3-1、无线移动通信信道
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3WCDMA信道1
Common Control Channel (CCCH) 公共控制信道 Dedicated Control Channel (DCCH) 专用控制信道
业务信道 Traffic Channels (TCH)
Dedicated Traffic Channel (DTCH) 专用业务信道 Common Traffic Channel (CTCH) 公共业务信道
小区广播，消息存储
9
无线协议 无线链路控制（ RLC ）
> RLC：Radio Link Control
无线承载 (控制平面)
Layer 2/ upper part
无线承载 (用户平面)
>用户数据传输
>分段和组装 >无线检测，纠错 >缓存 ...
（透明，确认，非确认）
RLC
RLC RLC RLC
RLC RLC RLC RLC
168
20 ms
168 20 ms
传输时间间隔（Time Transmission Interval） (TTI)：物理层处理传输块 的一种周期
>> 每个 TTI 里系统向物理层发送一个传输块集合： 上图第一个 TTI 中向物理信道传送传输块的比特速率 是多少？
15
无线信道 传输信道的结构（2）
> Transport Format (TF) 传输格式
PCH:
Paging Channel 寻呼信道
用于承载 PCCH 的下行传输信道。全小区发射。 >> PCH 上能带用户业务数据吗？
FACH: Forward Access Channel 前向接入信道
用于传输控制信息的下行传输信道。也可以传短用户数据。FACH 可以全小区发射，也可以用 beam-forming 天线对小区的部分进行发射。使用开环功率控制 (慢速功控)。 >> 在什么情况下使用beam-forming天线会带来好处？这个特性会应用于 PCH 吗？
业务信道 Traffic Channels (TCH)
Dedicated Traffic Channel (DTCH) 专用业务信道 Common Traffic Channel (CTCH) 公共业务信道
小区广播，消息存储
9
无线协议 无线链路控制（ RLC ）
> RLC：Radio Link Control
无线承载 (控制平面)
Layer 2/ upper part
无线承载 (用户平面)
>用户数据传输
>分段和组装 >无线检测，纠错 >缓存 ...
（透明，确认，非确认）
RLC
RLC RLC RLC
RLC RLC RLC RLC
168
20 ms
168 20 ms
传输时间间隔（Time Transmission Interval） (TTI)：物理层处理传输块 的一种周期
>> 每个 TTI 里系统向物理层发送一个传输块集合： 上图第一个 TTI 中向物理信道传送传输块的比特速率 是多少？
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无线信道 传输信道的结构（2）
> Transport Format (TF) 传输格式
PCH:
Paging Channel 寻呼信道
用于承载 PCCH 的下行传输信道。全小区发射。 >> PCH 上能带用户业务数据吗？
FACH: Forward Access Channel 前向接入信道
用于传输控制信息的下行传输信道。也可以传短用户数据。FACH 可以全小区发射，也可以用 beam-forming 天线对小区的部分进行发射。使用开环功率控制 (慢速功控)。 >> 在什么情况下使用beam-forming天线会带来好处？这个特性会应用于 PCH 吗？
3-1数据链路层(概述)
已向因特网管理机构 申请到一批 IP 地址 用 接入网 ISP 至因特网
户
PPP 协议
PPP 协议的组成
1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订，现在的 PPP 协议已成为因特 网的正式标准[RFC 1661]。 PPP 协议有三个组成部分
一个将 IP 数据报封装成帧。 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
SOH EOT EOT
被接收端 误认为是一个帧
被接收端当作无效帧而丢弃
两种数据传输方式
异步传输：一次传输一个字节（5～8位组成） 的数据。每个字符用一个码位引导，用一个 停止位结束。这种方法是最简单和最便宜的， 但每个字符有2～3位的额外开销。发送端可 以在任意时刻发送字符。
同步传输：在数据块的开始和结束加上前文 和后文（同步字符）形成一帧（frame） 。 面向字符/面向比特。
改善通信线路的性能。
检错与纠错 。
检错法是指在传输中仅仅发送足以使接收端能检测 出差错的附加位，如果接收端检测到一个差错，就 请求重发送这一信息。 纠错法是指在发送每一组信息时发送足够的附加位， 使接收端能以很高的概率检测并纠正大多数差错， 但由于发送大量的附加位，将会降低传输的效率。
差错控制方式
返回
图2-22 差错控制方式
(a) A leaky bucket with water. (b) A leaky bucket with packets
流控制
基于反馈的流控制 基于速率的流控制
户
PPP 协议
PPP 协议的组成
1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订，现在的 PPP 协议已成为因特 网的正式标准[RFC 1661]。 PPP 协议有三个组成部分
一个将 IP 数据报封装成帧。 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
SOH EOT EOT
被接收端 误认为是一个帧
被接收端当作无效帧而丢弃
两种数据传输方式
