无线通信理论与技术-chapter1
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当山岳高度不等于200 m 时，查得 的Kjs 值还需乘以一个系数
0.07 H '
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
6. 斜坡地形的修正因子Ksp——(增益因子)
电波传播
反射波
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
天波传播（电离层反射传播） 无线电波经天空中电离层（离地面约40-800千米高）
的反射或折射后返回地面的传播方式。
短波（3MHz~30MHz）的传播方式。 电离层对长波和中波吸收较多。而超短波及微波可
以穿过电离层。 短波传输时，因电离层的变 化, 信号起伏变化较大, 接收 信号时强时弱; 晚上电离层较 稳定,传播效果也较好, 信号较 稳定 。
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
绕射波
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
电波传播机制
阻挡体 反射（引起多径衰落） 比传输波长大的多的物 体 绕射 散射 尖利边缘 粗糙表面
已讨论的自由空间直射、平坦地面反射、绕射以及散射 等传播模式，都属于确定性方法，它们是通过电磁理论 的直接求解或射线理论的近似求解来得到无线链路中的 传播情况，它们只适合于非常简单的环境。虽然如此， 它们提供基本的传播机制是非常有用的。
自由空间传 播损耗
1. 市区传播衰耗中值修正(大城市准平滑地形)
基站高度 200m，移动 台3m
（1）基本衰耗中值Am(f, d) Am(f, d)与工作频率、通信距离的关系。可以看出随 着工作频率的升高或通信距离的增大，传播衰耗都会 增加 （2）基站天线高度因子Hb(hb,d) （3）移动台天线高度因子Hm(hm,f)
David Tse and Pramod Viswanath,Fundamentals of Wireless
Communication，Cambridge University Press, 2005 （ http://www.eecs.berkeley.edu/~dtse/book.html ） Theodore S.Rappaport ,Wireless Communications: Principles and Practice(Second Edition) , Prentice Hall Press,2002 ( http://authors.phptr.com/rappaport/ ) B. Clerckx and C. Oestges, MIMO Wireless Networks: Channels, Techniques and Standards for Multi-Antenna, Multi-User and Multi-Cell Systems, Academic Press, 2013 ( http://www.ee.ic.ac.uk/bruno.clerckx/Teaching.html ) T. Brown, Practical Guide to MIMO Radio Channel with MATLAB Examples , Wiley Press, 2012 ( http://personal.ee.surrey.ac.uk/Personal/T.Brown/MIMObo ok/ )
间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年信息通信领域 中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线 通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。
jingxr@cqupt.edu.cn
无线通信
jingxr@cqupt.edu.cn
无线通信
jingxr@cqupt.edu.cn
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
70 市区 hb＝ 200 m hm ＝ 3 m 60 d / km 60 50 50 100 90 80 70
基本衰耗中值 A m(f , d ) / dB
100 90 80 70 60
40 30 20 10 5 3 2 1
40
50 40
30
30 20 10
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
奥村(Okumura)模型——修正模型
模型适用的范围：频率为150～1500 MHz，基地站天
线高度为30～200 m，移动台天线高度为1～10 m， 传播距离为1～20 km。 标准模型：
实际路径损耗
LT Lbs Am ( f , d )
面的应用基础研究提供无线通信相关基本概念与分析方法。
jingxr@cqupt.edu.cn
课程主要内容
（一）无线信道模型 （二）无线信道容量 （三）扩频技术与多址技术 （四）阵列信号处理与空时信号处理 （五）MIMO与空时编码 （六）无线传输新技术
jingxr@cqupt.edu.cn
课程主要教学资源
无线通信
jingxr@cqupt.edu.cn
无线通信研究领域
天线系统和无线电频率（RF） 太赫兹和红外技术与工程 车载通信与网络 无线空中接口和连接控制 无线传播信道建模 无线多媒体通信与计算 无线电力传输 无线传感器网络 无线系统架构及应用 无线通信和路由
1000
LT 2000
QO Qr K mr
15 100
200
300
500 700 1000
2000
频率 / MHz
频率 f / MHz
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
4.
