第2章移动通信技术优秀课件.ppt

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1、第2章移动通信技术第1页，本讲稿共27页Chap2.移动信道中的电波传播【本章重点难点】z掌掌握握移移动动信信道道中中电电波波传传播播方方式式及及主主要要特性特性z根根据据预预测测模模型型技技术术掌掌握握自自由由空空间间传传输输衰耗及电波传播衰耗中值的计算方法衰耗及电波传播衰耗中值的计算方法第2页，本讲稿共27页Chap2.移动信道中的电波传播2.1电电波波传播特性传播特性2.1.1电电波波传播方式传播方式2.1.1.1直直射波射波 1)自由空间传播损耗2)视线传播极限距离3)障碍物的影响与绕射损耗2.1.1.2反射波反射波2.2移动环境中电波传播特点2.2.1多径效应引起的信号瑞利衰落多径效

2、应引起的信号瑞利衰落(近距离反射体近距离反射体)2.2.2多径效应引起的时延扩展特性多径效应引起的时延扩展特性(远距离反射体远距离反射体)2.2.3多普勒频移第3页，本讲稿共27页自由空间传播自由空间传播z自由空间是满足下述条件的一种理想空间。y均匀无限大空间；y各向同性；y电导率为零，相对介电常数和相对磁导率恒为1，即介电常数和磁导率分别等于真空介电常数0和真空磁导率0。第4页，本讲稿共27页表6-2-1 典型介电常数和电导率 介质介电常数(F/m)电导率(S/m)铜15.8*107海水804淡水800.001郊区地面140.01市区地面30.0001地面（平均）150.005第5页，本讲稿

3、共27页2.1.1直射波1)自由空间传播损耗自由空间传播损耗只与传播距离和工作频率有关第6页，本讲稿共27页2.1.1.1 直射波2)视线传播极限距离(大气折射)z天线高度，发射天线顶点A到切点C距离（Re远ht，h）z切点C到接收天线顶点B距离d2z视线传播的极限距离d为z(自发射天线顶点A到接收天线顶点B的距离为)极限极限:不考虑能量耗散,单纯从可视的几何角度考虑第7页，本讲稿共27页2.1.1.1 直射波2)视线传播极限距离 视线传播的极限距离d:标准大气折射标准大气折射Re=8500km，视线传播的极限距离视线传播的极限距离d:式中天线高度天线高度ht、h单位m，视线传播极限距离单位k

4、m第8页，本讲稿共27页3)障碍物的影响与绕射损耗由障碍物引起的附加传播损耗称绕射绕射损耗损耗X表示障碍物顶端p至直射TR的距离,称菲涅尔余隙菲涅尔余隙X1是第一菲涅尔区在p点横截面的半径第9页，本讲稿共27页3)障碍物的影响与绕射损耗由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图,当x/x10.5时附加传播损耗约为0dB选天线时应使x0.5x1第10页，本讲稿共27页Chap2.移动信道中的电波传播2.1电波传播特性直射波1)自由空间传播损耗2)视线传播极限距离3)障碍物的影响与绕射损耗反射波反射波时延扩展特性2.2移动信道的特征2.3移动信道的损耗估算2.4分集接收第11页，本讲稿共27页2

5、.1.2反射波z当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，如果界面尺寸比电波波长大得多时就会产生镜面反射，因此从发射天线到接收天线的电波包括直射波和反射波，如图所示。第12页，本讲稿共27页2.1.1.2反射波相位差的大小对接收到的信号会产生严重的影响。例如当=（2n+1）时（其中n为正整数），直射波和反射波恰好反相而起相互抵消的作用，见图 第13页，本讲稿共27页Chap2.移动信道中的电波传播2.1电波传播特性2.1.1直射波1)自由空间传播损耗2)视线传播极限距离3)障碍物的影响与绕射损耗2.1.2反射波2.2移动信道的特征移动信道的特征2.2.1多径效应引起的信号衰落多径效应引起的信号

6、衰落 2.2.2时延扩展特性2.2.3多普勒频移2.3移动信道的损耗估算2.4分集接收第14页，本讲稿共27页2.3 移动信道的损耗估算2.3.1接收信号电平的统计方法2.3.2地形地物分类2.3.3中等起伏地上市区的损耗中值2.3.4中等起伏地上郊区的损耗中值2.3.5不规则地形上的损耗中值2.3.6任意地形地区的传播损耗中值 第15页，本讲稿共27页2.3.1接收信号电平的统计方法 瞬瞬时时值值变动是在移动距离为几十个波长的区间内，瞬时接收信号电平的变动(伴随着快速变动的衰落)，短短区区间间场场强强中中值值在移动距离为几十个波长的短区间内，接收信号电平的中值长长区区间间场场强强中中值值在移

