第二章 移动通信信道(一)
移动通信信道1
移动通信信道1移动通信信道11. 信道的概念在移动通信系统中，信道是指无线电波传输时承载信号的介质。
信号在无线传输过程中通过信道进行传输，信道的好坏直接影响着通信质量和传输速率。
移动通信信道是指在移动通信系统中用于传输信号的通道。
2. 移动通信信道的分类移动通信信道根据信号传输的方式和用途的不同可以进行分类。
常见的移动通信信道有以下几种：2.1 控制信道控制信道用于传输通信系统的控制信息，包括建立连接、维护连接、释放连接等过程中需要交换的信息。
控制信道保证了通信系统的正常运行，并确保用户能够正常进行通信。
2.2 数据信道数据信道主要用于传输用户数据，包括语音、视频、文字等信息。
数据信道的传输速率和稳定性直接影响着通信系统的性能。
2.3 广播信道广播信道用于向广域范围内的用户发送广播信息，例如天气预报、紧急通知等。
广播信道通常采用单向传输，不需要进行双向通信。
2.4 分集信道分集信道常用于抵抗多径衰落和干扰，提高信道的可靠性和传输速率。
常见的分集技术包括时分复用（TDM）、频分复用（FDM）和码分复用（CDMA）等。
3. 移动通信信道的特点移动通信信道具有以下几个特点：3.1 多径效应由于移动通信中信号在传输过程中会经历反射、折射、散射等多种路径，导致信号在接收端产生多次接收到的副本，即多径效应。
多径效应会导致信号叠加和衰落，影响通信系统的可靠性和传输质量。
3.2 多用户接入移动通信系统中存在大量的用户，不同用户的信号需要通过同一个信道进行传输。
因此，移动通信信道需要具备多用户接入的能力，以实现同时传输多个用户的数据和控制信息。
3.3 带宽限制移动通信信道的带宽是有限的，需要合理分配给不同的用户。
带宽限制需要保证用户间的公平竞争和满足用户需求。
3.4 时变性移动通信信道的传输性能会随着时间的变化而变化，主要受到多径效应、干扰和衰落等因素的影响。
时变信道需要通过信道估计和调整发送和接收参数以适应信道的变化。
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。
第2章 移动通信信道的电波传播 2.1 VHF、UHF频段的电波传播特性2.2 阴 影 效 应2.3 移动信道的多径传播
• 2.1 VHF、UHF频段的电波传播特性 • 2.2 阴 影 效 应 • 2.3 移动信道的多径传播特性 • 2.4 多径衰落的时域特征和频域特征 • 2.5 电波传播损耗预测模型与中值路径损耗
预测
2.1 VHF、UHF频段 的电波传播特性
2.1.1 自由空间电波传播方式 2.1.2 视距传播的极限距离 2.1.3 绕射损耗 2.1.4 反射波
d0 3.57( hR (m) hT (m)) (km)
即视距取决于收、发天线的高度。天线架设越高，
视线距离越远。考虑空气不均匀性对电波传播轨迹的
影响，在标准大气折射情况下，等效地球半径
R=8500 km，可得修正后的视距传播的实际极限距
离 重点2
d0 4.12( hR (m) hT (m)) (km)
通过电场实测可以得到慢衰落的统计规 律。统计分析表明，接收信号的局部均值rlm 近似服从对数正态分布，其概率密度函数为
P(rlm )
1
e
rlm rlm
2 2
2π
式中， rlm 为整个测试区的平均值，即
rlm的期望值，取决于发射机功率、发射和接
收天线高度以及移动台与基站的距离。σ为标
准偏差，取决于测试区的地形地物、工作频率
慢衰落速率主要决定于传播环境，即移 动台周围地形，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。
慢衰落的深度，即接收信号电平变化的 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。
作业
W2-1，简述移动通信中电波传播的方式
21第二章移动通信基础信道传播共46页文档
Eθ=Hr=Hθ=0
r θ
lO
y
φ
16
电基本振子辐射
• 电基本振子的电磁场分为三个不同区域：
① 感应场占主导的近场区。这一区域电磁场的分布与静
电场相似，场强随距离的3次方成正比地快速衰减。 并且感应场的电Байду номын сангаас和磁场相位相差90度，坡印廷矢量 为虚数，没有能量向外辐射。
同的两点之间的距离，就是该电磁波的波长λ。
➢电场（或磁场）强度方向每秒钟变化的次数就是该
电磁波的频率 f。
➢c 、λ、 f 三者之间的关系满足
c/ f
20
电磁波谱
无线电波
可见光 X射线 伽马射线
频率（Hz）
100
103
106
109
1012
1015
1018
1021 1024
波长
