第二章 移动通信信道(三)
移动通信-第5讲-移动信道3
移动通信-第5讲-移动信道3移动通信第 5 讲移动信道 3在移动通信的广袤世界中，移动信道无疑是其中至关重要的一环。
今天，咱们就来深入探讨一下移动信道中的一些关键要点。
首先，咱们得明白移动信道的特点。
它可不是个“安分守己”的家伙，充满了变化和不确定性。
信号在其中传输时，会遭遇各种各样的干扰和衰减，就像在充满迷雾和陷阱的道路上前行。
其中一个关键因素就是多径传播。
想象一下，信号从发射端出发，就像一个勇敢的探险家，试图到达接收端。
但它可不是走的直线，而是会因为建筑物、山脉、树木等障碍物的阻挡，被迫“绕路”，形成多条不同的路径。
这些路径的长度不同，到达接收端的时间也就有先有后。
这就导致了信号的叠加和相互干扰，使接收端收到的信号变得复杂而不稳定。
再来说说多普勒效应。
当移动台在移动时，比如咱们拿着手机在快速行走或者乘坐汽车，接收信号的频率会发生变化。
这就好比一辆鸣笛的汽车向你驶来，声音会变尖锐；而当它远离你时，声音又会变得低沉。
在移动通信中，多普勒效应会影响信号的质量和传输速率。
信号在移动信道中的衰减也是个大问题。
自由空间传播损耗是不可避免的，随着距离的增加，信号强度会逐渐减弱。
此外，还有阴影衰落，这是由于大型障碍物阻挡造成的信号强度的缓慢变化。
还有小尺度衰落，它会在短距离内或短时间内使信号强度发生快速波动。
那面对这些挑战，咱们有什么应对之策呢？在技术方面，分集接收是个常用的办法。
它就像是多派几个“侦察兵”出去，从不同的路径接收信号，然后把它们整合起来。
这样，即使某一条路径上的信号受到了严重干扰，还有其他路径的信号可以作为补充，提高接收的可靠性。
均衡技术也能派上用场。
它通过对接收信号进行处理，消除多径传播带来的符号间干扰，让信号变得更加清晰可辨。
智能天线技术更是一大创新。
它可以根据信号的来向，调整天线的方向和波束形状，增强有用信号的接收，同时抑制干扰信号。
编码和调制技术也在不断发展。
通过更高效的编码方式和调制方法，提高信号的抗干扰能力和传输效率。
2第二章移动通信信道
2第二章移动通信信道在我们日常生活中，移动通信已经成为不可或缺的一部分。
无论是与亲朋好友通话、浏览网页，还是使用各种移动应用，都离不开移动通信的支持。
而在这背后，移动通信信道起着至关重要的作用。
移动通信信道，简单来说，就是信息从发送端到接收端所经过的路径。
这个路径可不简单，它充满了各种复杂的情况和挑战。
想象一下，当您在繁华的街头打电话，周围有车辆的嘈杂声、人群的交谈声，还有各种建筑物对信号的反射和遮挡。
这就是移动通信信道所面临的现实环境。
首先，多径传播是移动通信信道的一个重要特点。
信号从发射端发出后，可能会通过多条不同的路径到达接收端。
这些路径的长度和传播条件各不相同，导致信号到达接收端的时间和强度也有所差异。
这就像是一群人同时从不同的路线跑步到终点，有的跑得快，有的跑得慢，有的路线顺畅，有的路线曲折。
这种多径传播会引起信号的衰落和失真，影响通信质量。
信号的衰落可以分为大尺度衰落和小尺度衰落。
大尺度衰落主要是由于距离、地形等因素引起的信号强度的缓慢变化。
比如，您离基站越远，信号通常就越弱。
而小尺度衰落则是在短距离或短时间内信号强度的快速变化，这可能是由于信号的多径传播导致的相位变化等原因引起的。
除了衰落，噪声也是移动通信信道中的一个“捣乱分子”。
噪声可以来自各种来源，比如电子设备内部的热噪声、外界的电磁干扰等。
噪声会使接收到的信号变得模糊不清，就像在一幅精美的画作上撒上了一些污点。
在移动通信信道中，多普勒效应也不容忽视。
当移动终端（比如您手中的手机）和基站之间存在相对运动时，接收信号的频率会发生变化。
这就好比一辆行驶中的汽车听到的警笛声的音调会发生变化一样。
多普勒效应会导致信号的扩展和失真，对通信造成影响。
为了应对移动通信信道中的这些挑战，通信工程师们想出了各种各样的办法。
比如，采用多种调制解调技术，让信号在复杂的信道环境中能够更稳定地传输；通过编码技术增加信号的冗余度，提高纠错能力；利用分集接收技术，从多个路径接收信号，降低衰落的影响。
移动通信信道12023简版
移动通信信道1移动通信信道1移动通信信道是指在移动通信系统中，用于传输数据和信号的特定物理介质。
移动通信信道承载着方式信号的传输和通话过程中的数据传送。
通常，移动通信信道可以分为下行信道和上行信道。