7、动距离为几十米长的短区间内，接收信号电平的中值 第16页，本讲稿共27页2.3.2地形地物分类地形：中等起伏地形中等起伏地形是指在传播路径的地形剖面图上，地面起伏高度不超过20m，峰点与谷点之间的水平距离大于起伏高度。不规则地形：不规则地形：其它地形如丘陵、孤立山岳、斜坡和水陆混合地形等统称为不规则地形不规则地形。第17页，本讲稿共27页2.3.2地形地物分类地物：开开阔阔地地在电波传播的路径上无高大树木、建筑物等障碍物，郊区郊区在靠近移动台近处有些障碍物但不稠密，市区市区有较密集的建筑物和高层楼房第18页，本讲稿共27页2.3.3中等起伏地上市区的损耗中值z中等起伏地上市区的损耗中值或场强中

8、值作为基准z由电波传播理论可知，传播损耗取决于传播距离d、工作频率f、基站天线高度hb和移动台天线高度hm等。z在大量实验、统计分析的基础上，可作出传播损耗基本中值的预测曲线。z图给出了典型中等起伏地上市区的基本中值Am(f,d)与频率、距离的关系曲线。z图上，纵坐标刻度以dB计，是以自由空间的传播损耗为0dB的相对值。z读出的是基本损耗中值大于自由空间传播损耗的数值。第19页，本讲稿共27页2.3.3中等起伏地上市区的损耗中值Am(f,d)是中等起伏地市区的基本损耗中值，即假定自由空间损耗为0dB，基站天线高度为200m，移动台天线高度为3m的情况下得到的损耗中值。Hb(hb,d)是基站天线

9、高度增益因子，它是以基站天线高度200m为基准得到的相对增益。Hm(hm,f)是移动天线高度增益因子，它是以移动台天线高度3m为基准得到的相对增益。第20页，本讲稿共27页2.3.3中等起伏地上市区的损耗中值 第21页，本讲稿共27页2.3.3中等起伏地上市区的损耗中值z如果基站天线的高度不是200m，则损耗中值的差异用基站天线高度增益因子Hb(hb,d)表示。z显然，当hb200m时，Hb(hb,d)0dB。第22页，本讲稿共27页2.3.4中等起伏地上郊区的损耗中值z郊区场强中值与基准场强中值之差称为郊郊区区修修正正因因子子kmr，z郊区场强中值大于市区场强中值。或者说，郊区的传播损耗中值

10、比市区传播损耗中值要小。z开阔地的传播条件优于市区、郊区及准开阔地，在相同条件下，开阔地上场强中值比市区高达20dB。第23页，本讲稿共27页2.3.5不规则地形上的损耗中值丘陵地的地形参数用地形起伏高度h表征。随着丘陵地起伏高度（h）的增大，由于屏蔽影响的增大，传播损耗随之增大，因而场强中值随之减小丘陵地平均修正因子Kh。此外，可以想到在丘陵地中，场强中值在起伏地的顶部与谷部必然有较大差异，为了对场强中值进一步加以修正,丘陵地起伏的顶部与谷部微小修正因子Khf。第24页，本讲稿共27页2.3.5不规则地形上的损耗中值孤立山丘修正因子 斜波修正因子第25页，本讲稿共27页2.3.6任意地形地区

11、的传播损耗中值中等起伏地市区传播损耗中值LT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)任意地形地区的传播损耗中值LA=LT-KTKT=Kmr+Qo+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+Ks)郊区开阔地准开阔地丘陵孤立山丘斜波水陆混合第26页，本讲稿共27页某某一一移移动动通通信信系系统统，基基站站天天线线高高度度为为30m，移移动动台台天天线线高高度度为为3m，天天线线增增益益为为0dB，市市区区为为中中等等起起伏伏地地，通通信信距距离离为为10km，工工作作频频率率为为450MHz，试试求求传传播播损损耗耗中中值。值。解：中等起伏地市区传播损耗中值解：中等起伏地市区传播损耗中值LT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)自由空间传播损耗自由空间传播损耗Lfs=32.44+20lgf+20lgd=32.44+20lg450+20lg10=32.44+53+20=105.5Am(f,d)=27dBHb(hb,d)=-16dBLT=105.5+27-(-16)=148.5dB（市区基本损耗中值，Am(f,d)=27dB基站天线高度，增益因子Hb(hb,d)=-16dB）第27页，本讲稿共27页