异步传输：一次传输一个字节（5～8位组成） 的数据。每个字符用一个码位引导，用一个 停止位结束。这种方法是最简单和最便宜的， 但每个字符有2～3位的额外开销。发送端可 以在任意时刻发送字符。
同步传输：在数据块的开始和结束加上前文 和后文（同步字符）形成一帧（frame） 。 面向字符/面向比特。
改善通信线路的性能。
检错与纠错 。
检错法是指在传输中仅仅发送足以使接收端能检测 出差错的附加位，如果接收端检测到一个差错，就 请求重发送这一信息。 纠错法是指在发送每一组信息时发送足够的附加位， 使接收端能以很高的概率检测并纠正大多数差错， 但由于发送大量的附加位，将会降低传输的效率。
差错控制方式
返回
图2-22 差错控制方式
(a) A leaky bucket with water. (b) A leaky bucket with packets
流控制
基于反馈的流控制 基于速率的流控制
移动通信-第3讲-移动信道1
图3.1 小尺度和大尺度衰减
10 0 -10 -20 -30
20 Wavelengths
Received Signal level (RSL)
Transmitter receiver Antennae distance
第11页
2020/4/9
3.1.1 概 述
(2) 传播模型的研究
从图中看出：随着接收机的移动，信号衰落很快；但随距离 的变化很慢。
小尺度衰减模型：描述短距离（几个波长），或短时间（秒 级）内的接收场强快速波动的传播模型，称为小尺度衰减模 型。频段从1GHz～2GHz的蜂窝系统和PCS，相应的测量在 1m ～ 10m范围。
第9页
2020/4/9
3.1.1 概 述
(2) 传播模型的研究
小尺度衰减模型产生机理：原因是接收信号由不同方向信号 合成，并且由于相位变化的随机性，其信号变化范围很大， 当接收机移动距离与波长相等时，接收场强可以产生4个数量 级（30dB或40dB）的变化。
大尺度和小尺度衰减例子：当移动台远离发射机时，当地平 均接收场强逐渐减弱，该平均场强由大尺度传播模型预测。 图3.1给出一个室内无线通信系统的小尺度衰减和大尺度变化 的情况。
第10页
2020/4/9
3.1.1 概 述
(2) 传播模型的研究
Flat Terrain Median Signal Slow Fading (lognormal Shadowing) Fast Fading
模型只是在一定频率和环境下建立，适用性如何有待检验。 传统上集中于给定范围内平均场强预测，和特定位置附近场
强的变化。 传播模型分类
大尺度传播模型 小尺度传播模型
第8页
2020/4/9
智能网联汽车概论教学课件3-1
车辆自身与互联网之间的信息交换，包括： ①车辆自身的行驶信息和传感器数据。 ②车辆终端系统。 ③车辆自身的故障系统。
11
什么是智能网联汽车V2X通信技术？ V2X通信技术有哪些应用？
6.智能网联汽车实现V2X功能的条件
智能网联汽车V2X功能的实现条件是必须首先实现车 辆自身的智能化。车辆的智能化主要包括车载传感器 的环境感知功能、汽车数据通信处理能力，以及数据 分析后的决策功能。只有在实现了车辆智能化的基础 上，才能利用网络通信技术实现智能网联汽车的V2X 功能。 目前，实现智能网联汽车V2X功能的网络通信技术主 要有移动网络通信技术和物联网无线通信技术。
10
什么是智能网联汽车V2X通信技术？ V2X通信技术有哪些应用？
5.V2N
V2N是 Vehicle to Network换。
驾驶员与互联网之间的信息交换，包括：娱乐 应用、新闻资讯、车载通信等，还可以通过应 用软件及时从互联网上获取车辆的防盗信息。
13
什么是智能网联汽车移动通信技术？ 移动通信技术有哪些应用？
1.移动通信技术的发展
5G 网络即为第五代移动通信网络，其传输速率可达 4G 网络的百倍之多。5G 网络的 出现使得物联网能够获得更加广泛的应用，包括诸如智能网联汽车、机 器人、智慧城市、智慧农场等应用。
14
什么是智能网联汽车移动通信技术？ 移动通信技术有哪些应用？
2.无线通信的分类
（1）根据传输信号形式分类 根据传输信号形式的不同，无线通信可以分为模拟无线通信和数字无线通信。 1）模拟无线通信。模拟无线通信是将采集的模拟信号直接进行传输。 2）数字无线通信。数字无线通信是将采集的信号转变为数字信号后再进行传输 的信号只包括0、1数字。
（2）根据无线终端状态分类 根据无线终端状态的不同，无线通信可以分为固定无线通信和移动无线通信。 1）固定无线通信。固定无线通信是指终端设备是固定的，如固定电话通信。 2）移动无线通信。移动无线通信是指终端设备是移动的，如移动电话通信。
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什么是智能网联汽车V2X通信技术？ V2X通信技术有哪些应用？
6.智能网联汽车实现V2X功能的条件
智能网联汽车V2X功能的实现条件是必须首先实现车 辆自身的智能化。车辆的智能化主要包括车载传感器 的环境感知功能、汽车数据通信处理能力，以及数据 分析后的决策功能。只有在实现了车辆智能化的基础 上，才能利用网络通信技术实现智能网联汽车的V2X 功能。 目前，实现智能网联汽车V2X功能的网络通信技术主 要有移动网络通信技术和物联网无线通信技术。
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什么是智能网联汽车V2X通信技术？ V2X通信技术有哪些应用？
5.V2N
V2N是 Vehicle to Network换。
驾驶员与互联网之间的信息交换，包括：娱乐 应用、新闻资讯、车载通信等，还可以通过应 用软件及时从互联网上获取车辆的防盗信息。
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什么是智能网联汽车移动通信技术？ 移动通信技术有哪些应用？
1.移动通信技术的发展
5G 网络即为第五代移动通信网络，其传输速率可达 4G 网络的百倍之多。5G 网络的 出现使得物联网能够获得更加广泛的应用，包括诸如智能网联汽车、机 器人、智慧城市、智慧农场等应用。
