及影響分析。資料型題：實(shí)際移動(dòng)系統(tǒng)對上述三種擴(kuò)散值的容忍度及影響分析。400-800400-800ZHIZHI2.3 傳播類型與信道模型的定量分析傳播類型與信道模型的定量分析2.3.1 2.3.1 傳播損耗的初步定量分析傳播損耗的初步定量分析目的：試圖從定量的觀點(diǎn)對傳播模型與信道模型做進(jìn)一步的深入分析?；舅悸罚哼h(yuǎn)大尺度、千米量級(jí)、中中尺度、數(shù)百波長量級(jí)、近距離小尺度、數(shù)十波長以下量級(jí)存在問題：復(fù)雜環(huán)境，如室內(nèi)，傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多節(jié)點(diǎn)情況，結(jié)合重大說明) 1 . 3 . 2(

45、)()()()(tdKtdStdtdPnD(t),D(t),大范圍的路徑衰耗大范圍的路徑衰耗n2n25.55.5中范圍的陰影效應(yīng)損耗中范圍的陰影效應(yīng)損耗小范圍內(nèi)的快衰落損耗小范圍內(nèi)的快衰落損耗2.3.2 大范圍的傳播衰耗的定量分析大范圍的傳播衰耗的定量分析解決問題：定量計(jì)算。解決問題：定量計(jì)算?，F(xiàn)狀：要想從理論角度給出一個(gè)確切、完整的公式很困難?，F(xiàn)狀：要想從理論角度給出一個(gè)確切、完整的公式很困難。工程實(shí)際應(yīng)用：工程實(shí)際應(yīng)用：1)1) 多采用一些經(jīng)驗(yàn)公式與模型，基本上能滿足工程上的多采用一些經(jīng)驗(yàn)公式與模型，基本上能滿足工程上的估算要求。估算要求。2)2) 查圖表。查圖表。目的目的: :當(dāng)受到衰落

46、影響時(shí)當(dāng)受到衰落影響時(shí), ,接收信號(hào)應(yīng)正常接收信號(hào)應(yīng)正常, ,即抗衰落即抗衰落, ,保證通保證通信正常信正常. .衰落儲(chǔ)備衰落儲(chǔ)備: : 為了防止因衰落為了防止因衰落( (包括快衰落和慢衰落包括快衰落和慢衰落) )引起的通引起的通信中斷。在信道設(shè)計(jì)中，必須使信號(hào)的電平留有足夠的余量，信中斷。在信道設(shè)計(jì)中，必須使信號(hào)的電平留有足夠的余量，以使中斷率以使中斷率R R小于規(guī)定指標(biāo)。這種電平余量稱為衰落儲(chǔ)備。小于規(guī)定指標(biāo)。這種電平余量稱為衰落儲(chǔ)備。通信可靠性：也稱作可通率，并用通信可靠性：也稱作可通率，并用T T表示，它與中斷率的關(guān)系表示，它與中斷率的關(guān)系是是T=1-RT=1-R。上三指標(biāo)的關(guān)系上三指

47、標(biāo)的關(guān)系* * * *KKKK* * *thinkthink查圖表查圖表應(yīng)用：右圖為可通率應(yīng)用：右圖為可通率T T分分別為別為9090、9595和和9999的的三組曲線，根據(jù)地形、地三組曲線，根據(jù)地形、地物、工作頻率和可通率要物、工作頻率和可通率要求，由此圖可查得必須的求，由此圖可查得必須的衰落儲(chǔ)備量。衰落儲(chǔ)備量。例如：例如：f=450 MHzf=450 MHz，市區(qū)工作，市區(qū)工作，要求要求T=99T=99，則由圖可查則由圖可查得此時(shí)必須的衰落儲(chǔ)備約得此時(shí)必須的衰落儲(chǔ)備約為為22.5 22.5 dBdB。著名經(jīng)驗(yàn)公式與模型著名經(jīng)驗(yàn)公式與模型-奧村奧村- -哈塔哈塔( (Okumura-Hata