3km 3m 300 mm 300 m 0.3m 3104 m
发射
天线
接收
地球表面
天线
23
1. 地球表面波传播
➢地球表面波传播是超视距传播。 ➢优点：
1）可用来在地球上两点之间建立长距离通信； 2）传播比较稳定，基本不受大气条件影响。
以将这样的线型辐射体看作是构成线天线 的基本构成部分，即构成线天线的电流元。
辐射体长度 l«λ，由于非常小，上面载有的
传导电流I可以看成振幅均匀分布且相位处 处相同。
15
Eri02 Lc0c o sd 12j ccd3 ejc(td/c)
E i0L 4 scin jdcd c2jcc 2 d3 ejc(t d/c)z
移动通信(第二章)
空间选择性衰落用相干距离描述。相干距离定义为两根天 线上的信道响应保持强相关时的最大空间距离。相干距离越短， 角度扩展越大，反之，相干距离越长，角度扩展越小。 典型的角度扩展值为：室内环境 360，城市环境为 20 ，平坦 的农村为 1。
传播损耗模型
❖ Okumura模型（奥村模型） ❖ Okumura-Hata模型 ❖ Hata模型扩展 ❖ COST-231模型 ❖ COST-231-Walfish-Ikegami模型
四种主要的效应
❖ 远近效应 由于接收用户的移动性，移动用户与基站之 间的距离也在随机变化，若各移动用户发射 信号的功率一样，那么到达基站时信号的强 弱将不同，离基站近者信号强，离基站远者 信号弱。通信系统中的非线性将进一步加重 信号强弱的不平衡性，甚至出现以强压弱的 现象，即为远近效应。
四种主要的效应
✓若频率管理或系统设计不当,就会造成同
频干扰；
✓在移动通信系统中，为了提高频率利用
✓农村：K 4 .7 8 lg f2 1 8 .3 3 lg f 4 0 .9 4
传播损耗模型
❖ Hata模型扩展（适合于个人通信系统）
适用条件： 频率：1500MHz-2000MHz 距离：1km-20km 基站天线高度：30m-200m 移动台天线高度：1m-10m
传播损耗公式 ：
L 5 0 ( u r b a n ) 4 6 . 3 3 3 . 9 l g ( f c ) 1 3 . 8 2 l g ( h b ) ( h m ) ( 4 4 . 9 6 . 5 5 l g ( h b ) ) l g ( d ) C M
信号损耗
❖ 多径传播引起的损耗（快衰落）： 在数十波长的范围内，接收信号场强的瞬时 值呈现快速变化的特征，这是由多径传播引 起的，称作快衰落，又称作小尺度衰落。其 电平分布一般服从瑞利（Rayleigh）分布或 莱斯（Rice）分布。
移动通信信道1
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。
移动通信信道1简版
移动通信信道1移动通信信道11. 引言移动通信是指通过无线电波传输信息的方式进行通信。
在移动通信系统中，信道是指信息传输的通道，在信道上进行的数据传输决定了通信系统的性能和效果。
本文将介绍移动通信中的信道类型、特点及其在通信系统中的应用。
2. 信道类型在移动通信系统中，根据不同的传输特点，信道可以分为以下几种类型：2.1. 控制信道控制信道主要用于移动通信系统中的控制信息传输，包括呼叫建立、保持、释放等过程中的信令传输。
控制信道的传输过程对通信系统的性能和稳定性起着重要的作用。
2.2. 物理信道物理信道是移动通信系统中的主要信道类型，用于传输用户的语音、数据和视频等信息。
物理信道的特点是传输速率较高，同时信道容量也较大，能够满足用户对通信质量和数据传输速率的需求。
2.3. 广播信道广播信道是用于向移动通信系统中的所有用户广播信息的信道。
广播信道的传输距离较远，覆盖范围较大，能够实现对广大用户的信息传输。
3. 信道特点不同类型的信道具有不同的特点，下面将分别介绍各个类型信道的特点：3.1. 控制信道特点- 控制信道具有较低的传输速率，主要传输控制信息和信令。
- 控制信道对通信系统的性能和稳定性起着重要的作用，传输过程要求高可靠性和低延迟。
- 控制信道的容量通常较小，需要严格控制通信量。
3.2. 物理信道特点- 物理信道具有较高的传输速率和较大的信道容量。
- 物理信道的传输质量直接影响通信的语音、数据和视频传输质量。
- 物理信道需要通过调制解调、编解码等技术来实现信号的传输和解析。
3.3. 广播信道特点- 广播信道具有较远的传输距离和较大的覆盖范围。
- 广播信道能够实现一对多的信息传输，适用于向大量用户广播信息。
- 广播信道的信号传输需要考虑信号衰减、干扰等因素。
4. 信道在移动通信系统中的应用不同类型的信道在移动通信系统中扮演着不同的角色，下面将介绍信道在移动通信系统中的应用：4.1. 控制信道应用- 控制信道主要用于移动通信系统中的呼叫建立、保持、释放等过程中的信令传输。
