移动通信技术 第三章 移动信道的传播特性
2022移动通信第三章移动信道的传播特性
2022移动通信第三章移动信道的传播特性在当今的信息时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是日常的沟通交流，还是工作中的信息传递，都离不开移动通信的支持。
而要实现稳定、高效的移动通信，就必须深入了解移动信道的传播特性。
这一章，我们就来探讨一下 2022 年移动通信中移动信道的传播特性。
移动信道是指移动终端（如手机）和基站之间的无线传播路径。
它的传播特性非常复杂，受到多种因素的影响。
首先，地形地貌是影响移动信道传播特性的重要因素之一。
在城市环境中，高楼大厦林立，会导致信号的反射、折射和散射。
信号可能会在建筑物之间来回反射，形成多径传播。
这就好比我们在一个有很多镜子的房间里说话，声音会经过多次反射才到达对方的耳朵，从而使得声音变得复杂和不稳定。
在山区，地形起伏较大，信号可能会被山峰阻挡，出现阴影效应，导致某些区域信号较弱甚至完全没有信号。
其次，气候条件也会对移动信道的传播特性产生影响。
例如，在雨天，雨水会吸收和散射无线电波，从而导致信号衰减。
大雾天气中，水汽会对信号产生类似的影响。
此外，雷电等恶劣天气还可能会产生电磁干扰，影响信号的质量。
移动信道的传播特性还与信号的频率有关。
一般来说，频率越高，信号的穿透力越弱，但能够提供更高的数据传输速率。
在移动通信中，不同的频段具有不同的传播特性。
低频段的信号传播距离较远，但带宽较窄，数据传输速率相对较低；高频段则相反，虽然传输速率快，但传播距离较短，覆盖范围较小。
多径传播是移动信道的一个重要特性。
当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环境各不相同，导致信号到达接收端的时间、相位和幅度都有所差异。
这种多径效应会引起信号的衰落，包括瑞利衰落和莱斯衰落。
瑞利衰落通常发生在没有直射路径的情况下，信号幅度服从瑞利分布；而当存在较强的直射路径时，则会出现莱斯衰落。
为了应对移动信道的复杂传播特性，移动通信系统采用了一系列的技术手段。
移动通信第三章移动信道的传播特性
移动通信第三章移动信道的传播特性在我们的日常生活中，移动通信已经成为了不可或缺的一部分。
无论是打电话、发短信，还是上网浏览、在线视频，都离不开移动通信的支持。
而要实现稳定、高效的移动通信，就必须深入了解移动信道的传播特性。
这一章，咱们就来好好聊聊这个话题。
移动信道的传播特性是相当复杂的。
想象一下，当您在移动中打电话时，信号会受到各种各样的影响。
比如建筑物的阻挡、地形的起伏、天气条件的变化，甚至是人群的干扰等等。
首先，我们来谈谈多径传播。
这就好比您在一个充满镜子的房间里说话，声音会从不同的方向反射回来，形成多个路径到达接收点。
在移动通信中，信号也会通过多条不同的路径从发射端到达接收端。
这些路径的长度和传播条件各不相同，导致信号到达的时间、强度和相位都有所差异。
这就会引起信号的衰落和失真。
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的增加和障碍物的遮挡导致信号强度的大幅下降。
比如说，您在远离基站的地方，或者身处高楼大厦密集的区域，信号可能就会变得很弱。
小尺度衰落则是由于多径传播引起的信号快速波动。
这种衰落可能在很短的时间内发生，甚至在几分之一秒内，让您的通话出现断断续续的情况。
接下来，说说多普勒效应。
当移动台相对于信号源运动时，接收到的信号频率会发生变化。
这就好比一辆鸣笛的汽车从您身边驶过，您会听到声音的音调发生变化。
在移动通信中，如果您在快速移动，比如在高铁上，多普勒效应就会比较明显，可能会影响信号的质量。
除了这些，移动信道还受到阴影衰落的影响。
这通常是由于大型障碍物，如山脉、高楼等阻挡了信号的传播，造成某些区域的信号强度明显低于其他区域，形成了所谓的“阴影区”。
再来说说传播损耗。
信号在传播过程中会不断损耗能量，这包括自由空间传播损耗、反射损耗、绕射损耗等等。
自由空间传播损耗是指信号在没有任何障碍物的理想空间中传播时，随着距离的增加而逐渐减弱。
反射损耗则是当信号遇到光滑的表面时，一部分能量被反射回去，导致接收端接收到的信号强度降低。
移动通信重点知识总结
第一章概论1、移动通信的特点。
1、移动通信必须利用无线电波进行信息传输2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的3、移动通信可以利用的频谱资源非常有限4、移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效5、移动台必须适合于在移动环境中使用2、移动通信按多址方式分为频分多址（FDMA）,时分多址（TDMA）,码分多址（CDMA ）。
按信号形式分为模拟网和数字网。
3、移动通信的传输方式分：单向传输（广播式）、双向方式（应答式）。