丘陵地的修正因子——(增益因子)
丘陵地的地形参数可用“地形起伏”高度Δh表示。其定义 是： 自接收点向发射点延伸10 km范围内，地形起伏的90%与 10%处的高度差
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
散射波
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
散射/散射波传播 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
工程 人体区域网络及其应用 宽带无线接入技术 认知无线电和软件无线电 微波和毫米波理论与技术 多用户和多址接入方案 无线光通信 无线网络规划和优化 无线资源管理和干扰控制
jingxr@cqupt.edu.cn
无线通信理论与技术 Wireless Communications: Theory and Techniques
丘陵地形的修正因子Kh
jingxr@cqupt.edu.cn
丘陵地形微小修正值Khf
电波传播
5. 孤立山岳地形的修正因子
Kjs——(增益因子) 当电波传播路径上有近似刃 形的单独山岳时，若求山背 后的场强时， 则应考虑绕射 衰耗、阴影效应、屏蔽吸收 等附加衰耗。 这时可用孤立 山岳修正因子Kjs加以修正
开阔区修正因子 Q o / dB 准开阔区修正因子 Q r / dB
郊区修正因子 K mr / dB
25
Qo
传播衰耗中值
5
Lbs Am ( f , d ) H b (hb , d ) H m (hm , f ) QO Qr K mr
20
Qr
0 100
200 300
500 700
发散射。
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
散射/散射波传播 主要用于无法建立微波接力站的地区大海、岛屿之间
的通信。
利用对流层散射和电离层散射传播。 是超短波和微波
传播方式，通信距离600～800千米。
散射信号一般很弱，散射通信时，使用大功率发射机、
高灵敏和方向性很强的天线。
jingxr@cqupt.edu.cn
课程主要教学资源
张贤达， 通信信号处理，国防出版社, 2000 A.J维特比 著 李世鹤 等译，CDNA扩频通信原理，人民邮电出版社，
2000 Gross F B, Smart antennas for wireless communications with Matlab, Mcgraw-Hill, 2005 Arogyaswami Paulraj, Introduction to Space-Time Wireless Communications, Cambridge University Press, 2008 IEL 数据库关于3D MIMO/Massive MIMO 的论文 其它相关数据库新技术文献
以研究新理论、新技术为主的 学生
学习/研究方法
具备基本的通信理论和工程 数学背景 对未知世界/知识的追求具有 强烈的欲望 对于数学的欠缺要自学（假 如一个人从事理论科研工作，则对 数学知识的学习将会是终身的）
jingxr@cqupt.edu.cn
无线通信
无线通信(Wireless communication)是利用电磁波信号可以在自由空
电波传播 （一） 无线信道模型
电波传播 标量信道模型 矢量信道模型 无线信道仿真基础
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
直射 反射 绕射 散射 穿透
下面分别介绍！
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
直射波
jingxr@cqupt.edu.cn
电波传播
直射传播（视距传播，LOS，Line of Sight） 收发两端处在视距范围内，能互相“看得见”的电波
wk.baidu.com直线传播方式。
是超短波（30MHz~300MHz）、
微波（300MHz~300GHz）和 卫星通信的传播方式。
视距传播时易受到高山和大的建
筑物的阻隔，为了加大传输距离， 把发射天线架高。由于受地球曲面 的影响，一般传输距离不过50千米 左右。采用接力通信的方式。
无线通信理论与技术 Wireless Communications Theory and Techniques
课程教学目标
本课程着重讲授无线通信基础知识，主要内容包括无线信道模
型与容量、扩频技术与多址技术、阵列信号处理与空时信号处 理、MIMO与空时编码及无线传输新技术等。
本课程期望通过课堂讲授与课下练习，为从事无线移动通信方
jingxr@cqupt.edu.cn
任课教师简介
要求
自律 课程群 无线通信理论与技术 225734840，要求真名加入，并 以真名修改群名片 成绩计算 期末考试60%+平时40%（考勤+作业）
jingxr@cqupt.edu.cn
研究生与本科生的区别
本科生 研究生
以学习书本知识为主的学生
天线和接收天线间的距离
λ为工作波长 L自由空间的传播损耗，包括发射衰减、滤波衰减和
天线损耗，L=1时，表示通信系统硬件中无任何损耗。
当Gt=Gr=1时， L Pt / Pr
jingxr@cqupt.edu.cn
Pr (dBm) 10log Pr (mW )
L（ dB） 32.45 20 log f ( MHz) 20log d (km) Pr (dBW ) 10log Pr (W )
天线高度增益因子Hm(hm, f)
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电波传播
2. 郊区修正因子Kmr
3.
