广商移动第8章移动信道电波传播.ppt

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1、12/29/202212/29/20221 12 2广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院课程名称课程名称:移动通信技术移动通信技术特点特点:是理论性、实践性、技术性很强的专业课是理论性、实践性、技术性很强的专业课学时学时:理论教学理论教学5656学时学时,实验课实验课1212学时学时,共共6868学时学时内容内容:主要介绍移动通信系统的基本概念、关键技术和主要介绍移动通信系统的基本概念、关键技术和GSMGSM、CDMACDMA移动通信系统的基本原理等移动通信系统的基本原理等教材教材:移动通信技术移动通信技术(第第2 2版版).().(魏红魏红)人民邮

2、电出版社，人民邮电出版社，2009.92009.9参考书参考书1 1:魏红魏红.移动通信技术移动通信技术 人民邮电出版社，人民邮电出版社，2005.62005.6参考书参考书2 2:段丽段丽.移动通信技术移动通信技术 人民邮电出版社，人民邮电出版社，2009.22009.2说明说明:第第5 5章章第第9 9章章 不讲不讲,教师教师:禹殿军禹殿军作业作业:请每周按时交作业。请每周按时交作业。缺缺交交作作业业达达总总数数的的1/31/3者者,或或累累计计缺缺课课超超过过教教学学时时数数1/31/3者者按按学校规定将取消其期末考试资格学校规定将取消其期末考试资格成绩成绩:考勤、作业等占考勤、作业等占

3、2020,实验占实验占3030,期末考占期末考占5050移动通信技术移动通信技术移动通信技术移动通信技术12/29/202212/29/20223 3广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院周周次次授课内容授课内容学学时时授课授课形式形式作业作业1 12 22 23 34 45 56 66 67 78 89 910101111111112121313141415151.11.1移动通信的概念、移动通信的概念、1.21.2系统组成、系统组成、1.31.3编号计划编号计划1.41.4移动通信的信号处理过程移动通信的信号处理过程 、1.51.5移动通信的业务移

4、动通信的业务8.18.1电波传播及天线简介、电波传播及天线简介、8.28.2电波传播衰落预测电波传播衰落预测(简介简介)2.12.1无线区域覆盖结构无线区域覆盖结构、2.22.2频谱管理、同频复用频谱管理、同频复用2.22.2多信道共用、多址技术、多信道共用、多址技术、信道选择、载波干扰保护比信道选择、载波干扰保护比2.32.3控制与交换控制与交换2.42.4路由及接续路由及接续2.52.5抗衰落、抗干扰技术抗衰落、抗干扰技术清明节放假清明节放假2.52.5移动网络的抗衰落、抗干扰技术移动网络的抗衰落、抗干扰技术4.14.1GSMGSM组成及网络结构组成及网络结构(图图3-1)3-1)4.14

5、.1GSMGSM的数字信号的数字信号处理处理4.14.1.3.3 GSMGSM的频率利用的频率利用4.1.4 4.1.4 无线接口无线接口4.1.44.1.4无线接口无线接口4.1.54.1.5 SIM SIM及安全技术及安全技术4.3.14.3.1WCDMAWCDMA标准演进简介标准演进简介4.3.24.3.2WCDMAWCDMA无线接入技术简介无线接入技术简介3.1.13.1.1CDMACDMA组成及网络结构组成及网络结构3.1.23.1.2 码分多址基本原理码分多址基本原理3.1.33.1.3CDMACDMA和扩频结合和扩频结合 3.1.43.1.4地址码和扩频码的选择地址码和扩频码的选

6、择3.1.53.1.5上、下行链路工作原理上、下行链路工作原理3.1.63.1.6CDMACDMA中的关键技术中的关键技术3.1.63.1.6CDMACDMA的关键技术的关键技术3.1.73.1.7无线接口无线接口3.1.83.1.8CMSCMS移动功能结构移动功能结构机动与复习机动与复习(各各2 2学时学时)15151717周做周做1212个学时的实训个学时的实训(具体时间可能会变动具体时间可能会变动)4 42 22 24 44 44 42 22 24 44 44 44 42 22 24 44 44 4讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲

7、课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业作业移动通信技术移动通信技术移动通信技术移动通信技术12/29/202212/29/20224 4广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院第第 8 8 章章 移动信道电波传播移动信道电波传播 8.1 8.1 移动信道中电波传播方式移动信道中电波传播方式8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性 8.3 8.3 移动信道损耗估算移动信道损耗估算移动通信技术移动通信技术移动通信技术移动通信

8、技术12/29/202212/29/20225 5广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院 天线按工作性质分为发射天线和接收天线；天线按工作性质分为发射天线和接收天线；发射发射天线天线功能是辐射无线电波功能是辐射无线电波(高频电流高频电流电磁波电磁波)。8.0 8.0 无线电波无线电波基础知识基础知识(简介简介)(补充补充)移动通信技术移动通信技术 天线是无线通信中天线是无线通信中电磁波的收发部件电磁波的收发部件,如图如图02.102.1。第第8 8章章 移动信道电波传播移动信道电波传播 图图02.102.1发射发射天线天线发射时发射时,把传输把传输线中

9、的高频电流线中的高频电流转换为电磁波转换为电磁波接收接收天线天线接收时接收时,把电磁把电磁波转换为传输线波转换为传输线中的高频电流中的高频电流 接收接收天线天线功能是接收无线电波功能是接收无线电波(电磁波电磁波高频电流高频电流)。12/29/202212/29/20226 6广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.0 8.0 天线的基本概念天线的基本概念(补充补充)无线电波无线电波是一种能量的传输形式。是一种能量的传输形式。无线电波的电场和磁场在空间交替变换无线电波的电场和磁场在空间交替变换,向前行进。向前行进。无线电波的传播

10、速度和传播媒质有关。无线电波的传播速度和传播媒质有关。传传播播过过程程中中,电电场场和和磁磁场场在在空空间间是是相相互互垂垂直直的的,同同时时这这两者又都垂直于传播方向。两者又都垂直于传播方向。如图如图8-18-1。电波随传输距离电波随传输距离,因辐射能量的扩散因辐射能量的扩散,波的强度波的强度。图图8-18-1发射发射天线天线 即即同同一一频频率率的的无线电波在不同媒质中传播时无线电波在不同媒质中传播时,其传播速度不同。其传播速度不同。无线电波的波长不同无线电波的波长不同,其传播特点不同。其传播特点不同。12/29/202212/29/20227 7广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广

11、州工商职业技术学院广州工商职业技术学院 简单的直线型天线如右图。简单的直线型天线如右图。8.0 8.0 天线的基本概念天线的基本概念(简介简介)(补充补充)移动通信技术移动通信技术 参看参看魏红魏红.移动通信技术移动通信技术(第第8 8章章)第第8 8章章 移动信道电波传播移动信道电波传播 对对称称振振子子天天线线由由两两段段同同样样粗粗细细和和长长度度为为L L的的直直导导线线构构成成,在在天天线线中间的两个端点之间馈电。中间的两个端点之间馈电。振子天线的长度振子天线的长度2L=/2(2L=/2(或或)。单单极极天天线线是是对对称称振振子子的的简简化化形形式式,长长度度是是对对称称振振子子的

12、的一一半半,与与地地面的镜像可等效为对称振子。面的镜像可等效为对称振子。L L对称振对称振子天线子天线振子振子馈线馈线2 2L LL L L L 它它可可作作独独立立天天线线使使用用,也也可可作作天天线线阵阵的的单单元元,或作为反射面天线的馈源。或作为反射面天线的馈源。单极天线单极天线是全向是全向天线天线。12/29/202212/29/20228 8广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.0 8.0 天线的基本概念天线的基本概念(简介简介)()(补充补充)当当天天线线的的振振子子(直直导导线线)载载有有交交变变电流时电流时,

13、可形成电磁波辐射。可形成电磁波辐射。天线的辐射能力与导线的长短和形状有关。天线的辐射能力与导线的长短和形状有关。常常把把这这种种能能产产生生显显著著辐辐射射的的直直导导线称为线称为振子振子。示意图为示意图为:向空中辐射的电磁波向空中辐射的电磁波 基基站站天天线线的的辐辐射射特特性性主主要要有有:天天线线的的方方向向性性、增增益益、带宽、输入阻抗、驻波比、极化方式等。带宽、输入阻抗、驻波比、极化方式等。在在移移动动通通信信系系统统中中,基基站站天天线线的的辐辐射射特特性性直直接接影影响响无无线链路的性能。线链路的性能。发发射射天天线线的的方方向向性性是是指指天天线线向向一一定定方方向向辐辐射射电

