移动环境下的电波传播、场强估计(大尺度)和覆盖设计
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现代无线通信原理：第二章无线电波传播原理1(2018)
传播损耗与接收功率关系
◼ 在无线通信系统中，接收电平的动态范围很大，常 用dBW或dBm为单位表示接收电平。
➢Pr(dBm)=10lgPr(mW); Pr(dBW)=10lgPr(W)
➢0 dBW=30 dBm
dB表示了了諔 关系
例：2W 换算dBW、dBm为多少？
10lg2W=3dBW=33dBm
◼ 不同路由的中继段，当地面的地形不同时，对电波传 播的影响也不同。主要影响有反射、绕射和地面散射。 f 反射：主要考虑地面反射 f 地面散射：表现为乱反射，对主波束的影响小，不 需考虑。 f 绕射：在传播途径中遇到大障碍物时，电波会绕过 障碍物向前传播，这种现象叫做电波的绕射，将在 下节讨论。
地面反射对电波传播的影响
◼ 无线信道模型形式 f物理模型 考虑到传播环境的严格物理特性。应用电磁传播理论 分析电波传播特性来建立预测模型。物理模型可提供 传播特性的最可靠估计，但必须仔细计算。 f统计模型 采用实验的方法，测量各种无线环境下的传播特性， 然后基于各类环境测得的统计量应用电磁传播理论分 析电波在移动环境中的传播特性来建立预测模型。易 于描述和使用，但不提供相同的精度。
f 自由空间的电波传播 f 地面反射对电波的影响 f对流层对电波的影响
◼ 3 移动通信系统中的电波传播
自由空间的电波传播
◼ 电波与自由空间的概念
f微波是一种电磁波，微波射频为300MHz～300GHz ， 是全部电磁波频谱的一个有限频段。
f根据微波传播的特点，可视其为平面波。平面波 沿传播方向是没有电场和磁场纵向分量的，故称
d12
+
F2 1
+
d
2 2
+
F2 1
2
无线通信技术-第三章
16
3.4 三种基本传播机制
• 反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体 时发生反射，如地球表面、墙面等；
• 绕射：当接收机和发射机之间的无线路径 被尖锐的边缘阻拦时发生绕射，由阻挡表 面产生的二次波散布于空间，甚至到达阻 挡体的背面，导致波围绕阻挡体产生弯曲；
• 散射：当波穿行的介质中存在小于波长的 物体并单位体积内阻挡体的个数非常巨大 时，将发生散射，如树叶、街道标志等；
2
远场电场辐射 部分的幅度
13
Pr d Pd Ae
2 PG G t t r
4 d
2
Gr 2 Ae 4
图3-4 在自由空间中，从一个 全向点源发出的能流密度情况
14
如果接收天线建模成接收机的一个匹配阻抗 负载，那么接收天线将会感应出一个均方根 电压进入接收机，它是天线中开路电压的一 半（没有负载时，均方根电压等于开路电 压）。接收功率为：
G
4 Ae
2
c 2 c f c
路径损耗：表示信号的衰减，定义为有效
发射功率与接收功率之间的比值，单dB 10log 10log t r 4 2 d 2 Pr
7
路径损耗也可以不包括天线增益，即假设天 线具有单位增益：
23
2. 布儒斯特角
P
r sini
r cos2i
r sini r cos2i
电磁波投射到介质分界面而不发生反射时的
角度，只发生在水平极化时，其反射系数为 0。 当第一介质为自由空间，第二介质相对介电 常数为εr时，布儒斯特角满足：
sin B
1
r 1
r sini r cos 2 i r cos 2i r cos 2i
移动通信复习知识要点
第一部分概述1.了解移动通信的发展情况古代移动通信-萌芽阶段-开拓阶段-商业阶段-蜂窝思想-第一代移动通信系统-数字化-第二代移动通信系统-宽带、多媒体-第三代移动通信系统-广带IP多媒体-第四代移动通信系统（1897年，马可尼完成莫尔斯电码无线通信实验，标志无线电通信的开始，开创了海上通信业）（1928年，美国底特律警察局率先使用装备贝茨发明的能适应移动车辆震动影响的无线电收发信机——超外差AM接收机的警用车辆无线电移动系统（单向），标志移动通信开始）（1935年，阿姆斯特朗发明了FM方式无线电，是移动通信中的第一个大分水岭）（早在40年代末，美国Bell实验室提出蜂窝构想；1974年正式提出了蜂窝移动通信的概念。
）2.了解通信系统的分类按工作方式分类---单工双工(TDD,FDD) 半双工按信号形式分类---模拟网和数字网按覆盖范围分类---城域网,局域网和个域网按服务特性分类---专用网,公用网按多址方式分类---FDMA,TDMA,CDMA,SDMA 按使用对象分类---民用系统、军用系统按业务类型分类---电话网、数据网、综合业务网、多媒体按使用环境分类---陆地通信、海上通信、空中通信依据通话状态和频率使用方法，可分为单向和双向单工和双工3.了解双工方式双工通信的特点是: 同普通有线电话很相似, 使用方便。
