现代无线通信

端产生的电压是多少？
a)
PR
PT
4 R2
AeGR
PT Ae2
2 R2
PT Ae2 f c2 R2
2
100 0.25161018 91016 16108
55.6dBm
b) PR 2.778106 mW R Ae
E2 Ae E 0.00145V/m
R free space
c) PR 2.778106 mW U 2 U 0.37mV R
现代无线通信
对于无线通信： 传播影响 + 噪声 = 信道
无线传播模型
物理模型
自由空间 （LOS）
反射 （Reflection）
绕射/衍射 （Diffraction）
散射 （Scattering）
噪声和干扰
统计模型
多径和衰落
4/8/2020 4:23 AM
OUTLINE
◦ 自由空间传播模型 ◦ 地面无线传播物理模型 ◦ 地面无线传播统计模型 ◦ 室内传播特性 ◦ 多径及衰落等局部传播影响 ◦ 统计散射模型 ◦ 噪声与干扰的影响 ◦ 链路预算
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2.2.4 极化
极化（polarization）是指通过天线将电磁波在两个正交方向发射。 1. 水平和垂直极化 2. 左手和右手循环极化
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2.3.1 反射和地面模型
平坦地面模型： 发射和接收机之
间由 视径和地面反射 路径 组成的双径模型。
Loss）。
例2.1：一个用于数据传输的商用移动接收机的灵敏度为-90dBm。
假设有一个100mW发射机，介于发射和接收全向天线之间为自由空 间，在传输频率为800MHz时，这个接收机可工作的区域半径为多少？
接收机灵敏度为-90dBm，相当于10-9mW
Lp PT PR 1011
R
Lp
c
4 4 f
4 hT hR R
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空间中某处的功率通量E密%度 与2 电E%d场强sin度之2间h存RT h在R 关 系:
E2
0
我们在2.2节的例题中其实已经使用了这一关系。
由以上两个式子我们可以得到接收功率
PR Ae
同样可以定义接收增益为
GR百度文库
(
,
)
方向(, )上的有效区域
全向天线的有效区域
如果发射天线和接收天线完全相同，根据互易原理，天线在任意方向
上的最大发射或接收增益为
GT ( , ) GR ( , )
Ae Aisotropic
4 2
Ae
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例2.2 抛物线天线增益：试计算一个用来接收12GHz卫星直播电视
推广到更一般的情况，当发送与接收使用不同的各向异性天线时
PR PT GT GR Lp
称为Friis方程。为简化计算通常写成：
PR (dB) PT (dB) GT (dB) GR (dB) Lp (dB)
Friis方程是最基本的链路预算方程，反映了无线链路发射功率与接 收功率之间的关系。对于闭合链路，要求上式右边为接收机提供足够的 功率，以便可靠检测发送的信息。
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1）假设发射和接收天线之间距离R远大于天线高度，可以近似认为
Rd ≈ Rr，所那以么，ρ’接≈1收，天即线两径处对的电电场场的强衰减度相为同：； 2）由于R很大，反E%射的E%入d e射jE%角r就1很E%小d ，1趋e近 j0，且对于平坦地面，
相由位于R差R3r 远）却大虽不RR于然能r2天R忽d线(略≈h高TRR2度r，h，R因()h对2T此22上2EE%%我dd两EEhR%%们Rdd式)忽R122ss可ii1略nn做(22了hc泰Tco2电o2sR勒Rs场h2hRrR级TRd的h)数RR22衰1d展/2减s开RRi，n22但1(是hT(路h1T/径22hR差Rh)2引R2 )起2 的
信号的0.6m抛物线天线的增益，假设天线效率为50%。
G
Ae Aisotropic
4 2
D2
4
D
2
34.5dB
以上讨论的是正对天线轴向的情况，即最大天线增益情况，非轴向情 况，即通信方向与天线轴向存在偏离情况可 参考p12-13。
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2.2.3 Friis方程
如果用Ed和Er分别表示视径和反射路径在接收天线处的电场强度，那 么总的电场强度为
E Ed Er
反射： Er Eie j ，其中Ei表示入射电场，Er表示反射电场（并且
使用低通等效形式），ρ表示电场的衰减，ψ表示由于反射引起的相 位变化。所以，
E%r E%d e j e j
其中，∆φ是路径差引起的相位变化，ρ’是路径差引起的衰减。
的发射功率（W/m2）。
R
PT
4 R2
◦ 接收功率
PR
R Ae
PT
4 R2
Ae
其中Ae表示天线的有效面积或吸收截面，由天线的物理面
积和天线效率决定
Ae A
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2 对于全向天线，其有效面积为： Aiso 4
那么，接收功率为：
PR
PT
4 R
2
PT Lp
其中， Lp PT PR 4 R 2 定义为自由空间传播的路径损耗（Path
3108
Lp 4 800106
1011 m 9.2km
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2.2.2 定向辐射
大多数天线都是非全向的，一般都具有增益或者方向性 G(, ) ,
是方位角， 是仰角
可以定义天线的发射增益为：GT
(
,
)
方向(, )上的功率通量密度
全向天线的功率通量密度
根据定义可知，全向天线的发射增益为1。
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假设发射天线与接受天线相距R，如果两者之间没有阻隔，信号沿直 线传播，这就是自由空间传播情况，对应于视径（LOS）信道模型。
2.2.1 全向辐射
发射天线是全向天线（isotropic antenna）的情况。
◦ 功率通量密度（power flux density）：单位面积上通过
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习题2.2 地面微波链路中，视距传输限制发射机与接收机之间的
距离约为40km。假设用一频率为4GHz、功率为100mW 的发射机 发射信号，而接受天线的有效区域为0.5m2，则
a)接受功率是多少？
b)在接收天线处的电场强度是多少?（自由空间特性波阻抗120πΩ）
c)如果接受天线终端与一个50欧姆的阻抗匹配，则发射信号在这些终