双向传输工作方式有单工、双工、半双工。
4、单工通信：通信双方电台交替地进行收信和发信。
根据收、发频率的异同，又可分为同频单工和异频单工。
例：寻呼系统。
5、双工通信：指通信双方可同时进行传输消息的工作方式。
双工通信一般使用一对频道，以实施频分双工（FDD）工作方式，接受和发射可同时进行，故耗电量较大。
为了缓解这个问题和减少对系统频带的要求，可在通信设备中采用同步的半双工通信方式，即时分双工（TDD）。
故频分双工（FDD）和时分双工（TDD）相结合。
例：手机。
（FDD：用不同载频来区分两个通信方向。
TDD：收、发采用同一载频，通过时间上的交替使用同一载频来区分两个通信方向。
）6、半双工通信，移动台采用类似单工的“按讲”方式，即按下按讲开关，发射机才工作，而接收机总是工作的。
基站工作情况与双工方式完全相同。
例：对讲机。
7、数字移动通信系统有哪些优点?答：数字通信系统的主要优点可归纳如下：(1)频谱利用率高，有利于提高系统容量。
(2)能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性。
(3)抗噪声、抗干扰和抗多径衰落的能力强(4)能实现更有效、灵活的网络管理和控制。
(5)便于实现通信的安全保密。
(6)可降低设备成本和减小用户手机的体积和重量。
8、若干年来，移动通信基本上围绕着两种主干网络在发展，这就是基于话音业务的通信网络和基于分组数据传输的通信网络。
9、蜂窝式组网的目的是解决常规移动通信系统的频谱匮乏，容量小，服务质量差，频谱利用率低等问题。
移动通信电子课件教案-第3章_移动信道的传播特性
第3章 移动信道的传播特性
3.1.4 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
移动通信(第六版)(章坚武)课件章 (3)
第3章 移动通信的电波传播
3.1 VHF、 UHF频段的电波传播特 性 3.2 电波传播特性的估算 3.3 传输模型的校正——路测
第3章 移动通信的电波传播
3.1 VHF、 UHF频段的电波传播特性
当前陆地移动通信主要使用的频段为VHF和UHF,即 150 MHz、450 MHz、900 MHz、1800 MHz。移动通信中的传播方式 主要有直射波、反射波和地表面波等传播方[JP2]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， 因此在分析移动通信信道时， 主要考虑直射波和反射波的影 响。 图3-1表示出了典型的移动信道电波传播路径。
第3章 移动通信的电波传播
已知地球半径为R=6370 km, 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
d0 3.57( hR hT )km
(3-2)
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。
第3章 移动通信的电波传播
第3章 移动通信的电波传播 设
A2
K 10 lg 2 2 dB
若A→0, K→-∞，则莱斯分布趋近于瑞利分布。
第3章 移动通信的电波传播
3.1.6 阴影衰落 当电波在市区传播时，必然会经过高度、位置、占地面积
等都不同的建筑物， 而这些建筑物之间的距离也是各不相同 的。 因此， 接收到的信号均值就会产生变化， 这就是阴影 衰落。由于阴影衰落造成的信号电平变化较缓慢， 因此又称 为慢衰落。
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=8500 km, 可得 修正后的视距传播的极限距离d0为
移动通信第三章(无线信道特性)
华南农业大学 胡洁
1
3.1
VHF、UHF电波传播特性
影响电磁波传播的三种基本传播机制：反射 、绕射、散射
基站天线
散射波 直射波
基站天线
绕射波
移动台天线
地面反射波 山峰
移动台天线
2
3.1
VHF、UHF电波传播特性
电磁波的传播方式 传播路径：
3.2
3.2.1 传播路径与信号衰落
移动信道的特征
d2 hb
d hm θ
θ
d1
10
图 3 – 6 移动信道的传播路径
3.2.1
传播路径与信号衰落
假设反射系数R=-1(镜面反射)， 则合成场强E为
E E0 (1 a1e
j
2
d1
a2e
j
2
d 2
)
式中，E0是直射波场强，λ是工作波长，α1和α2
图 3-15 时变多径信道响应示例
27
(a) N=3; (b) N=4; (c) N=5
3.2.4
N
多径时散与相关带宽
接收到的信号为N个不同路径传来的信号之和，即
S0 (t ) ai Si [t i (t )]
ai是第i条路径的衰减系数,τi(t)为第i条路径的相对延时差
i 1
28
hb＞200m时，Hb(hb, d)＞0dB；反之，当hb ＜200m时，
