2第二章移动通信信道2019323
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无线移动通信信道(扩展学习-射频基础知识)
大尺度衰落可以分为路径损耗和阴影效应，其中路径损耗是由于信号在传输过程中受到空气和其他物质 的吸收和散射引起的，而阴影效应是由于建筑物、地形等的遮挡引起的信号衰减。
大尺度衰落对无线通信系统的性能影响较大，特别是在移动通信中，由于移动台的位置不断变化，大尺 度衰落的影响更加显著。
小尺度衰落
小尺度衰落描述的是信号在短距离传输过程中，由于多径效应引起的信号 强度的快速波动。
数据速率的计算公式为
数据速率 = 总比特数 / 时间。在实际应用中，数据速率通常以 兆比特每秒（Mbps）或吉比特每秒（Gbps）为单位进行表示。
提高数据速率的方法包括
采用高调制方案、采用多天线技术、提高信噪比等。
05
无线通信系统性能优化
分集技术
分集技术是通过多个路径接收信号，并从中选择最佳信号的 方法。它可以提高信号的可靠性和稳定性，降低多径衰落的 影响。
多径效应会导致信号的相位和幅度发生变化，使得信号的接收变得困难。在移动 通信中，多径效应更加明显，因为移动台的速度和位置的变化会引起信号的多径 传播。
阴影效应
阴影效应是由于建筑物、地形等的遮 挡引起的信号强度变化的现象。
阴影效应会导致信号的强度发生变化 ，使得信号的接收变得困难。在城市 环境中，由于建筑物密集，阴影效应 的影响更加明显。
误码率的计算公式为
BER = 错误比特数 / 总比特数。在实际应用中，误码率通常以百万分之一（ppm）为 单位进行表示。
降低误码率的方法包括
采用差错控制编码、提高信噪比、采用抗干扰技术等。
数据速率
数据速率（Data Rate）
数据速率是指在单位时间内传输的数据量，通常以比特每秒 （bps）为单位进行表示。数据速率越高，传输效率越高。
大尺度衰落对无线通信系统的性能影响较大，特别是在移动通信中，由于移动台的位置不断变化，大尺 度衰落的影响更加显著。
小尺度衰落
小尺度衰落描述的是信号在短距离传输过程中，由于多径效应引起的信号 强度的快速波动。
数据速率的计算公式为
数据速率 = 总比特数 / 时间。在实际应用中，数据速率通常以 兆比特每秒（Mbps）或吉比特每秒（Gbps）为单位进行表示。
提高数据速率的方法包括
采用高调制方案、采用多天线技术、提高信噪比等。
05
无线通信系统性能优化
分集技术
分集技术是通过多个路径接收信号，并从中选择最佳信号的 方法。它可以提高信号的可靠性和稳定性，降低多径衰落的 影响。
多径效应会导致信号的相位和幅度发生变化，使得信号的接收变得困难。在移动 通信中，多径效应更加明显，因为移动台的速度和位置的变化会引起信号的多径 传播。
阴影效应
阴影效应是由于建筑物、地形等的遮 挡引起的信号强度变化的现象。
阴影效应会导致信号的强度发生变化 ，使得信号的接收变得困难。在城市 环境中，由于建筑物密集，阴影效应 的影响更加明显。
误码率的计算公式为
BER = 错误比特数 / 总比特数。在实际应用中，误码率通常以百万分之一（ppm）为 单位进行表示。
降低误码率的方法包括
采用差错控制编码、提高信噪比、采用抗干扰技术等。
数据速率
数据速率（Data Rate）
数据速率是指在单位时间内传输的数据量，通常以比特每秒 （bps）为单位进行表示。数据速率越高，传输效率越高。
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。
移动通信原理及WCDMA技术特点(无线部分)
移动通信基础知识及WCDMA 技术特点
内容提要
第一章 • • 第二章 第三章 移动通信基础 智能天线 3G 无线部分
第一章 移动通信基础
1、移动通信系统的发展 2、无线接入原理
1.1 移动通信系统的发展
第一代模拟蜂窝移动通信系统