移动通信信道1
移动通信信道1在当今高度互联的世界中，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到高清视频流，从即时消息传递到复杂的移动应用，我们依赖移动通信来保持联系、获取信息和进行各种日常活动。
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（如手机）和基站之间传输的路径。
它并非是一条稳定、固定不变的通道，而是充满了各种变化和挑战。
想象一下，当您在移动中打电话时，信号可能会因为您穿过建筑物、进入山区或者处于人群密集的区域而发生变化，这就是移动通信信道的特性所导致的。
移动通信信道具有多种特性。
首先是多径传播。
信号从发射端到接收端往往不是沿着一条直线传播的，而是会通过多条不同的路径到达。
这就像是一束光在通过不均匀的介质时会发生折射和反射一样。
这些不同路径的信号到达接收端的时间和强度可能不同，从而导致信号的叠加和干扰，影响通信质量。
其次是衰落。
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、障碍物等因素导致的信号强度的整体下降。
比如，您离基站越远，信号可能就越弱。
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，这可能是由于多径传播导致的相位变化等引起的。
再者是多普勒效应。
当移动设备相对于基站有相对运动时，接收信号的频率会发生变化。
这就好比一辆鸣笛的汽车向您驶来时，声音的音调会变高，而远离您时，音调会变低。
多普勒效应在高速移动的场景中，如高铁上，对通信质量的影响尤为明显。
为了应对移动通信信道的这些特性，工程师们采取了一系列的技术手段。
比如，分集技术就是一种常见的方法。
它通过在发射端或接收端使用多个天线，接收或发送多个副本的信号，从而降低衰落的影响。
当其中一条路径的信号衰落严重时，其他路径的信号可能仍然良好，从而提高通信的可靠性。
还有均衡技术，用于补偿多径传播引起的信号失真。
通过对接收信号进行处理，消除或减少多径带来的干扰，恢复原始的信号。
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
8
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
23
2020年3月28日星期六
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
25
2020年3月28日星期六
2.2 衰落
2.2.1 大尺度衰落 2.2.2 小尺度衰落
26
2020年3月28日星期六
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。
无线移动通信信道
无线移动通信信道无线移动通信信道⒈引言无线移动通信信道是指在无线通信系统中，用于传输信号和信息的媒介。
它承载了移动通信中的语音、数据和多媒体等各种信息。
本文将详细介绍无线移动通信信道的定义、分类、特点和技术。
⒉信道的定义无线移动通信信道是指无线通信系统中用于传输信号和信息的物理媒介。
它可以是空间中的电磁波传播路径、无线接入系统中的传输介质等。
⒊信道的分类⑴频率分复用信道⒊⑴ FDMA (Frequency Division Multiple Access)信道⒊⑵ TDMA (Time Division Multiple Access)信道⒊⑶ CDMA (Code Division Multiple Access)信道⑵时空分复用信道⒊⑴ MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)信道⒊⑵ OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信道⒊⑶ SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access)信道⒋信道的特点⑴多径效应⑵多用户干扰⑶随机衰落⑷空间相关性⑸频率选择性⒌信道建模与估计⑴瑞利衰落信道模型⑵多径衰落信道模型⑶统计信道建模⑷信道估计算法⒍信道编码与调制⑴信道编码技术⒍⑴奇偶校验码⒍⑵线性分组码⒍⑶条纹码⑵调制技术⒍⑴幅度调制⒍⑵相位调制⒍⑶频率调制附件：信道测量数据法律名词及注释：⒈信道：在通信中指的是物理媒介，用于传输信号和信息。
⒉无线移动通信：一种通过无线信号进行移动通信的技术和系统。