Hb(hb, d)＜0 dB。 同理，当移动台天线高度不是3m时，需用移动台 天线高度增益因子Hm(hm, f)加以修正，参见图 3 - 24(b)。 当hm＞3m时，Hm(hm, f)＞0dB； 反之，当hm＜3m时， Hm(hm, f)＜0dB。
移动通信PPT课件
移动台所受到的噪声影响主要来自于城市噪声、各 种车辆发动机点火噪声、微波炉干扰噪声等；
(1) 互调干扰 (2) 邻道干扰 (3) 同频干扰
3. 通信系统复杂
移动台的移动需要频率、功率控制，地址登记，越区切换，漫游跟 踪等技术，入网、计费管理
4. 对移动台的要求高
移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的； BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道，SS负责呼 叫控制功能，所有的呼叫都是经由SS建立连接的；OMS 负责管理控制整个移动网。
MS也是一个子系统。它实际上是由移动终端设备和用户 数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备；用户数 据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模 块称为用户识别卡（SIM）。
多普勒频移产生调制噪声
由于移动台的不断运动，当达到一 定速度时，如超音速飞机，固定点 接收到的载波频率将随运动速度v 的不同，产生不同的频移，即产生 多普勒效应，使接收点的信号场强 振幅、相位随时间、地点而不断地 变化
fd
v
cos
2021/7/1
图1.3 多普勒效应
10
1.1.1 移动通信的特点
③ 微小区：小区半径r＝0.1～1km ④ 微微小区：小区半径r<0.1km，适于办公室、家庭等移动应用
环境。
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12
1.1.2 移动通信的组网理论
2. 频率覆盖
蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够的隔离度， 在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称 为频率复用。.1.1 移动通信的特点
1.移动通信利用无线电波进行信息传输 传播环境复杂：直射波与随时间变化的绕 射波、反射波、散射波的叠加 多普勒效应：移动台的高速运动
移动通信教案
《移动通信》教案授课单位：信息工程学院授课人：***授课对象：信工041-2授课时间：2007～2008学年第一学期1、本课程教学目的：“移动通信”是信息工程专业的专业课程.该课程较详细地介绍了移动通信的原理和实际应用系统。
通过本课程的学习使学生掌握和了解移动通信的基本理论，以及移动通信的发展、蜂窝移动通信系统的基本概念、移动通信的信道、移动通信系统的调制和组网技术、移动通信中的多址接入、移动通信网以及GSM 系统、CDMA系统和第三代移动通信技术等。
2、本课程教学要求：1．掌握移动通信的概念、特点；了解移动通信组网理论的基本内容；理解移动通信的发展历程及发展趋势；了解第三代移动通信系统的主要差别；了解移动通信的应用系统。
2．理解关于蜂窝的概念；了解频率复用的概念以及频率复用的模型；理解信道分配策略以及切换策略；理解干扰与系统容量之间的关系，了解如何在实际系统中用功率控制减少干扰以提高系统容量；了解各种提高系统容量的方法。
3．了解无线电波的传播特性，移动通信中的快衰落与慢衰落；掌握无线信道中信号的多径衰落和多普勒频移，掌握多径传播与快衰落、阴影衰落、时延扩展与相关带宽以及信道的衰落特征；掌握分集技术的基本概念；掌握分集信号的合并技术。
4．掌握多址接入的基本概念和多址接入方式，掌握FDMA技术的原理及系统的特点，了解FDMA系统中的干扰问题，掌握TDMA技术的原理及系统的特点，熟悉TDMA的帧结构，了解TDMA系统的同步与定时，掌握CDMA技术的原理及系统的特点，了解空分多址（SDMA）技术的原理；掌握系统容量的定义，熟悉FDMA、TDMA、CDMA系统容量的分析与比较。
5．掌握FDMA模拟蜂窝网，TDMA数字蜂窝网，CDMA移动通信系统。
3、使用的教材：郭梯云编，《移动通信》，西安电子科技大学出版社主要参考书目：啜钢王文博常永宇等编，《移动通信原理与应用》，北京邮电大学出版社，赵长奎编，《GSM数字移动通信应用系统》，国防工业出版社，顾肇基译，《GSM网络与GPRS》，电子工业出版社，第一章概论本章的教学目标和要求：重点掌握移动通信的概念、特点；了解移动通信组网理论的基本内容；理解移动通信的发展历程及发展趋势；；掌握移动通信的三种工作方式；了解移动中继方式；了解移动通信的应用系统。
移动通信系统中的信道特性
移动通信系统中的信道特性在我们生活的这个信息时代，移动通信已经成为了不可或缺的一部分。
