第2章 移动信道的传播特性
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1 第二部分 移动信道的传播特性
10W 10dBW =10lg( )dBW 1W
瓦相对于1瓦的分贝瓦数 即10瓦相对于 瓦的分贝瓦数。 瓦相对于 瓦的分贝瓦数。 所以， 所以， 10 dBW,
（ 相对值
10W,
绝对值
10dB
比率 ）
11
大气中的的电波传播 在实际的移动信道中， 在实际的移动信道中，电波是在低 层大气中传播的，为非均匀介质， 层大气中传播的，为非均匀介质，因此 会产生折射 吸收现象 折射和 现象。 会产生折射和吸收现象。 对于超短波波段， 对于超短波波段，折射现象尤为突 它会影响到视距的极限传播距离。 出，它会影响到视距的极限传播距离。
实际环境：单个障碍物（ 实际环境：单个障碍物（如：山岳、高大建筑物） 山岳、高大建筑物） 刃形绕射的三种情况： 刃形绕射的三种情况：
h<0 h>0 h=0
9
②有时也用分贝量度相对某些标准值。 有时也用分贝量度相对某些标准值。 例如： 毫瓦分贝 即相对于1毫 毫瓦分贝（ 例如：10毫瓦分贝（即相对于 毫 的功率等于： 瓦）的功率等于：
功率 W ) mdB X mdB = 10 lg( 0.001 W
（或写成：dBm） 或写成： ）
10
的差别？ 问：10 dBW, 10W, 10dB 的差别？
其中,d的单位是 的单位是Mhz．ＧＴ，ＧＲ为１．L fs ]～d , f ; d 或f 增加一倍，[L fs ]增加6dB
8
是两个功率之比的量度, 表示。 ① 是两个功率之比的量度 用dB表示。 表示 若比较两个功率 P1和 P2 10 lg (P2/P1) dB 例如： 例如： P2/P1 1000 100 1 1/10 dB 30 20 0 -1
14
障碍物的影响与绕射损耗： 障碍物的影响与绕射损耗：
03次课 第02章 移动信道的传播特性-2_2013
接收信号的统计分析（σ 为方差）
r e 2 1 相位概率密度函数（均匀分布）： p ( ) 2 p( r ) 包络概率密度函数（瑞利分布）：
r2 2 2
r0
0 2
数字移动通信 3-20
2、莱斯分布
产生的原因
离基站较近的区域，通常存在占支配地位的直射波 信号。 当存在一个主要的静态 ( 非衰落 ) 信号分量时，接收 信号包络服从莱斯分布。
接收信号的统计分析
(r 2 rs 2 ) rrs r pr (r ) 2 exp I0 ( 2 ) 2 2
当主要分量减弱后， 莱斯分布退化为瑞利 分布！
数字移动通信 3-21
3、 Nakagami-m分布
由Nakagami在20世纪60年代提出
2.5 电波传播损耗预测模型 2.6 多径衰落信道的建模和仿真
数字移动通信 3-3
第2章
第2讲
要求与重点
1. 了解多径衰落信号幅度的特征量
2. 掌握描述多径信道参数的物理意义
3. 理解多径衰落对通信系统的影响
4. 理解衰落类型和阴影衰落的特性
重点：描述多径信道的主要参数 难点：相关（干）带宽、相关时间、相关距离
看上去信号有什么变化呢？
数字移动通信 3-18
五、多径接收信号的统计特性(自学)
移动无线信道统计分析：对接收信号的功率或
电压包络进行定量描述。 瑞利分布
莱斯分布
Nakagami-m分布
数字移动通信 3-19
1、瑞利分布
产生的原因
在发信机与收信机之间没有直射波通路； 有大量反射波存在，到达接收天线的方向角和相位 随机，且在0～2π 内均匀分布； 各个反射波的幅度和相位统计独立。
第2章 移动通信信道的电波传播 2.1 VHF、UHF频段的电波传播特性2.2 阴 影 效 应2.3 移动信道的多径传播
第2章 移动通信信道的电波传播
• 2.1 VHF、UHF频段的电波传播特性 • 2.2 阴 影 效 应 • 2.3 移动信道的多径传播特性 • 2.4 多径衰落的时域特征和频域特征 • 2.5 电波传播损耗预测模型与中值路径损耗
预测
2.1 VHF、UHF频段 的电波传播特性
2.1.1 自由空间电波传播方式 2.1.2 视距传播的极限距离 2.1.3 绕射损耗 2.1.4 反射波
