移动通信信道分析
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时，如果尺寸比电波波大大得多时会产生镜面反射。
T(发射机 )
l
Ei
ELOS
wenku.baidu.com
ht
Er=Eg
θi
θ0
ETOT=ELOS+Eg R(接收机 )
l
hr
d
11
大尺度传播模型 –非自由空间
接收功率近似公式：
p r
Pt G t G r
ht 2 hr d4
2
=
K
Pt d4
l 接收功率随T-R之间距离的4次方而衰减。 l 接收信号的强度可以通过增加天线高度而增加。
路径损耗为： PL(dB) = 40logd – (10logGt+10logGr+20loghr+20loght)
PL(dB) = 40logd – K 12
传播模型的应用
在自由空间模型基础上，加上修正因子构成
1、应用范围
传播模型
蜂窝类型
Hat a
OkumuraHata
COST-231 Hata
计算机模拟
即利用计算机强大的计算能力，快速灵活地模拟各种 移动环境。该方法可弥补前两种方法的不足。
4
概述（4）
大
无线信道对传输信号作用的三级模型
路径损耗
长程范围(公里)内平均信号电平 取决于发射机与接收机之间的距离
阴影效应
短程范围内平均信号电平
尺 度 衰 小落 尺 度 衰
大尺度传播模型
传播模型类型
自由空间传播模型（视距传播—直射波，介 电系数为1的均匀无吸收媒质）
非自由空间传播模型（有阻挡—反射波、绕 射波、散射波）
8
大尺度传播模型 –自由空间
模型适用范围
接收机和发射机之间是完全无阻隔的视距路径LOS 。
Pt发射功率；GrGt收发天线 增益；
会发生绕射
散射：当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内
阻挡体的个数非常巨大时，会发生散射。
3
概述（3）
研究传播特性的基本方法 理论分析
即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，并用各种模型来描述移动信道。
现场电波传播实测
即在不同的传播环境中，做电波传播试验。测试参数 包括接收信号幅度、时延以及其它反映信道特征的参数。
传播特性直接关系到以下因素
天线高度的确定 预测信号的覆盖范围 为实现优质可靠的通信需采用何种抗衰落技术 ……
2
概述（2）
无线电波的传播机制
自由空间（无阻挡物）：视距传播LOS (line-of-sight) 存在阻挡物（多条路径）:
反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，会发生反射 绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时，
在50 100波长距离内平均得到
落
由地形或人造障碍引起
多径衰落
来自不同方向不同长度路径信号引起的干扰
信号包络在几个波长间距内的变化幅度可达30dB
5
移动信道中无线传播分类
大尺度路径损耗
描述收发信机之间长距离上的场强变化，其传 播模型用于预测无线覆盖范围。 不同环境使用不同的传播模型。
15
2.2、移动环境下的多径传播
通常在移动通信系统中，基站用固定的高 天线，移动台用接近地面的低天线。
基站天线通常高30 m，可达90 m；移动 台天线通常为2～3 m以下。
移动台周围的区域称为近端区域，该区域 内的物体造成的反射是造成多径效应的主 要原因。
第2章 移动信道
现代移动通信
BSS
MS
Um
OMC-R 操作维护中心
BTS
MS
基站 BTS基BT站收S 发信机 基收站发信机
收发信机
BSC 基站 控制器
A接口
MSC 移动交换中心
MS
Abis
1
概述（1）
为何要研究传播特性 发射机与接收机之间的传播路径非常复杂
接收天线将接收从多条路径传来的信号 移动台的运动 周围环境的变化
PL(dB) 20logd 10logP0
9
大尺度传播模型 –非自由空间
非自由空间下，收发信机之间有障碍物，到 达接收机的信号将受到反射、绕射、散射等多 种因素影响，则信号的传播模型随不同环境而 不一样。
绕射——需附加绕射损耗(p.17-18) 反射、散射
10
大尺度传播模型 –非自由空间
反射波：当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面
小尺度衰落