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什么是智能网联汽车移动通信技术？ 移动通信技术有哪些应用？
2.无线通信的分类
（1）根据传输信号形式分类 根据传输信号形式的不同，无线通信可以分为模拟无线通信和数字无线通信。 1）模拟无线通信。模拟无线通信是将采集的模拟信号直接进行传输。 2）数字无线通信。数字无线通信是将采集的信号转变为数字信号后再进行传输 的信号只包括0、1数字。
（2）根据无线终端状态分类 根据无线终端状态的不同，无线通信可以分为固定无线通信和移动无线通信。 1）固定无线通信。固定无线通信是指终端设备是固定的，如固定电话通信。 2）移动无线通信。移动无线通信是指终端设备是移动的，如移动电话通信。
3 无线通信常用形式
3 无线通信常用形式3.1 Wi-fi3.1 ,1Wi-Fi技术简介Wi-Fi(Wireless Fidelity，无线保真技术)是IEEE 802.11的简称，是一种可支持数据，图像，语音和多媒体且输出速率高达54Mb/s的短程无线传输技术，在几百米的范围内可让互联网接入者接收到无线电信号。
外语缩写WI-FI，关于"Wi-Fi”这个缩写词的发音，根据英文标准韦伯斯特词典的读音注释，标准发音为/ˈwaɪ.faɪ/因为Wi-Fi这个单词是两个单词组成的，所以书写形式最好为WI-FI。
由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明并于1996年在美国成功申请了无线网技术专利，是IEEE定义的无线网链接技术。
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信号。
可以简单的理解为无线上网，几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持无线保真上网，是当今使用最广的一种无线网络传输技术。
Wi-Fi的形态图描述了一个Wi-Fi能量场的大小，以及信号的传播方式Wi-Fi是一种以波的形式传输的能量场。
信号波具有一定高度，彼此间存在距离，以一定的速度传输。
Wi-Fi信号波之间的距离介于无线电波短和微波之间，使得Wi-Fi具有特殊的传输频带，可以免受其他信号干扰。
Wi-Fi波波长约3至5英寸。
波峰代表1，波谷代表0。
用0和1两个数码来表示的二进制数据生成网站、邮件和其他网络内容上的字母，数字和代码。
典型的Wi-Fi波从波源向外传输时振幅逐渐减弱，所以图中右边部分信号波大于左边部分。
可以想象出波源在图片右侧。
此图片显示出在一个频带上传输的理想化Wi-Fi数据，该频带分为不同的子信道，呈现出红色、黄色、绿色和其他不同颜色。
Wi-Fi波以编码了数据的快速脉冲或者波的形式传输。
图中定格的脉冲显示彼此间距离约为6英寸。
Wi-Fi路由器可以同时以多个频率发送数据。
移动通信__知识点
移动通信__知识点移动通信知识点：一、移动通信的基本概念移动通信是指利用无线电技术实现移动用户之间的通信。
它是现代通信技术的重要组成部分，使得人们可以在任何时间、任何地点进行通信。
二、移动通信的发展历程1·第一代移动通信：模拟蜂窝系统（AMPS），主要用于语音通信。
2·第二代移动通信：数字蜂窝系统（GSM），实现了语音和短信服务。
3·第三代移动通信：宽带无线接入技术（WCDMA、CDMA2000），支持更高速率的数据传输和多媒体服务。
4·第四代移动通信：LTE（Long Term Evolution），实现了更高的数据传输速率和更低的时延。
三、移动通信的网络结构1·移动通信基站：负责与移动设备进行无线连接。
2·移动核心网：包括移动交换中心、家庭位置寄存器和访问控制节点等。
3·移动终端：包括方式、平板电脑等。
四、移动通信的关键技术1·无线信道传输技术：包括调制解调、编解码、信道编码等。
2·多址接入技术：包括时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）等。
3·移动通信协议：包括GSM、WCDMA、CDMA2000和LTE等。
4·移动通信安全：包括加密、认证和数据隐私保护等。
五、移动通信的应用1·语音通信：通过移动通信网络实现的语音通话服务。
2·短信服务：通过移动通信网络实现的文字信息传递服务。
3·数据传输：包括互联网接入、电子邮件、即时通讯和移动应用等。
4·多媒体服务：包括音频、视频、图像等多媒体内容的传输和播放。
附件：1·移动通信发展历程图表2·移动通信网络结构示意图3·移动通信技术流程图法律名词及注释：1·电信法：指国家关于电信行业管理的法律法规。
2·无线电管理局：负责管理国家无线电频率资源的机构。
移动通信电子课件教案-第3章_移动信道的传播特性
d(km )d1d2又d1 2Reht，d2 2Rehr 2Re( ht hr) 4.12( ht hr)(m)
第3章 移动信道的传播特性
3.1.4 障碍物的影响与绕射损耗
P
x T
d1 h1
x 为菲涅尔余隙
T d1
d2
R d2
h2
x
h1
P
R h2
(a)
(b)
图 3 - 3 障碍物与余隙
(a) 负余隙； (b) 正余隙
第3章 移动信道的传播特性
t ＝ t0 t＝ t0＋
t1 t1＋ 1 1 t1＋ 1 2 (a)
t2 t2＋ 2 2t2＋ 2 3 t2＋ 2 1 (b)
t＝ t0＋
t3
(c)
图 3 - 11 时变多径信道响应例如 (a) N=3; (b) N=4; (c) N=5
t3＋ 3 4
第3章 移动信道的传播特性
第3章 移动信道的传播特性
3.2.4 多径时散与相关带宽 ——续
时延扩展Δ：最大传输时延和最小传输时延的差值，即最后 一个可分辨的时延信号与第一个时延信号到达时间的差值， 实际上就是脉冲展宽的时间。
表示时延扩展的程度。
归一化时延信号的包络E(t)：将移动通信中接收机接收 到的多径的时延信号强度进行归一化。
