移动通信第2章_无线通信电波传播与干扰(4)
无线通信技术第二章无线电的传播一.pdf
（
（
（（
例：已知基站处天线增益为10dB, 发射功率为10W, 移动台接
路径损耗：表示信号衰减，定义为有效发射功率和接收功（1）远场预测
的天线的远场
S偏振P偏振
上述两种情况下，对于理想导体界面有：
S偏振：反射电场与入射电场大小相等，相位连续。
P偏振：反射电场与入射电场大小相等，相位相差半个波长。
（
不同无线环境下的路径损耗指数：
数正态分布，即
）
参考距离d0、路径损耗指数n和标准方差 ，系统地描述了具有特定距离的位置的路径损耗模型。
该模型可用于无线系统设计和分析过
为 处的接收功率，
为使用路径损耗模型对 的估计值。
那么测量与估计值的均方差之和为 ∑
,使该值最小。
）利用（*）式计算 ： = 10nlog /
=-3n, =-10n, =-14.77n
=6525-2887.8n+327.15n 2
距离处，载波频。
现代移动通信蔡跃明题参考答案
现代移动通信蔡跃明题参考答案第⼀章思考题与习题1.何为移动通信？移动通信有哪些特点？答：移动通信是指通信的双⽅⾄少有⼀⽅在移动中（或者停留在某⼀⾮预定的位置上）进⾏信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机和⾏⼈）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定⽆线电台和有线⽤户）之间的通信。
移动通信的特点：（1）⽆线电波传播复杂（2）移动台受到的⼲扰严重（3）⽆线电频谱资源有限（4）对移动设备的要求⾼（5）系统复杂2.单⼯通信与双⼯通信有何特点？各有何优缺点？答：单⼯通信的特点：收发信机轮流⼯作、设备简单、省电、只允许⼀⽅发送时另⼀⽅进⾏接收；优点：设备简单、省电。
缺点：通信的时间长、使⽤不⽅便。
双⼯通信的特点：收发信机可以同时⼯作、使⽤⽅便，电源的消耗⼤；优点：使⽤⽅便、收发信机可以同时⼯作。
缺点：发射机总是⼯作的，电源消耗⼤。
3.常⽤的移动通信系统包括哪⼏种类型？答：蜂窝移动通信系统，⽆绳电话系统，集群移动通信系统，卫星移动通信系统，⽆线LAN 等4.移动通信系统由哪些功能实体组成？答：移动通信系统包括移动交换⼦系统（SS）、操作管理⼦系统（OMS）和基站⼦系统（BSS）（通常包括移动台（MS）），是⼀个完整的信息传输实体。
⽆线接⼝的主要功能如下：（1）⽤户与移动⽹之间的接⼝（Sm接⼝），即⼈机接⼝。
（2）移动台与基站之间的接⼝（Um接⼝）。
（3）基站与移动交换中⼼之间的接⼝（A接⼝）。
（4）基站控制器（BSC）与基站收发信机（BTS）之间的接⼝（Abis接⼝）。
（5）移动交换中⼼(MSC)与访问位置寄存器（VLR）之间的接⼝(B接⼝)。
（6）移动交换中⼼(MSC)与原籍位置寄存器(HLR)之间的接⼝(C接⼝)。
（7）原籍位置寄存器（HLR）与访问位置寄存器（VLR）之间的接⼝(D接⼝)。
（8）移动交换中⼼之间的接⼝(E接⼝)。
（9）移动交换中⼼（MSC）与设备标志寄存器（EIR）之间的接⼝（F接⼝）。
南开大学滨海学院移动通信网络优化第2章习题与答案
一、填空题1.无线通信的主要特点有：终端的随意移动性、传播信道的开放性和传播环境的__________。
复杂性。
2.无线通信信号传播的______是它明显的缺点。
不稳定性3. 无线电波的频率介于30Hz 到_______之间。
300GHz4. 移动通信系统中，实际的接收信号由_______、_______、绕射波、散射波和透射波五种波组成。
直射波 反射波5. 由于无线电波传播的特点，在移动通信系统中，信号从发射端到接收端的过程中，会产生四种效应，分别为_________、__________、________和________。
阴影效应 远近效应 多径效应 多普勒效应6.根据多普勒效应，在运动的波源前面，波长____，频率_____；在运动的波源后面，波长______，频率______。
变短 变高 变长 变低7. 对于增益为13dBd 的天线，其增益按单位dBi 进行折算后应为______dBi 。
15.158. 垂直波瓣宽度，也叫垂直______角，是指在垂直主瓣方向上，功率下降到最强方向一半时的夹角。
半功率9.无线电波的频率越高，传播损耗越______,穿透能力越______。
大 强10. 天线的极化方向是指天线辐射时形成的________的方向。
电场强度11. 由于电波的特性，水平极化传播的信号在贴近地面时会在表面产生_______。
极化电流12.无线电波在自由空间的传播损耗公式为______。
32.420lg 20lg loss MHz km P f d =++13. 定向天线的前向辐射功率与后向辐射功率之比称为________。
前后比14. 基站天线架设的越高，无线电波的传播损耗_______，基站的覆盖围_____。
越小 越大15.评价CDMA 网络前向覆盖能力的指标是_______和________。