14、电磁磁波波的的能力。能力。接接收收天天线线的的方方向向性性是是指指天天线线对对不不同同方方向向传传来来的电磁波的接收能力。的电磁波的接收能力。12/29/202212/29/20229 9广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院 移移动动通通信信基基站站常常用用天天线线有有：全全向向天天线线、定定向向天天线线、特特殊殊天线天线、多、多天线天线系统等。系统等。全全向向天天线线在在水水平平各各个个方方向向上上,电电磁磁波波的的功功率率均均匀匀地地辐辐射射,其其水平方向图基本为圆形水平方向图基本为圆形(见见顶视图顶视图)。1 1.全向全向天线天线 在垂直方向图

15、上在垂直方向图上,辐射能量是集中的辐射能量是集中的(见侧视图见侧视图)。对对称称振振子子天天线线(全全向向天天线线)的的方方向向图图(又又称称波瓣图波瓣图)如右图。如右图。移动通信技术移动通信技术8.0 8.0 天线的基本概念天线的基本概念(补充补充)立体立体(3(3维维)方向图是天线辐射场在空间的分布图。方向图是天线辐射场在空间的分布图。可见可见:12/29/202212/29/20221010广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院 2 2.定向天线定向天线 主主瓣瓣的的两两半半功功率率点点间间的的夹夹角角称称为为天天线线方方向向图图的的波波束束宽宽

16、度度,也也称称为为半功率波束宽度半功率波束宽度。8.0 8.0 天线的基本概念天线的基本概念(补充补充)移动通信技术移动通信技术 主瓣波束宽度越窄主瓣波束宽度越窄,方向性越好方向性越好,抗干扰能力越强。抗干扰能力越强。方方向向图图中中最最大大的的瓣瓣称称为为主主瓣瓣,其其余余的的瓣瓣称称为副瓣为副瓣(旁瓣旁瓣)。天天线线的的波波瓣瓣宽宽度度是是定向天线常用参数。定向天线常用参数。主主瓣瓣副副瓣瓣副副瓣瓣 定向天线定向天线又称为扇形又称为扇形天线天线。定向天线的水平和垂直辐射方向图是非均匀的定向天线的水平和垂直辐射方向图是非均匀的。12/29/202212/29/202211 11广州工商职业技

17、术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院 2 2.定向天线定向天线(续前续前)120120o o扇扇形形的的天天线线方方向向图图 (波波瓣瓣图图)的的示示意图。意图。8.0 8.0 天线的基本概念天线的基本概念(补充补充)移动通信技术移动通信技术 6060o o扇扇形形天天线线方方向向图图(波瓣图波瓣图)的示意图。的示意图。定定向向天天线线的的电电磁磁波波辐辐射射功功率率或或多多或或少少地地集中在一个方向。集中在一个方向。无无线线电电波波定定向向传传播播范范围为围为120120o o。无无线线电电波波定定向向传传播播范范围为围为6060o o。主主瓣瓣主瓣主瓣 主瓣波

18、束宽度越窄主瓣波束宽度越窄,方向性越好方向性越好,抗干扰能力越强。抗干扰能力越强。12/29/202212/29/20221212广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院 指用于特殊场合信号覆盖的天线。指用于特殊场合信号覆盖的天线。泄漏同轴电缆泄漏同轴电缆：用于室内或隧道中的覆盖。：用于室内或隧道中的覆盖。泄泄漏漏同同轴轴电电缆缆外外层层窄窄缝缝允允许许所所传传送送的的信信号号能能量量沿沿整整个电缆长度不断泄漏辐射。个电缆长度不断泄漏辐射。接收信号能从窄缝进入电缆传送到基站。接收信号能从窄缝进入电缆传送到基站。3 3.特殊天线特殊天线 使用泄漏同轴电缆时

19、，没有增益。使用泄漏同轴电缆时，没有增益。为了延伸覆盖范围可以使用双向放大器。为了延伸覆盖范围可以使用双向放大器。通通常常能能满满足足大大多多数数应应用用的的,双双向向放放大大器器的的典典型型传传输输功率值是功率值是202030W30W。8.0 8.0 天线的基本概念天线的基本概念(补充补充)移动通信技术移动通信技术12/29/202212/29/20221313广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院 多天线系统多天线系统指用指用许多单独天线形成的合成辐射方向图。许多单独天线形成的合成辐射方向图。最最简简单单的的多多天天线线系系统统,是是在在铁铁塔塔上

