移动信道传播特性
合集下载
相关主题
- 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)。
自由空间特性
➢不存在电波的反射、折射、绕射、色散和吸收等现象， 电波的传播速率等于真空中光速C；
目前典型移动通信使用频段： 1、150 MHz （VHF） 2、450 MHz （UHF） 3、900 MHz （UHF） 4、1800MHz （UHF） 5、第三代移动通信IMT-2000使用1.8-2.2GHz的频段（UHF）。
➢第8页/共93页
目录
2.1 陆地无线电波传播特性
2.1.1 电波传播方式 2.1.2 直射波 2.1.3 大气中的电波传播 2.1.4 障碍物的影响与绕射损耗 2.1.5 反射波 2.1.6 散射波
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。
➢第4页/共93页
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
移动通信信道研究的基本方法是理论分析、现场电波传播实 测和计算机仿真三种：
➢ 第一种是利用电磁场理论来描述移动通信信道，其不足是数学模型 往往过于简化导致应用范围受限；
➢ 第二种是通过在不同的电波传播环境中的实测实验，得出包括接收 信号幅度、时延及其他反映信道特征的参数，其不足是费时费力且 往往只针对某个特定传播环境；
➢第5页/共93页
2.1 陆地无线电波传播特性
确定移动通信工作频段主要考虑以下几个方面：
1. 电波传播特性、天线尺寸； 2. 环境噪声和干扰的影响； 3. 服务区范围、地形和障碍物尺寸以及对建筑物的穿透特
性； 4. 设备小型化； 5. 与已开发频段的干扰协调和兼容性； 6. 用户需求及应用特点。
➢第6页/共93页
前言
移动通信信道是移动用户在各种环境中进行通信时的无 线电波传播通道。
从发射机天线到接收机天线，无线电波的传播有直射、 反射、折射、绕射等多种途径，它们可能部分存在或同 时存在，呈现随机性。
移动通信信道在各种通信信道中是最为复杂的一种。在 有线传播线路中，信噪比的波动通常不超过1~2dB，而 陆地移动通信信道中信号强度的骤然降低，即衰落深度 可达30dB。
缩写 名称 频率范围 波长名称
传播方式
目前频率分配情况
概述 VLF
甚低频
30kHz以下
万米波 天波,地波,以地波传 (甚长波) 播为主
(10~20)kHz,主要用于无线电 导航,海上移动通信和广播
LF
低频 30kHz~300 Low kHz
MF
中频 300kHz Medium ~3000kHz
HF
高频 3MHz~30 High MHz
千米波 (长波) 百米波 (中波)
十米波 (短波)
天波,地波,以地波传 播为主
(200~3000)kHz,主要用于广
主要以地波播,夜间天 波亦可传播
播,无线电导航,海上移动通信 ,地对空通信
地波传播距离极近,以 视距内直线传播为主
主要用于定点通信,航海和航 空移动通信,广播,热带广播及 业余无线电等
因此，为实现优质可靠的无线通信，必须采取相应的一 系列措施，而要保证所用技术的有效性，掌握移动通信 信道特性是基础。
➢第2页/共93页
前言
电波传播的开放性、接收环境的复杂性和移动台的随机移动 性是移动通信信道的主要特点，而这些特点导致了其传播条 件是时变、复杂、恶劣的。因此，移动通信信道是十分复杂 的。
3GHz~30G Hz
厘米波 (微波)
1GHz-10GHz,主要用于无线 电微波接力系统,其次是定点 通信和移动通信业务
EFra Baidu bibliotekF
极高频 Extremely
30GHz~30 0GHz
毫米波 (微波)
➢第7页/共93页
10GHz以上,主要用于无线电 中继接力通信,空间通信,雷达 ,导航,无线电天文学等
2.1 陆地无线电波传播特性
➢第1页/共93页
前言
在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信 号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次且是随机的，这 比固定点的无线通信要复杂得多。