下行信道下行信道是指从基站（基站可以理解为移动通信系统中的信号发射和接收设备）向方式发送信号和数据的信道。
下行信道用于实现方式接收呼叫、短信、数据等服务。
它是从基站到方式的单向通信信道。
下行信道一般有以下几种类型：1. 广播信道（Broadcast Channel）：用于向所有方式广播公告、系统信息等。
2. 公告信道（Paging Channel）：用于向特定方式发送来电通知、短信等。
3. 共享信道（Shared Channel）：多个方式共享使用的信道，用于传输语音、数据等。
4. 寻呼信道（Pilot Channel）：用于基站向方式发送信号，帮助方式进行寻呼监听。
5. 同步信道（Sync Channel）：用于同步方式时钟和基站时钟。
6. 邻区信道（Neighbour Channel）：用于与周边基站进行通信。
上行信道上行信道是指从方式向基站发送信号和数据的信道。
上行信道用于实现方式发出呼叫、发送短信、数据等服务。
它是从方式到基站的单向通信信道。
上行信道也有多种类型，包括但不限于以下几种：1. 接入信道（Access Channel）：用于方式与基站建立连接和发送呼叫等。
2. 数据信道（Traffic Channel）：传输方式发出的语音、数据等。
3. 控制信道（Control Channel）：传输方式与基站之间的控制信息，如网络注册、身份验证等。
4. 反馈信道（Feedback Channel）：用于方式向基站发送接收质量反馈信息。
移动通信信道的特点移动通信信道具有以下几个特点：1. 随机接入：移动通信系统要支持大量的用户接入，信道必须具备随机接入的能力，以确保用户可以随时接入网络。
2. 可靠传输：信道要具备传输信号和数据的可靠性，在无线环境中，信道受到噪声、多径效应等环境因素的干扰，通信系统需要采用相应的纠错技术，提高信道的可靠性。
第2章移动信道的传播特性
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
移动通信基础(信道传播)资料课件
01 7
第三代移动通信技术
7
02
7
•·
7
03
CDMA2000：码分多址2000， 是一种基于码分多址（CDMA） 技术的无线通信系统标准。
04
EV-DO：演进数据优化，是 CDMA2000的高速数据传输技 术。
TD-SCDMA/TD-LTE
01
第三代和第四代移动通信技术
02
•·
03
TD-SCDMA：时分同步码分多址， 是一种基于时分复用的无线通信 系统标准。
移动交换中心是移动通信网络的 核心，负责处理和管理移动用户 的呼叫和数据业务。
移动终端设备包括手机、平板电 脑和笔记本电脑等，是用户直接 使用的通信设备。
无线接入网
无线接入网是移动通信网 络的重要组成部分，负责 提供无线接入服务。
无线接入网由基站、天线、 馈线、光缆等组成，负责 将移动终端设备接入到移 动通信网络中。
信道传播模型
自由空间传播模型
适用于远距离通信，考虑了无线电波在自由 空间中的损耗。
多径传播模型
考虑了无线电波在传输过程中经过多个路径 到达接收机的情形。
对数距离路径损耗模型
适用于城市和乡村环境，考虑了无线电波在 传输过程中的各种损耗。
小尺度多径传播模型
考虑了无线电波在短距离内经过多个路径到 达接收机的情形。
移动通信网络融合与演进
网络融合
随着移动通信技术的发展，不同制式和频段的移动通信网络将逐渐融合，形成一个统一的、高效的通信网络。
网络演进
为了适应不断变化的业务需求和技术发展，移动通信网络需要不断演进和升级，以提供更好的服务和性能。
谢谢您的聆听
THANKS
第一代移动通信（1G）
04次课 第02章 移动信道的传播特性-3_2013解析
多普勒扩展与相关时间的关系
相关时间由多普勒扩展决定，两者之间成 反比关系 GSM。 系统（900MHz）
步行（5km/h）: 4.1667Hz 车载（60km/h）: 50Hz 高铁（300km/h）: 250Hz
运动速度和信号频率 多普勒扩展 相关时间 实例：移动台速率为60km/h，载频为900MHz，相关 时间保守估计为3.58ms
由移动台与基站的相对运动，或传播路径中物
体的运动引起。
数字移动通信 2-7
多普勒扩展
多普勒扩展：接收的多普勒谱为非0值的频率范围， 一般定义为 BD＝最大多普勒频移fm＝ v /
数字移动通信 2-8
相关时间