Ec/Io Rx_Power16. 在CDMA 系统中，反映网络的反向覆盖能力的指标是_______。
2024版移动通信(第五版)(章坚武)第2章课件
移动通信经历了从模拟到数字、从语音到数据、从低速到高速的发展历程。目 前，移动通信已经进入到第五代移动通信技术（5G）时代，实现了更高的数据 传输速率、更低的时延和更广泛的覆盖范围。
移动通信的特点与优势
特点
移动通信具有移动性、电波传播条 件复杂、噪声和干扰严重、系统和 网络结构复杂等特点。
根据覆盖范围和容量需求，基站子系 统可分为宏基站、微基站、皮基站等 多种类型。
基站子系统功能
基站子系统包括基站收发信机、基站 控制器等设备，主要实现无线信号的 接收、发送、调制、解调等功能。
网络子系统网络子系统定义来自网络子系统是移动通信系统中的 核心部分，负责实现移动通信网 络的交换、传输、控制等功能。
移动台功能
移动台主要负责与基站子 系统进行无线通信，实现 用户通话、数据传输等功 能。
移动台分类
根据使用场景和功能需求， 移动台可分为手持式、车 载式、固定式等多种类型。
基站子系统
基站子系统定义
基站子系统是移动通信系统中的重要 组成部分，负责与移动台进行无线通 信，并将信号传输到网络子系统。
基站子系统分类
05
移动通信的标准化与演 进
移动通信的标准化组织
3GPP
第三代合作伙伴计划，负责制定 全球通用的第三代移动通信技术
标准。
3GPP2
第三代合作伙伴计划2，主要负 责CDMA2000和EV-DO等技术 的标准化工作。
ITU
国际电信联盟，负责全球电信标 准化工作，包括移动通信的标准 化。
IEEE
电气和电子工程师协会，也参与 了一些移动通信标准的制定，如
采用信道借用、信道预约、分组交换等技术。
软件无线电技术
软件无线电技术的概念
移动通信原理与系统(北京邮电出版社)课后习题答案
第一章概述1．1简述移动通信的特点：答：①移动通信利用无线电波进行信息传输；②移动通信在强干扰环境下工作；③通信容量有限；④通信系统复杂；⑤对移动台的要求高。
1．2移动台主要受哪些干扰影响？哪些干扰是蜂窝系统所特有的？答：①互调干扰；②邻道干扰；③同频干扰（蜂窝系统所特有的）；④多址干扰。
1．3简述蜂窝式移动通信的发展历史，说明各代移动通信系统的特点。
答：第一代（1G）以模拟式蜂窝网为主要特征，是20世纪70年代末80年代初就开始商用的。
其中最有代表性的是北美的AMPS（Advanced Mobile Phone System）、欧洲的TACS（Total Access Communication System）两大系统，另外还有北欧的NMT 及日本的HCMTS系统等。
从技术特色上看，1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。
主要是措施是采用频分多址FDMA 方式实现对用户的动态寻址功能，并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式，达到扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。
在信道动态特性匹配上，适当采用了性能优良的模拟调频方式，并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。
第二代（2G）以数字化为主要特征，构成数字式蜂窝移动通信系统，它于20世纪90年代初正式走向商用。
其中最具有代表性的有欧洲的时分多址（TDMA）GSM（GSM原意为Group Special Mobile，1989年以后改为Global System for Mobile Communication）、北美的码分多址（CDMA）的IS-95 两大系统，另外还有日本的PDC 系统等。
从技术特色上看，它是以数字化为基础，较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。
主要的实现措施有：采用TDMA（GSM）、CDMA（IS-95）方式实现对用户的动态寻址功能，并以数字式蜂窝网络结构和频率（相位）规划实现载频（相位）再用方式，从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。
移动通信- 第2章 移动通信信道与天线
地波、百千米 以内
百米波 十米 波
中等距离点到点广播和水上移 动
长和短距离点到点全球广播， 移动通信
对流层散射绕射 几百千米以内
米波
空 间波、对流 100km 以 层散射 绕射、视内 距
视距
30km 左
视距
20km
分米 波
右 厘米 波
毫米 波
短和中距离点到点移动通信， LAN 声音和视频广播个人通信
• 发射机发射信号后，经过一定距离的传播，功率因为辐射而受到损耗，这种损耗称为路径损耗。路径损耗 定义为有效发射功率与接收功率之间的差值。
• 当在有增益的情况下，自由空间的路径损耗为：
• 当天线具有单位增益，即发射天线的增益和接收天线的增益都为 1 时，其路径损耗 PL(dB)则简化为： • 把波长变换为频率后，考虑到发射和接收天线的增益，路径损耗用对数表示， 分别为：