20、上,以以相相反反方方向向安安装装两两个个方方向向性性天天线线,通通过过功功率率分分配配器器向向两两个个反反方方向向性性天天线线馈电馈电,实现用一个实现用一个多天线系统多天线系统覆盖一个大范围的小区。覆盖一个大范围的小区。4 4.多天线系统多天线系统 当当不不能能使使用用全全向向天天线线,或或当当所所需需的的增增益益(较较大大的的覆覆盖盖面面积积)比比一一个个全全向向天天线线系系统统所所能能提提供供的的要要大大时时,可可用用多多天天线线系统来形成全向方向图。系统来形成全向方向图。多多天天线线系系统统比比把把一一个个大大范范围围的的小小区区分分成成两两个个小小区区,用用两两个个小小区区基基站站天天

21、线线的的辐辐射射来来覆覆盖盖这这个个大大范范围围的的小小区区,所所用的信道数少。用的信道数少。8.0 8.0 天线的基本概念天线的基本概念(补充补充)移动通信技术移动通信技术12/29/202212/29/20221414广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院8.0 8.0 天线的基本概念天线的基本概念(补充补充)移动通信技术移动通信技术参考资料参考资料,不讲不讲,请自阅请自阅 天线外形图天线外形图12/29/202212/29/20221515广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院8.0 8.0 天线的基本概

22、念天线的基本概念(补充补充)移动通信技术移动通信技术参考资料参考资料,不讲不讲,请自阅请自阅 天线外形图天线外形图8 8天线圆环阵知能天线天线圆环阵知能天线12/29/202212/29/20221616广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院d d1 1-地面反射波传播距离地面反射波传播距离d-d-直射波传播距离直射波传播距离d d2 2-散射波传播距离散射波传播距离图图2-22-2h hT T8.1 8.1 移动信道中电波传播方式移动信道中电波传播方式(简介简介)移动通信技术移动通信技术第第8 8章章 移动信道电波传播移动信道电波传播 目目前前GSM

23、GSM和和CDMACDMA移移动动通通信信使使用用的的波波段段都都属属于于UHF(UHF(超超高高频频)超短波波段超短波波段,其高端属于微波波段。其高端属于微波波段。当接收机和发射机间无遮挡物时当接收机和发射机间无遮挡物时,电波以电波以直线方式传播直线方式传播,形成直射波形成直射波,直射波直射波传播的信号最强。传播的信号最强。直射波直射波反反射波射波散射波散射波接收天线收接收天线收到的有效信到的有效信号为直射波、号为直射波、反射波、散反射波、散射波等的叠射波等的叠加加,各信号各信号到达接收点到达接收点时幅度和相时幅度和相位不同位不同,使使接收信号电接收信号电平起伏不定平起伏不定如书中图如书中图

24、2-22-2。移移动动信信道道中中电电波波传传播播方方式式有有直直射射、反反射射、散射散射和和绕射绕射传播方式。传播方式。12/29/202212/29/20221717广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.1 8.1 移动信道中电波传播方式移动信道中电波传播方式(简介简介)当当无无线线电电波波遇遇到到比比其其波波长长大大得得多多的的物物体体时时会会发发生反射。生反射。移移动动信信道道中中,反反射射主主要要发发生生在在地地球球表表面面、建建筑筑物墙壁表面、树干和电线杆表面等。物墙壁表面、树干和电线杆表面等。反射反射 指指在在

25、无无线线电电波波遇遇到到其其传传播播路路径径上上的的小小物物体体时时,无无线电波以小物体为中心向四面八方辐射的现象。线电波以小物体为中心向四面八方辐射的现象。散射散射 在在移移动动信信道道中中,物物体体的的粗粗糙糙表表面面、树树叶叶、街街道道标标志志和和灯柱等不规则的物体都会使电波发生散射。灯柱等不规则的物体都会使电波发生散射。物物体体表表面面的粗糙程度不同将产生不同的散射传播效果。的粗糙程度不同将产生不同的散射传播效果。散射示意图散射示意图12/29/202212/29/20221818广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8