无论是日常的电话通话、发送短信，还是通过手机浏览网页、观看视频，这一切都离不开移动通信系统的支持。
而在移动通信系统中，信道特性是一个至关重要的概念，它对于通信质量和效率有着深远的影响。
要理解移动通信系统中的信道特性，首先得明白什么是信道。
简单来说，信道就是信息从发送端传输到接收端所经过的路径。
在移动通信中，这个路径可不是一条笔直的、毫无干扰的“高速公路”，而是充满了各种复杂情况和不确定性。
移动通信信道的一个显著特点就是多径传播。
想象一下，当你在一个高楼林立的城市中打电话，信号从你的手机发送出去后，可能会经过建筑物的反射、折射，甚至绕射，然后以多条不同的路径到达接收端。
这就导致接收端接收到的信号是多个路径传来的信号的叠加。
这种多径传播会带来信号的衰落和时延扩展。
衰落就是信号强度的快速变化，有时候强，有时候弱，让你的通话质量时好时坏。
时延扩展则会导致符号间干扰，使得接收端难以准确地解读发送的信息。
除了多径传播，移动通信信道还存在多普勒频移的现象。
当移动台（比如你的手机）在移动时，相对于基站发送的信号，它会产生频率上的变化。
这就好像一辆行驶中的汽车听到的警笛声，随着汽车的靠近或远离，警笛声的频率会发生变化。
多普勒频移会影响信号的解调，导致误码率增加，进而影响通信质量。
另外，噪声也是移动通信信道中不可忽视的一个因素。
噪声可以来自各种来源，比如自然界的电磁干扰、其他电子设备的辐射等等。
这些噪声会叠加在有用信号上，使得信号变得模糊不清，增加了接收端正确解调信号的难度。
在不同的环境中，移动通信信道的特性也会有所不同。
比如在城市环境中，由于建筑物密集，信号的反射和遮挡比较严重，多径传播和衰落现象更加明显；而在开阔的农村地区，信号传播相对较为顺畅，但可能会受到更远距离的传播损耗影响。
为了应对移动通信信道的这些特性，工程师们想出了各种各样的技术和方法。
移动通信作业答案-计算题
第三章 移动信道的传播特性4. 在标准大气折射下， 发射天线高度为200 m ， 接收天线高度为2 m ， 试求视线传播极限距离。
解：()()64.09(km)220012.4h h 12.4d rt =+=+=5． 某一移动信道， 传播路径如图3-3(a)所示， 假设d1=10 km ，d2=5 km ， 工作频率为450 MHz ， |x|=82 m ， 试求电波传播损耗值。
6. 某一移动通信系统， 基站天线高度为100 m ， 天线增益Gb=6 dB ， 移动台天线高度为3 m ，Gm=0 dB ， 市区为中等起伏地， 通信距离为10 km ， 工作频率为150 MHz ， 试求：(1) 传播路径上的损耗中值；(2) 基站发射机送至天线的功率为10 W ， 试计算移动台天线上的信号功率中值。
(2)[]()()()[][][][]()()()[][][][]dBm 96.80dBW96.11096.1260610lg 10L G G P f ,h H d ,h H d ,f A G G L P f ,h H d ,h H d ,f A G G d 4P P T m b T m m b b m m b fs T m m b b m m b 2T p -=-=-++=-++=++-++-=++-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛πλ=解：先求出自由空间传播的损耗L f s 为：［L f s ］= 32.44+20lg(5+10)+20lg 450 = 109dB由式(3 -21)求第一菲涅尔区半径x 1为：m 14.47101510101053/2d d d d x 33321211=⨯⨯⨯⨯⨯=+λ=由图3 -4 查得附加损耗(x /x 1≈-1.74)为21dB, 因此电波传播的损耗L 为：［L ］= ［L f s ］+21 = 130dB解：(1)()()()f ,h H d ,h H d ,f A L L m m b b m fs T --+=求：[]()()()[]()()()dB96.126dB 062596.95f ,h H d ,h H d ,f A L L L dB0f ,h H dB6d ,h H dB25d ,f A dB 96.9510lg 20150lg 2044.32d lg 20f lg 2044.32L m m b b m fs T A m m b b m fs ＝＋＋＋＝＝子：移动台天线高度增益因因子：查得基站天线高度增益：查得市区基本损耗中值自由空间传播损耗：--+==-===++=++=第四章 抗衰落技术4.试画出（2，1）卷积编码器的原理图。
移动通信课后题
2012-2013学年09级《移动通信》复习题及参考答案第一章 概论1、什么叫移动通信移动通信有哪些特点【答】移动通信是指通信双方至少有一方在移动中（或者临时停留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机或者行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台或有线用户）之间的通信。