第3章 移动信道的传播特性
第3章 移动信道的传播特性
3.1 无线电波传播特性 3.2 移动信道的特征 3.3 陆地移动信道的传输损耗 3.4 移动信道的传播模型 思考题与习题
第3章 移动信道的传播特性
引言
三种研究无线移动通信信道的根本方法： 理论分析：用电磁场理论和统计理论分析电波在移动
环境中的传播特性，并用数学模型来描述移动信道。 现场电波实测：在不同的传播环境中，做电波实测实
第3章 移动信道的传播特性
3.1.4 障碍物的影响与绕射损耗
P
x T
d1 h1
x 为菲涅尔余隙
T d1
d2
R d2
h2
x
h1
P
R h2
(a)
(b)
图 3 - 3 障碍物与余隙
(a) 负余隙； (b) 正余隙
第3章 移动信道的传播特性
t ＝ t0 t＝ t0＋
t1 t1＋ 1 1 t1＋ 1 2 (a)
t2 t2＋ 2 2t2＋ 2 3 t2＋ 2 1 (b)
t＝ t0＋
t3
(c)
图 3 - 11 时变多径信道响应例如 (a) N=3; (b) N=4; (c) N=5
t3＋ 3 4
第3章 移动信道的传播特性
第3章 移动信道的传播特性
3.2.4 多径时散与相关带宽 ——续
时延扩展Δ：最大传输时延和最小传输时延的差值，即最后 一个可分辨的时延信号与第一个时延信号到达时间的差值， 实际上就是脉冲展宽的时间。
表示时延扩展的程度。
归一化时延信号的包络E(t)：将移动通信中接收机接收 到的多径的时延信号强度进行归一化。
第3章 移动信道的传播特性
第3章 移动信道的传播特性
3.1 无线电波传播特性 3.2 移动信道的特征 3.3 陆地移动信道的传输损耗 3.4 移动信道的传播模型 思考题与习题
第3章 移动信道的传播特性
引言
三种研究无线移动通信信道的根本方法： 理论分析：用电磁场理论和统计理论分析电波在移动
环境中的传播特性，并用数学模型来描述移动信道。 现场电波实测：在不同的传播环境中，做电波实测实
第1章-现代通信技术基础(第3版)-严晓华-清华大学出版社
Bd），每秒钟传送一个符号的传输速率为1波特。
通信系统的质量评价
注意：在给出码元速率时需说明是何进制的码元。 符号传输速率和信息传输速率可换算；若是二进制码，符号
传输速率则与信息传输速率相等。 若两个系统的传输速率相同，其信道效率有可能不同。信道
效率用单位频带的信息传输速率或符号传输速率来表示，其
用以代表信息的物理量。
返回
1.1.2 通信系统模型
通信系统模型如图1-1所示。 信息源（信源）
作用：把待传输的消息转换成原始电信号。 发送设备（发送机）
作用：将信源发出的信息变换成适合在信道中传输的信号， 使原始信号（基带信号）适应信道传输特性的要求。
通信系统模型
信道（通路） 作用：在两点之间用于收发的单向或双向通路；在通信中主 要是传递信息的通道，又是传递信号的设施。 分类：有线信道（如明线双绞线、同轴电缆、光纤等） 无线信道（微波通信、卫星通信、无线接入等）
据波长不同可分为中／长波通信、短波通信和微波通信等。
3. 按调制方式分类
基带传输：将未经调制的信号直接在线路上传输。 频带传输（调制传输）：先对信号进行调制后再进行传输。
通信系统的分类
4. 按信道中传输的信号分类
模拟通信 数字通信
5. 按收发者是否运动分类
固定通信 移动通信
内容简介
1.4信息通信技术的应用与发展 1.4.1 ICT技术产业概述 1.4.2 ICT行业发展现状及趋势
返回主目录
内容简介
1.5 国家通信职业资格制度简介 1.5.1 通信工程师职业资格 1.5.2 通信行业职业（工种）资格 1.5.3 通信专业技术人员职业水平评价
内容简介
通信系统的质量评价
注意：在给出码元速率时需说明是何进制的码元。 符号传输速率和信息传输速率可换算；若是二进制码，符号
传输速率则与信息传输速率相等。 若两个系统的传输速率相同，其信道效率有可能不同。信道
效率用单位频带的信息传输速率或符号传输速率来表示，其
用以代表信息的物理量。
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1.1.2 通信系统模型
通信系统模型如图1-1所示。 信息源（信源）
作用：把待传输的消息转换成原始电信号。 发送设备（发送机）
作用：将信源发出的信息变换成适合在信道中传输的信号， 使原始信号（基带信号）适应信道传输特性的要求。
通信系统模型
信道（通路） 作用：在两点之间用于收发的单向或双向通路；在通信中主 要是传递信息的通道，又是传递信号的设施。 分类：有线信道（如明线双绞线、同轴电缆、光纤等） 无线信道（微波通信、卫星通信、无线接入等）
据波长不同可分为中／长波通信、短波通信和微波通信等。
3. 按调制方式分类
基带传输：将未经调制的信号直接在线路上传输。 频带传输（调制传输）：先对信号进行调制后再进行传输。
通信系统的分类
4. 按信道中传输的信号分类
模拟通信 数字通信
5. 按收发者是否运动分类
固定通信 移动通信
内容简介
1.4信息通信技术的应用与发展 1.4.1 ICT技术产业概述 1.4.2 ICT行业发展现状及趋势
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内容简介
1.5 国家通信职业资格制度简介 1.5.1 通信工程师职业资格 1.5.2 通信行业职业（工种）资格 1.5.3 通信专业技术人员职业水平评价
内容简介
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3
移动通信原理
3.1 概 述
➢ 无线移动信道是一种很不良好的信道。视距、 衰落、多径和随机变化是移动信道的基本特征。 ➢ 载有信息的无线电波在无线移动信道中的传播 损耗，不但会随传播距离的增加，电波的损耗随 传播距离而增大；同时会产生阴影效应和多径传 播，使电波的包络产生大幅度起伏且随机变化， 这就是电波的衰落。
• 这就是电波传播的路径损耗预测问题，又称为信 号中值预测。这里的信号中值是长区间中值。