第 2 章 移动通信信道与天线
2.1移动通信信道
• 通信信道(Communication Channel)是通信网中数据传输的通 路，一般分为物理信道和逻辑信道。物理信道指用于传输数据 信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成，逻辑信 道是指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过 中间节点所实现的逻辑通路。
• 2、慢衰落
• 慢衰落是由大气折射、大气湍流、大气层等平均大气条件的变化而引起的， 主要与气象条件、电路长度、 地形等因素有关。由于障碍物的阻挡而造成的阴影效应，使得接收信号强度下降，但该场强中值随地理位 置的改变变化缓慢，因此慢衰落又称为阴影衰落或对数正态衰落。
• 慢衰落的场强中值服从对数正态分布，且与位置与地点相关，衰落的速度取决于移动台的速度。接收信号 电平的随机起伏，即接收信号幅度随时间的不规则变化，衰落对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的 影响，严重的衰落甚至会使传播中断。
移动通信(第二章)
空间选择性衰落用相干距离描述。相干距离定义为两根天 线上的信道响应保持强相关时的最大空间距离。相干距离越短， 角度扩展越大，反之，相干距离越长，角度扩展越小。 典型的角度扩展值为：室内环境 360，城市环境为 20 ，平坦 的农村为 1。
传播损耗模型
❖ Okumura模型（奥村模型） ❖ Okumura-Hata模型 ❖ Hata模型扩展 ❖ COST-231模型 ❖ COST-231-Walfish-Ikegami模型
四种主要的效应
❖ 远近效应 由于接收用户的移动性，移动用户与基站之 间的距离也在随机变化，若各移动用户发射 信号的功率一样，那么到达基站时信号的强 弱将不同，离基站近者信号强，离基站远者 信号弱。通信系统中的非线性将进一步加重 信号强弱的不平衡性，甚至出现以强压弱的 现象，即为远近效应。
四种主要的效应
✓若频率管理或系统设计不当,就会造成同
频干扰；
✓在移动通信系统中，为了提高频率利用
✓农村：K 4 .7 8 lg f2 1 8 .3 3 lg f 4 0 .9 4
传播损耗模型
❖ Hata模型扩展（适合于个人通信系统）
适用条件： 频率：1500MHz-2000MHz 距离：1km-20km 基站天线高度：30m-200m 移动台天线高度：1m-10m
传播损耗公式 ：
L 5 0 ( u r b a n ) 4 6 . 3 3 3 . 9 l g ( f c ) 1 3 . 8 2 l g ( h b ) ( h m ) ( 4 4 . 9 6 . 5 5 l g ( h b ) ) l g ( d ) C M
信号损耗
❖ 多径传播引起的损耗（快衰落）： 在数十波长的范围内，接收信号场强的瞬时 值呈现快速变化的特征，这是由多径传播引 起的，称作快衰落，又称作小尺度衰落。其 电平分布一般服从瑞利（Rayleigh）分布或 莱斯（Rice）分布。
移动通信_第二章_移动通信电波传播与传播预测模型
(2)
PR 的计算
可得，PR PT / L 可得，L 10^ ( LdB /10)
L PT / PR
LdB 10 lg( L)
因此，PR PT / 10^(LdB / 10)
PR = PT / ( 10^(L_dB/10) ) = PT / ( 10^7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10^7.807 ) = 156 ( nW )
由移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物
及其它障碍物对电波路径的阻挡而形成的电磁场半盲 区（阴影效应）
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2.4 阴影衰落的基本特性
传播损耗受阴影衰落影响，可表示为
l ( r , ) r m 1010
室内传播的路径损耗指数 多条传播路径经过反射或
60GHz信号室内传播测量 32/42
2.3 3种基本电波传播机制
2.3 3种基本电波传播机制
反射(reflection) ：
阻挡体比传输波长大得多的物体 产生多径衰落的主要因素
34
2.3.2 绕射
挡时，发生绕射 惠更斯.菲涅尔原理 阻挡体具有尖锐边缘 频率越低，绕射能力越强
发射天线为各向均匀辐射时， 以发射源为中心，d为半径的 球面上单位面积的功率为：
Save PT 2 ( W / m ) 2 4 d
如天线具有方向性（发射天线 增益为GT），在主波束方向通 过单位面积的功率为：
SD Gt Save GT 2 PT ( W / m ) 2 4 d
所以，L (4 df / c ) (4 / c) d f
2 2