定义 相关时间就是信道冲激响应维持不变的时间 间隔的统计平均值。 在相关时间内，两个到达信号有很强的幅度 相关性。
根据发送信号与信道变化快慢程度
快衰落 慢衰落
数字移动通信 2-17
衰落分类
数字移动通信 2-18
内容小结
多径时延扩展－>时间色散－>频率选择性衰落 多普勒扩展－>频率色散－>时间选择性衰落
多径时延扩展－>时间色散－>频率选择性衰落 多普勒扩展 －>频率色散－>时间选择性衰落
数字移动通信 2-19
时间分集的设计
思考：慢衰落有没有坏处？如何克服？
当处于深度衰落时，可采用慢跳频的方式克服
数字移动通信 2-14
快衰落与慢衰落
快衰落
形成条件：信道冲激响应在码元宽度内变化很快， 即信道的相干时间比发送信号码元宽度短。
定量判据:
Ts>Tc BD> Bs
数字移动通信 2-15
移动通信信道-3
移动通信信道-3在我们如今这个高度信息化的时代，移动通信已经成为了生活中不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到高清视频传输，从即时通讯软件到在线游戏，我们的生活因为移动通信而变得更加便捷和丰富多彩。
而在这一切的背后，移动通信信道起着至关重要的作用。
移动通信信道，简单来说，就是信息在移动设备（比如手机）和基站之间传输的路径。
它可不是一条笔直、稳定的通道，而是充满了各种复杂和变化的因素。
想象一下，你正在用手机和朋友视频通话。
你的声音和图像信息要经过一系列的处理和转换，然后通过无线电波发送出去。
这些无线电波在空气中传播，可能会遇到建筑物、山脉、树木等各种障碍物，导致信号被反射、折射、散射甚至吸收。
这就像是你在一个充满镜子和迷宫的房间里扔出一个小球，小球的路径会因为镜子和墙壁的影响而变得难以预测。
移动通信信道的特点之一就是多径传播。
这意味着信号可能会通过多条不同的路径到达接收端。
这些路径的长度和传播条件可能不同，导致信号到达的时间和强度也不同。
这种多径传播会引起信号的衰落，也就是信号强度的快速变化。
有时候你可能会发现手机信号突然变弱或者出现断断续续的情况，这很可能就是多径衰落造成的。
除了多径传播，移动通信信道还受到多普勒效应的影响。
当移动设备（比如你正在行驶的汽车上的手机）相对于基站有速度变化时，接收信号的频率会发生改变。
这就好比一辆鸣笛的汽车向你驶来时，声音的音调会变高，而当它远离你时，音调会变低。
多普勒效应会导致信号的失真和误码率的增加，对通信质量产生不利影响。
另外，噪声也是移动通信信道中不可忽视的一个问题。
噪声可以来自各种来源，比如自然界的电磁干扰、其他电子设备的干扰等等。
这些噪声会叠加在有用信号上，使得接收端难以准确地还原出原始信息。
为了应对移动通信信道的这些挑战，工程师们想出了很多办法。
其中一种常见的技术就是分集接收。
通过在接收端使用多个天线，接收来自不同路径的信号，然后对这些信号进行合并和处理，可以有效地抵抗衰落和提高信号的可靠性。
北京工业大学移动通信作业答案
北京⼯业⼤学移动通信作业答案第⼀章绪论1、移动通信的⼯作⽅式主要有⼏种？蜂窝式移动通信系统采⽤哪种⽅式？双⼯⽅式分类。
答：移动通信的⼯作⽅式：单⼯、双⼯、半双⼯。
蜂窝式移动通信系统采⽤双⼯。
双⼯⽅式分类：时分双⼯（TDD）、频分双⼯（FDD）。
2、什么叫移动通信？有哪些主要特点？答：移动通信是指通信双⽅中⾄少有⼀⽅在移动中(或暂时停留在某处)进⾏信息传递的通信⽅式，成为现代通信中发展最快的通信⼿段之⼀。
特点：利⽤⽆线电波进⾏信息传输；在强⼲扰环境(外部⼲扰+内部⼲扰)下⼯作；⽆线电频率资源⾮常有限；提⾼通信容量；对移动终端设备要求⾼，必须适合移动环境；系统复杂，⽹络管理和控制必须有效。
3、1G、2G、3G、4G移动通信系统的主要特点对⽐。
答：1G：全⾃动拨号，全双⼯⽅式，越区频道转换，⾃动漫游。
是模拟通信系统，采⽤⼩区制，蜂窝组⽹，多址接⼊⽅式为频分多址FDMA，调制⽅式为FM。
2G：数字移动通信系统；采⽤⼩区制，微蜂窝组⽹；能够承载低速的数据业务；调制⽅式有GMSK、QPSK等；多址接⼊⽅式为时分多址TDMA和码分多址CDMA；采⽤均衡技术和RAKE接收技术，抗⼲扰多径衰落能⼒强；保密性好。
3G：微蜂窝结构，宽带CDMA技术；调制⽅式QPSK⾃适应调制；多址⽅式主要是CDMA，电路交换采⽤分组交换；具备⽀持多媒体传输能⼒的要求。