d0 3.57( hR (m) hT (m)) (km)
即视距取决于收、发天线的高度。天线架设越高，
视线距离越远。考虑空气不均匀性对电波传播轨迹的
影响，在标准大气折射情况下，等效地球半径
R=8500 km，可得修正后的视距传播的实际极限距
离 重点2
d0 4.12( hR (m) hT (m)) (km)
通过电场实测可以得到慢衰落的统计规 律。统计分析表明，接收信号的局部均值rlm 近似服从对数正态分布，其概率密度函数为
P(rlm )
1
e
rlm rlm
2 2
2π
式中， rlm 为整个测试区的平均值，即
rlm的期望值，取决于发射机功率、发射和接
收天线高度以及移动台与基站的距离。σ为标
准偏差，取决于测试区的地形地物、工作频率
慢衰落速率主要决定于传播环境，即移 动台周围地形，包括山丘起伏，建筑物的分 布与高度，街道走向，基站天线的位置与高 度，移动台行进速度等，而与频率无关。
慢衰落的深度，即接收信号电平变化的 幅度取决于信号频率与障碍物状况。频率较 高的信号比频率较低的信号容易穿透建筑物， 而频率较低的信号比频率较高的信号更具有 较强的绕射能力。
作业
W2-1，简述移动通信中电波传播的方式
• 2.1 VHF、UHF频段的电波传播特性 • 2.2 阴 影 效 应 • 2.3 移动信道的多径传播特性 • 2.4 多径衰落的时域特征和频域特征 • 2.5 电波传播损耗预测模型与中值路径损耗
预测
2.1 VHF、UHF频段 的电波传播特性
2.1.1 自由空间电波传播方式 2.1.2 视距传播的极限距离 2.1.3 绕射损耗 2.1.4 反射波
d0 3.57( hR (m) hT (m)) (km)
即视距取决于收、发天线的高度。天线架设越高，
视线距离越远。考虑空气不均匀性对电波传播轨迹的
影响，在标准大气折射情况下，等效地球半径
R=8500 km，可得修正后的视距传播的实际极限距
离 重点2
d0 4.12( hR (m) hT (m)) (km)
通过电场实测可以得到慢衰落的统计规 律。统计分析表明，接收信号的局部均值rlm 近似服从对数正态分布，其概率密度函数为
P(rlm )
1
e
rlm rlm
2 2
2π
式中， rlm 为整个测试区的平均值，即
rlm的期望值，取决于发射机功率、发射和接
收天线高度以及移动台与基站的距离。σ为标
准偏差，取决于测试区的地形地物、工作频率
慢衰落速率主要决定于传播环境，即移 动台周围地形，包括山丘起伏，建筑物的分 布与高度，街道走向，基站天线的位置与高 度，移动台行进速度等，而与频率无关。
慢衰落的深度，即接收信号电平变化的 幅度取决于信号频率与障碍物状况。频率较 高的信号比频率较低的信号容易穿透建筑物， 而频率较低的信号比频率较高的信号更具有 较强的绕射能力。
作业
W2-1，简述移动通信中电波传播的方式
第2章移动信道的传播特性
大气折射有利于超视距的传播，但在视线距离内，因为折 射现象所产生的折射波会同直射波同时存在，从而也会产 生多径衰落。
超视距传播
假设A点架设一部发信机，天线的架高是H1，AB是 和地球相切的一条射线。若要接收到来波，接收天线
的架高必须超出这条切线。
A
d1 C d2 B
H1
H2
➢OO
视线传播极限距离
PT GT GR2 (4 )2 d 2
PT
➢ PT = 发射功率 (W) ➢ GT = 发射天线增益 ➢ GR = 接收天线增益 ➢ = c/f 波长(m)，c = 光速 (3×108 m/s)
➢ d = 发射机和接收机之间的距离(m)
自由空间传播损耗
自由空间传播损耗可以定义为：(不考虑天线增益)
前言
无线电波传播特性的研究结果可以用某种统计描述，也 可以建立电波传播模型，如图表、近似计算公式或计算 机仿真模型等。
本章在阐述陆地无线电波传输特性的基础上，重点讨论 陆地移动通信信道的特征、场强（或损耗）的计算方法 ，并对移动通信信道仿真作简要介绍。
内容安排
2.1 陆地无线电波传播特性 2.2 移动通信信道的多径传播特性 2.3 描述多径衰落信道的主要参数 2.4 阴影衰落的基本特性 2.5 电波传播损耗预测模型
Lfs
PT PR
4d
2
以dB计，得到：
或
L fs
(dB)
10
lg