27
移动通信原理
3.6 电波传播损耗预测模型与中值路径损耗预测
• 3.6.1 地形环境分类 • 3.6.2 Okumura模型 • 3.6.3 Hata模型与传播损耗的经验公式 • *3.6.4 Hata模型扩展 • *3.6.5 COST-231模型 • *3.6.6 微蜂窝系统的覆盖区预测模式
Ikegami模型的基础上，根据实测数据加以完 善而提出COST-231模型。 • 这种模型考虑到了自由空间损耗、沿传播路径 的绕射损耗和移动台周围建筑屋顶之间的损耗。
40
移动通信原理
3.6.6 微蜂窝系统的覆盖区预测模式
• 在大蜂窝和小蜂窝中，基站天线都安装在高于 屋顶的位置，这时传播路径损耗主要由移动台 附近的屋顶绕射和散射波决定，即主要射线是 在屋顶之上传播。
输损耗外，还应考虑各种障碍物对电波传输所引 起的损耗。通常将这种损耗称为绕射损耗。
17
移动通信原理
3.2.4 反射波
• 电波在传输过程中，遇到两种不同介质的光滑界面时， 会发生反射现象。
• 图3-3所示为从发射天线到接收天线的电波由反射波和 直射波组成的情况。
图3-3 反射波和直射波
18
移动通信原理
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。
21
移动通信原理
3.3 阴 影 效 应
• 慢衰落的深度，即接收信号局部中值电平变化的 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。
38
移动通信原理
3.6.4 Hata模型扩展 • 欧洲科学与技术研究协会（EURO-COST）的
COST-231工作委员会对Hata模型进行了扩展， 使它适用于PCS系统，适用频率达到2GHz。
39
移动通信原理
3.6.5 COST-231模型 • COST-231工作委员会在Walfishi模型和
4
移动通信原理
3.1 概 述
衰落既有慢衰落，同时产生快衰落；多径时 延扩展，使信道对信号产生频率选择性衰落， 使信号发生波形畸变而引起符号间干扰（ISI）。 多普勒效应在移动通信中普遍存在。多普勒 效应使信道对信号产生随机调频和频谱扩展， 对信号产生时间选择性衰落，使数字信号误码 性能变坏。
5
移动通信 原理
第三章 无线移动通信信道
移动通信原理
第三章 无线移动通信信道
学习完本课程，您需要： • 了解电磁波的传播特性 • 掌握计算路径损耗的方法 • 了解各个传播模型的分类及工作环境
2
移动通信原理
3.1 概述 3.2 VHF、UHF频段的电波传播特性 3.3 阴影效应 3.4 移动信道的多径传播特性 3.5 多普勒频移 3.6 电波传播损耗预测模型与中值路径损耗预测
与 入射角度无关，是fD的最大值，称
v
为最大多普勒频移。
移动通信原理
26
移动通信原理
3.6 电波传播损耗预测模型与中值路径损耗预测
• 设计无线通信系统时，首要的问题是在给定条件 下如何算出接收信号的场强，或接收信号中值。
• 这些给定条件包括发射机天线高度、位置、工作 频率、接收天线高度、收发信机之间距离等。
• COST-231-Walfish-Ikegami模型可用于宏蜂窝及微蜂窝 作传播损耗预测。
• 慢衰落的特性是与环境特征密切相关的，可用电 场实测的方法找出其统计规律。
22
移动通信原理
3.4 移动信道的多径传播特性
• 陆地移动信道的主要 特征是多径传播。
• 传播过程中会遇到各 种建筑物、树木、植 被以及起伏的地形， 会引起电波的反射， 如右图所示。
23
移动通信原理
3.4 移动信道的多径传播特性
对不同传播环境和不规则地形中的各种因素， 用修正因子加以修正，就可得到不规则地形及 不同环境中的中值路径损耗。
37
移动通信原理
3.6.3 Hata模型与传播损耗的经验公式
• Hata根据Okumura模型中的各种图表曲线归 纳出一个经验公式，称为Hata模型。
• 这种模型仍然保留了Okumura模型的风格， 以市区传播损耗为标准，其他地区在此基础上 进行修正。
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移动通信原理
3.3 阴 影 效 应
• 当电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物、植 被（高大的树林）等障碍物的阻挡时，会产生电 磁场的阴影。
• 移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时，就构 成接收天线处场强中值的变化，从而引起衰落， 称为阴影衰落。
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移动通信原理
3.3 阴 影 效 应
• 由于这种衰落的变化速率较慢，又称为慢衰落。 • 慢衰落是以较大的空间尺度来度量的衰落。 • 慢衰落速率主要决定于传播环境，即移动台周围
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移动通信原理
3.6.1 地形环境分类 （3）传播环境分类
• ① 开阔地区 • ② 郊区 • ③ 中小城市地区 • ④ 大城市地区
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移动通信原理
3.6.2 Okumura模型 • Okumura模型提供的数据较齐全，应用较广
泛，适用于VHF和UHF频段。 • 该模型的特点是：以准平坦地形大城市地区的
• 由此可见，视距决定于收、发天线的高度。天线 架设越高，视线距离越远。
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移动通信原理
3.2.2 视距传播的极限距离 • 实际上，当考虑了空气的不均匀性对电波传播轨
迹的影响后，在标准大气折射情况下，等效地球
半径R = 8 500km，可得修正后的视距传播的极限 距离d0为