4G：是⼀个可称为宽带接⼊和分布式⽹络，是功能集成的宽带移动通信系统，是⼴带⽆线固定接⼊、⼴带⽆线局域⽹、移动⼴带系统和互操作的的⼴播⽹络，是⼀个全IP的⽹络结构，包括核⼼⽹和⽆线接⼝，采⽤多种新的技术和⽅法来⽀撑。
4、移动通信中的⼲扰主要有哪些，哪种⼲扰是蜂窝移动通信系统所特有的？答：互调⼲扰：两个或多个信号作⽤在通信设备的⾮线性器件上，产⽣同有⽤信号频率相近的组合频率，从⽽构成⼲扰，如：接收机的混频。
邻道⼲扰：相邻或邻近的信道(或频道)之间，由于⼀个强信号串扰弱信号⽽造成的⼲扰。
2第二章移动通信信道323-113页PPT精选文档
电控学院 综合楼823
2.2 电波传播特性
移动通信
例：设如图a所示的传播路径中，菲涅尔余隙x=-25m，d1=0.5km，d2=1km,
工作频率为900MHz，试求出电波传播损耗。
解：
L 32.45 20 log f (MHZ ) 20 log d (km) dB
先求出自由空间传播损耗
sin
i
)2
R Rs
表面高度的标准差
电控学院 综合楼823
2.3移动无线信道及其特性
信道特性分析 多谱勒频移 多径效应 阴影衰落
移动无线信道的衰落特性
移动通信
电控学院 综合楼823
2.3移动无线信道及其特性
信道特性分析
移动通信
回顾
自由空间 固定发送、接收天线
路径损耗
信 自由空间
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）
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
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 ,1km 91.53dB 2G,1km 98.47dB
900M ,10km 118.47dB
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2.2 电波传播特性
折射 • 低层大气不是均匀介质
信道的衰落因子 大尺度衰落 小尺度衰落
小尺度衰落
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2.2 大尺度传播模型
何为传播模型？
电波传播损Leabharlann 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）
2.2 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）
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
移动信道中无线传播分类
大尺度路径损耗 自由空间（无阻挡物）：视距传播LOS (line-of-sight)
—与λ2成正比（与f2成反比）→频率越高，衰减越大。
描述收发信机之间长距离上的场强变化，其传 —与λ2成正比（与f2成反比）→频率越高，衰减越大。
益；d是T-R间距离；L是与传播无关的系统损耗因子；λ为波长。
2. 2 大尺度传播模型 –自由空间
自由空间传播模型
– 距发射机d处天线的接收功率
物理意义
→ —与d2成反比 距离越远，衰减越大。
→ —与λ2成正比（与f2成反比） 频率越高，衰减越大。
—综合损耗L(L>=1)通常归因于传输线衰减、滤波损耗和
第二章 移动通信信道
2.1 概述 2.2 大尺度传播特性 2.3 小尺度传播特性
2.1 概述
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，
地面反射模型（双线或两径传播模型）：
移动通信移动信道
移动通信移动信道在我们如今这个高度数字化和信息化的时代，移动通信已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
无论是日常的通话、发送短信，还是通过各种应用程序进行视频聊天、在线购物、观看视频等等，这一切都离不开移动通信技术的支持。
而在移动通信系统中，移动信道则是一个至关重要的概念。
那么，什么是移动信道呢？简单来说，移动信道就是指移动用户与基站之间的通信路径。
这个路径并不是固定不变的，而是随着用户的移动而不断变化。
这就给移动通信带来了很大的挑战。
想象一下，当你拿着手机在街头行走时，你的位置在不断改变，周围的环境也在不断变化。
可能一会儿你身处高楼林立的商业区，信号被建筑物遮挡；一会儿又走到了开阔的广场，信号变得通畅。