48、)Okumura-Hata)模型模型特點(diǎn)：這是一種在移動(dòng)通信中使用最頻繁，也是最有效的模型特點(diǎn)：這是一種在移動(dòng)通信中使用最頻繁，也是最有效的模型K -)lgd6.551gh-(44.9)(h-13.821gh-26.16lgf69.55)(dB)(Lbmbc50市區(qū)式中說明：式中說明： L L5050( (市區(qū)市區(qū))()(dB)dB)為市區(qū)路徑平均損耗，且以為市區(qū)路徑平均損耗，且以dBdB表示；表示； f fc c為載波頻率為載波頻率( (MHz)MHz)； h hm m為移動(dòng)臺(tái)天線的有效高度為移動(dòng)臺(tái)天線的有效高度( (m)m)； h hb b為基站天線有效高度為基站天線有效高度( (m)m)

49、； (h (hm m) )為移動(dòng)天線的校正因子為移動(dòng)天線的校正因子( (dB)dB)；-經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 d d為移動(dòng)臺(tái)與基站之間的距離為移動(dòng)臺(tái)與基站之間的距離( (km)km)； K K為使用地區(qū)環(huán)境修正系數(shù)為使用地區(qū)環(huán)境修正系數(shù)( (dB)dB)。-經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 奧村奧村- -哈塔哈塔( (Okumura-Hata)Okumura-Hata)模型模型關(guān)于校正因子關(guān)于校正因子(hm)(hm)的討論的討論關(guān)于修正因子關(guān)于修正因子K K技術(shù)路線：技術(shù)路線：1)1) 基于奧村在廣泛測量城鎮(zhèn)與郊區(qū)的無線電傳播損耗以后，制基于奧村在廣泛測量城鎮(zhèn)與郊區(qū)的無線電傳播損耗以后，制成的很多可用于規(guī)劃蜂窩系

50、統(tǒng)的有用經(jīng)驗(yàn)曲線與圖表。成的很多可用于規(guī)劃蜂窩系統(tǒng)的有用經(jīng)驗(yàn)曲線與圖表。2)2) 哈塔哈塔( (Hata)Hata)后來將奧村這些經(jīng)驗(yàn)曲線與圖表提煉成更加便于后來將奧村這些經(jīng)驗(yàn)曲線與圖表提煉成更加便于工程上使用的經(jīng)驗(yàn)公式。工程上使用的經(jīng)驗(yàn)公式。使用的主要環(huán)境與條件為：使用的主要環(huán)境與條件為：適用于小城鎮(zhèn)與郊區(qū)的準(zhǔn)平坦地區(qū)；適用于小城鎮(zhèn)與郊區(qū)的準(zhǔn)平坦地區(qū)；應(yīng)用頻率為應(yīng)用頻率為150150MHzfc1500MHzMHzfc1500MHz；有效距離為有效距離為lkmd20kmlkmd20km；發(fā)射發(fā)射( (基站基站) )天線有效高度天線有效高度h hb b為為3030200200m m；接收接收(

51、(移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)) )天線有效高度天線有效高度hmhm為為1 11010m m。奧村奧村- -哈塔哈塔( (Okumura-Hata)Okumura-Hata)模型模型關(guān)于修正因子關(guān)于修正因子K K對于市區(qū)對于市區(qū) K=OK=O 對于郊區(qū)對于郊區(qū) 對于農(nóng)村地區(qū)對于農(nóng)村地區(qū) 校正因子校正因子(h(hm m) )：對于中小城市移動(dòng)天線校正因子為：對于中小城市移動(dòng)天線校正因子為： 對于大城市：對于大城市：(2.3.3) 0.8-1.56lgf-0.7h-lgf1 . 1 )(hcmcm (2.3.4) 300MHzf 1.1-h54. 1lg29. 8)(hc2mm時(shí)當(dāng)(2.3.5) 00MHz3f

