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
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-第3讲-移动信道1
图3.1 小尺度和大尺度衰减
10 0 -10 -20 -30
20 Wavelengths
Received Signal level (RSL)
Transmitter receiver Antennae distance
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3.1.1 概 述
(2) 传播模型的研究
从图中看出：随着接收机的移动，信号衰落很快；但随距离 的变化很慢。
小尺度衰减模型：描述短距离（几个波长），或短时间（秒 级）内的接收场强快速波动的传播模型，称为小尺度衰减模 型。频段从1GHz～2GHz的蜂窝系统和PCS，相应的测量在 1m ～ 10m范围。
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3.1.1 概 述
(2) 传播模型的研究
小尺度衰减模型产生机理：原因是接收信号由不同方向信号 合成，并且由于相位变化的随机性，其信号变化范围很大， 当接收机移动距离与波长相等时，接收场强可以产生4个数量 级（30dB或40dB）的变化。
大尺度和小尺度衰减例子：当移动台远离发射机时，当地平 均接收场强逐渐减弱，该平均场强由大尺度传播模型预测。 图3.1给出一个室内无线通信系统的小尺度衰减和大尺度变化 的情况。
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3.1.1 概 述
(2) 传播模型的研究
Flat Terrain Median Signal Slow Fading (lognormal Shadowing) Fast Fading
模型只是在一定频率和环境下建立，适用性如何有待检验。 传统上集中于给定范围内平均场强预测，和特定位置附近场
强的变化。 传播模型分类
大尺度传播模型 小尺度传播模型
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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
第一章1移动通信概念：是指通信双方至少有一方是在移动中（或临时停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。
2移动通信特点：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。
3移动通信系统的分类：按工作方式分三类：单工通信、双工通信、半双工通信。
按信号形式分两类：模拟网、数字网。
4、数字移动通信系统的优点：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可降低设备成本以及减小用户手机的体积和重量。
5常见的移动通信系统：①无线电寻呼系统②蜂窝移动通信系统③无绳电话系统④集群移动通信系统⑤组网技术6移动通信发展状况第二章一、移动通信的基本技术1、调制和解调技术①恒定包络调制技术（数字频率调制）最小移频键控（MSK）定义：是一种特殊的2FSK，其频差是满足两个频率相互正交（即相关函数等于0）的最小频差，并要求FSK信号的相位连续。
其频差△f=f2 —f1=1/2T b ，即调制指数为h= （式中T b为输入数据流的比特宽度）本比特内的相位常数不仅与本比特区间的输入有关，还与前一个比特区间的输入级相位常数有关。
高斯滤波的最小移频键控（GMSK）定义：用高斯滤波器作为MSK调制的预置滤波器的调制方法叫做高斯滤波的最小移频键控。
②线性调制技术（数字相位调制）π/4 —D Q PSK是指将Q PSK的最大相位跳变±π降为±3π/4，从而改善了π/4—DQPSK的频谱特性。
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
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图1.3 多普勒效应
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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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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。
移动通信原理 课后答案
无线传播与移动信道