26、.1 8.1 移动信道中电波传播方式移动信道中电波传播方式(简介简介)绕绕射射指指在在无无线线电电波波传传播播路路径径上上,无无线线电电波波被被尺尺寸寸比比波波长长大大得得多多的的障障碍碍物物遮遮挡挡,并并在在障障碍碍物物背背后后的的阴阴影影区区产产生生该无线电波的现象。该无线电波的现象。绕射绕射 移移动动信信道道中中,无无线线电电波波绕绕射射常常发发生生在在建建筑筑物物墙墙角角、电电线杆表面等不连续处。线杆表面等不连续处。发发射射的的无无线线电电波波从从较较大大山山丘丘或或建建筑筑物物绕绕射射后后到到达达接接收收点的传播信号为点的传播信号为绕射波绕射波,其强度与反射波相当。其强度与反射波相当

27、。电波绕射示意图电波绕射示意图 400400米高的山阻米高的山阻挡直射、反射波挡直射、反射波移动台处在无直射、移动台处在无直射、反射波的反射波的“阴影区阴影区”绕射波绕射波 如图示如图示绕射点绕射点12/29/202212/29/20221919广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.1 8.1 移动信道中电波传播方式移动信道中电波传播方式(简介简介)超超短短波波和和微微波波的的频频率率高高,波波长长短短,其其地地面面波波衰衰减减很很快快,它它主主要靠空间波传播。要靠空间波传播。移动信道中电波传播特性移动信道中电波传播特性-超

28、短波传播特性超短波传播特性 (1 1)视距传播视距传播 空空间间波波一一般般只只能能沿沿直直线线方方向向传播到直接可见的地方。传播到直接可见的地方。在在直直视视距距离离内内超超短短波波接接收收装装置才能稳定地接收信号。置才能稳定地接收信号。直直视视距距离离和和发发射射天天线线、接接收收天天线线的的高高度度有有关关,并并受受到到地球曲率半径的影响。如图地球曲率半径的影响。如图2-42-4。如图如图2-42-4。视距传播视距传播指电波沿指电波沿ABAB两点的直线两点的直线ACBACB传播传播 指指收收发发两两端端可可直直视视,无无线线电电波直线波直线传播传播的方式。的方式。12/29/202212

29、/29/20222020广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.1 8.1 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)移动信道环境移动信道环境 接接收收天天线线实实收收的的有有效效电电平平为为各各路路信信号号在在接接收收天天线线的的矢矢量合成。量合成。发射电波经多条路发射电波经多条路径传到接收天线径传到接收天线多径传播指多径传播指移动信移动信道环境道环境 多多径径传传播播指指移移动动信信道道中中发发射射电电波波经经直直射射、反反射射、散散射射、绕绕射射等等多多条条路路径径传传到到接接收收天天线线的的电电波波传播传

30、播现象。现象。(2 2)多径传播多径传播 移动信道中电波传播特性移动信道中电波传播特性-超短波传播特性超短波传播特性(续前续前)如示意图如示意图 会会产产生生多多径效应径效应。12/29/202212/29/20222121广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院电波绕射示意图电波绕射示意图 400400米高的山阻米高的山阻挡直射、反射波挡直射、反射波 绕射波绕射波移动通信技术移动通信技术8.1 8.1 移动信道中电波传播方式移动信道中电波传播方式(简介简介)无无线线电电波波频频率率越越高高、建建筑筑物物越越高高、距距建建筑筑物物越越近近的的位置，位置，

31、“阴影区阴影区”影响越大。影响越大。(3 3)绕射传播能力弱绕射传播能力弱 超超短短波波的的绕绕射射能能力力较较弱弱,在在高高大大建建筑筑物物后后面面会会形形成成所所谓的谓的“阴影区阴影区”发射电波发射电波(传不到传不到)的阴影区的阴影区。架架设设天天线线选选基基站站站站址址时时,须须按按上上述述原原则则来来考考虑虑对对绕绕射射传播可能产生的不利因素传播可能产生的不利因素,尽量避免产生阴影区尽量避免产生阴影区。移动信道中电波传播特性移动信道中电波传播特性-超短波传播特性超短波传播特性(续前续前)越靠近山的地方越靠近山的地方“阴影区阴影区”影响越大影响越大如图示。如图示。阴影区阴影区会产生对会产