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移动通信原理
3.2.3 绕射损耗 • 在实际情况下，除了考虑在自由空间中的视距传
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移动通信原理
3.2.2 视距传播的极限距离
• 由于地球是球形的，凸起的地表面会挡住视线。 • 视线所能到达的最远距离称为视线距离d0
图3-2 视距传播的极限距离
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移动通信原理
3.2.2 视距传播的极限距离
• 已知地球半径为R = 6 370km，设发射天线和接收 天线高度分别为hT和hR（单位为m），理论上可 得视距传播的极限距离d0为
3.2.4 反射波
• 在移动通信系统中，影响传播的三种最基本的传播机制为 反射、绕射和散射。
• 当电波遇到比波长大得多的物体时发生反射，反射发生于 地球表面、建筑物和墙壁表面。
• 当发射机和接收机之间不存在视距路径，围绕阻挡体也产 生波的弯曲。
• 散射波产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。在实 际的通信系统中，树叶、街道标志和灯柱等都会发生散射。
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移动通信原理
3.6.1 地形环境分类 （1）地形特征定义
图 地形波动高度Dh
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移动通信原理
3.6.1 地形环境分类 （1）地形特征定义
图 基站天线有效高度
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移动通信原理
3.6.1 地形环境分类 （2）地形分类 • 实际地形虽然千差万别，但从电波传播的角度
考虑，可分为两大类，即准平坦地形和不规则 地形。
• 移动通信中的传播方式主要有直射波、反射波、 地表面波等传播方式，由于地表面波的传播损 耗随着频率的增高而增大，传播距离有限。
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移动通信原理
3.2 VHF、UHF频段的电波传播特性
图3-1 典型的移动信道电波传播路径
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பைடு நூலகம்
移动通信原理
3.2.1 自由空间电波传播方式
• 自由空间电波传播是指天线周围为无限大真空 时的电波传播，它是理想传播条件。
hb=200m的增益，为距离的函数；Hm(hm，f )为移动台
天线高度增益因子（dB），即实际移动台天线高度相
对于以标准天线高度hm =3m的增益为频率的函数。
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移动通信原理
（1）准平坦地形大城市地区的中值路径损耗
图 准平坦地形市区相对于自由空间的基本中值损耗
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移动通信原理
（2）不规则地形及不同环境中的中值路径损耗 • 以准平坦地形中的中值路径损耗作为基础，针
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移动通信原理
3.5 多普勒频移
• 当移动台在运动中通信时，接收信号频率会发 生变化，称为多普勒效应。由此引起的附加频 移称为多普勒频移（Doppler Shift），可用下 式表示
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3.5 多普勒频移
• 式中，是入射电波与移动台运动方向的夹角（见
下图），v是运动速度，是波长。
• 式中，
fm
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移动通信原理
3.2.1 自由空间电波传播方式
自由空间传播损耗公式 以dB计，得
[Lbs](dB) = 32.45 + 20 lgd + 20 lgf （2-13）
式中，d是距离的千米数，f是频率的兆赫数。
• 由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）
只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时， ［Lbs］将分别增加6dB。
• 天线和天线增益 天线增益一般由dBi或dBd表示。dBi是指天线相对 于无方向天线的功率能量密度之比，dBd是指相对 于半波振子Dipole 的功率能量密度之比，半波振子 的增益为2.15dBi，因此0dBd=2.15dBi
移动通信原理
3.1 概 述
➢ 无线移动信道是一种很不良好的信道。视距、 衰落、多径和随机变化是移动信道的基本特征。 ➢ 载有信息的无线电波在无线移动信道中的传播 损耗，不但会随传播距离的增加，电波的损耗随 传播距离而增大；同时会产生阴影效应和多径传 播，使电波的包络产生大幅度起伏且随机变化， 这就是电波的衰落。
• 这就是电波传播的路径损耗预测问题，又称为信 号中值预测。这里的信号中值是长区间中值。
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移动通信原理
3.6 电波传播损耗预测模型与中值路径损耗预测
• 3.6.1 地形环境分类 • 3.6.2 Okumura模型 • 3.6.3 Hata模型与传播损耗的经验公式 • *3.6.4 Hata模型扩展 • *3.6.5 COST-231模型 • *3.6.6 微蜂窝系统的覆盖区预测模式
