移动通信的电波传输与干扰.pptx
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1、会计学1移动通信的电波传输与干扰移动通信的电波传输与干扰2第二第二 章章移动通信的电波传播与干扰移动通信的电波传播与干扰n n内容n n表征无线电波传播特征、信道特征表征无线电波传播特征、信道特征 n n电波传输特征的估算电波传输特征的估算 n n噪声、干扰噪声、干扰第1页/共47页3第二第二 章章移动通信的电波传播与干扰移动通信的电波传播与干扰n n重点重点n n自由空间传播衰耗自由空间传播衰耗 n n噪声、干扰噪声、干扰 n n难点难点n n电波传播衰耗特性的数字特征电波传播衰耗特性的数字特征 n n任意地形、地物情况下电波传任意地形、地物情况下电波传播衰耗中值的预测播衰耗中值的预测 第2
2、页/共47页4第二第二 章章移动通信的电波传播与干扰移动通信的电波传播与干扰n n目的和要求n n了解电波传输特征及信道特征了解电波传输特征及信道特征n n掌握电波传输特征的估算掌握电波传输特征的估算 n n了解电波传输中的噪声及干扰了解电波传输中的噪声及干扰第3页/共47页52.1无线电波传输特征无线电波传输特征n n直射波直射波 在自由空间中,电波沿直线传在自由空间中,电波沿直线传播而不被吸收,也不发生反射、播而不被吸收,也不发生反射、折射和散射等现象而直接到达折射和散射等现象而直接到达接收点。接收点。自由空间传播自由空间传播 :是指天线周围:是指天线周围为无限大真空时的电波传播为无限大真
3、空时的电波传播 ,为理想传播条件。为理想传播条件。电波传播能量受到损耗电波传播能量受到损耗 ,可通,可通过下式来描述过下式来描述第4页/共47页62.1无线电波传输特征无线电波传输特征n n反射波反射波 电波在传输过程中,遇到两种不同介质的光滑界面时,就会发生反射现电波在传输过程中,遇到两种不同介质的光滑界面时,就会发生反射现象象 。可以参考下图:。可以参考下图:图中路径图中路径a a与与b b为反射波路径,为反射波路径,c c为直射波路径。为直射波路径。第5页/共47页72.1无线电波传输特征无线电波传输特征n n障碍物的影响与绕射障碍物的影响与绕射 电波的直射路径上存在各种障碍物,由障碍物
4、引起的电波的直射路径上存在各种障碍物,由障碍物引起的附加传播损耗称为绕射损耗。附加传播损耗称为绕射损耗。设障碍物与发射点和接收点的相对位置如图所示。图设障碍物与发射点和接收点的相对位置如图所示。图中,中,x x表示障碍物顶点表示障碍物顶点P P至直射线至直射线TRTR的距离,称为菲的距离,称为菲涅尔余隙。规定阻挡时余隙为负,如图(涅尔余隙。规定阻挡时余隙为负,如图(a a);无阻;无阻挡时余隙为正挡时余隙为正 ,如图(,如图(b b)第6页/共47页82.1无线电波传输特征无线电波传输特征n n大气中的电波传播大气中的电波传播 大气对电波的折射:大气折射大气对电波的折射:大气折射率引起电波传播
5、方向发生弯曲率引起电波传播方向发生弯曲的现象。的现象。视线距离:视线所能到达的最视线距离:视线所能到达的最远距离。远距离。发射天线和接收天线高度分别发射天线和接收天线高度分别为为hThT和和hRhR,两个天线顶点的连,两个天线顶点的连线线ABAB与地面相切于与地面相切于C C点。可得点。可得视距传播的极限距离视距传播的极限距离d d为:为:在标准大气折射情况下,在标准大气折射情况下,ReRe8500 km8500 km,故:故:第7页/共47页92.2 移动通信的信道特移动通信的信道特征征n n多径衰落多径衰落由于信号在传输过程中是通过多条路径实现的,由于信号在传输过程中是通过多条路径实现的,
6、但是在不同路径中都有衰落现象,这中衰落称为但是在不同路径中都有衰落现象,这中衰落称为多径衰落。多径衰落。多径效应引起的接收信号中脉冲宽度扩展的现象,多径效应引起的接收信号中脉冲宽度扩展的现象,称为时延扩展称为时延扩展 。两个频率相隔很近的衰落信号,当时延扩展达到两个频率相隔很近的衰落信号,当时延扩展达到两个频率相隔很近的衰落信号,当时延扩展达到两个频率相隔很近的衰落信号,当时延扩展达到某一数值时,就有可能变得相关。对于某一时延某一数值时,就有可能变得相关。对于某一时延某一数值时,就有可能变得相关。对于某一时延某一数值时,就有可能变得相关。对于某一时延扩展值,两衰落信号是否相关取决于两者的频率扩