其缺点是: 在使用过程中, 不管是否发话, 发射机总是工作的, 故电能消耗很大, 这对以电池为能源的移动台是很不利的。
针对此问题的解决办法是: 要求移动台接收机始终保持在工作状态, 而令发射机仅在发话时才工作。
这样构成的系统称为准双工系统, 也可以和双工系统兼容。
这种准双工系统目前在移动通信系统中获得了广泛的应用。
基站移动台第二部分移动通信的传播特性1.了解电波的传播方式1) 直射波：电波传播过程中没有遇到任何的障碍物, 直接到达接收端的电波, 称为直射波。
直射波更多出现于理想的电波传播环境中。
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
无线通信的信道
大气效应之二：雨雾衰减
? 在10GHz以下频段，雨雾衰减并不严重，一般只 有几dB。
? 在10GHz以上频段，雨雾衰减大大增加，达到几 dB/km。
? 下雨衰减是限制高频段微波传播距离的主要因素。
大气效应之三：大气折射
? 引入等效地球半径的概念：
R Re ? KR ? R dn
1? 2 dh
其中：Re
平衰落
? 当衰落较严重时，接 收点的场强接近瑞利 分布
? 接收点场强小于某个 值的概率
U ?? Pr / P0 ?? ? M ( f )N (d ) ?10? F /10
其中：? 表示和地形、气候有
关的因子，M ( f )、N (d )分别和 频率、距离有关，F＝10 lg Pr / P0 为衰落深度
? 直射：自由空间传播 ? 反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发
生反射。反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表 面。 ? 绕射：当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐 的边缘阻挡时，发生绕射。
? 散射：当电磁波的传播路由上存在小于波长的物 体、并且单位体积内这种障碍物体的数目非常巨 大时，发生散射。散射发生在粗糙表面、小物体 或其它不规则物体，如：树叶、街道标志和灯柱 等。
d
扩散而减少。这种减少，称 为自由空间的传播损耗。
PT
? 如图所示，发射功率为PT， 发射天线为各向均匀辐射， 则以发射源为中心，d为半 径的球面上单位面积的功率 为：
S ＝ PT / 4? d2
自由空间传播（2）
? 由于天线有方向性（设发射 天线增益为GT），故在主波 束方向通过单位面积的功率 为：
? 工作频率30－80MHz， 传输距离200－2000km， 传输速率低，用于突发 通信。
无线射频基础知识-无线传播原理与传播模型
P波段：230~1000MHz； L波段：1000MHz~2000MHz；
大家熟知的GPS系统，其工作频率就在此波段（1575MHz左右）；
S波段：2000MHz~4000MHz； C波段：4000MHz~8000MHz；目前主要用于卫星电视转播； X波段：8000MHz~12.5GHz；目前主要用于微波中继； Ku波段：12.5GHz~18GHz；目前主要用于微波中继和卫星电视转播； K波段：18GHz~26.5GHz； Ka波段：26.5GHz~40GHz； 频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远，绕射能力越强。但是，低频段频率 资源紧张，系统容量有限，因此主要应用于广播、电视、寻呼等系统。 高频段频率资源丰富，系统容量大；但是频率越高，传播损耗越大，覆盖距离 越近，绕射能力越弱。另外频率越高，技术难度越大，系统的成本也相应提高。
慢衰落损耗是由于在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻挡所产生的阴影 效应而产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而 产生的损耗，一般遵从对数正态分布。 快衰落损耗是由于多径传播而产生的损耗，它反映微观小范围内数十波长量级 接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从瑞利分布或莱斯分布。快衰落又 可以细分为以下3类：
从公式可以推导出以下结论：
无线电波在地面传播时，在同样的传播距离上，其传播损耗比自由空间传播时 要大得多：当取值为4时，距离d加倍，传播损耗增加12dB，即：信号衰减16 倍； 增加天线高度，可以减少传播损耗。
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无线射频基础知识－无线传播原理与传播模型
在规划和建设一个移动通信网时，从频段的确定、频率分配、无线电波的覆盖范围、计 算通信概率及系统间的电磁干扰，直到最终确定无线设备的参数，都必须依靠对电波传 播特性的研究、了解和据此得到的传播模型进行场强预测。
移动通信中的电波传播与天线第四讲_电波传播模型.