特点：1、移动通信必须利用无线电波进行信息传输；2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的；3、移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增；4、移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效；5、移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动环境中使用。
2、单工通信与双工通信有何区别各有何优缺点【答】所谓单工通信，是指通信双方电台交替地进行收信和发信。
此工作方式设备简单，功耗小，但操作不便，通话时易产生断断续续的现象。
它一般应用于用户少的专用调度系统。
所谓双工通信，是指通信双方可同时进行传输消息的工作方式，有时亦称全双工通信。
这种方式操作方便，但电能消耗大。
模拟或数字式的蜂窝电话系统都采用双工制。
第二章 调制解调1、移动通信中对调制解调技术的要求是什么（请总结3G ，LTE 等高速数据传输对调制解调技术的要求）【答】已调信号的频谱窄和带外衰减快（即所占频带窄，或者说频谱利用率高）；易于采用相干或非相干解调；抗噪声和抗干扰的能力强；以及适宜在衰落信道中传输。
已调信号所占的带宽要窄：频谱主瓣窄；已调信号频谱副瓣的幅度要低，辐射到相邻频道的功率就小；经调制解调后的输出信噪比（S/N ）较大或误码率较低。
1、所有的技术必须在规定频带内提供高的传输效率2、要使信号深衰落引起的误差数降至最小3、应使用高效率的放大器4、在衰落条件下获得所需要的误码率2、已调信号的带宽是如何定义的FM 信号的带宽如何计算【答】已调信号的带宽是指已调信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。
移动通信课程教学大纲
移动通信》课程教学大纲、课程教学目标1、任务和地位：本课程是通信工程 （本科 ）专业的一门专业课。
从学科性质上看，它是一门综合性很强的课程， 综合了无线通信的系统原理及应用， 其目的是使学生能适应现代社会通信事业快速发 展的需要，并对移动通信原理、数字移动通信系统、数字移动通信技术与工程、个人通信有 较深刻的理解。
2、知识要求：通过教学， 使学生基本了解移动通信的概念， 移动通信系统控制方式； 掌握移动通信无 线设备的原理及结构； 掌握移动通信各种类型网络的组成及原理， 方向，使学生能成为具有较深厚理论基础的移动通信的高级人材。
3、能力要求：通过本课程的学习， 使学生对移动通信的基本概念、 基本原理和组网技术有较全面的了 解和领会， 应能应用移动通信的原理与技术分析阐释常见移动通信方式中信息传输的发送与 接收原理， 应能分析设计一些简单移动通信系统， 为移动通信系统的管理维护、 研究和开发 打下必要的理论基础和技能。
二、教学内容与要求第一章 绪论[目的要求 ]1、了解移动通信的发展概况 （不仅包括过去的，还包括现在的2、掌握为什么要发展数字蜂窝系统的原因。
3、了解典型移动通信系统。
4、掌握移动通信的基本技术。
[教学内容 ]1、移动通信的发展概况，发展趋势。
2、移动通信的概念、主要特点及其分类。
3、典型移动通信系统。
4、移动通信的基本技术。
5、了解移动通信的标准化组织。
[ 重点难点 ]适用专业： 适用对象： 通信工程 本科学 时 数：54编写日期： 执 审笔： 核：以及移动通信的未来发展 ）。
移动通信的主要特点，基本技术。
[教学方法] 课堂讲解第二章调制解调[目的要求]1、掌握MSK 、GMSK 、GFSK 的调制原理和差别。
2、掌握MSK 的相位轨迹和同相分量、正交分量的输出。
3、掌握QPSK、OQPSK、n /QQPSK和QAM调制的基本原理和差别。
[教学内容]1、调制的概念，移动通信中调制技术的作用。
无线移动通信信道
3.1 概 述
对接收点信号场强的预测估算，是通信工程设计 中的重要环节。由于信道传播特性的随机变化，不 可能用一两个公式对其进行计算(jì suàn)；必须依 据实际环境，选用不同的数学模型进行预测估算， 再经实际电测才能确定。
第六页，共46页。
3.1 概 述
功率(gōnglǜ)单
第三十三页，共46页。
3.6.2 Okumura模型(móxíng)
（1）准平坦地形大城市地区的中值路径损耗 (sǔnhào)
OБайду номын сангаасumura模型中准平坦地形大城市地区的中值路径 损耗(sǔnhào)（dB）由下式给出
LT = Lbs+Am(f,d ) −Hb(hb,d ) −Hm(hm, f )
第三十四页，共46页。
3.2.1 自由空间电波(diàn bō)传播方式
• 自由空间电波传播是指天线周围(zhōuwéi)为无限 大真空时的电波传播，它是理想传播条件。