这种情况下，信号的传播就会受到各种因素的影响，比如多径传播、衰落、干扰等等。
多径传播是移动信道中的一个重要现象。
当信号从基站发射出来后，它可能会通过多条不同的路径到达你的手机。
这些路径可能包括直射路径、反射路径、绕射路径等。
由于这些路径的长度不同，信号到达手机的时间也就不同，从而导致信号的叠加和相互干扰。
这就像是几个人同时对你说话，声音混杂在一起，让你难以听清。
衰落则是另一个常见的问题。
衰落可以分为大尺度衰落和小尺度衰落。
大尺度衰落主要是由于信号传播的距离、地形地貌等因素导致的信号强度的整体下降。
比如，你在山区或者地下室，可能会发现手机信号很弱，这就是大尺度衰落的影响。
小尺度衰落则是由于多径传播等原因导致的信号在短时间内的快速波动。
这种波动可能会导致信号的失真和误码，影响通信质量。
除了多径传播和衰落，干扰也是移动信道中需要面对的一个重要问题。
干扰可以来自其他通信系统、电子设备甚至是自然现象，比如雷电。
这些干扰会使信号变得混乱，增加通信出错的概率。
为了解决这些问题，通信工程师们想出了各种各样的办法。
比如，采用分集技术来对抗衰落。
分集技术的原理就像是不要把所有的鸡蛋放在一个篮子里，通过发送多个副本的信号或者在接收端采用多个天线来接收信号，从而提高信号的可靠性。
无线移动通信信道
无线移动通信信道无线移动通信信道引言无线移动通信信道是指无线通信系统中，无线信号在传播过程中经过的介质和环境。
在无线通信系统中，信道对信号的传输质量和传输速率起着重要的影响。
了解信道特性对于设计和优化无线通信系统至关重要。
信道的分类无线移动通信信道可以按照不同的标准和特性进行分类。
常见的信道分类包括：1. 按传播介质分类：- 空中传播（如无线电波在空气中的传播）- 陆地传播（如电波在地面、楼宇等环境中的传播）- 水下传播（如声波在水下的传播）2. 按信号传播方式分类：- 地面传播（如信号经由地面反射、绕射传播）- 天线传播（如信号由天线直接传输）3. 按通信系统分类：- 广播信道（如电视、广播等广播系统的信道）- 移动通信信道（如移动方式、无线局域网等通信系统的信道）信道特性无线移动通信信道具有以下特性：1. 多径传播：移动通信信号在传播过程中会经历多条路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径等，导致信号的多径传播。
2. 多径损耗：多径传播会导致信号在传播过程中发生衰减，造成多径损耗。
多径损耗与传播距离和环境特性有关。
3. 多径干扰：由于多径传播的存在，信号在接收端可能会受到多个不同路径上的干扰信号，导致信号质量下降。
4. 多径时延扩展：多径传播会导致信号传输时延扩展，增加信号传输的时延。
5. 多路径衰落：由于多径传播的不同路径长度导致信号的相位和幅度受到测量误差和环境扰动的影响，产生多路径衰落现象。
信道建模为了研究和分析无线移动通信信道，需要对信道进行建模。
常见的信道建模方法包括：1. 统计信道模型：基于统计的方法来研究信道的特性，通过对历史信道数据的统计分析来建立信道模型。
2. 几何信道模型：基于信号在传播过程中的几何特性，通过建立几何模型来描述信道传播的过程。
3. 多径信道模型：基于多径传播的特性，使用多径传播参数来建立信道模型。
信道建模对于无线通信系统的性能分析和优化非常重要。
信道估计与均衡在无线通信系统中，信道估计和均衡技术用于估计信道的状态和补偿信道传播过程中引入的损耗和干扰。
第2章 移动通信信道
反射
散射 直射
绕射
图 2-1 移动信道电波传播类型示意图 7
2020年3月28日星期六
2.1 移动信道基本特性
2.1.1 移动通信信道的主要特点 2.1.2 电波传播方式 2.1.3 接收信号中的四种效应
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2020年3月28日星期六
第2章 移动通信信道
2.1.3 接收信号中的四种效应
1. 阴影效应
➢ 多普勒效应是与物体运动有关的，物体的运动包括基 站和移动台的相对运动以及无线信道中环境物体的运动。
➢ 由于移动台或环境物体的高速运动在频移会引起多普 勒频移，在相应的时域产生时间选择性衰落。
(3) 信号的传输带宽
➢ 频率选择性衰落和时间选择性衰落在信道中可以同时
存在，至于哪种衰落更明显，则取决于信号的带宽和符 号周期。