2.1 移动通信信道具有哪些主要特点？ 答：移动通信信道的主要特点： （1）传播的开放性； （2）接收环境的复杂性； （3）通信用户的随机移动性。 2.2 在移动通信中，电波传播的主要传播方式有哪几种？ 答：电波传播的主要方式：直射、反射、绕射。 2.3 移动通信的信道中存在着大、中、小尺度（范围）的衰耗与衰落，它们各自具有什么性 质的特征？ 答：移动通信信道中，大、中、小尺度衰耗与衰落的特征： （1）大尺度：电波在空间传播所产生的损耗，反映的是传播在宏观大范围（千米量级）的 空间距离上的接收信号电平平均值的变化趋势； （2）中尺度：主要是指电磁波在传播路径上受到建筑物等的阻挡所产生阴影效应而产生的 损耗，反映了在中等范围内（数百波长量级）的接收信号电平平均值起伏变化的趋势；为无 线传播所特有，一般从统计规律上看遵从对数正态分布，其变化率比传送信息率慢； （3）小尺度：反映微观小范围（数十波长以下量级）接收电平平均值的起伏变化趋势，其 电平幅度分布一般遵从瑞利（Rayleigh）分布、莱斯（Rice）分布和纳卡伽米（Nakagami） 分布。 2.4 移动通信中存在 3 种类型的快衰落，它们各自表示什么类型的快衰落？在什么情况下会 出现？各自克服需要采取的主要措施是什么？ 答：移动通信中，快衰落分为以下三种类型：空间选择性快衰落、频率选择性快衰落和时间 选择性快衰落。 其产生的原因和克服需要采取的措施如下： （1）空间选择性快衰落：由于开放型的时变信道使天线的点波束产生了扩散而引起的，克 服措施为空间分集； （2）频率选择性快衰落：由于信道在时域的时延扩散而引起的，可采用自适应均衡喝 Rake 接收加以克服； （3）时间选择性快衰落：由于用户的高速移动在频域引起多普勒频移，在相应的时域其波 形产生时间选择性衰落，可采用信道交织技术加以克服。 2.5 移动通信中主要噪声干扰有哪几种？对于 CDMA，哪一类干扰是最主要的干扰？ 答：移动通信中主要噪声干扰有：加性正态白噪声、多径干扰、多址干扰。 对于 CDMA，最主要的干扰是多径干扰。 2.6 Okumura-Hata 传播模型的主要运用环境与条件是什么？ 答：Okumura-Hata 传播模型的主要运用环境与条件为：适用于小城镇与郊区的准平坦地区； 应用频率为 150 MHz ≤ f c ≤ 1500 MHz ；有效距离为 1km ≤ d ≤ 20km ；发射（基站）天线 有效高度为 30~200m；接收（移动台）天线有效高度为 1~10m。
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。
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(第4版)大学本科教材 移动通信第一章-2007-02
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38
1.5.4 抗干扰措施
¾利用信道编码(如卷积码等前向纠错FEC和自动请求 重传ARQ)进行检错和纠错－－－－－抗随机干扰
¾利用交织编码技术－－－－－抗突发干扰
¾利用微分集技术（空间分集、频率分集、时间分集 以及RAKE接收机等）和自适应均衡技术以及选用具有 抗码间干扰的调制技术－－－－克服由多径传播而引 起的多径衰落
40
¾ 网络结构
1.5.5 组网技术（二）
¾ 网络接口
电路交换业务通道
GMSC
VLR
MSC
BTS
BSC
PCU
HLR AUC
PSTN
ISP 163
SGSN
分组交换业务通道
GGSN
GPRS系统结构图
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数据网络
41
1.5.5 组网技术（三）
¾网络的管理与控制 9 连接控制（或管理）功能
呼叫接续过程
集群调度系统：
移动台
总调度台
公共电话网 PSTN
分调度台
基地台
中央控制器
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28
1.3 常用移动通信系统
蜂窝移动通信系统：
BTS
MSC
公共电话网 PSTN
MS
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29
1.3 常用移动通信系统
卫星移动通信系统：
铱（Iridium）星系统 全球星（Global star）系统
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24
1.3 常用移动通信系统
无线电寻呼系统（单向传输） 蜂窝移动通信系统（频率再用、小区分裂、越区切
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
移动通信技术课件：移动信道中的电波传播及干扰
高楼林立环境中的电波传播与干扰
高楼环境特点
电波传播方式
高楼大厦密集，形成独特的“城市峡谷” 效应，对电波传播产生限制。
电波主要通过直射和反射传播，散射和折 射影响较小。
干扰因素
解决策略
主要包括多径干扰、同频干扰、邻频干扰 等。
采用智能天线技术、分集接收技术等降低 干扰和提高信号质量。
THANK YOU
详细描述
互调干扰通常发生在无线通信系统中，由于信号传输过程中可能经过非线性器件 ，导致信号相互作用产生新的频率分量，从而对信号造成干扰。这种干扰可能导 致信号质量下降、误码率增加等问题。
阻塞干扰
总结词
阻塞干扰是指强信号对弱信号的抑制作用，导致弱信号无法 正常传输。
详细描述
阻塞干扰通常发生在无线通信系统中，由于强信号的存在对 弱信号产生抑制作用，导致弱信号无法正常传输。这种干扰 可能导致信号质量下降、误码率增加等问题。
移动信道的重要性
保障通信质量
移动信道是实现移动通信的关键，其质量直接影响 到通信的可靠性和稳定性。
提高通信效率
优化移动信道性能有助于提高通信效率，降低传输 延迟，提升用户体验。
促进产业发展
移动信道技术的不断演进和创新，推动了移动通信 产业的持续发展。
移动信道的历史与发展
01
02
03
04
早期阶段
20世纪初，无线电的发明和应 用标志着移动通信的起步。
多径传播
电波经过不同路径到达接收端 ，形成多径效应。
阴影效应
障碍物遮挡导致接收端信号强 度不均匀分布。
多普勒效应
移动台运动产生的频率偏移现 象。
电波传播损耗
路径损耗