(增益因子)
25 d ＝ 1 km 20 d ＝ 5 km d ＝ 10 km 15 d ≥20 km 10
开阔区、准开阔区修正因子（Qo，Qr）
35
Qo : 开阔区 Qr : 准开阔区
30
20
5 3 2 1
d / km
10
100
200
300
500 700 1000
2000 3000
频率 / MHz
基本衰耗中值Am(f, d)
jingxr@cqupt.edu.cn
高度增益因子Hb(hb,d)
电波传播
市区准平滑地形的 路径传播衰耗中值 应为
LT Lbs Am ( f , d ) H b (hb , d ) H m (hm , f )
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电波传播
空间波传播（LOS传播） 自由空间的传播损耗：在理想的、均匀的、各向同性的
介质中传播，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗。
2 PG G Pr t t 2 r 2 (4 ) d L
Pt为发射功率，以球面波辐射 Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d 为发射
0.07 H '
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电波传播
6. 斜坡地形的修正因子Ksp——(增益因子)
电波传播
反射波
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电波传播
天波传播（电离层反射传播） 无线电波经天空中电离层（离地面约40-800千米高）
的反射或折射后返回地面的传播方式。
短波（3MHz~30MHz）的传播方式。 电离层对长波和中波吸收较多。而超短波及微波可
以穿过电离层。 短波传输时，因电离层的变 化, 信号起伏变化较大, 接收 信号时强时弱; 晚上电离层较 稳定,传播效果也较好, 信号较 稳定 。
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电波传播
绕射波
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电波传播
电波传播机制
阻挡体 反射（引起多径衰落） 比传输波长大的多的物 体 绕射 散射 尖利边缘 粗糙表面
已讨论的自由空间直射、平坦地面反射、绕射以及散射 等传播模式，都属于确定性方法，它们是通过电磁理论 的直接求解或射线理论的近似求解来得到无线链路中的 传播情况，它们只适合于非常简单的环境。虽然如此， 它们提供基本的传播机制是非常有用的。
自由空间传 播损耗
1. 市区传播衰耗中值修正(大城市准平滑地形)
基站高度 200m，移动 台3m
（1）基本衰耗中值Am(f, d) Am(f, d)与工作频率、通信距离的关系。可以看出随 着工作频率的升高或通信距离的增大，传播衰耗都会 增加 （2）基站天线高度因子Hb(hb,d) （3）移动台天线高度因子Hm(hm,f)
David Tse and Pramod Viswanath,Fundamentals of Wireless
Communication，Cambridge University Press, 2005 （ http://www.eecs.berkeley.edu/~dtse/book.html ） Theodore S.Rappaport ,Wireless Communications: Principles and Practice(Second Edition) , Prentice Hall Press,2002 ( http://authors.phptr.com/rappaport/ ) B. Clerckx and C. Oestges, MIMO Wireless Networks: Channels, Techniques and Standards for Multi-Antenna, Multi-User and Multi-Cell Systems, Academic Press, 2013 ( http://www.ee.ic.ac.uk/bruno.clerckx/Teaching.html ) T. Brown, Practical Guide to MIMO Radio Channel with MATLAB Examples , Wiley Press, 2012 ( http://personal.ee.surrey.ac.uk/Personal/T.Brown/MIMObo ok/ )
间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年信息通信领域 中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线 通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。
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无线通信
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无线通信
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电波传播
70 市区 hb＝ 200 m hm ＝ 3 m 60 d / km 60 50 50 100 90 80 70
基本衰耗中值 A m(f , d ) / dB
100 90 80 70 60
40 30 20 10 5 3 2 1
40
50 40
30
30 20 10
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电波传播
奥村(Okumura)模型——修正模型
模型适用的范围：频率为150～1500 MHz，基地站天
线高度为30～200 m，移动台天线高度为1～10 m， 传播距离为1～20 km。 标准模型：
实际路径损耗
LT Lbs Am ( f , d )
面的应用基础研究提供无线通信相关基本概念与分析方法。
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课程主要内容
（一）无线信道模型 （二）无线信道容量 （三）扩频技术与多址技术 （四）阵列信号处理与空时信号处理 （五）MIMO与空时编码 （六）无线传输新技术
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课程主要教学资源
无线通信
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无线通信研究领域
天线系统和无线电频率（RF） 太赫兹和红外技术与工程 车载通信与网络 无线空中接口和连接控制 无线传播信道建模 无线多媒体通信与计算 无线电力传输 无线传感器网络 无线系统架构及应用 无线通信和路由
1000
LT 2000
QO Qr K mr
15 100
200
300
500 700 1000
2000
频率 / MHz
频率 f / MHz
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电波传播
4.