4d
2
Lfs(dB) 32.44 20 lg d (km) 20 lg f (MHz )
可见，自由空间电波传播损耗只与工作频率 f 和传 播距离 d 有关。
2.1.3 大气中的电波传播
在实际移动通信信道中，电波在低层大气中传播。 整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平
超视距传播
假设A点架设一部发信机，天线的架高是H1，AB是 和地球相切的一条射线。若要接收到来波，接收天线
的架高必须超出这条切线。
A
d1 C d2 B
H1
H2
➢OO
视线传播极限距离
PT GT GR2 (4 )2 d 2
PT
➢ PT = 发射功率 (W) ➢ GT = 发射天线增益 ➢ GR = 接收天线增益 ➢ = c/f 波长(m)，c = 光速 (3×108 m/s)
➢ d = 发射机和接收机之间的距离(m)
自由空间传播损耗
自由空间传播损耗可以定义为：(不考虑天线增益)
前言
无线电波传播特性的研究结果可以用某种统计描述，也 可以建立电波传播模型，如图表、近似计算公式或计算 机仿真模型等。
本章在阐述陆地无线电波传输特性的基础上，重点讨论 陆地移动通信信道的特征、场强（或损耗）的计算方法 ，并对移动通信信道仿真作简要介绍。
内容安排
2.1 陆地无线电波传播特性 2.2 移动通信信道的多径传播特性 2.3 描述多径衰落信道的主要参数 2.4 阴影衰落的基本特性 2.5 电波传播损耗预测模型
Lfs
PT PR
4d
2
以dB计，得到：
或
L fs
(dB)
10
lg
4d
2
Lfs(dB) 32.44 20 lg d (km) 20 lg f (MHz )
可见，自由空间电波传播损耗只与工作频率 f 和传 播距离 d 有关。
2.1.3 大气中的电波传播
在实际移动通信信道中，电波在低层大气中传播。 整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平
移动通信知识点回顾
小区制指将整个服务区划分为若干个无线小区，每个无线小区设一个基站 ，由它负责本区移动通信的联络与控制。
特点： 优点：同频复用距离距离减小，提高了频率利用率；MS台和基站的 发射功率减小，同时减小互相干扰；容量高；
缺点：系统结构和控制较为复杂，有同频干扰、越区切换等问题。
3．移动通信的基本技术有哪些
道编码。 2．语音编码可分为哪3类？各类语音编码具有哪些特点？ 语音编码通常可分为3类：波形编码、声源编码和混合编码。波形编码
是依据语音信号的时域波形来进行编码，PCM 合成特点。语音特征 参数，传输，恢复。声码器。 混合编码是将波形编码的高质量和声源编码的高压缩 3．采用交织技术的目的是什么？ 有突发性干扰和衰落，是长串连续的块状误码。交织技术正是为解决这 一问题而设计的。
二、简答题 1．移动通信的电波传播具有哪些特点? ① 自由空间传播损耗，② 阴影衰落（效应）。 ③ 多径效应。 ④ 多普勒效应。
立德 明志 精业 惟新
精于勤毁于随
66 // 5614217
第2章移动信道无线传输特性
移动通信中使用的地形分类 即“准平滑地形”和“不规则地形”。 ① 准平滑地形：也称“中等起伏地形”， ② 不规则地形：
2．产生邻频干扰的主要原因是什么？克服邻频干扰的 措施有哪些？
答：产生邻频干扰的主要原因是发射机的带外抑制度 和接收机的选择性不好。
克服邻频干扰的措施有（1）对发射机的带外抑制度和 接收机的选择性提出要求；（2）使相邻的频道不在同 一小区甚至相邻小区内使用。
3．产生同频干扰的主要原因是什么？克服同频干扰的 措施有哪些？
此需要相隔一定的距离。
7．GPRS：通用分组无线业务。
移动通信信道-2
接收信号呈现为一串脉冲，出现时间色散现象。
N 4
a0
t
五、时延扩展和相关带宽
2、时延扩展的描述
时延功率谱：由不同时延信号分量的平均功率构成
P(τ) 归一化时延谱 P( )
0dB
时延扩展， P(τ )的均方根
P()
30dB
0
m 平均时延
Tm
相对时延值
最大多径时延， P(τ )下 降到-30dB时的时延差
2、多径传播对接收信号产生的影响 典型实例 800MHz室内环境中典型传播时延扩展为