Ikegami模型的基础上，根据实测数据加以完 善而提出COST-231模型。 • 这种模型考虑到了自由空间损耗、沿传播路径 的绕射损耗和移动台周围建筑屋顶之间的损耗。
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移动通信原理
3.6.6 微蜂窝系统的覆盖区预测模式
• 在大蜂窝和小蜂窝中，基站天线都安装在高于 屋顶的位置，这时传播路径损耗主要由移动台 附近的屋顶绕射和散射波决定，即主要射线是 在屋顶之上传播。
输损耗外，还应考虑各种障碍物对电波传输所引 起的损耗。通常将这种损耗称为绕射损耗。
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移动通信原理
3.2.4 反射波
• 电波在传输过程中，遇到两种不同介质的光滑界面时， 会发生反射现象。
• 图3-3所示为从发射天线到接收天线的电波由反射波和 直射波组成的情况。
图3-3 反射波和直射波
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移动通信原理
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。
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移动通信原理
3.3 阴 影 效 应
• 慢衰落的深度，即接收信号局部中值电平变化的 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。
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移动通信原理
3.6.4 Hata模型扩展 • 欧洲科学与技术研究协会（EURO-COST）的
COST-231工作委员会对Hata模型进行了扩展， 使它适用于PCS系统，适用频率达到2GHz。
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移动通信原理
3.6.5 COST-231模型 • COST-231工作委员会在Walfishi模型和
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移动通信原理
3.1 概 述
衰落既有慢衰落，同时产生快衰落；多径时 延扩展，使信道对信号产生频率选择性衰落， 使信号发生波形畸变而引起符号间干扰（ISI）。 多普勒效应在移动通信中普遍存在。多普勒 效应使信道对信号产生随机调频和频谱扩展， 对信号产生时间选择性衰落，使数字信号误码 性能变坏。
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移动通信 原理
第三章 无线移动通信信道
移动通信原理
第三章 无线移动通信信道
学习完本课程，您需要： • 了解电磁波的传播特性 • 掌握计算路径损耗的方法 • 了解各个传播模型的分类及工作环境
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移动通信原理
3.1 概述 3.2 VHF、UHF频段的电波传播特性 3.3 阴影效应 3.4 移动信道的多径传播特性 3.5 多普勒频移 3.6 电波传播损耗预测模型与中值路径损耗预测
与 入射角度无关，是fD的最大值，称
v
为最大多普勒频移。
移动通信原理
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移动通信原理
3.6 电波传播损耗预测模型与中值路径损耗预测
• 设计无线通信系统时，首要的问题是在给定条件 下如何算出接收信号的场强，或接收信号中值。
• 这些给定条件包括发射机天线高度、位置、工作 频率、接收天线高度、收发信机之间距离等。
• COST-231-Walfish-Ikegami模型可用于宏蜂窝及微蜂窝 作传播损耗预测。
• 慢衰落的特性是与环境特征密切相关的，可用电 场实测的方法找出其统计规律。
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移动通信原理
3.4 移动信道的多径传播特性
• 陆地移动信道的主要 特征是多径传播。
• 传播过程中会遇到各 种建筑物、树木、植 被以及起伏的地形， 会引起电波的反射， 如右图所示。
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移动通信原理
3.4 移动信道的多径传播特性
对不同传播环境和不规则地形中的各种因素， 用修正因子加以修正，就可得到不规则地形及 不同环境中的中值路径损耗。
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移动通信原理
3.6.3 Hata模型与传播损耗的经验公式
• Hata根据Okumura模型中的各种图表曲线归 纳出一个经验公式，称为Hata模型。
• 这种模型仍然保留了Okumura模型的风格， 以市区传播损耗为标准，其他地区在此基础上 进行修正。
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移动通信原理
3.3 阴 影 效 应
• 当电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物、植 被（高大的树林）等障碍物的阻挡时，会产生电 磁场的阴影。
• 移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时，就构 成接收天线处场强中值的变化，从而引起衰落， 称为阴影衰落。
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3.3 阴 影 效 应