总之，移动通信信道会引起接收信号在相应的时间域、 频率域及空间域产生选择性衰落，而这些衰落不但会严 重恶化移动通信系统的传输可靠性，还会明显降低移动 通信系统的频谱效率。
➢ 第三种是通过建立仿真模型，用计算机仿真来模拟各种无线电波传 播环境。随着计算技术的发展，计算技仿真方法因能快速模拟出各 种移动通信信道而得到越来越多的应用。
➢第3页/共93页
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。
射波。 发射机天线发出的电波经过上述多种传播路径最终到达接收
机，这些来自同一波源的电波信号叠加在一起会产生干涉， 即多径衰落现象。
➢第12页/共93页
2.1.2 直射波
采用模型
➢自由空间传播模型。
自由空间模型的定义
➢天线周围是均匀无损耗的无限大空间； ➢大气层是各向同性的均匀媒质； ➢电导率为0，相对介电常数和相对磁导率为1。
VHF
甚高频 Very
30MHz ~300MHz
米波 (超短波)
视距内直线传播
(30~1000)MHz,主要用于电视 广播,陆上移动通信,航空移动
UHF
特高频 Ultra
300MHz ~3000MHz
分米波 与光的传播特性基本 通信,海上移动通信,定点通信
(微波) 相同
,空间通信和雷达等
SHF
超高频 Super
➢第11页/共93页
2.1.1 电波传播方式
VHF与UHF频段，典型传播方式：
1、直射：从发射天线直接到达接收天线的电波称为直射波。 2、反射：经过大楼墙面等反射到达接收天线的电波称为反射波。 3、散射：经过粗糙表面或小物体散射到达接收天线的电波称为
散射波。 4、绕射：绕过障碍物遮挡向前传播到达接收天线的电波称为绕
➢第9页/共93页
2.1.1 电波传播方式
发射机天线发出的无线电波，可以从不同的路 径到达接收机，它们大体上可归结为直射、反射、 绕射和散射等形式，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。典型的传播通路 如图2-1所示。
➢第10页/共93页
2.1.1 电波传播方式
图2-1 典型的电波传播通路
➢不存在电波的反射、折射、绕射、色散和吸收等现象， 电波的传播速率等于真空中光速C；
目前典型移动通信使用频段： 1、150 MHz （VHF） 2、450 MHz （UHF） 3、900 MHz （UHF） 4、1800MHz （UHF） 5、第三代移动通信IMT-2000使用1.8-2.2GHz的频段（UHF）。
➢第8页/共93页
目录
2.1 陆地无线电波传播特性
2.1.1 电波传播方式 2.1.2 直射波 2.1.3 大气中的电波传播 2.1.4 障碍物的影响与绕射损耗 2.1.5 反射波 2.1.6 散射波
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。
➢第4页/共93页
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
移动通信信道研究的基本方法是理论分析、现场电波传播实 测和计算机仿真三种：
➢ 第一种是利用电磁场理论来描述移动通信信道，其不足是数学模型 往往过于简化导致应用范围受限；
➢ 第二种是通过在不同的电波传播环境中的实测实验，得出包括接收 信号幅度、时延及其他反映信道特征的参数，其不足是费时费力且 往往只针对某个特定传播环境；
➢第5页/共93页
2.1 陆地无线电波传播特性
确定移动通信工作频段主要考虑以下几个方面：
1. 电波传播特性、天线尺寸； 2. 环境噪声和干扰的影响； 3. 服务区范围、地形和障碍物尺寸以及对建筑物的穿透特
性； 4. 设备小型化； 5. 与已开发频段的干扰协调和兼容性； 6. 用户需求及应用特点。
➢第6页/共93页
前言
移动通信信道是移动用户在各种环境中进行通信时的无 线电波传播通道。
从发射机天线到接收机天线，无线电波的传播有直射、 反射、折射、绕射等多种途径，它们可能部分存在或同 时存在，呈现随机性。
移动通信信道在各种通信信道中是最为复杂的一种。在 有线传播线路中，信噪比的波动通常不超过1~2dB，而 陆地移动通信信道中信号强度的骤然降低，即衰落深度 可达30dB。