1μs，符号速率200kbps，符号宽度？重叠率？
符号宽度5μs，重叠覆盖率20%
2.2 移动通信信道的多径传播特性
2.2.1 移动通信信道中的电波传播损耗特性 2.2.2 移动环境下的多径传播 2.2.3 多普勒频移 2.2.4 多径接收信号的统计特性（自学） 2.2.5 衰落信号幅度的特征量
2.2.5 衰落信号幅度的特征量
2.2.4 多径接收信号的统计特性（提示）
移动通信信道统计分析：对接收信号的功率或 电压包络进行定量描述。 以瑞利分布为例，接收信号的包络和相位(σ为方差)：
– 包络概率密度函数（瑞利分布）：
r 2 2 p(r ) 2 e
1 2
r2
r0
– 相位概率密度函数（均匀分布）： p( )
深度衰落发生的次数较少，浅度衰落发生得相当频繁。 衰减20dB概率为1%，衰减30dB和40dB的概率分别为 0.1%和0.01%。
正斜率 负斜率
t1
t2
t3
t4
A
1
2
3
4
NA 4 /T
N 4
a0
t
五、时延扩展和相关带宽
2、时延扩展的描述
时延功率谱：由不同时延信号分量的平均功率构成
P(τ) 归一化时延谱 P( )
0dB
时延扩展， P(τ )的均方根
P()
30dB
0
m 平均时延
Tm
相对时延值
最大多径时延， P(τ )下 降到-30dB时的时延差
2、多径传播对接收信号产生的影响 典型实例 800MHz室内环境中典型传播时延扩展为
1μs，符号速率200kbps，符号宽度？重叠率？
符号宽度5μs，重叠覆盖率20%
2.2 移动通信信道的多径传播特性
2.2.1 移动通信信道中的电波传播损耗特性 2.2.2 移动环境下的多径传播 2.2.3 多普勒频移 2.2.4 多径接收信号的统计特性（自学） 2.2.5 衰落信号幅度的特征量
2.2.5 衰落信号幅度的特征量
2.2.4 多径接收信号的统计特性（提示）
移动通信信道统计分析：对接收信号的功率或 电压包络进行定量描述。 以瑞利分布为例，接收信号的包络和相位(σ为方差)：
– 包络概率密度函数（瑞利分布）：
r 2 2 p(r ) 2 e
1 2
r2
r0
– 相位概率密度函数（均匀分布）： p( )
深度衰落发生的次数较少，浅度衰落发生得相当频繁。 衰减20dB概率为1%，衰减30dB和40dB的概率分别为 0.1%和0.01%。
正斜率 负斜率
t1
t2
t3
t4
A
1
2
3
4
NA 4 /T
移动通信原理与系统.(优选)
移动通信原理与系统第1章概论1.（了解）4G网络应该是一个无缝连接的网络，也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。
当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联，所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。
2.所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。
移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
无线通信是移动通信的基础。
3.移动通信主要的干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰。
（以下为了解）1）互调干扰。
指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生与有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰。
2）邻道干扰。
指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。
3）同频干扰。
指相同载频电台之间的干扰。
4.按照通话的状态和频率的使用方法，可以将移动通信的工作方式分成：单工通信、双工通信、半双工通信。
第2章移动通信电波传播与传播预测模型1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。