0dB 对于中等城市和郊区 CM 3dB 对于市中心繁华区
③ 对于其它地形，修正因子与Hata模型相同
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2.2.1 大尺度衰落
2．阴影衰落
第2章 移动通信信道
在路径损耗模型中一般认为对于相同的收发距离，路径 损耗也是相同的。然而实际情况是，与同一发射机等距离但 位于不同地理位置上的接收机，由于传播路径所经过的地理 环境不同，使得其接收到的信号强度有很大的差异。
图 2-3 在路径损耗、阴影效应和多径传播与距离的关系
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2.2 衰落
2.2.1 大尺度衰落 2.2.2 小尺度衰落
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2.2.2 小尺度衰落
第2章 移动通信信道
小尺度衰落是指无线电信号在短时间或短距离传 播后其幅度、相位或多径时延快速变化，以至于大尺 度路径损耗的影响可以忽略不计。
移动通信第2章无线移动信道
②长区间中心值随距离基站的位置变化
而变化，距离越远，衰减越大，也称为 传输损耗。
2.1.2 与无线移动信道相关的基本概念
1．信号强度的表示方法
（1）dBW和dBm
dBW和dBm都是表征功率绝对值的 值，也可以认为以1W和1mW功率为基 准的一个比值。
计算公式为 P(dBm)＝10log[P(mW)/(1mW)]（2-1）
P(dBW)＝10log[P(W)/(1W)] （2-2）
（2）分贝
分贝（dB）定义为两个参数（如功 率、电压、电流）之比的对数单位，用 来表征两个物理量的相对大小关系。
（3）dBmV和dBV
dBmV和dBV都是表征电压绝对值 的值，也可以认为以1mV和1V电压为 基准的一个比值。
计算公式为 U（dBmV）＝20log[U（mV）/（1mV）]（2-3） U（dBV）＝20log[U（V）/（1V）]（2-4）
dBi和dBd是表示天线增益的值（功率 增益），两者都是一个相对值。
通常用于表示同一个天线增益时，用 dBi表示出来的数值比用dBd表示出来的数 值要大2.15dB，即0dBd=2.15dBi。
3．等效全向辐射功率
等效全向辐射功率（EIRP）定义为 供给天线的功率和在给定的方向上相对 于无方向天线的增益的乘积，表示发射 机获得的在最大天线增益方向上的最大 发射功率。
载频
第 第12对对边边频频 （2-10）
第3对边频
Jn()cos(0 n)t Jn()cos(0 n)t
第n对边频
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。
由式（2-10）可见，调频波具有无 限多对边频分量，用频谱表示出来，如 图2-3所示。
第2章移动通信信道
第2章移动通信信道1.无线电波的传播有直射，反射，折射，绕射等多种途径。
2.移动通信信道研究的基本方法有理论分析，现场电波传播实测和计算机仿真三种。
3.其中反射，绕射和散射是影响移动通信中电波传播的基本形式。
4.自由空间中电波传播损耗只与工作频率f 和传播距离d 有关。
当f 或d 增大一倍时，[Lfs]将增加6dB 。
5.)(12.4r t h h d 视线传播极限距离6.电波绕过障碍物遮挡物向前传播的现象称为绕射。
绕射引起的附加传播损耗称为绕射损耗。
7.菲涅尔余隙x1=)/(2121d d d d 8.多普勒频移公式cos cos /m D f v f 其中fm 称为最大多普勒频移。
9.衰落率是指信号包络在单位时间内以正斜率通过中值电平的次数。
衰落率与发射频率，移动台的行进速度，方向及多径传播路径数有关。
当移动台的行进方向朝着或背着电波传播方向时，衰落最快。
vf v F A )3(1085.1)2//(平均衰落率公式10.移动通信信道是色散信道，即传输信号波形经过移动通信信道后会发生波形失真。
分为时延扩展，频谱扩展，角度扩展。
11.相关带宽2/1Bc 为时延扩展。
12.Bs<<Bc Ts>>是平坦衰落的条件。
Bs>Bc Ts<是频率选择性衰落的条件。
13.Ts>Tc D S B B 是信号经历快衰落的条件Ts<<Tc Bs>>D B 是慢衰落的条件。
14.地形波动高度h 在平均意义上描述了电波传播路径中地形变化的程度。