7、展值,两衰落信号是否相关取决于两者的频率扩展值,两衰落信号是否相关取决于两者的频率扩展值,两衰落信号是否相关取决于两者的频率间隔。两衰落信号相关时的频率间隔称为相关带间隔。两衰落信号相关时的频率间隔称为相关带间隔。两衰落信号相关时的频率间隔称为相关带间隔。两衰落信号相关时的频率间隔称为相关带宽宽宽宽 。第8页/共47页102.2 移动通信的信道特移动通信的信道特征征n n阴影效应阴影效应接收的信号场强会出现两种变接收的信号场强会出现两种变化:第一种变化是多径衰落或化:第一种变化是多径衰落或称快衰落,在性质上属于微观称快衰落,在性质上属于微观变化;第二种变化是随着车辆变化;第二种变化是随着车辆的
8、运动,信号场强中值也在缓的运动,信号场强中值也在缓慢地起伏,它起因于建筑物和慢地起伏,它起因于建筑物和起伏地形的阴影效应,故称之起伏地形的阴影效应,故称之为地形衰落或慢衰落为地形衰落或慢衰落 ,服从对,服从对数正态分布数正态分布 。随时间变化的慢衰落,即由于随时间变化的慢衰落,即由于大气折射状况的平缓变化,使大气折射状况的平缓变化,使得同一地点所收到的中值场强得同一地点所收到的中值场强随时间而缓慢地变化随时间而缓慢地变化 ,服从对,服从对数正态分布数正态分布 。第9页/共47页112.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n地形地物的分类n n地形的分类地形的分类准平滑地形准平滑地形传播
9、路径地形剖面图上,表面起伏高度在传播路径地形剖面图上,表面起伏高度在2020mm以下,且起以下,且起伏缓慢伏缓慢不规则地形不规则地形丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形第10页/共47页122.3 电波传播特性的估电波传播特性的估算算基站天线有效高度基站天线有效高度h hb bh hb b=h=htntn-h-hgngnvvh hgngn:从基站天线架设点起从基站天线架设点起3 35 5kmkm距离内的平均地面海拔高度距离内的平均地面海拔高度vvHHtntn:基站天线的海拔高度基站天线的海拔高度天线高度均指天线有效高度天线高度均指天线有效高度MS
10、MS天线有效高度天线有效高度h hmm有效高度有效高度指地面以上的高度指地面以上的高度 第11页/共47页132.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n地物的分类地物的分类按地面障碍物的密集程度和屏蔽程度分:按地面障碍物的密集程度和屏蔽程度分:开阔地:在电波传播方向上无高大树木、建筑物等障碍物,呈开开阔地:在电波传播方向上无高大树木、建筑物等障碍物,呈开阔状地面阔状地面郊区:移动台周围的障碍物不稠密郊区:移动台周围的障碍物不稠密 市区:移动台周围的障碍物稠密市区:移动台周围的障碍物稠密 第12页/共47页142.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n准平滑地形上的准平滑地形上的
11、 电波传播特性电波传播特性n n市区传播衰减中值市区传播衰减中值 的预测的预测 基本衰耗中值基本衰耗中值A Amm(f,d)(f,d)取决于传播距离取决于传播距离d d、工作频率工作频率f fA Amm(f,d)(f,d)曲线以曲线以 h hb b=200=200mm,h hmm=3m=3m 为基准为基准 第13页/共47页15基站天线有效基站天线有效 高度增益因子高度增益因子 H Hb b(h(hb b,d),d)2.3 电波传播特性的估算第14页/共47页16MSMS天线有效天线有效 高度增益因子高度增益因子 H Hmm(h(hmm,f),f)2.3 电波传播特性的估算第15页/共47页1
12、72.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算准平滑市区传播衰减中值准平滑市区传播衰减中值L L市区市区=L Lbsbs+A+Amm(f,d)-H(f,d)-Hb b(h(hb b,d)-H,d)-Hmm(h(hmm,f),f)HHb b(h(hb b,d),d)、HHmm(h(hmm,f),f)为增益因子,计算衰减中值时取减号为增益因子,计算衰减中值时取减号 。第16页/共47页182.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n郊区、开阔地的郊区、开阔地的 衰减中值的预测衰减中值的预测郊区衰减中值的预测郊区衰减中值的预测L L郊区郊区=L Ls s市区市区-K Kmrmr 郊区修正因子郊