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2013年8月10日星期六
重庆大学 Chongqing University
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2.1 概述
2.1.1 电磁波传播
2.1.2 移动信道 2.1.3 陆地移动信道无线电波传播 2.1.4 地形环境分类
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2.1 概述
移动信道的复杂性
从无线系统工程的角度看
传播损耗和阴影衰落主要影响到无线区的覆 盖。合理的设计总可以消除这种不利的影响。 多径衰落严重影响信号传输质量，并且是不 可避免的，只能采用抗衰落技术来减少其影响。
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2.1 概述
三类衰落对无线系统工程的影响
多径衰落
阴影衰落
空间传播损耗与弥散
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2.1 概述
三类衰落效应图
多径衰落
多径衰落：移动传播环 境的多径传输而引起的衰落。 是移动信道特性中最具特色 的部分。
数十波长的范围内，接收 信号场强的瞬时值呈现快速 变化的特征。
阴影衰落
地形波动高度
地形波动高度△h描述电波传播路径中地形变化 的程度。 △h定义为：沿通信方向，距接收地点lOkm范围 内，10％高度线和90％高度线之高度差
10％高度线指地形剖面图上有10％地段上高度超过此线的一条水平线
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2.1 概述
移动信道在无线通信中的位置
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2.1 概述
移动信道衰落特性
移动信道的衰落特性取决于无线电波传播环境。 影响移动信道特性的三个因素
传播环境对移动信道特性起着关键作用
有哪些方法或技术可供用来克服这些不利影响
本章讲解第一个问题，即移动信道（电波传播）特性 如何？这是研究移动通信首先必须搞清楚的问题。后两 个问题不做详细讲述，可参考有关文献资料。
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2.1 概述
2.1.1 电磁波传播
2.1.2 移动信道 2.1.3 陆地移动信道无线电波传播 2.1.4 地形环境分类
移动信道是最复杂的一种通信信道
有线信道信噪比为46dB,传输波动不超过1－2dB,传输质量可控
无线信道衰落（信号强度的骤然降低）深度可达30dB；在城市 环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在一秒钟之内 的显著衰落可达数十次，这种衰落现象严重恶化接收信号的质量， 影响通信可靠性 同频干扰。衰落使接收信号弱于同频干扰信号，接收机就会锁 定在错误信号上 衰落使数字通信的误比特率(BER)大大增加 在有线信道中能够很好工作的语音编码器、调制解调器和同步 装臵在移动环境中工作性能将会大大恶化
人工建筑的数量、高度、分布和材料特性
该地区的植被特征 天气状况 自然的和人为的电磁噪声状况
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2.1 概述
移动信道环境的影响—— 基站天线与移动台天线存在显著高度差别
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系统工作频率对移动信道特性的影响
工作频率越高，接收信号衰落越大
移动台运动状况对移动信道特性的影响
运动速度越高，移动信道特性越复杂 重庆大学 Chongqing University
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2.1 概述
传播环境对移动信道的影响
确定某个特定区域的传播环境的主要因素
自然地形(高山、丘陵、平原或水域等)
建立电波传播模型。模型可包括图表、近似 计算公式等。
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2.1 概述
对移动信道的研究
移动通信系统设计的技术问题
无线电信号在移动信道中可能发生的变化以及发 生这些变化的原因 对于特定的无线传输技术，这些变化对传输质量 和系统性能有什么影响
空间传播损耗与弥散
多径衰落
长区间中值随距基站 的距离而变，其衰减特 性一般服从 d n 律。其 中n一般取3-4。
阴影衰落
它表明的是在以公里 计的较大范围内接收信 号的变化特性。
空间传播损耗与弥散
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2.1 概述
三类衰落对无线系统工程的影响