对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。
移动信道的基本特性是衰落特性。
2.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磁波的遮蔽所引起的衰落。
多径衰落：无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。
无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。
大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。
小尺度衰落模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的快速变化。
3.在自由空间中，设发射点处地发射功率为P t，以球面波辐射；设接收的功率为P r，则P r=（A r/4πd2）P t G t式中，A r=λ2G r/4π，λ为工作波长，G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。
移动通信原理 (吴伟陵 牛凯 著) 电子工业出版社 课后答案
s3 = [1 1 −1 −1] ， s3 = [1 −1 −1 1] 。波形图：略
正交性：任取两组 Wslsh 函数，将对应元素相乘再求和，结果均为 0。例如， s1 与 s2 ， 1×1+1× (−1) +1×1+1× (−1) = 0 ，同ห้องสมุดไป่ตู้可证明其它组合的正交性。
3.7 在信噪比受限的 CDMA 系统中，若已知 Eb / N0 = 6dB ，相邻小区干扰 β = 60% ，语 音激活因子ν = 50% ，功控精度α = 0.8 ，射频带宽为1.25MHz ，传输速率为 9.6Kbps ，
Eb / N0 1× β
ν
6 1× 0.6
0.5
3.8 在地址码的移位寄存器实现结构中有两种不同的类型：SSRG 和 MSRG。它们各自有什 么特点？两类结构之间有什么关系？ 答：SSRG 是简单型移位寄存器，又称 Fabonacci 型移位寄存器；MSRG 是模块（组件）型 移位寄存器，又称为 Galois 型移位寄存器。 对于 SSRG，特定输出起始相位给定的伪随机序列与并行模 2 加的相移模块之间规律是不确 定的随机规律；对于 MSRG，特定输出起始相位给定的伪随机序列与并行模 2 加的相移模 块之间的规律是确定型的，即可以通过不同的相移模块产生所要求特定的输出伪随机序列。 这两种结构是等效的，它们能得到相同的序列，所不同的只是相对相移。
第 6 页 共 51 页
移动通信中主要采用混合编码。
4.2 试说明 GSM 语音编码方案的主要特点，其中全速率与半速率各为多少？ 答：GSM 语音编码是规则脉冲激励长期预测编码，即 RPE-LTP 方案，其基本原理基于线性 预测编码，采用等间隔、相位与幅度优化的规则作为激励源，以便使合成后的波形更接近原 始信号。该方案结合长期预测以消除信号的冗余度，降低编码速率，同时其算法较简单，计 算量适中且易于硬件实现。全速率：13kbps；半速率：6.5kbps。
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2.1.2 直射波
采用模型
自由空间传播模型。
自由空间模型的定义
天线周围是均匀无损耗的无限大空间； 大气层是各向同性的均匀媒质； 电导率为0，相对介电常数和相对磁导率为1。
自由空间特性
不存在电波的反射、折射、绕射、色散和吸收等现象， 电波的传播速率等于真空中光速C； 但存在电波传播损耗（也称衰减）。
前言
无线电波传播特性的研究结果可以用某种统计描述，也 可以建立电波传播模型，如图表、近似计算公式或计算 机仿真模型等。 本章在阐述陆地无线电波传输特性的基础上，重点讨论 陆地移动通信信道的特征、场强（或损耗）的计算方法 ，并对移动通信信道仿真作简要介绍。
内容安排
2.1 陆地无线电波传播特性 2.2 移动通信信道的多径传播特性 2.3 描述多径衰落信道的主要参数 2.4 阴影衰落的基本特性 2.5 电波传播损耗预测模型