• 由于这种衰落的变化速率较慢，又称为慢衰落。 • 慢衰落是以较大的空间尺度来度量的衰落。 • 慢衰落速率主要决定于传播环境，即移动台周围
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移动通信原理
3.6.1 地形环境分类 （3）传播环境分类
• ① 开阔地区 • ② 郊区 • ③ 中小城市地区 • ④ 大城市地区
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3.6.2 Okumura模型 • Okumura模型提供的数据较齐全，应用较广
泛，适用于VHF和UHF频段。 • 该模型的特点是：以准平坦地形大城市地区的
• 由此可见，视距决定于收、发天线的高度。天线 架设越高，视线距离越远。
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3.2.2 视距传播的极限距离 • 实际上，当考虑了空气的不均匀性对电波传播轨
迹的影响后，在标准大气折射情况下，等效地球
半径R = 8 500km，可得修正后的视距传播的极限 距离d0为
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3.2.3 绕射损耗 • 在实际情况下，除了考虑在自由空间中的视距传
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3.2.2 视距传播的极限距离
• 由于地球是球形的，凸起的地表面会挡住视线。 • 视线所能到达的最远距离称为视线距离d0
图3-2 视距传播的极限距离
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3.2.2 视距传播的极限距离
• 已知地球半径为R = 6 370km，设发射天线和接收 天线高度分别为hT和hR（单位为m），理论上可 得视距传播的极限距离d0为
3.2.4 反射波
• 在移动通信系统中，影响传播的三种最基本的传播机制为 反射、绕射和散射。
• 当电波遇到比波长大得多的物体时发生反射，反射发生于 地球表面、建筑物和墙壁表面。
• 当发射机和接收机之间不存在视距路径，围绕阻挡体也产 生波的弯曲。
• 散射波产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。在实 际的通信系统中，树叶、街道标志和灯柱等都会发生散射。
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3.6.1 地形环境分类 （1）地形特征定义
图 地形波动高度Dh
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3.6.1 地形环境分类 （1）地形特征定义
图 基站天线有效高度
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3.6.1 地形环境分类 （2）地形分类 • 实际地形虽然千差万别，但从电波传播的角度
考虑，可分为两大类，即准平坦地形和不规则 地形。
• 移动通信中的传播方式主要有直射波、反射波、 地表面波等传播方式，由于地表面波的传播损 耗随着频率的增高而增大，传播距离有限。
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移动通信原理
3.2 VHF、UHF频段的电波传播特性
图3-1 典型的移动信道电波传播路径
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பைடு நூலகம்
移动通信原理
3.2.1 自由空间电波传播方式
• 自由空间电波传播是指天线周围为无限大真空 时的电波传播，它是理想传播条件。
hb=200m的增益，为距离的函数；Hm(hm，f )为移动台
天线高度增益因子（dB），即实际移动台天线高度相
对于以标准天线高度hm =3m的增益为频率的函数。
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移动通信原理
（1）准平坦地形大城市地区的中值路径损耗
图 准平坦地形市区相对于自由空间的基本中值损耗
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（2）不规则地形及不同环境中的中值路径损耗 • 以准平坦地形中的中值路径损耗作为基础，针
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3.5 多普勒频移
• 当移动台在运动中通信时，接收信号频率会发 生变化，称为多普勒效应。由此引起的附加频 移称为多普勒频移（Doppler Shift），可用下 式表示
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3.5 多普勒频移
• 式中，是入射电波与移动台运动方向的夹角（见
下图），v是运动速度，是波长。
• 式中，
fm
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3.2.1 自由空间电波传播方式
自由空间传播损耗公式 以dB计，得
[Lbs](dB) = 32.45 + 20 lgd + 20 lgf （2-13）
式中，d是距离的千米数，f是频率的兆赫数。
• 由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）
只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时， ［Lbs］将分别增加6dB。
• 天线和天线增益 天线增益一般由dBi或dBd表示。dBi是指天线相对 于无方向天线的功率能量密度之比，dBd是指相对 于半波振子Dipole 的功率能量密度之比，半波振子 的增益为2.15dBi，因此0dBd=2.15dBi