⒊频率分复用：一种通过将频谱资源分割成不同的子频段，每个用户占用不同的子频段进行通信的技术。
⒋时空分复用：一种通过在时间和空间维度上分配资源，提高系统的容量和效率的技术。
⒌瑞利衰落信道：一种在无线通信中常见的多径衰落信道，其幅度和相位呈高斯分布。
⒍信道编码：一种将信息进行编码，以提高信道传输质量和可靠性的技术。
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。
(完整)第二章 移动通信信道精品PPT资料精品PPT资料
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）：
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。
移动通信信道-2
移动通信信道-21. 引言在移动通信系统中，信道是指传输无线电信号的介质。
移动信道分为下行信道和上行信道，分别用于移动通信系统中的BS（基站）向UE（用户设备）发送数据，以及UE向BS发送数据。
2. 下行信道下行信道是指BS向UE发送数据的信道。
在移动通信系统中，下行信道经常用于传输语音、数据和控制信号。
下行信道可以分为广播信道和多址信道。
2.1 广播信道广播信道是指BS向所有UE广播信息的信道。
在这种信道上，BS发送的数据可以被所有UE接收到。
广播信道常用于发送系统信息、公告、广告等信息。
2.2 多址信道多址信道是指BS向多个UE发送数据的信道。
在这种信道上，BS发送的数据会经过调度算法分配给不同的UE。
多址信道常用于传输用户数据和控制信号。
3. 上行信道上行信道是指UE向BS发送数据的信道。
在移动通信系统中，上行信道用于传输用户数据、控制信号和反馈信息。
上行信道可以分为分时信道和分频信道。
3.1 分时信道分时信道是指UE在不同的时间片段上向BS发送数据的信道。
在这种信道上，BS会根据时隙分配算法将不同的UE的数据进行分时传输。
分时信道常用于传输用户数据和控制信号。
3.2 分频信道分频信道是指UE通过不同的频率向BS发送数据的信道。
在这种信道上，不同的UE在不同的频段上进行数据传输，从而避免了频率冲突。
分频信道常用于传输用户数据和反馈信息。
4.移动通信信道是移动通信系统中非常重要的一部分，它承载着数据和控制信号的传输。
下行信道用于BS向UE发送数据，上行信道用于UE向BS发送数据。
下行信道可以分为广播信道和多址信道，上行信道可以分为分时信道和分频信道。
了解移动通信信道的工作原理和分类对于理解移动通信系统的运行原理和性能优化具有重要意义。
移动通信信道1
解：自由空间传播的损耗Lfs为
•
Lfs=[32.44+20lg（5+10）+20lg150]db
•
=99.5db
•
菲涅尔半径
x1 =
d1d2 （2=-8116.） 7m
d1 d 2
• 查图4得，附加损耗（x/x1=-1)为 17db,所以电波传 输的损耗L=Lfs+17db=116.5db
图4 绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系
• 设障碍物与发射点、接收点的相对位置如 图3所示，图中x表示障碍物顶点P至直线 TR之间的垂直距离，在传播理论中x称为菲 涅尔余隙。
图 3 菲涅尔余隙 图3 （a）中所示的x被定义为负值。
（b）中所示的x被定义为正值。
练习
如图3(a)所示的传播路径中，菲涅尔余隙x=-82m， d1=5km，d2=10km，工作频率为150MHZ,试求出 电波传播损耗。
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
2：多径传播特性
• （4）多径接收信号的统计特性
• 接收信号包络的衰落变化服从~
• 瑞利分布
等幅振荡的脉冲信号，经调制之后，
符合区域？离基站较每远次振、荡反的射幅度物会较有多变化的，地区
把每次振荡信号的最高点和最低点
• 莱斯分布：
分别用虚线连接起来，
• 虽然电波在自由空间里传播不受阻挡，不 产生反射、折射、绕射、散射和吸收，但 是，当电波经过一段路径传播之后，能量 仍会受到衰减，这是由于辐射能量的扩散 而引起的。
• 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。
(2)视距传播的极限距离
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。
第2章 无线移动信道讲解
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。
移动电话
2021/5/4