前言
电波传播的开放性、接收环境的复杂性和移动台的随机移动 性是移动通信信道的主要特点，而这些特点导致了其传播条 件是时变、复杂、恶劣的。因此，移动通信信道是十分复杂 的。 移动通信信道研究的基本方法是理论分析、现场电波传播实 测和计算机仿真三种：
第一种是利用电磁场理论来描述移动通信信道，其不足是数学模型 往往过于简化导致应用范围受限； 第二种是通过在不同的电波传播环境中的实测实验，得出包括接收 信号幅度、时延及其他反映信道特征的参数，其不足是费时费力且 往往只针对某个特定传播环境； 第三种是通过建立仿真模型，用计算机仿真来模拟各种无线电波传 播环境。随着计算技术的发展，计算技仿真方法因能快速模拟出各 种移动通信信道而得到越来越多的应用。
《移动通信》
第 2 章 移动通信信道
前言
移动通信信道是移动用户在各种环境中进行通信时的无 线电波传播通道。 从发射机天线到接收机天线，无线电波的传播有直射、 反射、折射、绕射等多种途径，它们可能部分存在或同 时存在，呈现随机性。 移动通信信道在各种通信信道中是最为复杂的一种。在 有线传播线路中，信噪比的波动通常不超过1~2dB，而 陆地移动通信信道中信号强度的骤然降低，即衰落深度 可达30dB。
( a)
d1
d2
R h2
x
P
( b)
绕射损耗
工程上采用图表形式。
图中横坐标为x/x1，其中x1是第 一菲涅尔区在P点横截面的半径。 x/x1＞0.5时附加损耗为0dB，即 障碍物对直射波传播基本上没 有影响。 x<0时，损耗急剧增加。 x=0时，TR射线从障碍物顶点擦 过，附加损耗约为6dB。 因此，在选择天线高度时，根 据地形尽可能使服务区内各处 的菲涅尔区余隙x/x1＞0.5。
前言
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且是随机的，这 比固定点的无线通信要复杂得多。 总之，移动通信信道会引起接收信号在相应的时间域、 频率域及空间域产生选择性衰落，而这些衰落不但会严 重恶化移动通信系统的传输可靠性，还会明显降低移动 通信系统的频谱效率。 因此，为实现优质可靠的无线通信，必须采取相应的一 系列措施，而要保证所用技术的有效性，掌握移动通信 信道特性是基础。
-4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
x / x1
2.1.5 反射
反射波：当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，如 果尺寸比电波波长大得多时会产生镜面反射。
可见，自由空间电波传播损耗只与工作频率 f 和传 播距离 d 有关。
2.1.3 大气中的电波传播
在实际移动通信信道中，电波在低层大气中传播。 整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平 流层、中间层、电离层和散逸层，再上面就是星际空间了。 低层大气是指距地面高度10~15km以下的大气层。低层大气 所含空气占整个地球大气层的80%以上，对于天气和气候有 直接的影响。
天线的地面反射信号场强也可以忽略不计，这
样情况下，电波可视作在自由空间传播。
接收功率计算公式
自由空间的接收功率：
PR
d
PT GT GR 2 PR (d ) (4 ) 2 d 2
PT = 发射功率 (W)
PT
GT = 发射天线增益
GR = 接收天线增益 = c/f 波长(m)，c = 光速 (3×108 m/s)
当平面上最大的突起高度小于表面平整度参数 hc 时，可 认为该表面是平滑的 ，此时电波入射后发生反射； 当平面上最大的突起高度大于或等于 hc 时，则认为该表 面是粗糙的，此时电波入射后发生散射。
大气折射
dn 其弯曲程度取决于大气折射率n的垂直梯度： dh
大气折射对电波传播的影响 ，在工程上通常用 “地球等效半径”来表征，也就是认为电波依然 按直线方向行进，只是地球的实际半径变成了等 效半径。
Re k R0 R0 1 dn 1 R0 dh
大气折射