描述收发信机之间短距离或短时间 内接收信号快速波动的传播模型
6
大尺度传播模型
何为传播模型？ 电波传播损耗预测模型
作用——预测接收信号的中值场强(信号覆盖范 围)
影响因素 地形环境特征（地形地貌、建筑物高度和密 度、街道分布） 信号传播参数（信号频率、天线高度等）
7
城区、郊区 城区、郊区
BS和MS之间水平距离>2km时，采用宏蜂窝模型
BS和MS之间水平距离<2km时，采用微蜂窝模型WIM
13
2.2 移动信道的多径传播特性（小尺度衰落）
2.2.1 概述
1、移动信道的时变特性 无线电信号通过移动信道时 会遭受来自不同途径的衰减 损耗。 自由空间传播损耗与弥散 阴影衰落 系统设计 多径衰落 抗衰落技术
距发射机d处天线的接收功率
d为T-R之间距离；λ波长
Pr (d )
PtGtGr 2 (4 )2 d 2
- 路径损耗--信号衰减，单位为dB
（2-9）
PL(dB) 10log(Pt / Pr )
(4)2 d2
10log[
]
G t G r 2
与d2成反比→距离越远，衰减越大 与f2成反比→频率越高，衰减越大
CCIR
宏蜂窝 宏蜂窝 宏蜂窝
WIM
.02～
5km
2、应用方法
频率 /MHz
150.~150 0
1500~20 00
1500~20 00
800~200 0
基站天线 高度/m
30~200
30~200
30~200
4~50
MS天线 高度/m
1~10
1~10
1~10
1~3
适用范围
城区、郊区、乡村 城区、郊区、乡村
14
2.2、移动环境下的多径传播
多径传播是陆地移动通信系统的主要特征。 小尺度衰落的定义：是指无线信号在经过短时间或短距传播后
其幅度快速变化，以致大尺度路径损耗的影响可以忽略不计， 小尺度衰落又简称衰落。 小尺度衰落的成因：由同一传输信号沿两个或多个路径传播， 以微小的时间差到达接收机的信号相互干涉所引起的。 小尺度衰落效应 短距或短时传播后信号强度的急速变化。 不同多径信号上，存在时变的多普勒频移。 多径传播时延引起的扩展（回音）。
T(发射机 )
l
Ei
ELOS
wenku.baidu.com
ht
Er=Eg
θi
θ0
ETOT=ELOS+Eg R(接收机 )
l
hr
d
11
大尺度传播模型 –非自由空间
接收功率近似公式：
p r
Pt G t G r
ht 2 hr d4
2
=
K
Pt d4
l 接收功率随T-R之间距离的4次方而衰减。 l 接收信号的强度可以通过增加天线高度而增加。
路径损耗为： PL(dB) = 40logd – (10logGt+10logGr+20loghr+20loght)
PL(dB) = 40logd – K 12
传播模型的应用
在自由空间模型基础上，加上修正因子构成
1、应用范围
传播模型
蜂窝类型
Hat a
OkumuraHata
COST-231 Hata
计算机模拟
即利用计算机强大的计算能力，快速灵活地模拟各种 移动环境。该方法可弥补前两种方法的不足。
4
概述（4）
大
无线信道对传输信号作用的三级模型
路径损耗
长程范围(公里)内平均信号电平 取决于发射机与接收机之间的距离
阴影效应
短程范围内平均信号电平
尺 度 衰 小落 尺 度 衰
大尺度传播模型
传播模型类型
自由空间传播模型（视距传播—直射波，介 电系数为1的均匀无吸收媒质）
非自由空间传播模型（有阻挡—反射波、绕 射波、散射波）
8
大尺度传播模型 –自由空间
模型适用范围
接收机和发射机之间是完全无阻隔的视距路径LOS 。
Pt发射功率；GrGt收发天线 增益；
会发生绕射
散射：当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内
阻挡体的个数非常巨大时，会发生散射。
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概述（3）
研究传播特性的基本方法 理论分析
即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，并用各种模型来描述移动信道。
现场电波传播实测
即在不同的传播环境中，做电波传播试验。测试参数 包括接收信号幅度、时延以及其它反映信道特征的参数。
传播特性直接关系到以下因素
天线高度的确定 预测信号的覆盖范围 为实现优质可靠的通信需采用何种抗衰落技术 ……
2
概述（2）
无线电波的传播机制
自由空间（无阻挡物）：视距传播LOS (line-of-sight) 存在阻挡物（多条路径）:
反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，会发生反射 绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时，
在50 100波长距离内平均得到
落
由地形或人造障碍引起
多径衰落
来自不同方向不同长度路径信号引起的干扰
信号包络在几个波长间距内的变化幅度可达30dB
5
移动信道中无线传播分类
大尺度路径损耗
描述收发信机之间长距离上的场强变化，其传 播模型用于预测无线覆盖范围。 不同环境使用不同的传播模型。
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2.2、移动环境下的多径传播
通常在移动通信系统中，基站用固定的高 天线，移动台用接近地面的低天线。
基站天线通常高30 m，可达90 m；移动 台天线通常为2～3 m以下。
移动台周围的区域称为近端区域，该区域 内的物体造成的反射是造成多径效应的主 要原因。
第2章 移动信道
现代移动通信
BSS
MS
Um
OMC-R 操作维护中心
BTS
MS
基站 BTS基BT站收S 发信机 基收站发信机
收发信机
BSC 基站 控制器
A接口
MSC 移动交换中心
MS
Abis
1
概述（1）
为何要研究传播特性 发射机与接收机之间的传播路径非常复杂
接收天线将接收从多条路径传来的信号 移动台的运动 周围环境的变化
PL(dB) 20logd 10logP0
9
大尺度传播模型 –非自由空间
非自由空间下，收发信机之间有障碍物，到 达接收机的信号将受到反射、绕射、散射等多 种因素影响，则信号的传播模型随不同环境而 不一样。
绕射——需附加绕射损耗(p.17-18) 反射、散射
10
大尺度传播模型 –非自由空间
反射波：当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面
小尺度衰落
描述收发信机之间短距离或短时间 内接收信号快速波动的传播模型
6
大尺度传播模型
何为传播模型？ 电波传播损耗预测模型
作用——预测接收信号的中值场强(信号覆盖范 围)
影响因素 地形环境特征（地形地貌、建筑物高度和密 度、街道分布） 信号传播参数（信号频率、天线高度等）
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城区、郊区 城区、郊区
BS和MS之间水平距离>2km时，采用宏蜂窝模型
BS和MS之间水平距离<2km时，采用微蜂窝模型WIM
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2.2 移动信道的多径传播特性（小尺度衰落）
2.2.1 概述
1、移动信道的时变特性 无线电信号通过移动信道时 会遭受来自不同途径的衰减 损耗。 自由空间传播损耗与弥散 阴影衰落 系统设计 多径衰落 抗衰落技术
距发射机d处天线的接收功率
d为T-R之间距离；λ波长
Pr (d )
PtGtGr 2 (4 )2 d 2
- 路径损耗--信号衰减，单位为dB
（2-9）
PL(dB) 10log(Pt / Pr )
(4)2 d2
10log[
]
G t G r 2
与d2成反比→距离越远，衰减越大 与f2成反比→频率越高，衰减越大
CCIR
宏蜂窝 宏蜂窝 宏蜂窝
WIM
.02～
5km
2、应用方法
频率 /MHz
150.~150 0
1500~20 00
1500~20 00
800~200 0
基站天线 高度/m
30~200
30~200
30~200
4~50
MS天线 高度/m
1~10
1~10
1~10
1~3
适用范围
城区、郊区、乡村 城区、郊区、乡村
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2.2、移动环境下的多径传播
多径传播是陆地移动通信系统的主要特征。 小尺度衰落的定义：是指无线信号在经过短时间或短距传播后
其幅度快速变化，以致大尺度路径损耗的影响可以忽略不计， 小尺度衰落又简称衰落。 小尺度衰落的成因：由同一传输信号沿两个或多个路径传播， 以微小的时间差到达接收机的信号相互干涉所引起的。 小尺度衰落效应 短距或短时传播后信号强度的急速变化。 不同多径信号上，存在时变的多普勒频移。 多径传播时延引起的扩展（回音）。