• 电波在自由空间传播时，可以认为是直射波传播， 其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射 或散射。
第十一页，共46页。
3.2.1 自由空间电波(diàn bō)传播方式
第十四页，共46页。
3.2.2 视距传播(chuánbō)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
• 由此可见，视距决定于收、发天线的高度。天线架设 (jiàshè)越高，视线距离越远。
第十五页，共46页。
• 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。
第3章 oy移动信道的传播特性-2-移动信道的特征(衰落)
数据传输速率高，则码元宽度小，带 频率选择性衰落（ 200kHz ） 宽宽，多径信号干扰码元程度高，信号 带宽大于信道相关带宽。
数字移动通信 3-24
3.2.4 时延扩展和相关带宽
相关带宽的意义
从频域来看多径现象将导致频率选择性衰落，即 信道对不同频率成分有不同的响应 在相关带宽内信号传输失真小，若信号带宽超过
根据发送信号与信道变化快慢程度（多普勒扩展）
快衰落（信号带宽Bs <多普勒扩展Bd，即码元间隔Ts >相干时间Tc）
慢衰落（信号带宽Bs >多普勒扩展Bd，即码元间隔Ts <相干时间Tc）
数字移动通信 3-32
一、平坦衰落与频率选择性衰落
平坦衰落
在信号带宽范围内，各频点的幅度有基本相同的增益， 即发送信号的频谱基本保持不变；
动，易受时间选择性衰落影响。
数字移动通信 3-31
3.2.3 多径衰落信道的分类
移动信道中的时间色散和频率色散产生衰落效应： 根据信号带宽和信道相关带宽的比较（多径衰落）
频率选择性衰落（码元间隔Ts <时延扩展Δ，即信号带宽Bs >相关
带宽Bc）
平坦衰落 （码元间隔Ts >时延扩展Δ，即信号带宽Bs <相关带宽Bc）
多径衰落
在不到一个波长范围内会出现几十分贝的电 平变化和剧烈的相位摆动
数字移动通信
3.2.2 移动环境的多径传播
1.多径衰落(幅度快衰落)
衰落的分布：没有直射播的N个路径传播时，每径信号的 幅度服从高斯分布，相位在0~2π 间服从均匀分布的各径 信号的合成信号的包络分布为瑞利分布。 幅度快衰落包络概率密度函数p(r)为
移动通信的传播特性
3 ~ 30Hz 30 ~ 300Hz 300 ~ 3000Hz 3 ~ 30KHz 30 ~ 300KHz 300 ~ 3000KHz 3 ~ 30MHz 30 ~ 300MHz 300 ~ 3000MHz 3 ~ 30GHz 30 ~ 300GHz 300 ~ 3000GHz
极长波 超长波 特长波 甚长波 长波 中波 短波 超短波（米波）
100 ~ 10000THz
光波
3×10-3 ~ 3×10-5 mm
第3章 移动信道的传播特性
1.电磁场和电磁波
无线通信中经常会提到“射频”，射频就是射频电流，简称 RF，它是一种高频交流变化电磁波的简称。
在电磁波频率低于100KHz时，电磁波会被地表吸收，不能 形成有效的传输。
但电磁波频率高于100KHz时，电磁波可以在空气中传播， 形成远距离传输能力，无线通信就是采用射频传输方式的。
多径 、时变、衰落
第3章 移动信道的传播特性
3. 无线信道的研究方法
理论分析 实测法 模拟法
111
9
第3章 移动信道的传播特性
4. 无线信道的研究目的
最终要解决： 无线信号在移动信道中可能发生的变化及发
生变化的原因，从而找出措施来克服这些不 利影响。
第3章 移动信道的传播特性
3.1.1 电波的传播方式
式中，λ是电磁波的波长，d是收发天线间距离。
第3章 移动信道的传播特性
3.1.2 直射波
直射波的传播途径如图3-1中路径2所示。 直射波传播距离一般限于视距范围。
在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波 和微波通信就是利用直射波传播的。
第3章 移动信道的传播特性
3.1.2 直射波
※自由空间的传播损耗
第3章 移动通信的电波传播
3.2.1传播路径与信号衰落
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同时，大气折射也会产生衰落，在气象条件发生变化时，大气介电常数垂 直梯度会发生缓慢的变化，这种变化会随着时间改变，因此是时间的函数。这 种由于大气折射率变化导致的衰落对电波传播的影响远小于由于障碍物产生的 阴影衰落。
而这些由阴影效应和气象条件引起的信号接收电平的变化，主要造成的结 果是接收电平的场强中值缓慢变化，因此称为慢衰落。慢衰落一般服从对数正 态分布，如果用分贝数表示电平中值，则服从正态分布。
3.2.1传播路径与信号衰落
28
1.衰落的概念 由于实际传播环境中复杂的地形、建筑物和障碍物对传播信号的阻碍、反 射、绕射和散射，导致接收信号的随机变化，称为衰落。
