移动通信理论与实战第2章 无线电波传播与天馈系统PPT课件

▪ f ↑→L↑，则Gt↑、Gr↑可以补偿这些损耗；
课程内容
无线电波的传播特性 无线信道的损耗与效应 信道传播模型 天馈系统
多径效应
基站天线
3 1
4
2
➢ 接收端接收到的信号是来自直射、反射、折射、绕射、散射等多条 不同路径传播过来的信号的矢量之和。
➢ 一般来说，直射信号最强，反射、透射信号次之，绕射信号再次之， 散射信号最弱。
多径效应
两径传播的叠加（加强和减弱）
由于多径现象引起的干扰称为多径干扰 或多径效应，产生的衰落称为多径衰落。
解决方案： 时域均衡、OFDM、Rake接收
阴影效应
由移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它 障碍物对电波路径的阻挡而形成的接收区域的半盲区/盲区
补盲——室内分布系统
远近效应
3dB 水平波束宽度
90°
Peak - 3dB
3dB 垂直波束宽度
Peak - 3dB
7°
天线参数解析
天线参数——方向图&前后比
前后抑制比
天线方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比。
选用前后比低的天线，天线的后瓣有可能产生越区覆盖，导致切换 关系混乱，产生掉话。
移动通信系统对天线的前后比有一定要求，其典型值为18~30dB，特 殊情况下则要求达到35~40dB。
强的倍数定义为增益。增益越高，天线波束的范围就
越小。
G 10lg P实际天线 P基准天线
增益单位：dBi
室内微蜂窝：0~8dBi
室外基站：全向天线9dBi，定向天线18dBi
天线功率增益单位dBi&dBd
dBi——参考基准是全向天线； dBd——参考基准是偶极子 dBi=2.15+dBd
功率比值dB&dBm&dBW
天线参数解析
天线参数——方向图&波瓣宽度
在板状定向天线的参数里有 垂直波束宽度：7度 水平波束宽度：90度
定义为:在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密 度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽 度或半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰 能力越强。
LH/tan()
复习：什么是天线？
用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。
Blah blah blah blah
天线组成
通信系统天线一般由振子、馈电网络、外罩这三部分组成。
振子向空间发射电磁波； 馈电网络连接收发信机与天线振子，实现能量的分配； 外罩用来保护天线内部器件，兼有一定的美化作用；
天 线 参 数 解 析
无线信号在空间中传播的过程中，功率上的路径损耗是多大 ？
最终接收到的信号幅度、相位、多径分量的到达时间和功率 分布是如何变化的？
移动无线信道
如何研究无线通信信道？
理论分析：用数学模型描述； 现场电波实测：实验测量、验证、校正；
无线信道的研究成果会有哪些呢？
预测传播模型 无线网络规划与设计； 信道仿真传输技术及网络性能优化的研究和开发
第2章 无线电波传播与天馈系统
课程内容
无线电波的传播特性 无线信道的损耗与效应 信道传播模型 天馈系统
移动无线信道
为什么研究无线信道的电波传播特பைடு நூலகம்？
无线信道与有线信道的根本区别 决定了无线通信可能采用的无线传输技术 关系到无线通信系统的通信能力和服务质量
需要研究无线信道的哪些特性呢？
在某个特定的频段和特定的环境下，电波传播和信号衰落的 特点是什么？
课程内容
无线电波的传播特性 无线信道的损耗与效应 信道传播模型 天馈系统
路径损耗的经验模型
无线信道存在着随机性，工程实践中大量使用统计模型，统 计模型一般只需知道地理环境的统计数据和信息，由大量实 验测试数据拟合出经验公式或半经验半理论公式，也可以是 经验曲线。根据统计模型预测的结果在实际应用中必须进行 修正。
dB：功率相对比值：10log(甲功率/乙功率) dBm：功率绝对比值：10log(甲功率/1mW) dBW：功率绝对比值：10log(甲功率/1W))
关于dB
天线参数解析
天线基础知识——倾角
天线的倾角是指电波的倾角，是无线系统中用于将天线方向 图的主瓣调低于水平面的一种手段，常用于增强主服务区信 号电平，减小对其它小区干扰的手段。
cos
当移动台运动方向与入射波一致时，
最大多普勒频移：fmv
若载波频率为2100MHz，移动终端以30km/h的速度运动时，其 最大多普勒频移是多少？
在多径信道中，一个单频信号f扩展为f＋fd，导致频谱扩展，影 响接收机的误码性能； 解决：信道估计&补偿；
小尺度衰落&大尺度衰落
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
天线性能指标
天线基础知识——天线增益
天线增益的定义：天线增益是指天线将发射功率往某一指定方向集中 辐射的能力
切记：天线本身不增加所辐射信号的能量，它只是通过天线 振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一个方向。
一般把天线的最大辐射方向上的场强E与理想多向同性
天线（理想点源）均匀辐射场强E相比，以功率密度增
用户设备和基站间距离不同，则信号就具有不同的衰耗。 若用户以同一功率发射，则距离基站远的用户设备信号很容易
“淹没”在其它用户设备信号中； 远近效应极易导致边缘小区的掉话！
克服远近效应——功率控制！
多普勒效应
由于移动台的高速移动而产生的传播信号频率的扩散，称 为多普勒效应
多普勒频移：
fd
v
室外：
►Okumura模型 ►Hata模型 ►COST231模型(COST 231-Walfisch/Ikegami模型) ►ITU传播模型
室内：
►ITU-R室内传输模型 ►Keenan-Motley模型
路径损耗的经验模型
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无线电波的传播特性 无线信道的损耗与效应 信道传播模型 天馈系统
无线电波的传播方式
由于高大建筑物或远处高山等阻挡物的存在，电磁波传播路径
可分为直射传播和非直射传播
直射波
L 1 0 l g P P r t 1 0 l g 4 d 2 G t 1 G r 3 2 .4 5 2 0 l g d 2 0 l g f 1 0 l g ( G tG r )