h 定义为沿电波传播方向，距接收地点10km 范围内，10%高度线和90%高度线的高度差。
3组网技术基础1.组网需要考虑的一些问题：众多电台组网时产生的干扰，区域覆盖和信道分配等因素。
2.无线电干扰一般分为同频干扰，邻道干扰，互调干扰，阻塞干扰和近端对远端的干扰等。
3.复用距离越近，同频干扰就越大；复用距离越远，同频干扰就越小，但频率利用率就会降低。
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N
接收的E场的包络为：
E z (t ) T 2 c (t ) T 2 s (t ) r (t )
可以证明，Tc(t)与Ts(t)是高斯随机过程，因此其包络服从 Rayleigh 分布。
1、 Clarke信道模型
原理框图
2、Jakes仿真模型
Jakes仿真模型：
10％ 90% 10km
高 度
h
hb
0
1km
3km
距基站的距离 （km ）
15km
2.5.1 地形环境分类
2、地形分类
准平坦地形和不规则地形 准平坦地形是指该地区的地形波动高度在20m以内，而 且起伏缓慢，地形峰顶与谷底之间的水平距离大于地 面波动高度，在以公里计的范围内，其平均地面高度 差仍在20m以内。
单位 适用范围
3. Hata模型的经验公式 例题： 设基站天线高度为40m，发射频率为800 MHz，移动 台天线高度为2 m，通信距离为15 km，求大城市地区的中 值路径损耗。
2.5.4、扩展Hata 模型
欧洲科学与技术研究协会工作委员会对Hata模型进行扩展， 使它适用于PCS系统，适用频率也达到2GHz。
性
本章小结
4、描述多径衰落信道的主要参数 时延扩展与相干带宽
多普勒扩展与相干时间
角度扩展与相干距离 多径衰落信道的分类
本章小结
5 6 阴影衰落的基本特性 电波传播损耗预测模型 1） 地形环境分类 1、地形特征定义 2、地形分类 3、传播环境分类 2） Okumura 模型 1、准平坦地形大城地区中值路径损耗 2、不规则载形及不同环境中的中值路径损耗 3） Hata 模型 4） 扩展Hata模型 5) 室内传播模型 6） IMT－2000模型 多径衰落信道的建模与仿真 1） 平坦衰落信道的建模和仿真 2） 频率选择性衰落信道的建模和仿真
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。
2、不规则地形及不同环境中的中值路径损耗
PR=PT-LM+Gb+Gm-Lb-Lm-Ld 例3.8 某移动通信工作频率为450 MHz，基站天线 高度为50 m，天线增益为6dB，移动台天线高度为3 m，天线增益为0 dB；在市区工作，传播路径为准平 坦地形，通信距离为10 km。试求 （1）传播路径的中值路径损耗。 （2）若基站发射机送至天线的信号功率为10W，不考 虑馈线损耗和公用器损耗，求移动台天线接收到的 信号功率。
决定因素：建筑物外部面积、材料、建筑物类型和窗口数量。
分隔损耗：楼层之间
损耗因子随楼层数目的减小而减小。 损耗因子的增加值随随楼层数目的增加而减小。
室内传播模型（3）
对数距离路径损耗模型
室内路径损耗遵从公式：
PL(dB) PL(d 0 ) 1 n log(
衰减因子模型
2.6.2、频率选择性衰落信道的建模与仿真
对于频率选择性信道，可用抽头延时线模型建模。 在假设抽头系数只在远大于传输数据的一个符号周期内才发生变化， 即信道是慢衰落信道或准静态信道的情况下，信道的冲击响应可以表 N 示为 h(t ) ai exp( ji ) (t i )
i 1
输入信号 瑞利衰落 仿真器 s(t)
a
1
1
… N
瑞利衰落 仿真器
a2
…
瑞利衰落 仿真器
aN
本章小结
1、概述 原因、机制、方法、模型、分类 2、VHF、UHF电波传播特性 电波传播方式：直射波（自由空间、大气中的电波传播）、
绕射、反射、散射
3、多径传播特性 小尺度衰落（多径、多普勒频移）、多径接收信号的统计特
模拟的是在均匀散射环境中非频率选择性衰落信道的复低通包络。 用有限个（10个）低频振荡器来近似构建一种可分析的模型。Biblioteka Jakes仿真器产生的信号：
不是广义平稳的 不是各态历经的 统计特性并未达到Clarke模型的要求 产生的包络并未严格服从瑞利分布 导致这种结果的根本原因是附加的相移之间具有相关性。