电波在传输过程中由于扩散和吸收而 产生的损耗。
第3章 移动通信的电波传播
3.2.1传播路径与信号衰落
30
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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3.2 移动信道的特征
•二. 信号衰落
• 在陆地移动通信中， 移动台往往受到各种障碍物和 其它移动体的影响， 以致到达移动台的信号是来自不同传 播路径的信号之和。
• 移动通信接收点所接收到的信号场强是随机起伏变化 的，这种随机起伏变化称为衰落。
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.2 移动信道的特征
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.1 电波传播特性
例 3 - 1 ：设图 3 - 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。
解： 先由式(3 - 13)求出自由空间传播的损耗Lfs为：
• ［Lfs］ = 32.44+20lg(5+10)+20lg 150 = 99.5dB • 由式(3 - 21)求第一菲涅尔区半径x1为 ：
•b 郊区：在靠近移动台近处有些障碍物但不 稠密。
•c 市区：由较密集的建筑物和高层楼房。
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.3 陆地移动信道的传输损耗
•二. 电波传播损耗的估算
• 思想：以中等起伏地市区的传播损耗为基准， 任意地形地物坏境的传播损耗根据具体的地形地 物环境，以相应的地形地物坏境的修正因子加以 修正。
•Hm(hm, f)是移动天线高度增益因子，它是以移动台天线高度3m为基准 得到的相对增益，可由图324(b)求得
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.3 陆地移动信道的传输损耗
•2）任意地形地区接收信号的功率中值Ppc
• 任意地形地区接收信号的功率中值是以中等起伏地市区接 收信号的功率中值PP为基础，加上地形地区修正因子KT，即
移动通信第三章移动信 道的传播特性
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2020/11/24
移动通信第三章移动信道的传播特性
目录
•3.1 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 噪声与干扰
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.1 电波传播特性
•3.1 电波传播特性 一. 电波传播特性 二. 1. 自由空间传播损耗 三. 2. 阴影衰落 四. 3. 多径衰落 五. 4. 存在多普勒效应
• 多径衰落信号包络服从瑞利分布，是快衰落，局部 中值也在变化，其造成的衰落是慢衰落。
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.2 移动信道的特征
• 还有一种随时间变化的慢衰落， 它也服从对数正态 分布。 这是由于大气折射率的平缓变化， 使得同一地点处 所收到的信号中值电平随时间作慢变化， 这种因气象条件 造成的慢衰落其变化速度更缓慢(其衰落周期常以小时甚至 天为量级计)， 因此常可忽略不计。
•地形地区修正因子KT一般可写成：
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•（
•Kmr——郊区修正因子，可由图 3 - 26 •Qo、Qr——开阔地或准开阔地修正因子，可由图 3-27 求得； •得K；h、Khf——丘陵地修正因子及微小修正值，可由图 3- 28求
•Kjs——孤立山岳修正因子，可由图 3 - 29 •Ksp——斜坡地形修正因子，可由图 3 - 30 •KS——水陆混合路径修正因子，可由图 3移-动3通1信求第三得章移）动信道的传播特性
• 由图 3 - 4 查得附加损耗(x/x1≈-1)为16.5dB, 因此电波 传播的损耗L为：［L］ = ［Lfs］+16.5 = 116.0dB
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.1 电波传播特性 •4. 反射波
• 由发射点T发出的电波分别经过直射线(TR)与地面 反射路径(ToR)到达接收点R，接收场强E可表示为：
•b 不规则地形：形如丘陵、孤立山岳、斜破 和水绿混合地形等统称为不规则地形。
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.3 陆地移动信道的传输损耗
•2. 地物（或地区）分类 • 不同地物环境其传播环境条件不同，按照地 物的密集程度不同可分为三类地区：
•a 开阔地：在电波传播的路径上无高大树木、 建筑物，呈开阔状地面，或在400m内没有 任何阻挡物的场地。
向行进， 只是地球的实际半径R0(6.37×106m)变成 了等效半径Re， Re与R0之间的关系为：
•式中， k称作地球等效半径系数。
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.1 电波传播特性
•2. 视距传播距离
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•在标准大气折射情况下， Re=8500km, 故