丘陵地的修正因子——(增益因子)
丘陵地的地形参数可用“地形起伏”高度Δh表示。其定义 是： 自接收点向发射点延伸10 km范围内，地形起伏的90%与 10%处的高度差
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电波传播
散射波
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电波传播
散射/散射波传播 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
工程 人体区域网络及其应用 宽带无线接入技术 认知无线电和软件无线电 微波和毫米波理论与技术 多用户和多址接入方案 无线光通信 无线网络规划和优化 无线资源管理和干扰控制
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无线通信理论与技术 Wireless Communications: Theory and Techniques
丘陵地形的修正因子Kh
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丘陵地形微小修正值Khf
电波传播
5. 孤立山岳地形的修正因子
Kjs——(增益因子) 当电波传播路径上有近似刃 形的单独山岳时，若求山背 后的场强时， 则应考虑绕射 衰耗、阴影效应、屏蔽吸收 等附加衰耗。 这时可用孤立 山岳修正因子Kjs加以修正
开阔区修正因子 Q o / dB 准开阔区修正因子 Q r / dB
郊区修正因子 K mr / dB
25
Qo
传播衰耗中值
5
Lbs Am ( f , d ) H b (hb , d ) H m (hm , f ) QO Qr K mr
20
Qr
0 100
200 300
500 700
发散射。
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电波传播
散射/散射波传播 主要用于无法建立微波接力站的地区大海、岛屿之间
的通信。
利用对流层散射和电离层散射传播。 是超短波和微波
传播方式，通信距离600～800千米。
散射信号一般很弱，散射通信时，使用大功率发射机、
高灵敏和方向性很强的天线。
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课程主要教学资源
张贤达， 通信信号处理，国防出版社, 2000 A.J维特比 著 李世鹤 等译，CDNA扩频通信原理，人民邮电出版社，
2000 Gross F B, Smart antennas for wireless communications with Matlab, Mcgraw-Hill, 2005 Arogyaswami Paulraj, Introduction to Space-Time Wireless Communications, Cambridge University Press, 2008 IEL 数据库关于3D MIMO/Massive MIMO 的论文 其它相关数据库新技术文献
以研究新理论、新技术为主的 学生
学习/研究方法
具备基本的通信理论和工程 数学背景 对未知世界/知识的追求具有 强烈的欲望 对于数学的欠缺要自学（假 如一个人从事理论科研工作，则对 数学知识的学习将会是终身的）
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无线通信
无线通信(Wireless communication)是利用电磁波信号可以在自由空
电波传播 （一） 无线信道模型
电波传播 标量信道模型 矢量信道模型 无线信道仿真基础
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电波传播
直射 反射 绕射 散射 穿透
下面分别介绍！
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电波传播
直射波
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电波传播
直射传播（视距传播，LOS，Line of Sight） 收发两端处在视距范围内，能互相“看得见”的电波
wk.baidu.com直线传播方式。
是超短波（30MHz~300MHz）、
微波（300MHz~300GHz）和 卫星通信的传播方式。
视距传播时易受到高山和大的建
筑物的阻隔，为了加大传输距离， 把发射天线架高。由于受地球曲面 的影响，一般传输距离不过50千米 左右。采用接力通信的方式。
无线通信理论与技术 Wireless Communications Theory and Techniques
课程教学目标
本课程着重讲授无线通信基础知识，主要内容包括无线信道模
型与容量、扩频技术与多址技术、阵列信号处理与空时信号处 理、MIMO与空时编码及无线传输新技术等。
本课程期望通过课堂讲授与课下练习，为从事无线移动通信方
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任课教师简介
要求
自律 课程群 无线通信理论与技术 225734840，要求真名加入，并 以真名修改群名片 成绩计算 期末考试60%+平时40%（考勤+作业）
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研究生与本科生的区别
本科生 研究生
以学习书本知识为主的学生
天线和接收天线间的距离
λ为工作波长 L自由空间的传播损耗，包括发射衰减、滤波衰减和
天线损耗，L=1时，表示通信系统硬件中无任何损耗。
当Gt=Gr=1时， L Pt / Pr
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Pr (dBm) 10log Pr (mW )
L（ dB） 32.45 20 log f ( MHz) 20log d (km) Pr (dBW ) 10log Pr (W )
天线高度增益因子Hm(hm, f)
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电波传播
2. 郊区修正因子Kmr
3.
(增益因子)
25 d ＝ 1 km 20 d ＝ 5 km d ＝ 10 km 15 d ≥20 km 10
开阔区、准开阔区修正因子（Qo，Qr）
35
Qo : 开阔区 Qr : 准开阔区
30
20
5 3 2 1
d / km
10
100
200
300
500 700 1000
2000 3000
频率 / MHz
基本衰耗中值Am(f, d)
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高度增益因子Hb(hb,d)
电波传播
市区准平滑地形的 路径传播衰耗中值 应为
LT Lbs Am ( f , d ) H b (hb , d ) H m (hm , f )
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电波传播
空间波传播（LOS传播） 自由空间的传播损耗：在理想的、均匀的、各向同性的
介质中传播，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗。
2 PG G Pr t t 2 r 2 (4 ) d L
Pt为发射功率，以球面波辐射 Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d 为发射