LM（dB）=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb, d) -Hm(hm,f)
• 当基站或移动台天线高度不是基准高度时，通过修正 因子Hb(hb,d)或Hm(hm,f)进行修正。
2、不规则地形及不同环境中的中值路径损耗
LM（dB）=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb, d) -Hm(hm,f)-ks-kh-kA-kis
LM 46.3 33.9lg( f ) 13.82lg(hb ) a(hm ) 44.9 6.55lg(hb ) lg(d ) CM
CM 0dB
CM 3dB
2.5.5 室内传播模型
室内无线信道的特别之处：
覆盖距离小－－Smaller distances 环境变动大－－Greater environment variability 受建筑物的布置、材料结构和建筑物类型等因素的 强烈影响
1、Clarke信道模型
公式推导
v
z轴
基本理论
多普勒频移：f n
y轴 在x-y平面
cos n
到达移动台的垂直极化波存在E 场强分量：
Ez E0 Cn cos(2f ct n )
n 1 N
MS
x轴
其中，E0是本地平均E场的实数幅度，Cn是表示不同电波幅度的实数随机变量， 第n个到达分量的随机相位qn为 2f t
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
n n n
1、Clarke信道模型
基本理论 公式推导
E场可用同相和正交分量表示：
Ez Tc (t ) cos(2f c t ) Ts (t ) sin(2f c t )
其中
Tc (t ) E0 Cn cos(2f nt n ) Ts (t ) E0 Cn sin(2f nt n )
2.4 阴影衰落的基本特性
阴影衰落：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 起伏地形、建筑物、植被（高大的树林） 长期衰落（大尺度衰落） 特点是衰落与无线电传播地形和地物的分布、高度有关
BTS
2.5 电波传播损耗预测模型
设计无线通信系统时，首要问题是在给定条件下如何算出接收 信号的场强。
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。
2.5.2 Okumura 模型
Okumura模型是根据测试结果绘成经验曲线构成的模型。 测试方法：使用不同频率，不同天线高度，选择不同 的距离进行一系列测试。 基础：中等起伏地形的市区，基站有效天线高度hb为 200米，移动天线高度hm为3米的传播损耗基本中值的 预测曲线,其它地形通过修正因子来修正。 Okumura模型适用条件：100MHz－1500MHz；基站天线 高度为30－200m，移动台天线高度1－10m，传播距离 为1-10m，传播距离为1-20km。
2.5.1 地形环境分类
1、地形特征定义
（1）地形波动高度 h
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
10％ 90% 10km
小尺度传播模型:描述短距离(几个波长)或短 时间(秒级)内的接收场强的快速波动的传播 模型 统计特性 主要参数 建模与仿真
小尺度传播特性
对移动信道 有一个全面 深入的理解
第2章 移动信道
本次课教学目的：
1、了解阴影衰落的基本特性 2、了解大尺度路径损耗的计算方法
3、了解多径衰落信道的建模与仿真
不规则地形是指除准平坦地形之外的其它地形。不规 则地形按其形态，又可分为若干类，如丘陵地形、孤 立山峰、斜坡和水陆混合地形等。 各类地形主要特征是地形波动高度。
3 传播环境分类
开阔地区：在电波传播方向上没有建筑物或高大树木等障 碍的开阔地带。 郊区：有1～2层楼房，但分布不密集，还可有小树林等。 中小城市地区：建筑物较多，有商业中心，可有高层建筑， 但数量较少，街道也比较宽。 大城市地区：建筑物密集，街道较窄，高层建筑也较多。
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。
LM 69.55 26.16lg( f ) 13.82lg(hb ) a(hm ) 44.9 6.55lg(hb ) lg(d )
1.中小城市修正因子 2.大城市修正因子（建筑物平均高度超过15 m）