湖南科技学院计算机与通信工程系通信教研室
1.6 移动通信系统的工作频段
我国3G使用频段：
❖ 1920-1923MHz和2110-2125MHz：中国电信（CDMA2000） ❖ 1880-1900MHz和2010-2025MHz：中国移动（TD-SCDMA） ❖ 1940-19-1955MH和2130-2145MHz：中国联通（WCDMA） ❖ 1900-1920MHz ：小灵通使用，小灵通于2011年12底下市，
当导线长度为信号波长的1/4时，辐射的强度
最大，所以一般天线尺寸为（1/4） 。以
4kHz的语音信号为000次/s]X1/4=18750(m)
2．电磁波频率的划分
《中华人民共和国无线电频率划分规定》 把3 000 GHz以下的电磁频谱（无线电波）按 十倍方式划分为14个频带，其频带序号、频 带名称、频率范围以及波段名称、波长范围 如表2-1所示。
一、GSM无线工作频段
GSM900：
890～915MHZ 上行频率
935～960MHZ下行频率
双工间隔为45MHZ，工作带宽为25MHZ，载频间隔200KHZ。
GSM（DCS）1800：
1710～1785MHZ
上行频率
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
绕射（衍射Diffraction）：当接收机和发射机之间的无
线路径被尖利的边缘阻挡时，会发生绕射
散射（scattering）：当波穿行的介质中存在小于波长的物
体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，会发生散射。
概述（3）
研究传播特性的基本方法 理论分析
即用电磁场理论或统计理论分析电波在移动环境中的 传播特性，并用各种模型来描述移动信道。
2.2.2、多普勒频移
影响小尺度衰落的因素
多径传播 移动台的运动速度 环境物体的运动速度 信号的站天线
多普勒频移
成因：路程差造成的接收信号相位变化值，进而产生 多普勒频移。 后果：信号经不同方向传播，其多径分量造成接收机 信号的多普勒扩展，进而增加信号带宽。
自由空间传播模型
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 。 仅当视距大于发射天线远场距离时适用。 数学表达式（ Friis公式） Pt Gt Gr 2 Pr (d ) (4 ) 2 d 2 L
距发射机d处天线的接收功率
（3.1）
其中，Pt为发射功率，亦称有效发射功率； Pr(d)是接收功 率，为T-R距离的幂函数；Gt是发射天线增益；Gr是接收天线增益； 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。
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
概述（5）
一般的三级模型
路径损耗
长程范围内平均信号电平 取决于发射机与接收机之间的距离
阴影
短程范围内平均信号电平 在50 100波长距离内平均得到 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
2.1 电波传播特性
R2 p(r )dr 1 exp( ) 2 2
Rayleigh分布的平均值为：
rmean E[r ] rp(r )dr
0
2
1.2533
1、瑞利分布
Rayleigh分布的均方值，它表示信号包络的功率。表 示为：
E[r ] r 2 p(r )dr 2 2
1、大气折射
低层大气并不是均匀介质－折射与吸收
当一束电波通过折射率随高度变化的大气层时，由于 不同高度上的电波传播速度不同，从而使电波射束发 生弯曲。 大气折射对电波传播的影响，在工程上通常用“地球 等效半径”来表征，也就是认为电波依然按直线方向 行进，只是地球的实际半径变成了等效半径。 实际半径是6370km,等效地球半径为8500km。
自由空间传播模型
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
天线损耗，L＝1则表明系统硬件中无损耗。
自由空间传播模型
自由空间传播模型
路径损耗
r r2 exp( 2 ) P(r ) 2 2 0 0r r0
其中，r表示包络信号电平，σ是包络检波之前所接收 的信号功率的rms值，是包络检波之前的接收信号的时 间平均功率。不超过某特定值R的接收信号的包络的概 率。
p( R) Pr (r R)
R 0
适用条件： d ht hr
2 2
2.1.6 散射