第5章移动通信系统中的场强预测模型☐场强预测——所谓场强预测是指根据移动通信的不同环境得到通信范围内的场强分布（路径损耗），建立电波传播的模型，以便对通信网进行规划和设计（天线、基站站址、小区半径、频率……）☐传播模式——分为经验模式、半经验或半确定模式、确定性模式。
经验模式是根据大量测量结果统计分析后导出的公式，应用经验模式可以容易和快速地预测路径损耗，不需要有关环境的详细信息，但是不能提供非常精确的路径损耗估算值。
确定性模式是对具体现场环境直接应用电磁场理论进行计算，如射线追踪方法，环境的描述可以从地形地物数据库中得到。
半经验或半确定模式是基于把确定性方法用于一般的市区或室内环境中导出的公式，为了改善半经验或半确定模式和实验结果的一致性，有时需要根据实验结果对公式进行修正，得到的公式是天线周围某个规定特性的函数。
传播环境——蜂窝移动通信的最大特点就是小区制。
小区的大小和范围直接和传播条件有关，可以根据需要选择小区的大小和范围。
移动通信系统中主要采用宏小区、微小区（微蜂窝）和微微小区（微微蜂窝）三种形式。
经验模式或半经验模式对具有均匀特性的宏小区是合适的。
半经验模式还适用于均匀的微小区，在那里模式所考虑的参数能很好的表征整个环境。
确定性模式适合于微小区和微微小区不管它们的形状如何。
确定性模式对宏小区是不能胜任的，因为对这种环境所需的计算机CPU时间使人无法忍受☐四种电波传播模型——电波传播模型是指通过对电波传播的环境进行不同方法的分析后所得到的电波传播的某些规律、结论以及具体方法。
利用电波传播模型不仅可以估算服务区内的场强分布，而且还可以对移动通信网进行规划与设计。
统计模型（Statistical Model）——通过对移动通信服务区内的场强进行实地测量，在大量实测数据中用统计的方法总结出场强中值随频率、距离、天线高度等因数的变化规律并用公式或曲线表示出来。
实验模型（Empirical Model）——通过实验方法得出某些电波传播规律，但不像统计模型那样用公式或曲线表示出来。
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2(d1 + d 2 ) 2d1d 2 v=h =α λd1d 2 λ (d1 + d 2 )
刃形绕射波场强Ed为：
( Ed 1 + j ) ∞ exp − jπt 2 dt = F (v ) = ∫ v E0 2 2
(
)
其中：E0为自由空间场强，F(v)为费涅尔数。 对比自由空间，刃形绕射增益为： Gd = 20 log F (v )
散射因子
粗糙表面临界高度为 hc(λ,入射角)：hc =
散射损耗因子用高斯分布来建模。 πσ h sin θ i 2 πσ h sin θ i 2 ρ s = exp − 8 I 0 8 λ λ h>hc的时反射场强：Γrough = ρ s Γ
环境特征不同
应用区域不同
大尺度传播模型
大尺度模型预测距离 >> λ 的电波传 播行为：
距离和主要环境特征的函数，粗略地认 为与频率无关 当距离减小到一定程度时，模型就不成 立了 用于无线系统覆盖和粗略的容量规划建 模
小尺度传播模型
小尺度（衰落）模型描述信号在 λ 尺度内的变化
多径效应（相位抵消）为主，路径 损耗可认为是常数 与载波频率和信号带宽有关 着眼于“衰落”建模：在短距离或数 个波长范围内信号快速变化。
内容 研究无线信道的意义和方法 无线电波传播特性分析 陆地移动通信的场强估算 覆盖设计
电波传播---传播方式
传播路径
直射波---视距传播 反射波 地表面波
x和y是独立随机变量之和。根据中心极限定 律，x和y趋于正态分布，因此合信号复包络为
瑞利分布。
莱斯(Rician)分布
指含有一个强直射波的N个路径，传播时 若每条路径的信号幅度为高斯分布、相位 在0~2π为均匀分布，则合成信号包络分 布为莱斯分布
Nakagami 分布