32、生对阴影阴影效应效应。12/29/202212/29/20222222广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)移动通信技术移动通信技术第第8 8章章 移动信道电波传播移动信道电波传播 1 1.衰落的概念衰落的概念 衰衰落落指指移移动动通通信信中中,MS,MS台台接接收收信信号号电电平平的的随随机机起起伏变化的现象。伏变化的现象。图图2.112.11 收收发发间间电电波波的的传传播播条条件件随随行行进进的的MSMS台台周周围围建建筑筑群群的的变变化化而而变变化化,使使MSMS台台接接收

33、收信信号号场场强强随随机变化。机变化。接收信号电平接收信号电平随机变化曲线随机变化曲线12/29/202212/29/20222323广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术 随随MSMS台快速移动台快速移动,其接收信号电平其接收信号电平衰落高达几十衰落高达几十dBdB。8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)图图0-80-8快衰落和慢衰落的示意图快衰落和慢衰落的示意图 接收信号电平接收信号电平衰落会使通信质量衰落会使通信质量,会使通信中断会使通信中断。移动信道电波传播衰落分阴影衰落和多径影衰落。移

34、动信道电波传播衰落分阴影衰落和多径影衰落。衰落深度高衰落深度高达几十达几十dBdB阴影衰落阴影衰落(慢慢衰落衰落)曲线曲线场强中值曲线场强中值曲线多径多径衰落衰落(快快衰落衰落)曲线曲线12/29/202212/29/20222424广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术 阴阴影影效效应应指指移移动动信信道道中中(无无无无线线电电波波的的)电电波波阴阴影影引引起起行行进进中中的的MSMS台台接接收收信信号号电电平平的的起起伏伏变变化现象。化现象。阴影效应阴影效应与与慢衰落慢衰落8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波

35、传播特性(简介简介)优化移动网的基站布局可消除电波阴影及慢衰落。优化移动网的基站布局可消除电波阴影及慢衰落。阴影区阴影区MSMS台驶近阴影区台驶近阴影区,接收信接收信号电平号电平,驶进阴影区内驶进阴影区内时时,接收信号电平接收信号电平0 0设有阴影区设有阴影区 移移动动信信道道中中,电电波波阴阴影影引引起起的的MSMS台台接接收收信信号号电电平平的的起起伏变化伏变化(衰落衰落)速率较慢速率较慢,称其为称其为慢衰落慢衰落。如示意图如示意图12/29/202212/29/20222525广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术 阴影效

36、应阴影效应与与慢衰落慢衰落(续前续前)阴影衰落的衰落速率与工作频率无关。阴影衰落的衰落速率与工作频率无关。即即MSMS台台周周围围地地形形,包包括括山山丘丘起起伏伏,建建筑筑物物的的分分布布与与高高度度,街街道道走走向向,基基站站天天线的位置与高度线的位置与高度,MS,MS台行进速度等。台行进速度等。经经大大量量野野外外测测试试表表明明,慢慢衰衰落落服服从从对对数数正正态态分分布布,它它的的接接收收信信号号的的中中值值电电场场与与基基站站和和MSMS台台间间的的距距离离的的四四次次方方成成反比。若以分贝数表示信号中值电平反比。若以分贝数表示信号中值电平,则服从正态分布。则服从正态分布。8.28

37、.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)在在阴阴影影区区信信号号场场强强较较弱弱,MS,MS台台通通过过不不同同障障碍碍物物的的阴阴影影时时,使接收天线处场强中值变化使接收天线处场强中值变化,引起阴影衰落。引起阴影衰落。阴阴影影衰衰落落的的衰衰落落速速率率主主要要取取决决于于MSMS台台周周围围地地形形和和地地物物的分布、高度及移动体的运动速度。的分布、高度及移动体的运动速度。该场强的变化随着地理位置改变较慢地变化。该场强的变化随着地理位置改变较慢地变化。场强特性曲线的中值呈慢速起伏变化场强特性曲线的中值呈慢速起伏变化,称为称为慢衰落慢衰落。12/29/202212/29