52、4.97-h75.11lg2 . 3)(hc2mm時(shí)當(dāng)4 . 528/flg22cK98.40lg33.18lg78.4c2cffKHataHata模型向個(gè)人通信模型向個(gè)人通信PCSPCS系統(tǒng)的擴(kuò)展系統(tǒng)的擴(kuò)展改進(jìn)點(diǎn)：應(yīng)用頻率提高到改進(jìn)點(diǎn)：應(yīng)用頻率提高到2 2GHzGHz頻段頻段研究過程：研究過程： 歐洲科學(xué)技術(shù)研究協(xié)會(huì)歐洲科學(xué)技術(shù)研究協(xié)會(huì)( (EURO-COST)EURO-COST)組成組成COST-231COST-231工作組開發(fā)工作組開發(fā)HataHata模型對模型對PCSPCS的擴(kuò)展，提出將的擴(kuò)展，提出將HataHata模型擴(kuò)展至模型擴(kuò)展至2 2GHzGHz頻段頻段. . C)lgd6.5

53、51gh-(44.9)(h-13.821gh-1gf9 . 333 . 64)(dB)(LMbmbc50市區(qū)其它部分請參考教材。其它部分請參考教材。要求：能應(yīng)用要求：能應(yīng)用Walfisch-IkegamiWalfisch-Ikegami模型模型( (WIM)WIM)改進(jìn)點(diǎn)：考慮來自街道寬度、街道繞射和散射等帶來的影響。改進(jìn)點(diǎn)：考慮來自街道寬度、街道繞射和散射等帶來的影響。 圖圖2.5 2.5 Walfisch-IkegamiWalfisch-Ikegami傳播模型傳播模型應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 這一模型主要用于歐洲這一模型主要用于歐洲GSMGSM系統(tǒng)，而且也應(yīng)用于美國的一些傳播系統(tǒng)，而且也應(yīng)用于

54、美國的一些傳播模型中。模型中。模型包含模型包含4 4個(gè)部分：個(gè)部分：1)1) 自由空間損耗自由空間損耗2)2) 屋脊到街道的繞射和散射損耗屋脊到街道的繞射和散射損耗3)3) 多次屏蔽損耗多次屏蔽損耗4)4) 樹木和樹葉引入的附加損耗。樹木和樹葉引入的附加損耗。增計(jì)參數(shù)：增計(jì)參數(shù)： 在無線路徑上建筑物之間的距離在無線路徑上建筑物之間的距離b;b;街道寬度街道寬度w ;w ;相對于街道的入相對于街道的入射角射角Walfisch-IkegamiWalfisch-Ikegami模型模型( (WIM)WIM) 表達(dá)式構(gòu)成：表達(dá)式構(gòu)成： 具體見具體見WORD-P21WORD-P21(2.3.10) (dB

55、)L50tmsrtsfLLLLWIMWIM使用的主要環(huán)境與條件使用的主要環(huán)境與條件 800800MHzfc2000MHz;MHzfc2000MHz;* * * *9st9st* * * *1414* * * *4mhb50m4mhb50m；1mhm3m1mhm3m；0.02kmd5km;0.02kmd5km;b20b2050m50m；w=b/2w=b/2； 90 90模型比較：模型比較：WIMWIM與與HataHata 圖圖2.6 2.6 Walfisch-IkegamiWalfisch-Ikegami和和HataHata模型路徑損耗模型路徑損耗與距離與距離d d的關(guān)系圖的關(guān)系圖模型比較：模型

56、比較：WIMWIM與與HataHata1)1)兩者損耗一般要相差兩者損耗一般要相差13131616dB;dB;因因HataHata模型未考慮來自街道模型未考慮來自街道寬度、街道繞射和散射等帶來的影響寬度、街道繞射和散射等帶來的影響 ；2)2)Walfisch-IkegarmiWalfisch-Ikegarmi模型要比模型要比HataHata模型更精確，但也更復(fù)雜模型更精確，但也更復(fù)雜. . 距離距離( (km)km)路徑損耗路徑損耗( (dB)dB)HataHata模型模型Walfisch-Ikegami Walfisch-Ikegami 模型模型 1 1 126.16 126.16 139.