3.2.1传播路径与信号衰落
29
1）衰落的类型和产生的原因 （1）阴影衰落和慢衰落 基站发射的电磁波的传播路径遇到阻挡时，例如起伏的地形或者高大的建 筑物，会在这些障碍物的背面产生阴影区。当移动台经过阴影区时，接收到的 信号均值会发生变化，这种变化称之为阴影衰落。 阴影衰落的特点在于：衰落速率与工作频率无关，取决于地形地物的分布、 高度以及移动台的运动速度。
fMAX = 80.8NMAX sec θ0
其中，NMAX是电波发射时的电离层最大电子浓度。发射频率f越高，就要求 反射处电子浓度Nn越高，因此需要在更高的地方才能够进行反射，而反射点越 高，意味着电磁波能够到达的距离就越远。当电波的频率超过最大频率fMAX时， 由于电离层此时不存在比NMAX更高的电子浓度，电磁波将不会被电离层反射回 来，而穿透电离层，进入宇宙空间。
如果出现了两2个0 l或og者10两−个0.以22上5Τ的v 刃形障碍物，则可以根据v ≤单−刃2的.4计算公式 进一步进行推导。目前，常见的求取多刃峰绕射损耗的方法有4 种，分别为
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移动通信技术
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VHF、UHF频段的电波传播特性
u 传播模型的建立
p
集中于给定范围内平均接收场强的预测， 和特定位置附近场强的变化。 p 分为大尺度传播模型和小尺度传播模型： ① 大尺度传播模型：描述发射机和接收机之 间（T-R）长距离（几百米或几千米）上 的场强变化的模型。 ② 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。
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p
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VHF、UHF频段的电波传播特性
p
菲涅尔余隙 ：设障碍物与发射点、接收 点的相对位置如图3-3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。
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VHF、UHF频段的电波传播特性
（a）负余隙
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VHF、UHF频段的电波传播特性
1. 直射波
p
p
直射波传播 ：在自由空间中,电波沿直线传 播而不被吸收,也不发生反射、折射和散射 等现象而直接到达接收点的传播方式。 直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播 损耗:
L 32 . 45 20 lg d 20 lg f( dB ) bs
p
2 h h T R d a b c d
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VHF、UHF频段的电波传播特性
图3-5 反射波和直射波
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VHF、UHF频段的电波传播特性
两路信号到达接收天线的时间差换算成相 位差为： t 2 2 d 0 T p 再加上地面反射时大都要发生一次反相， 实际的两路电波相位差Δφ为
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VHF、UHF频段的电波传播特性
u 当前陆地移动通信主要使用的频段VHF和
UHF, 即150MHz、450MHz、900MHz、 1800MHz。
u 其频率收发间隔分别为：5.7MHz 、
10MHz 、 45MHz 、 95MHz。
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其中，d为距离(km)，f为工作频率(MHz)。
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VHF、UH距离称为视线距离 d0。 p 已知地球半径为R=6370km，设发射天线 和接收天线高度分别为hT和hR(单位m)， 理论上可得视距传播的极限距离为：
i 1
n
（3-8）
式中 为第 为第 R i ( t ) i条路径的接收信号； ii条路径 (t ) i (t ) 的传输时间； 为第i条路径的相位滞后， t ) t ) i( o i(
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（b）正余隙