历史回顾：1978年，美国的贝尔实验室成功开发了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统，实现了真正意义上的可以随时随地通信的大容量的 蜂窝移动通信系统。1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成 商用，之后AMPS也曾被引入中国。 主要标准：美国的AMPS、欧洲的TACS、英国的ETACS、欧洲的NMT-450和 NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS 主要特点： 用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后，该用户在 其呼叫结束以前一直占用一个频段 调制方式：FM 业务的种类单一，主要是话音业务 系统的保密性较差 频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户 容量之间的矛盾十分突出
接收信道统计分析曲线
• 多径传播导致瑞利衰落和时间色散 • 采用分集接收技术和跳频克服衰落
时间色散
010101 010101
1.2.3 无线电波传输存在问题的解决方法
• • • • •
1、信道编码 2、交织 3、天线分集（空间和极化分集） 4、自适应均衡 5、跳频
信道编码
作用：克服无线信道中传输过程的误码。可以纠正随 机性的差错 由于在GSM系统中的无线信道为变参信道，传输时的 误码较为严重，采用信道编码能够检出和校正接收比特流 中的差错，克服无线信道的高误码缺点。信道编码的纠错 和检错原理可以从下面简单的例子看出： 发 0 1 添加比特 000 111 接收比特 0001或1110 0011或1100
内容提要
第一章 • • 第二章 第三章 移动通信基础 智能天线 3G 无线部分
第一章 移动通信基础
1、移动通信系统的发展 2、无线接入原理
1.1 移动通信系统的发展
第一代模拟蜂窝移动通信系统
历史回顾：1978年，美国的贝尔实验室成功开发了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统，实现了真正意义上的可以随时随地通信的大容量的 蜂窝移动通信系统。1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成 商用，之后AMPS也曾被引入中国。 主要标准：美国的AMPS、欧洲的TACS、英国的ETACS、欧洲的NMT-450和 NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS 主要特点： 用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后，该用户在 其呼叫结束以前一直占用一个频段 调制方式：FM 业务的种类单一，主要是话音业务 系统的保密性较差 频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户 容量之间的矛盾十分突出
接收信道统计分析曲线
• 多径传播导致瑞利衰落和时间色散 • 采用分集接收技术和跳频克服衰落
时间色散
010101 010101
1.2.3 无线电波传输存在问题的解决方法
• • • • •
1、信道编码 2、交织 3、天线分集（空间和极化分集） 4、自适应均衡 5、跳频
信道编码
作用：克服无线信道中传输过程的误码。可以纠正随 机性的差错 由于在GSM系统中的无线信道为变参信道，传输时的 误码较为严重，采用信道编码能够检出和校正接收比特流 中的差错，克服无线信道的高误码缺点。信道编码的纠错 和检错原理可以从下面简单的例子看出： 发 0 1 添加比特 000 111 接收比特 0001或1110 0011或1100
第04讲 移动通信信道(三) 现代移动通信ppt(新版教材课件)-文档资料
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 基站 BTS 收发信机 BTS基站 收发信机 基站 收发信机
MS
BSC 基站 控制器
A接口
MSC 移动交换中心
MS
Abis
第2章 移动信道
通过本章学习，着重解决以下问题：
大尺度传播特性
大尺度传播模型:描述的是发射机与接收机之 间(T-R)长距离(几百米或几千米)上的场强变 化
2.5.1 地形环境分类
1、地形特征定义
（1）地形波动高度