移动通信第三章移动信道的传播特性
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.1 电波传播特性
• 二. 自由空间传播损耗 • 对于移动通信系统而言，自由空间传播损耗 Lfs与传播距离d和工作频率f有关，可定义为：
•式中：d为距离，其单位为km；
•
f为频率，单位为Mhz。
•结论：传播距离d越远，自由空间传播损耗Lfs越大；当 传播距离d加大一倍，自由空间传播损耗Lfs就增加6dB； 工作频率f越高，自由空间传播损耗Lfs越大，当工作频 率f提高一倍，自由空间传播损耗Lfs就增大6dB。
3.3 陆地移动信道的传输损耗
• 电波传播损耗预测模型：
•GSM900MHz：
• Hata-Okumura（奥村）电波传播衰减计算模式
• 特点：以平坦地形大城市区的中值场强或路径损耗 作为参考，对其他传播环境和地形条件等因素分别以校 正因子的形式进行修正。
•GSM1800MHz：
• Cost-231-Walfish-Ikegami电波传播衰减计算模 式
3.1 电波传播特性
•3. 障碍物的影响与绕射损耗 • 电波的直射路径上存在各种障碍物， 由障碍物引起 的附加传播损耗称为绕射损耗。 • 图中， x表示障碍物顶点P至直射线TR的距离， 称为 菲涅尔余隙。 规定阻挡时余隙为负无阻挡时余隙为正。
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.1 电波传播特性 •由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图
内部噪声
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• 特点：从对众多城市的电波实测中得出的一种小区 域覆盖范围内的电波损耗模式。
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3.4 噪声与干扰
•3.4 噪声与干 扰
•一. 噪声的分类与特性
1) 内部噪声 2•) 自然噪声 3) 人为噪声
•外部噪声
1) 大气噪声 2) 太阳噪声 3) 银河噪声 4) 郊区人为噪声 5) 市区人为噪声 6) 典型接收机的
•式中， Δ为时延扩展。
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3.3 陆地移动信道的传输损耗
•3.3 陆地移动信道的传输损耗
•一. 地形、地物对电波传播的影响
•1. 地形的分类与定义
•a 中等起伏地形：指传播路径的地形剖面图 上，地面起伏高度不超过20m，且起伏缓慢， 峰点与谷点之间的水平距离大于起伏高度。
• 图中， t是相对时延值； E(t)为归一化的时延强度曲线， 它是以不同时延信号强度所构成的时延谱， 也有人称之为多径 散布谱。
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移动通信第三章移动信道的传播特性
3.2 移动信道的特征
• E(t)的一阶矩为平均多径时延 ； E(t)的均方根为多径 时延散布(简称时散)， 常称作时延扩展， 记作Δ。 可按以下 公式计算 和Δ：
•R为反射系数，Δψ为路径差引起的相移 。
• |R|为反射点上反射波场强与入射波场强的振幅比， ψ代表反射波相对于入射波的相移。
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3.2 移动信道的特征
•3.2 移动信道的特征 •一. 传播路径
•接收信号的场强由几种电波的矢量合成。
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3.2 移动信道的特征
•三. 多径时散与相关带宽
•1. 多径时散
• 假设基站发射 一个极短的脉冲信 号，经过多径信道 后， 移动台接收信 号呈现为一串脉冲， 结果使脉冲宽度被 展宽了。 这种因多 径传播造成信号时 间扩散的现象， 称 为多径时散。
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移动通信第三章移动信道的传播特性
•1) 中等起伏地形上传播损耗的中值 •A）市区传播损耗的中值
•Lfs：自由空间传播损耗；Am(f,d)：中等起伏地上市区的基本损耗中值； • 在基准天线高度情况下测得的以自由空间的传播损耗为0dB的相对值. • 基准天线高度: hb＝200m，hm＝3m， •Hb(hb,d)：基站天线高度增益因子；Hm(hm,f)：移动台天线高度增益因子；
• 一般情况下，市区的时延比郊区大，说明市区的传播 条件更恶劣些。为了避免码间干扰，要求信号的传输速率 必须比1/Δ低得多。
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3.2 移动信道的特征
•2. 相关带宽
• 从频域观点而言， 多径时散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。 若信号带宽过 大， 就会引起严重的失真。
移动通信第三章移动信道的传播特性
3.2 移动信道的特征
• 实际上， 各个脉冲幅度是随机变化的， 它们在时间上可以 互不交叠， 也可以相互交叠， 甚至随移动台周围散射体数目的 增加， 所接收到的一串离散脉冲将会变成有一定宽度的连续信 号脉冲。 根据统计测试结果， 移动通信中接收机接收到多径的 时延信号强度大致如图 3 - 16 所示。