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图3-3 菲涅尔余隙 移动通信技术
VHF、UHF频段的电波传播特性
p
障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙之间 的关系如图3-4所示。其中x1称菲涅尔半 径（第一菲涅尔半径）。
结论：当横坐标x/x1>0.5时，则障碍物对 直射波的传播基本上没有影响。当x=0时， TR直射线从障碍物顶点擦过时，绕射损 耗约6dB；当x<0时，TR直射线低于障碍 物顶点，损耗急剧增加。
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VHF、UHF频段的电波传播特性
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VHF、UHF频段的电波传播特性
3. 绕射损耗
p
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发生绕射。由阻 挡表面产生的二次波散布于空间，甚至 于阻挡体的背面。 绕射损耗 ：各种障碍物对电波传输所引 起的损耗 。
第三章
移动通信的电波传播
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本章纲要
u 3.1 VHF、UHF频段的电波传播特性；
u 3.2 电波传播特性的估算（工程计算）
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VHF、UHF频段的电波传播特性
u 无线电波传播特点：
p
由移动所带来的随机性；
p
p
复杂的路径带来信号电平的衰耗；
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p
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图3-4 绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系
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VHF、UHF频段的电波传播特性
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，就会发生反射现象。 p 图3-5给出了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。反射 波与直射波的行距差为：
p
d 3 . 57 (h ( m ) h ( m )) ( km ) 0 R T
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VHF、UHF频段的电波传播特性
p
当考虑空气的不均匀性对电波传播轨迹的 影响后，等效为地球半径R=8500km，可 得修正后的视距传播的极限距离：
d 4 . 12 (h ( m ) h ( m )) ( km ) 0 R T
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VHF、UHF频段的电波传播特性
u 移动通信中传播的方式主要有直射波、反
射波、绕射波、散射波和地表面波等传播 方式。 和反射波的影响 。
u 在分析移动通信信道时，主要考虑直射波 u 图3-1为典型的移动信道电波传播路径。
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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
p
2 d 0
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VHF、UHF频段的电波传播特性
5. 散射
p
散射：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，发生散射。 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、街道标志和灯柱等会引发散射。
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p
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VHF、UHF频段的电波传播特性
6. 多径效应与瑞利型衰落特性
Acos ct 设发射机发出的信号为： 则接收机接收端收到的合成信号为：
R ( t ) R t ) cos{ [ t t )]} i( c i(
i 1 n
R t ) cos {[ t t )]} i( c i(