在平均意义上描述了电波传播路径中地形变化的程度。 定义为：沿通信方向，距接收地点10km范围内，10％ 高度线和90％高度线的高度差。 10％高度线是指在地形剖面图上有10％的地段高度超过 此线的一条水平线
基站天线 平均地面高度
2.5.3、Hata 模型
Hata模型：根据Okumura模型中的各种图表曲线归 纳出一个经验公式。
L 6 9 . 5 5 2 6 . 1 6 l g ( f ) 1 3 . 8 2 l g ( h ) a ( h ) 4 4 . 9 6 . 5 5 l g ( h ) l g ( d ) M b m b
分析和实验相结合的方法 分析——了解各因素的影响 实验——找出各种地形地物下的传播损耗与距离、频率、天线高 度之间的关系 实验方法的优点——通过场强测试考虑了所有的传播因素，包括 已知的和未知的。 实验方法的不足——在一定频率和环境下获得的模型，在其他条 件应用时是否正确，只能建立在新的测试数据基础上。
Ks为郊区修正因 子，kh为丘陵地形 修正因子，kA为斜 坡地形修正因子， kis为水陆混合传播 路径修正因子。
现代移动通信
BSS
MS Um OMC-R 操作维护中心 BTS 基站 BTS 收发信机 BTS基站 收发信机 基站 收发信机
MS
BSC 基站 控制器
A接口
MSC 移动交换中心
MS
Abis
第2章 移动信道
通过本章学习，着重解决以下问题：
大尺度传播特性
大尺度传播模型:描述的是发射机与接收机之 间(T-R)长距离(几百米或几千米)上的场强变 化
2.5.1 地形环境分类
1、地形特征定义
（1）地形波动高度
在平均意义上描述了电波传播路径中地形变化的程度。 定义为：沿通信方向，距接收地点10km范围内，10％ 高度线和90％高度线的高度差。 10％高度线是指在地形剖面图上有10％的地段高度超过 此线的一条水平线
基站天线 平均地面高度
2.5.3、Hata 模型
Hata模型：根据Okumura模型中的各种图表曲线归 纳出一个经验公式。
L 6 9 . 5 5 2 6 . 1 6 l g ( f ) 1 3 . 8 2 l g ( h ) a ( h ) 4 4 . 9 6 . 5 5 l g ( h ) l g ( d ) M b m b
分析和实验相结合的方法 分析——了解各因素的影响 实验——找出各种地形地物下的传播损耗与距离、频率、天线高 度之间的关系 实验方法的优点——通过场强测试考虑了所有的传播因素，包括 已知的和未知的。 实验方法的不足——在一定频率和环境下获得的模型，在其他条 件应用时是否正确，只能建立在新的测试数据基础上。
Ks为郊区修正因 子，kh为丘陵地形 修正因子，kA为斜 坡地形修正因子， kis为水陆混合传播 路径修正因子。
移动通信与无线网络安全考前复习
移动通信及无线网络安全
考试复习内容
第一章 概 论
1 发展历程与趋势
2 特点
3 工作方式
4 分类及应用系统
5 基本技术
2
第一章 概 论
移动通信：通信双方或至少其中一方 在移动中进行信息传输和交换的通信 方式。
3
第一章 概 论
早期移动通信的发展： 1、第一阶段（二十世纪20年代-40年代初）
• 分贝表示：
小尺度衰落
• 小尺度是描述短距离或短时间内接收信号 强度的快速变化，无线信道的主要特征是 多径传播，这些多径使得接收信号的幅度 发生急剧变化，产生了小尺度衰落。 • 主要分为三个方面
– 无线信道的多径传播 – 移动台的移动 – 不同的散射环境
多普勒频移
• 当发射机与接收机之间存在相对运动时，接收机 接收的信号频率与发射机发射的信号频率会小同， 这种现象林为多普勒效应，接收频率与发射频率 之差称为多普勒频移。 • 它反映了频率的变化范围
• 纵观移动通信的发展历程， 当代移动通信 可分为四个阶段： • （1） 第一代移动通信以模拟调频、 频分多 址为主体技术， 包括以蜂窝网系统为代表的公用 移动通信系统、 以集群系统为代表的专用移动通 信系统以及无绳电话, 主要向用户提供模拟话音业 务。 • (2) 第二代移动通信以数字传输、 时分多址 或码分多址为主体技术， 简称数字移动通信， 包 括数字蜂窝系统、 数字无绳电话系统和数字集群 系统等， 主要向用户提供数字话音业务和低速数 据业务。
8
第一章 概 论
• 个人通信的概念