13、区修正因子K Kmrmr 第17页/共47页192.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算开阔地衰减中值的预测开阔地衰减中值的预测L L开阔地开阔地=L Ls s市区市区-QQo o(或或QQr r)QQo o为开阔地修正因子为开阔地修正因子QQr r为准开阔地的修正因子为准开阔地的修正因子 第18页/共47页202.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n不规则地形修正因子 n n丘陵地的修正因子丘陵地的修正因子 地形起伏高度地形起伏高度h h:指自接收指自接收MSMS向发射的基站方向向发射的基站方向延伸延伸1010kmkm的范围内,地形起伏的的范围内,地形起伏的90%90%与与10
14、%10%处的高处的高度差度差丘陵地修正因子分为两项丘陵地修正因子分为两项以以h h为参数而变化的丘陵地修正因子为参数而变化的丘陵地修正因子K Kh h丘陵地微小修正因子丘陵地微小修正因子K Khfhfvv主要是考虑在丘陵中,谷底与山峰处的屏蔽作用不同,主要是考虑在丘陵中,谷底与山峰处的屏蔽作用不同,靠近山峰处,靠近山峰处,K Khfhf取负值,靠近山谷处,取负值,靠近山谷处,K Khfhf取正值取正值 第19页/共47页212.3 电波传播特性的估电波传播特性的估算算n n丘陵地的修正因子丘陵地的修正因子第20页/共47页222.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n孤立山岳的修正因子
15、孤立山岳的修正因子K Kjs js电波传播路径上有刃形单独山岳时,其背后的场强电波传播路径上有刃形单独山岳时,其背后的场强计算应考虑其绕射衰减计算应考虑其绕射衰减 绕射衰减修正因子绕射衰减修正因子K Kjs js在山岳高度在山岳高度HH为为200200mm时,以山时,以山岳到发射点的距离岳到发射点的距离d d1 1、到接收点的距离到接收点的距离d d2 2为参数为参数 若山岳高度若山岳高度H200mH200m,则需乘上高度影响系数则需乘上高度影响系数=0.07=0.07,即修正因子变为:即修正因子变为:KKjs js第21页/共47页232.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n孤立山
16、岳的孤立山岳的 修正因子修正因子K Kjs js第22页/共47页242.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n斜坡地形的修正斜坡地形的修正 因子因子K Kspsp在在5 51010kmkm内地形倾斜内地形倾斜正斜坡,倾角为正斜坡,倾角为+mm负斜坡,倾角为负斜坡,倾角为-mm第23页/共47页252.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n水陆混合路径的修正因子水陆混合路径的修正因子K KS S 以以d dSRSR与全距离与全距离d d的比值为地形参数的比值为地形参数 水面位于水面位于MSMS一方时混合路径修正因子如曲线一方时混合路径修正因子如曲线A(A(实线实线)所示所示 水
17、面位于基站一方时混合路径的修正因子如曲线水面位于基站一方时混合路径的修正因子如曲线B B(虚线虚线)所示所示 当水面在传播路径中间时,则取曲线的中间值当水面在传播路径中间时,则取曲线的中间值 第24页/共47页262.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n水陆混合路径水陆混合路径 修正因子修正因子K KS S 第25页/共47页272.3 电波传播特性的估算电波传播特性的估算n n其他因素对电波传播的影响 n n街道走向修正因子街道走向修正因子K Kaf af/K/Kacac 当电波传播方向与街道走向平行当电波传播方向与街道走向平行在纵向路线上在纵向路线上修正因子修正因子K Kaf a
18、f为正值,表示场强中值为正值,表示场强中值高于基准场强中值高于基准场强中值当电波传播方向与街道走向垂直当电波传播方向与街道走向垂直在横向路线上在横向路线上修正因子修正因子K Kacac为负值,表示场强中值为负值,表示场强中值低于基准场强中值低于基准场强中值 第26页/共47页282.3 电波传播特性的估电波传播特性的估算算n n街道走向修正因子街道走向修正因子K Kaf af/K/Kacac第27页/共47页292.3 电波传播特性的估电波传播特性的估算算n n建筑物的穿透衰耗建筑物的穿透衰耗L Lp p各个频段的电波穿透建筑物的能各个频段的电波穿透建筑物的能力不同力不同不同材料、结构和楼房层
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