M=1，瑞利分布 M=0.5，单边指数分布 ，莱斯分布
费涅尔区表示从发射机到接收机次级波路径比LOS路径长nλ /2 的连续区域。假设h<<d1、d2，并且h>>λ、α和β很小，则费 涅尔区同心圆半径rn为：
nλd1d 2 rn = (d1 + d 2 )
T · hT-hR d1
α
hobs-hR d2
β
γ
R
一般来说，当阻挡体不阻挡第一费涅尔区时绕射损失最小，绕射的 影响可以忽略不计。经验表面，在视距微波链路设计时，只要55 ％的第一费涅尔区无阻挡，其它费涅尔区的情况基本不影响绕射损 耗。
距离 ⇒ 路径衰减 多径 ⇒ 相位差
绿色信号比蓝色信号到达红接收点的 传输距离长 1/2λ 。对 2.4 GHz信号， λ (波长) =12.5cm。
模型是特定的
尺度不同
大尺度（数米范围内的平均值） 小尺度（在波长量级范围内的测量值） 室外、室内、陆地、海洋、空间、等等 宏蜂窝（2km）、微蜂窝（500m）、微微 蜂窝
传播到阴影区的信号功率
绕射传播功率是多少?
第一费涅尔区：与自由空间相比低5至25 dB
0 -10 -20 dB -30 -40 -50 -60
LOS
0o 90 180o
Obstruction
Tip of Shadow
费涅尔区⇒
1st
2nd
散射
在实际移动无线环境中，接收信号比单独 绕射和反射模型预测的要强，这是因为当 电波遇到粗糙表面时，反射能量由于散射 而散布于所有方向，给接收机提供了额外 的能量。 临近金属物体（街头标志等）：通常采用 统计模型 若平面上的最大突起高度h小于临界高度 hc，则认为表面光滑，反之则认为粗糙。
信号带宽的增加
智能天线的引入
无线电波
无线电发射包括电磁场
电场分量 ∝ 1/d3 感应场分量 ∝ 1/d2 辐射场分量 ∝ 1/d 在距离 d = E×B 处的场强 ∝ 1/d2 以发射机为球心的表面区域
辐射场具有 E 和 B 分量
一般直觉
影响接收信号强度的两个因素：
λ 4πd
2
f：载波频率； hb：基台天线高度； d：传输距离； hm：移动台天线高度。
电波传播路径地形分类
移动通信环境分类
按照地物的密集程度分为： 开阔地环境：在电波传播路径上无高大树木、 建筑物等障碍物，呈开阔状地面 郊区环境平坦地形：在移动台附近有些障碍 物，但稠密建筑物多为1~2层楼房 城市环境：有较稠密的建筑物和高层楼房
4π A e G = 2 λ
Gλ Ae = 4π
2
接收功率 (Pr) = 功率通量密度 (Pd) * Ae
自由空间 c
1 Pt Gt G r λ Pr ( d ) = 2 Watts 2 d (4π ) L
2
式中：L 为系统损耗因子 Pt 为发射机输出功率 Gt 和 Gr 为天线增益 λ 为载波波长
大都市高楼大厦稠密建筑区 中等稠密建筑区：多为2~8层间或40层高楼 中小建筑区：多为2~5层间或20层高楼 平房建筑区：多为2~4层
在远场选择 d0 测量 PL(d0) 或计算自由空间损耗 测量并根据经验得到n
传播损耗采用实验图表计算法
LT = L fs + Am ( f , d ) − H b ( hb , d ) − H m ( hm , f ) − KT
自由空 间损耗 中等起伏地区 基本衰耗中值 基台天线 移动台天线 高度因子 高度因子 地形地物 修正因子
无干扰，无阻挡。
反射波
反射系数
水平极化波 垂直极化波
Rh
( = sin θ + (ε
sin θ − ε c − cos θ
2 2 c
Rv =
ε c sin θ + (ε c − cos θ )
2
ε c sin θ − (ε c − cos θ ) 2
2 1 1 2
) − cos θ )
1 1
两径地面反射模型
对于 d >> hr和ht，
“低”入射角使地面成为一个反射器 反射信号相移 180° 4 (β=4) Pr ∝ 1/d
T ht
相移!