• 无论任何人 (Whoever) 在任何时 (Whenever) 和 任 何 地 点 (Wherever) 都 能 和 另 一 个 人 (Whomever) 进 行 任 何 方 式 (Whatever) 的 通 信。———————— “个人通信”。
考试复习内容
第一章 概 论
1 发展历程与趋势
2 特点
3 工作方式
4 分类及应用系统
5 基本技术
2
第一章 概 论
移动通信：通信双方或至少其中一方 在移动中进行信息传输和交换的通信 方式。
3
第一章 概 论
早期移动通信的发展： 1、第一阶段（二十世纪20年代-40年代初）
• 分贝表示：
小尺度衰落
• 小尺度是描述短距离或短时间内接收信号 强度的快速变化，无线信道的主要特征是 多径传播，这些多径使得接收信号的幅度 发生急剧变化，产生了小尺度衰落。 • 主要分为三个方面
– 无线信道的多径传播 – 移动台的移动 – 不同的散射环境
多普勒频移
• 当发射机与接收机之间存在相对运动时，接收机 接收的信号频率与发射机发射的信号频率会小同， 这种现象林为多普勒效应，接收频率与发射频率 之差称为多普勒频移。 • 它反映了频率的变化范围
• 纵观移动通信的发展历程， 当代移动通信 可分为四个阶段： • （1） 第一代移动通信以模拟调频、 频分多 址为主体技术， 包括以蜂窝网系统为代表的公用 移动通信系统、 以集群系统为代表的专用移动通 信系统以及无绳电话, 主要向用户提供模拟话音业 务。 • (2) 第二代移动通信以数字传输、 时分多址 或码分多址为主体技术， 简称数字移动通信， 包 括数字蜂窝系统、 数字无绳电话系统和数字集群 系统等， 主要向用户提供数字话音业务和低速数 据业务。
8
第一章 概 论
• 个人通信的概念
• 无论任何人 (Whoever) 在任何时 (Whenever) 和 任 何 地 点 (Wherever) 都 能 和 另 一 个 人 (Whomever) 进 行 任 何 方 式 (Whatever) 的 通 信。———————— “个人通信”。
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。
精选第二章移动通信电波传播及传播预测模型第一讲资料
2
GrGt
1
Re
j
2
(2.8)
式中，Pr和Pt分别为接收和发射功率，GrGt分别为接收和发射天线增益， R为地面反射系数，为两径信号的相位差。
且有 2l /
Байду номын сангаас
(2.9)
l ( AC CB) AB (2.10)
( t 2 f t 2 c t 2 l )
2.两径传播模型
在接收天线B处的接收信号功率为
Pr
Pt
4d
2
GrGt
1
Re
j
(1
R)
Ae
j
2
(2.7)
第二章 移动通信电波传播及传播预测模型
第一讲 电波传播的基本特性与移动信道的电波传播
在大多数场合下，地面波的影响可以忽略，则有
Pr
Pt
4d
菲涅尔区的半径表示为
rn
nd1d2 ,
d1 d2
n 1时，得到第一菲涅尔半径。
通常认为，在接收点处第一菲涅尔区产生的场强是全部菲涅尔区场强的一半。 若收发距离略大于第一菲涅尔区，则大部分能量可以到达接收机。（接收点场强 是个菲涅尔区产生场强的矢量和，以奇数区参考，若奇数区为增强，则偶数区就 减弱，因相位差180度，互为倒相。）
2.3.1 反射与多经信号
1.反射
R R e j sin z sin z
式中 z 0 cos2 / 0 (垂直极化)
z 0 cos2 (水平极化) 0 j60 (为介电常数，为电导率，为波长) R 为反射点反射波场强与入射波场强的比值，为反射波相对于入射波的相移
移动通信第2章 无线移动信道
1．无线移动信道的损耗
（1）自由空间传播损耗与弥散。 （2）阴影衰落。 （3）多径衰落。 移动信道的主要特征是多径衰落。
图2-1给出了典型的实测接收信号场 强变化图。
图2-1 接收信号场强变化图
2．小尺度衰落和大尺度衰落
（1）小尺度衰落：在数十倍波长的范围 内，通常几个波长或短时间（微秒级） 内，接收信号场强的瞬时值呈现快速变 化的特征，这是由多径衰落引起的，又 称为快衰落。有些文献称这种衰落为。 在数十倍波长范围内对信号求平均，可 得到短区间中心值。
7
26
27%
8 9 10