标准大气情况下，等效地球半径系数k=4/3。地球实际半径 是6370 km, 地球等效半径为8500 km。 大气折射的结果是传播距离比极限视距更远了，即所谓的 超视距传播。 大气折射有利于超视距的传播，但在视线距离内，因为折 射现象所产生的折射波会同直射波同时存在，从而也会产
2.1.1 电波传播方式
发射机天线发出的无线电波，可以从不同的路 径到达接收机，它们大体上可归结为直射、反射、 绕射和散射等形式，其中反射、绕射和散射是影响 移动通信中电波传播的基本形式。典型的传播通路 如图2-1所示。
2.1.1 电波传播方式
图2-1 典型的电波传播通路
2.1.1 电波传播方式
A
d1
C
d2
B
d2 ( Re hr )2 Re2 2Re hr h 2Re hr
2 r
Re
d d1 d 2 2 Re
Re 8500km
ht hr
o
d 4.12
ht hr
2.1.4 障碍物的影响与绕射损耗
在实际情况下，电波的直射路径 上存在各种障碍物，电波绕过障碍 物遮挡向前传播的现象称为绕射。 绕射可以用惠更斯原理解释。 惠更斯原理：波前的所有点可作 为产生次级波的点源，这些次级波 组合起来形成传播方向上新的波前。
3、900 MHz （UHF） 4、1800MHz （UHF） 5、第三代移动通信IMT-2000使用1.8-2.2GHz的频段（UHF）。
目录
2.1 陆地无线电波传播特性
2.1.1 电波传播方式 2.1.2 直射波 2.1.3 大气中的电波传播 2.1.4 障碍物的影响与绕射损耗 2.1.5 反射波 2.1.6 散射波
绕射是由次级波的传播进入阴影
区而形成。
绕射损耗
P
绕射损耗：由绕射引起的附加传 播损耗称为绕射损耗，该损耗与 障碍物的性质、传播路径的相对 位置有关。 x 表示障碍物顶点至直射线 TR 的 距离，称为菲涅尔余隙。 规定阻挡时余隙为负，无阻挡时 余隙为正。
h1 T h1 T
x
d1
d2
R h2
生多径衰落。
超视距传播
假设A点架设一部发信机，天线的架高是H1，AB是
和地球相切的一条射线。若要接收到来波，接收天线
的架高必须超出这条切线。
A d1 C d2 B H2 O O
H1
视线传播极限距离
d1 ( Re ht )2 Re2 2 Re ht h 2Re ht
2 t
低层大气并不是均匀介质，它的温度、湿度以及气压均随时 间和空间而变化，因此会产生折射和吸收现象，在VHF和 UHF波段的折射现象尤为突出，它将直接影响视线传播的极 限距离（增大）。
大气折射
折射产生机理 大气折射率是变化的，当一束电波通过折射率 随高度变化的大气层时，由于不同高度上的电波 传播速度不同，从而使电波射束发生弯曲，弯曲 的方向和程度取决于大气折射率的垂直梯度。这 种由大气折射率引起电波传播方向发生弯曲的现 象，称为折射。
米波 视距内直线传播 (超短波) 分米波 (微波)
UHF
SHF
超高频 Super
3GHz~30G Hz
厘米波 (微波)
毫米波 (微波)
极高频 30GHz~30 EHF Extremely 0GHz
2.1 陆地无线电波传播特性
目前典型移动通信使用频段： 1、150 MHz （VHF）
2、450 MHz （UHF）
VHF与UHF频段，典型传播方式：
1、直射：从发射天线直接到达接收天线的电波称为直射波。 2、反射：经过大楼墙面等反射到达接收天线的电波称为反射波。 3、散射：经过粗糙表面或小物体散射到达接收天线的电波称为 散射波。 4、绕射：绕过障碍物遮挡向前传播到达接收天线的电波称为绕 射波。 发射机天线发出的电波经过上述多种传播路径最终到达接收 机，这些来自同一波源的电波信号叠加在一起会产生干涉， 即多径衰落现象。
2.1.6 散射
产生：
当电波入射到粗糙表面时，反射能量由于散射而散布于 所有方向，形成散射波。
影响：
在实际移动环境中，有时接收信号比单独绕射和反射模 型预测的要强，这是因为当电波遇到粗糙表面（例如树 林）时，发生散射作用，这就给接收机提供了额外的能 量。
散射
散射与反射：依赖于表面的光滑程度、物体大小与 波长的比较。
T(发射机) ELOS ET =ELOS +Eg Er =Eg θ0
ht
R( 接收机)
Ei θ i
hr
d
反射
地面反射模型（双线或两径传播模型）：