缩写 名称 频率范围 波长名称
传播方式
目前频率分配情况
概述 VLF
甚低频
30kHz以下
万米波 天波,地波,以地波传 (甚长波) 播为主
(10~20)kHz,主要用于无线电 导航,海上移动通信和广播
LF
低频 30kHz~300 Low kHz
MF
中频 300kHz Medium ~3000kHz
HF
高频 3MHz~30 High MHz
千米波 (长波) 百米波 (中波)
十米波 (短波)
天波,地波,以地波传 播为主
(200~3000)kHz,主要用于广
主要以地波播,夜间天 波亦可传播
播,无线电导航,海上移动通信 ,地对空通信
地波传播距离极近,以 视距内直线传播为主
主要用于定点通信,航海和航 空移动通信,广播,热带广播及 业余无线电等
因此，为实现优质可靠的无线通信，必须采取相应的一 系列措施，而要保证所用技术的有效性，掌握移动通信 信道特性是基础。
➢第2页/共93页
前言
电波传播的开放性、接收环境的复杂性和移动台的随机移动 性是移动通信信道的主要特点，而这些特点导致了其传播条 件是时变、复杂、恶劣的。因此，移动通信信道是十分复杂 的。
3GHz~30G Hz
厘米波 (微波)
1GHz-10GHz,主要用于无线 电微波接力系统,其次是定点 通信和移动通信业务
EFra Baidu bibliotekF
极高频 Extremely
30GHz~30 0GHz
毫米波 (微波)
➢第7页/共93页
10GHz以上,主要用于无线电 中继接力通信,空间通信,雷达 ,导航,无线电天文学等
2.1 陆地无线电波传播特性
➢第1页/共93页
前言
在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信 号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次且是随机的，这 比固定点的无线通信要复杂得多。
总之，移动通信信道会引起接收信号在相应的时间域、 频率域及空间域产生选择性衰落，而这些衰落不但会严 重恶化移动通信系统的传输可靠性，还会明显降低移动 通信系统的频谱效率。
➢ 第三种是通过建立仿真模型，用计算机仿真来模拟各种无线电波传 播环境。随着计算技术的发展，计算技仿真方法因能快速模拟出各 种移动通信信道而得到越来越多的应用。
➢第3页/共93页
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。
射波。 发射机天线发出的电波经过上述多种传播路径最终到达接收
机，这些来自同一波源的电波信号叠加在一起会产生干涉， 即多径衰落现象。
➢第12页/共93页
2.1.2 直射波
采用模型
➢自由空间传播模型。
自由空间模型的定义
➢天线周围是均匀无损耗的无限大空间； ➢大气层是各向同性的均匀媒质； ➢电导率为0，相对介电常数和相对磁导率为1。
VHF
甚高频 Very
30MHz ~300MHz
米波 (超短波)
视距内直线传播
(30~1000)MHz,主要用于电视 广播,陆上移动通信,航空移动
UHF
特高频 Ultra
300MHz ~3000MHz
分米波 与光的传播特性基本 通信,海上移动通信,定点通信
(微波) 相同
,空间通信和雷达等
SHF
超高频 Super
➢第11页/共93页
2.1.1 电波传播方式
VHF与UHF频段，典型传播方式：
1、直射：从发射天线直接到达接收天线的电波称为直射波。 2、反射：经过大楼墙面等反射到达接收天线的电波称为反射波。 3、散射：经过粗糙表面或小物体散射到达接收天线的电波称为
散射波。 4、绕射：绕过障碍物遮挡向前传播到达接收天线的电波称为绕
➢第9页/共93页
2.1.1 电波传播方式
发射机天线发出的无线电波，可以从不同的路 径到达接收机，它们大体上可归结为直射、反射、 绕射和散射等形式，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。典型的传播通路 如图2-1所示。
➢第10页/共93页
2.1.1 电波传播方式
图2-1 典型的电波传播通路