35 45 56
1,2,5,10,16,23,33,55
23% 20% 18%
1,2,6,13,26,28,36,42,45
1,2,7,11,24,27,35,42,54,56
4．其他干扰
（1）阻塞干扰。 （2）时隙干扰和码间干扰。
2.3 电磁波与无线电频谱
1．电磁波的基本概念
第2章 无线移动信道
2.1 无线移动信道特性
2.2
无线环境下的噪声与干扰
2.3
电磁波与无线电频谱
2.4
无线电波传输环境
2.5
无线电波传播机制
2.6
阴影效应概念
2பைடு நூலகம்7
多径效应
2.8
移动信道传播损耗预测模型
1、教学内容
•
• • • • •
无线环境下的噪声与干扰； 电磁波与无线电频谱的基本概念； 无线电波传输环境介绍； 无线电波传播基本机制； 阴影效应和多径效应； 移动信道传播损耗预测模型。
（2-10）
式中，J n ( ) 是n和的函数，称为 的第一类n阶贝塞尔函数，其值可查表或 查曲线得到。
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发射天 线增益
SPT 4d2
PT d
自 由 空 间 波 长
d 接收电波功率密度
S4PTd2GT (Wm2)
各向同性天线有效接收口径（面积）
AR
2 4
接收天 线增益
接收天线处的功率 PR(4d)2PTGTGR (W)
2.2 电波传播特性
移动通信
• 自由空间的直射传播损耗
L PT
PR(4d)2PTGTGR (W) GT GR
原因
影响
长距离 信号强 度的缓 慢变化
路径损耗 无线业务 阴影衰落 覆盖区域
平均信号衰落和衰落 的变化具有对数正态
分布的特征
Pr/Pt
具体分析
Slow Fast
Very slow
d=vt
短距离 多径衰落 多径产生
信号强 多普勒效应 时间扩散
度的快
，引起符
速波动 移动台运动 号间干扰
和地点变化 ，多普勒
PR
1L4d2
与距离平方成正比
c 3 1 0 8 ; b = ( 4 p i 1 0 0 0 0 0 0 / 3 / 1 0 0 0 0 0 ) ^ 2 ; 1 0 l o g 1 0 ( b ) = 3 2 .4 5 ff
L 3 2 . 4 5 2 0 l o g f ( M H Z ) 2 0 l o g d ( k m ) d B
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 • ……
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2.1概述
直射、反射、绕射和散射以及它们的合成
移动通信
电波传播的衰落的表现
• 路径损耗 随信号传播距离变化而导致的传播损耗和弥散
• 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
从而使电波射束发生弯曲（折射率随高度变化）。
• 绝对折射率
• 相对折射率
n c sin v sin
n12
n1 n2
v2 v1
sin2 sin1
真空
介质2
介质
介质1
d n 0 大气折射率随着高度升高而减小 dh
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➢ 折射
2.2 电波传播特性
移动通信
在工程上通常用“地球等效半径”来表示，认为电波依然按直线方向进行
• 多径衰落
无线电波到达接收端时是从多条路径传来的多个信号叠加 ，这种多径传播所引起的信号在接收端幅度、相位和到达 时 间的随机变化导致严重的衰落
• 多普勒效应
由于移动台的运动使得接收信号在频域扩展，多谱勒频移 产生附加的调频噪声，出现信号失真
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信道衰落模型
2.1概述
移动通信
描述
，只是地球的实际半径R 0
如下
（6.37*105）变为等效半径R e ，其间关系
k
Re R0
1 1 R0
dn dh
标 准 大 气 折 射 情 况 下 ， d d n h 4 1 0 - （ 8 1 m ） , k = 4 3 ,R e 8 5 0 0 k m