57、45 139.45 2 2 136.77 136.77 150.89 150.89 3 3 142.97 142.97 157.58 157.58 4 4 147.37 147.37 162.33 162.33 5 5 150.79 150.79 166.01 166.01差異差異= =？室內(nèi)傳播模型室內(nèi)傳播模型特點(diǎn)：特點(diǎn)： 覆蓋范圍小，環(huán)境變化大，且受建筑物材料結(jié)構(gòu)、建筑物類覆蓋范圍小，環(huán)境變化大，且受建筑物材料結(jié)構(gòu)、建筑物類型和建筑物布局影響。型和建筑物布局影響。損耗簡述：損耗簡述： 從電波傳播的機(jī)理上看，它與室外基本上是一樣的。有電波從電波傳播的機(jī)理上看，它與室外基本上是一樣的。有電波的

58、直射、反射、繞射、散射和穿透。不過具體的條件可能存的直射、反射、繞射、散射和穿透。不過具體的條件可能存在較大的差異，比如室內(nèi)是否開門，天線安裝在什么位置、在較大的差異，比如室內(nèi)是否開門，天線安裝在什么位置、高度等。高度等。研究情況：研究情況： 室內(nèi)無線傳播是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域，國外也是室內(nèi)無線傳播是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域，國外也是2020世紀(jì)世紀(jì)8080年年代才開始進(jìn)行較系統(tǒng)的研究的，美國代才開始進(jìn)行較系統(tǒng)的研究的，美國BellBell實(shí)驗(yàn)室和英國電信實(shí)驗(yàn)室和英國電信等率先對大量家用和辦公室建筑物周圍及內(nèi)部的路徑損耗進(jìn)等率先對大量家用和辦公室建筑物周圍及內(nèi)部的路徑損耗進(jìn)行了仔細(xì)的研究。研究方法行了

59、仔細(xì)的研究。研究方法= =？一般說來，室內(nèi)信道也分為？一般說來，室內(nèi)信道也分為視距視距( (LOS)LOS)和阻擋和阻擋( (OBS)OBS)兩種，并且隨著環(huán)境雜亂程度而不斷兩種，并且隨著環(huán)境雜亂程度而不斷變化。變化。注：注：LOSLOS：Line of SightLine of Sight 2.3.3 2.3.3 中、小范圍的傳播損耗的定量分析中、小范圍的傳播損耗的定量分析目的：目的： 定量分析定量分析3 3類快衰落和慢衰落的成因、規(guī)律和克服方法。類快衰落和慢衰落的成因、規(guī)律和克服方法?；舅悸罚夯舅悸罚?移動(dòng)信道實(shí)質(zhì)上可以看作在時(shí)域、頻域和空域上的一個(gè)三維移動(dòng)信道實(shí)質(zhì)上可以看作在時(shí)域、頻

60、域和空域上的一個(gè)三維動(dòng)態(tài)隨機(jī)函數(shù)，動(dòng)態(tài)隨機(jī)函數(shù)，解決問題：解決問題： 如何尋找一個(gè)有效分析與描述這類三維動(dòng)態(tài)隨機(jī)函數(shù)的方法。如何尋找一個(gè)有效分析與描述這類三維動(dòng)態(tài)隨機(jī)函數(shù)的方法。使用手段：使用手段： 線性時(shí)變分析方法和廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程的分析方法。線性時(shí)變分析方法和廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程的分析方法。 快衰落的統(tǒng)計(jì)特性：快衰落的統(tǒng)計(jì)特性： * * * * *4 4stst* * * * *1)1) 信號(hào)包絡(luò)統(tǒng)計(jì)特性信號(hào)包絡(luò)統(tǒng)計(jì)特性2)2) 瞬時(shí)幅度特性瞬時(shí)幅度特性1) 1)快衰落信號(hào)包絡(luò)統(tǒng)計(jì)特性快衰落信號(hào)包絡(luò)統(tǒng)計(jì)特性分析思路：分析思路： 遠(yuǎn)離基站、靠遠(yuǎn)離基站、靠近基站分類近基站分類解決解決遠(yuǎn)離基站分析圖