38、/20222626广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)移动信道环境模型移动信道环境模型 MSMS台台天天线线收收到到的的有有效效电波为多路电波的合成。电波为多路电波的合成。移动信道移动信道环境示意环境示意发射电波经多条路发射电波经多条路径传到接收天线径传到接收天线多径传播指多径传播指 多径多径衰落衰落(快衰落快衰落)电电波波路路经经不不同同,到到达达收收端端时时间间(相相位位)不不同同,它它们们同同相相叠叠加加时时合合成成电电波波增增强强,反反相相叠叠加时

39、减弱。加时减弱。行行进进的的MSMS台台随随周周围围建建筑筑群群变变化化,MS,MS台台收收到到的的信信号号电电平平幅幅度度会会急急剧剧变变化化(衰衰落落),),称其为称其为多经衰落多经衰落。移移动动信信道道中中,多多径径传传播播引引起起的的MSMS台台接接收收信信号号电电平平的的瞬瞬时值有快速、大幅度的变化时值有快速、大幅度的变化(衰落衰落),),故又称故又称快衰落快衰落。12/29/202212/29/20222727广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介

40、)多径传播多径传播与与快衰落快衰落(续前续前)快衰落的统计特性满足瑞利分布快衰落的统计特性满足瑞利分布,又称又称瑞利衰落瑞利衰落。快快衰衰落落的的速速率率和和移移动动速速度度、工工作作频频率率有有关关,衰衰落落的的深深度与地形地物有关。度与地形地物有关。MSMS台移动时产生的台移动时产生的多普勒效应多普勒效应也影响快衰落。也影响快衰落。多多普普勒勒效效应应指指当当载载体体的的运运动动速速度度达达到到一一定定值值时时,固固定定点点接接收收到到的的信信号号载载波波频频率率随随着着载载体体的的运运动动速速度度而而改改变变，产生不同频移产生不同频移f fd d的现象。的现象。如图示。如图示。载波波长载

41、波波长为为的接的接收信号的入射方向收信号的入射方向移动速度移动速度为为的的MSMS台台的的移动移动方向方向 因因移移动动而而产产生生的的多多普勒频移值普勒频移值f fd d为为:f fd d=coscos MSMS台台12/29/202212/29/20222828广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)多径传播多径传播与与快衰落快衰落(续前续前)可可见见,移移动动速速度度越越快快,入入射射角角越越小小,则则多多普普勒勒效效应应就就越严重。越严重。多多普普勒勒

42、效效应应会会产产生生严严重重的的寄寄生生调调频频,此此时时只只有有采采用用锁锁相相技技术术才才能能正正常常接接收收到到信信号号，所所以以移移动动通通信信设设备都采用了锁相技术。备都采用了锁相技术。f fd d=coscos 载波波长载波波长为为的接的接收信号的入射方向收信号的入射方向移动速度移动速度为为的的MSMS台台的的移动移动方向方向MSMS台台 定定点点通通信信需需要要考考虑虑慢慢衰衰落落影影响响,对对移移动动通通信信影影响响最最大大的是快衰落的是快衰落。移移动动通通信信网网常常用用多多种种抗抗衰衰落落技技术术,来来减减轻轻快快衰衰落落对对通通信质量的影响信质量的影响。如分集技术、跳频技

43、术等。见第。如分集技术、跳频技术等。见第3 3章。章。12/29/202212/29/20222929广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)移动通信的电波传播特点移动通信的电波传播特点 有有多多径径效效应应。移移动动台台附附近近的的散散射射体体(地地形形j j地地物物和和移移动动体体等等)引引起起的的多多径径传传播播信信号号在在接接收收点点相相叠叠加加，造造成成接接收信号快速起伏的现象。收信号快速起伏的现象。有有多多普普勒勒效效应应。由由于于移移动动台台的的

44、运运动动产产生生多多普普勒勒效效应应，因此会引起接收信号电平的起伏。，因此会引起接收信号电平的起伏。由由对对移移动动条条件件下下的的场场强强特特性性分分析析可可知知，移移动动通通信信环环境境电波传播特性有如下特点。电波传播特性有如下特点。(书书P36P36第第3 3行行)有有自自由由空空间间传传播播损损耗耗。它它指指天天线线周周围围为为无无限限大大真真空空时的电波传播损耗。时的电波传播损耗。有有阴阴影影衰衰落落(效效应应)。移移动动台台在在运运动动过过程程中中,周周围围地地形地物造成对电波传播路径的阻挡形地物造成对电波传播路径的阻挡,形成电磁场的阴影。形成电磁场的阴影。12/29/202212