衰落特性符合瑞利分布。 这种衰落由于衰落速率较 快，又可称为快衰落或短区 间衰落。 在数十波长范围内对信号 求平均，可得到短区间中值。
空间传播损耗与弥散
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2.1 概述
三类衰落效应图
多径衰落
阴影衰落：由于传播环 境中的地形起伏、建筑物 及其他障碍物对电波遮蔽 所引起的衰落。
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2.1 概述
移动信道环境的影响—— 近端区域物体的反射导致多径衰落
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2.1 概述
移动信道衰落特性
复杂、恶劣的传播条件是移动信道的特征 抵消衰落影响的各种技术措施
抗衰落技术：分集、扩频／跳频、均衡、交织 和纠错编码
信号传输方式：调制方式 各种抗衰落技术和数字传输技术的研究对发展 数字移动通信系统十分重要
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2.1 概述
对移动信道的研究
移动信道的基本研究方法
理论分析。用电磁场理论或统计理论分析电波在移动 环境中的传播特性，并用各种数学模型来描述移动信道。
现场电波传播实测。在不同的传播环境中，对电波传 播实测试验。 移动信道的计算机模拟。是近年来随着计算机技术的 发展而出现的研究方法。
上述三种研究方法是相辅相成的。在实际研究工作中， 往往处于研究进程的不同阶段。
• 移动通信电波传播最具特色的现象是多径衰落, 或称多 径效应。无线电波在传输过程中会受到地形、地物的影 响而产生反射、绕射、散射等, 从而使电波沿着各种不 同的路径传播, 这称为多径传播。由于多径传播使得接 收端接收到的信号也是在幅度、相位、频率和到达时间 上都不尽相同的多条路径上信号的合成信号, 因而会产 生信号的频率选择性衰落和时延扩展等现象, 这些被称 为多径衰落或多径效应。 • 所谓频率选择性衰落是指信号中各分量的衰落状况与频 率有关, 即传输信道对信号中不同频率成分有不同的、 随机的响应。由于信号中不同频率分量衰落不一致, 因 此衰落信号波形将产生失真。
数百波长区间内，信号的 短区间中值也出现缓慢变动 的特征。
阴影衰落
其衰落特性符合对数正态 分布。
这种衰落速率较慢，又称 慢衰落。
空间传播损耗与弥散
在较大区间内对短区间中 值求平均可得长区间中值。
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移动通信系统
第二章 无线通信电波传播与干扰
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第二章 无线通信电波传播与干扰
2.1 2.2 概述 自由空间传播
2.3
2.4
多径传播的基本特性
多径传播对数字传输的影响
2.5
2.6 2.7 2.8
阴影衰落传播
电波传播的路径损耗预测模型 多径传播的建模与仿真 外部噪声与干扰
n
空间传播损耗与弥散，用 d 表示，其中n一般取3-4。 阴影衰落，用 R (d )表示。
多径衰落，用 S (d ) 表示。
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2.1 概述
三类衰落效应图
三种衰落效应表现在不同距离（时间）范围内。下图给 出了一种典型的实测接收信号场强分布。
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2.1 概述
2.1.1 电磁波传播 2.1.2 移动信道
2.1.3 陆地移动信道无线电波传播
2.1.4 地形环境分类
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2.1 概述
电磁波传播特性
地形环境不同，电波特性就不相同。 将传播环境按地形特征分类，有助于研究不同地 形环境下的电波传播特性。 主要考虑传播路径中的地形变形度量以及地形起 伏区域中的天线高度计算两个问题。即：
地形波动高度
天线有效高度 重庆大学 Chongqing University
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2.1 概述
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2.1 概述
无线移动通信信道的基本特点
复杂无线移动通信信道的基本特点： ● 以地波形式传播 ● 同时受电波传播时的衍(绕)射、反射、 散射和吸收等现象影响 ● 从观察时间的角度，可分为长期慢衰落 效应和短期快衰落效应 ● 对接收信号的主要影响是多径衰落 ● 可从时间和空间描述、测试多径衰落
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2.1 概述
陆地移动信道无线电波传播数学描述