R hr
地面反射 1
接收信号功率为： ht2 hr2 Pr = Pt G t G r d4
由Pr = |E|2Ae，可推算出场强 E ； Ae 为天线孔径。
内容 研究无线信道的意义和方法 无线电波传播特性分析 陆地移动通信的场强估算 覆盖设计
自由空间传播模型
在距离 d 处，接收信号功率为：
Pt Pr (d ) = K 2 Watts d
式中，Pt 为发射机输出功率，单位 Watts 常数 K 取决于天线增益，系统损耗因子，和 载波波长。
当波撞击在障碍物 边缘时发生绕射
“次级” 传播进入 阴影区 与LOS的路径差导 致相移 费涅尔区表达了相 对于障碍物位置相 移
T R
第一费涅尔区
障碍物
绕射
绕射由次级波的传播进入阴影区而形成，阴影区的绕射 波场强为围绕阻挡物所有次级波的矢量和。
α
T ·
β
d1
h
γ
d2 hobs
R
hT
hR
绕射---费涅尔区几何特征
移动通信---第二课
移动环境下的电波传播、 场强估计（大尺度） 和覆盖设计
内容 研究无线信道的意义和方法 无线电波传播特性分析 陆地移动通信的场强估算 覆盖设计
为什么研究无线信道？
研究无线移动信道模型，预测接收信号场强：
衰减、吸收、折射、散射、绕射... 移动环境... 自然和人为无线电环境... 接收信号场强情况如何？ GSM的均衡 CDMA的多径合并 开发时域多径资源 开发空域多径资源
剩余时延造成的相移 < 180° 反射造成额外的 180° 相移 地面反射路径恶化了 LOS 传播
180°
T ht
p0 p1
R hr
陡峭的小山区
传播可以是LOS， 或由一个或多个峭 壁造成的绕射。 LOS 传播可用地面 反射模型：绕射损 耗 但若无LOS，绕射 可帮助覆盖
绕射（衍射）
2 2
当f>150MHz 时，Rv=Rh=-1 反射波与入射波 相差180°
折射
良导体反射无衰减 绝缘体只反射入射 波能量的一部分
“Grazing角”， 100%反射 直角入射，100% 透射
θ
θr θt
反射造成 180° 相移
电波传播---反射波附加相移
地面反射
直觉：地面阻挡属于第一费涅尔区
典型的移动通信环境多径衰落
场强测试曲线
接收信号的统计分析
移动通信的场强特征
移动通信环境下场强变化剧烈 场强变化的平均值随距离增加而 衰减 场强特性曲线的中值呈慢速变化 ---慢衰落 场强特性曲线的瞬时值呈快速变 化---快衰落
移动通信环境的几个效应
空间传播损耗---Path loss 阴影效应：由地形结构引起，表现为慢衰 落 多径效应：由移动体周围的局部散射体引 起的多径传播，表现为快衰落 多普勒效应：由于移动体的运动速度和方 向引起多径条件下多普勒频谱展宽