45、/29/20223030广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)图图0-80-8快衰落和慢衰落的示意图快衰落和慢衰落的示意图场强特性的场强特性的瞬瞬时值变化时值变化曲线曲线场强特性的中场强特性的中值变化曲线值变化曲线场强中值曲线场强中值曲线 场强特性曲线的瞬时值呈快速起伏变化场强特性曲线的瞬时值呈快速起伏变化,即即快衰落快衰落。场强特性曲线的中值呈慢速起伏变化场强特性曲线的中值呈慢速起伏变化,即即慢衰落慢衰落。12/29/202212/29/20223131广

46、州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)空空间间选选择择性性衰衰落落。即即在在不不同同地地点点(空空间间)衰衰落落特特性性不不一样一样,又称为平滑瑞利衰落又称为平滑瑞利衰落,它由天线点波束的扩散引起。它由天线点波束的扩散引起。时间选择性衰落。时间选择性衰落。频率选择性衰落。频率选择性衰落。多径传播多径传播与与快衰落快衰落(续前续前)祥细资料祥细资料,不讲不讲,请自阅请自阅 据据快快衰衰落落的的衰衰落落特特性性不不同同,其其分分为为空空间间选选择择性性衰衰落落、频

47、率选择性衰落频率选择性衰落和和时间选择性衰落时间选择性衰落。12/29/202212/29/20223232广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术 快衰落对数字信号传输的影响主要有快衰落对数字信号传输的影响主要有:多多径径传传播播将将引引起起接接收收信信号号呈呈现现幅幅度度(包包络络)衰衰落落和和频频率率选择性衰落。选择性衰落。多多径径信信号号的的包包络络衰衰落落分分为为慢慢衰衰落落和和快快衰衰落。落。1 1.幅度衰落特性对数字信号的影响幅度衰落特性对数字信号的影响 无无直直射射波波的的移移动动通通信信环环境境下下的的快快衰衰落

48、落符符合合瑞瑞利利分分布布,有直射波的移动通信环境下的快衰落符合莱斯分布。有直射波的移动通信环境下的快衰落符合莱斯分布。8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)多径衰落对多径衰落对数字数字信号传输的影响信号传输的影响 幅幅度度慢慢衰衰落落表表现现为为接接收收信信噪噪比比的的缓缓慢慢变变化化,它它将将影影响响数字信号传输的误码率。数字信号传输的误码率。祥细资料祥细资料,不讲不讲,请自阅请自阅 快快衰衰落落瞬瞬时时幅幅度度特特性性是是用用电电平平通通过过率率、衰衰落落速速率率、衰衰落落深深度度和和衰衰落落持续时间以及衰落持续时间的分布来表征的。持续时间以及衰落持续时

49、间的分布来表征的。为为保保证证传传输输误误码码率率小小于于给给定定值值,要求接收点处的信号电平高于门限值。要求接收点处的信号电平高于门限值。12/29/202212/29/20223333广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院广州工商职业技术学院移动通信技术移动通信技术 (1)(1)时时间间选选择择性性信信道道。时时间间选选择择性性信信道道是是指指在在时时间间(0,T)(0,T)内，信号的包络、频率和相位均随时间而变化。内，信号的包络、频率和相位均随时间而变化。(2)(2)频频率率选选择择性性信信道道。频频率率选选择择性性信信道道对对不不同同频频率率的的信信号号具具有有不

50、不同同的的增增益益和和相相移移,这这将将对对数数字字信信号号产产生生波波形形失真失真,甚至造成信号的重叠甚至造成信号的重叠,引起符号间干扰。引起符号间干扰。2 2.选择性衰落信道选择性衰落信道 (3)(3)频频率率非非选选择择性性慢慢衰衰落落信信道道。频频率率非非选选择择性性慢慢衰衰落落信信道道是是指指信信号号带带宽宽W W满满足足条条件件WWB Bc c(信信道道相相关关带带宽宽),),信信号持续时间号持续时间T T满足条件满足条件TTt t的信道。的信道。8.2 8.2 移动信道的电波传播特性移动信道的电波传播特性(简介简介)多径衰落对多径衰落对数字数字信号传输的影响信号传输的影响(续前续