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2.2 电波传播特性
波在传播过程中，行进中的波前（面）上的每一点，都可作为产生次 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（面）
绕射由次级波的传
P”
播进入阴影区而形 成。阴影区绕射波
d 2 / 2
P’
次级波前
场强为围绕阻挡物
d /2
所有次级波的矢量 T
90
和
R
P
d
扩展波前
▫在P’点处的次级波前中，只有夹角为θ的次级波前能到达接收点R ▫每个点均有其对应的θ角， θ的变化决定了到达R辐射能量的大小 ▫若经由 P’点的间接路径比经由P 点的直接路径d长λ/2，信号抵消
引起随机
调频
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2.1概述
移动通信
衰落的算式描述
r(t ) m( t)r0(t)
信道的衰落因子 大尺度衰落 小尺度衰落
小尺度衰落
接
收 功
大尺度衰落
率
图 无线信道中的大尺度和小尺度衰落
t
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2.2 电波传播特性
➢ 电波传播方式
视距传输
移动通信
反射
绕射
散射
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移动通信
移动通信
移动通信
移动通信
2.1概述
移动通信
➢ 电波传播和信道
无线电波传播方式
直射、反射、绕射和散射以及它们的合成
电波传播的 基本特性
= 移动信道的 基本特性
发射机与接收机之间的传播路径非常复杂
衰• 接收天线将接收从多条路径传来的信号 落• 移动台的运动 特性• 周围环境的变化
移 动 信 道 是一种典型的变参信道，特性十分复杂
移动通信
➢ 反射
反射系数与入射介质的光滑界面时，如果界 面尺寸比电波波长大得多时会产生镜面反射。
• 如果电磁波传输到理想介质表面（反射表面平滑），则
能量都将反射回来 • 极化
1 2
真
电磁波在传播过程中，其电场矢量的方向和
空
幅度随时间变化的状态；
真
R sin z sin z
空
介
质
垂直极化
z 0 cos2 0
0 j60
水平极化 z 0 cos2
介电常数，电导率，波长
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2.2 电波传播特性
移动通信
➢ 绕射
当直射路径上存在各种障碍物，围绕阻挡体也产生波的弯 曲，无线电信号可以传播到阻挡物后面
• 惠更斯-菲涅尔原理（略）
电磁波的极化形式：
介
线极化、圆极化和椭圆极化
质
线极化的两种特殊情况：
水平极化（电场方向平行于地面） 垂直极化（电场方向垂直于地面）
移动通信常采用垂直极化
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2.2 电波传播特性
移动通信
接收天线的极化方式同被接收的电磁波的极化形式一致时，才能有效地 接收到信号，否则将产生极化失配
• 反射系数 入射波场强与反射波场强的比值
2.2 电波传播特性
移动通信
➢ 直射（自由空间模型）
天线的增益
在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，电波传播不发
• 自由空间 生反射、折射、绕射、散射和吸收现象，只存在电磁波能量
扩散而引起的传播损耗。
• 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
• 接收信号功率
发射功率为PT 半径d的球面上单位面积功率
自由空间的传播损耗只与工作频率和传播距离有关
与距离平方成正比 与频率平方成正比 频率或距离增大一倍，L将增加6dB
900M,1km91.53dB 2G,1km 98.47dB 900M,10km118.47dB
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2.2 电波传播特性
➢ 折射 • 低层大气不是均匀介质
移动通信
当一束电波通过大气层时，由于不同高度上的电波传播速度不同，