实际移动环境中，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，发生散射作用，这就给接收机提供了额 外的能量。 大多数情况都是空间传播损耗、反射、绕射、 散射等多种因素的综合。
2.2 移动信道的多径传播特性
2.2.1 概述
接收天线将接收从多条路径传来的信号 移动台的运动 周围环境的变化
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 ……
传播特性直接关系到以下因素
概述（2）
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（Reflection）：当电磁波遇到比波长大得多的物体
2.1.1 电波传播方式：
直射波
自由空间传播
反射波
绕射 散射
2.1.2 直射波
自由空间传播模型
自由空间
均匀无损耗的无限大空间。 各向同性。
电导率为0，相对介电常数和相对磁导率为1。
传播损耗
本质：球面波在传播过程中，随着传播距离增大，电波 能量在扩散过程中所引起的球面波扩散损耗。 接收天线所捕获的信号功率是发射天线辐射功率的很小 部分 。
1、移动信信道的时变特性
无线电信号通过移动信道时会遭 受来自不同途径的衰减损耗。
自由空间传播损耗与弥散
阴影衰落 系统设计
多径衰落 抗衰落技术
P( d ) d
n
S ( d ) R (d )
2.2、移动环境下的多径传播
多径传播是陆地移动通信系统的主要特征。 小尺度衰落的定义：是指无线信号在经过短时间或短距传播后 其幅度快速变化，以致大尺度路径损耗的影响可以忽略不计， 小尺度衰落又简称衰落。 小尺度衰落的成因：由同一传输信号沿两个或多个路径传播， 以微小的时间差到达接收机的信号相互干涉所引起的。 小尺度衰落效应 短距或短时传播后信号强度的急速变化。 不同多径信号上，存在时变的多普勒频移。 多径传播时延引起的扩展（回音）。
rn nd1 d 2 d1 d 2
2.1.4 障碍物的影响与绕射损耗
x/x1＞0.5时附加损耗为 0dB。 x/x1<0时 损耗急剧增 加。 x/x1=0时 TR射线从障 碍物顶点擦过，损耗为 6dB。 在选择天线高度时，根 据地形尽可能使服务区 内各处的菲涅尔区余隙 x/x1＞0.5 x1即为r1 r1 d d
小尺度传播特性
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
对移动信道 有一个全面 深入的理解
建模与仿真
第2章 移动信道
本次课教学目的：
理解移动通信的电波传播特性
初步掌握多径传播特性
概述（1）
为何要研究传播特性 发射机与接收机之间的传播路径非常复杂
Sr (t ) ai cos(ct i )
i 1 N
Tc (t ) cos ct Ts (t )sin ct
Tc (t ) ai cos( i )
i 1 N
Ts (t ) ai sin(i )
i 1
N
1、瑞利分布 （ Rayleigh）
RayIeigh分布的概率密度函数(Pdf)为：
1 2
-4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
x / x1
d1 d 2
2.1.5 反射波
反射波：当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面
时，如果尺寸比电波波长大得多时会产生镜面反射。
l X v Y
2.2.3 多径接收信号的统计特性
瑞利分布－假设条件
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，且到达接收天线的方向角是随机的， 相位也是随机的，且在0～2л内均匀分布： 各个反射波的幅度和相位都是统计独立的。 离基站较远，反射物较多
移动台收到第l条路径的信号可表示为 s(t ) al cos(ct 2 f Dt l )
2.2、移动环境下的多径传播
通常在移动通信系统中，基站用固定的高 天线，移动台用接近地面的低天线。 基站天线通常高30 m，可达90 m；移动台 天线通常为2～3 m以下。 移动台周围的区域称为近端区域，该区域 内的物体造成的反射是造成多径效应的主 要原因。 离移动台较远的区域称为远端区域，在远 端区域，只有高层建筑、较高的山峰等的 反射才能对该移动台构成多径。
2.2.2 多普勒频移
数学公式
由路程差造成的接收信号相位变化值为：
2l
2vt
cos
S(源)
由此可得出频率变化值，即多普勒频移fd为：
1 v fd cos 2 t
含义：多普勒频移与移动台运 动速度及移动台运动方向与无 线电波入射方向之间的夹角有 关。
表示信号衰减，单位为dB的正值。
为有效发射功率和接收功率之间的差值，如下表示：