移动信道无线传输特性
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)。
（2-13）
· 可以得出
（2-14） （2-15）
· 将Δd用级数展开可得
（2-16）
· 式（2-17）称为反射公式，可用于典型 地面传播环境中的场强计算，也可以写成 另一种形式
E = E0A （2-18）
2.2.3 大气折射
1．折射与折射率
· 折射定律表明，入射角的正弦与折射 角的正弦成比例，即有
数r的关系为
n r
（2-22）
· 大气折射率n通常很接近于1。
· 为了方便，工程上引入大气折射指数 N = (-1)×106 （2-23）
· 可以得出，N与大气温度、压强和水蒸 气压强的关系为
N
Fra Baidu bibliotek
77.6 T
P
4
810
e T
（2-24）
2．大气折射
· 这就导致电波在对流层中传播时会不断 发生折射，从而使传输轨迹弯曲，这种现 象称为大气折射。
· 发射电波沿球面传播。TR连线交球面 于A0点。
· 根据惠更斯-菲涅耳原理，对于处于远 区场的R点来说，波阵面上的每个点都可 视为二次波源。
· 这些作用有3类。
2.2 电波传播的基本问题
2.2.1 自由空间的电波传播
· 自由空间是均匀无损耗、各向同性， 电导率为零，相对介电常数和相对磁导率 恒为1的无限大的理想空间。
· 设该球面上电波的功率密度为S，发射 天线的增益为qr，则有
（2-2）
· 在球面处的接收天线接收到的功率为
· 可以推出，无方向性接收天线的有效 接收面积为
（2-29）
（1）无折射 （2）负折射 （3）正折射
① 标准大气折射 ② 临界折射 ③ 超折射
3．视距传播的极限距离
· 设发射和接收天线A和B的高度分别为h1 和h2，其连线与地面相切于C点。 · 切点到两个天线的距离分别为d1和d2。
· 由于Re>>h1，Re>>h2，可以推出 （2-30）
· 在实际中大气最典型的折射出现在电 波的水平传播中。
· 此时，并考虑到，经过推导可以得到 电波沿曲线传播时传播曲线的曲率为
1
dn dh
（2-25）
· 根据几何学原理，如果两组曲线的曲 率之差相等，则它们之间的距离相等。
· 也就是说，当下列方程式满足时，图
2-7中的（a）和（b）等效，即
1 1 1 1
sin 1 sin 2
n21
（2-19）
· 当电磁波从真空射入某种介质时，所
得到的折射率称为该介质的绝对折射率， 或简称为折射率。
· 可以推出
sin 1 sin 2
n21
n2 n1
· 则有
n1 sin1 n2 sin2
（2-20） （2-21）
· 在不考虑传导电流和介质磁化的情况
下，可以推出介质的折射率n与相对介电常
（2-7b）
· Lbs定义为自由空间路径损耗，又可称为 自由空间基本传输损耗，它表示自由空间 中两个理想点源天线（增益系数G=1的天线） 之间的传输损耗。
·自由空间是不吸收电磁能量的理想介质。
2.2.2 光滑地面反射
1．反射系数
· 反射系数定义为入射波与其反射波的 复振幅之比。
· 它与入射角，电波极化方式和反射介
质的特性有关。
· 用公式表示为
（2-8）
· 对于垂直极化波，有 · 对于水平极化波，有
（2-9） （2-10）
· 0为反射介质的复介电常数，即
（2-11）
2．地面传播两径模型
· 当传播路径远大于天线高度时，并假 设一定的简化条件，接收天线B处的总场 强为
（2-12）
· 是反射路径与直射路径的相位差， 它与两者路径差的关系为
（1）无线电信号在移动信道中可能发 生的变化以及发生这些变化的原因；
（2）对于特定的无线传输技术，这些 变化对传输质量和系统性能有什么影响；
（3）有哪些方法或技术可供使用来克 服这些不利影响。
2.1.2 无线电波的传播方式
· 无线电波从发射天线发出，可以沿着 不同的途径和方式到达接收天线，这与电 波频率和极化方式有关。
· 则可以得到A和B的距离为
d d1 d2 2Re ( h1 h2 )
（2-31）
· 在标准大气折射的情况下，Re=8 500 km，式（2-31）化简得到视距传播的极限 距离为
d 4.12( h1 h2 )
（2-32）
2.2.4 障碍物的影响及绕射损耗
1．电波传播的菲涅耳区
· 设发射天线为T，是一个点源天线；接 收天线为R。
· 对移动信道进行研究的基本方法有3种。
（1）理论分析 （2）现场电波传播实测 （3）移动信道的计算机模拟
· 移动环境中电波传播特性研究的结果 往往用下述两种方式给出。
· 第一，对移动环境中电波传播特性给 出某种统计描述。
· 第二，建立电波传播模型。
· 一般来说，为解决移动通信系统的设计 问题，必须搞清3个问题：
（2-4）
· 由式（2-2）、式（2-3）和式（2-4） 可得接收功率为
（2-5）
· 将发送功率Pt与接收功率Pr之比定义为 传输损耗，或称系统损耗。 · 由式（2-4）可得出传输损耗Ls的表达 式为
（2-6a）
· 损耗常用分贝表示。 · 由式（2-6a）可得
（2-6b）
· 式（2-6a）、式（2-6b）也可表示为 （2-7a）
第2章 移动信道无线传输特性
2.1
引言
2.2
电波传播的基本问题
2.3
多径传播的衰落特性
2.4 多径接收信号的时域和频域特征
2.5
阴影效应与慢衰落
2.6
电波传播损耗预测模型
2.1 引言
2.1.1 概述
· 移动信道的衰落特性取决于无线电波 的传播环境。
· 复杂、恶劣的传播条件是移动信道的 特征，这是由在运动中进行无线通信这一 方式本身所决定的。
R0 Re e
（2-26）
· 由于AN为直线，则有 e ∞ 。
· 由式（2-25）和式（2-26）可得
Re
R0 1 R0
1
1
R0
dn dh
R0
（2-27）
· 定义K为等效地球半径系数，即
K Re 1
R0
1
R0
dn dh
（2-28）
· 则等效地球半径与实际地球半径的关 系为
Re KR0
· 主要电波传播方式有地面波传播、天 波传播、直射波传播及地面反射波传播
2.1.3 陆地移动电波的传播特性
· 移动信道是一种时变信道。
· 无线电信号通过移动信道时会遭受来 自不同途径的衰减损害。
· 这些损害可归纳为3类。 · 若用公式表示，按收信号功率可表示为
· 式（2-1）是信道对传输信号作用的一 般表示式。
· 可以得出
（2-14） （2-15）
· 将Δd用级数展开可得
（2-16）
· 式（2-17）称为反射公式，可用于典型 地面传播环境中的场强计算，也可以写成 另一种形式
E = E0A （2-18）
2.2.3 大气折射
1．折射与折射率
· 折射定律表明，入射角的正弦与折射 角的正弦成比例，即有
数r的关系为
n r
（2-22）
· 大气折射率n通常很接近于1。
· 为了方便，工程上引入大气折射指数 N = (-1)×106 （2-23）
· 可以得出，N与大气温度、压强和水蒸 气压强的关系为
N
Fra Baidu bibliotek
77.6 T
P
4
810
e T
（2-24）
2．大气折射
· 这就导致电波在对流层中传播时会不断 发生折射，从而使传输轨迹弯曲，这种现 象称为大气折射。
· 发射电波沿球面传播。TR连线交球面 于A0点。
· 根据惠更斯-菲涅耳原理，对于处于远 区场的R点来说，波阵面上的每个点都可 视为二次波源。
· 这些作用有3类。
2.2 电波传播的基本问题
2.2.1 自由空间的电波传播
· 自由空间是均匀无损耗、各向同性， 电导率为零，相对介电常数和相对磁导率 恒为1的无限大的理想空间。
· 设该球面上电波的功率密度为S，发射 天线的增益为qr，则有
（2-2）
· 在球面处的接收天线接收到的功率为
· 可以推出，无方向性接收天线的有效 接收面积为
（2-29）
（1）无折射 （2）负折射 （3）正折射
① 标准大气折射 ② 临界折射 ③ 超折射
3．视距传播的极限距离
· 设发射和接收天线A和B的高度分别为h1 和h2，其连线与地面相切于C点。 · 切点到两个天线的距离分别为d1和d2。
· 由于Re>>h1，Re>>h2，可以推出 （2-30）
· 在实际中大气最典型的折射出现在电 波的水平传播中。
· 此时，并考虑到，经过推导可以得到 电波沿曲线传播时传播曲线的曲率为
1
dn dh
（2-25）
· 根据几何学原理，如果两组曲线的曲 率之差相等，则它们之间的距离相等。
· 也就是说，当下列方程式满足时，图
2-7中的（a）和（b）等效，即
1 1 1 1
sin 1 sin 2
n21
（2-19）
· 当电磁波从真空射入某种介质时，所
得到的折射率称为该介质的绝对折射率， 或简称为折射率。
· 可以推出
sin 1 sin 2
n21
n2 n1
· 则有
n1 sin1 n2 sin2
（2-20） （2-21）
· 在不考虑传导电流和介质磁化的情况
下，可以推出介质的折射率n与相对介电常
（2-7b）
· Lbs定义为自由空间路径损耗，又可称为 自由空间基本传输损耗，它表示自由空间 中两个理想点源天线（增益系数G=1的天线） 之间的传输损耗。
·自由空间是不吸收电磁能量的理想介质。
2.2.2 光滑地面反射
1．反射系数
· 反射系数定义为入射波与其反射波的 复振幅之比。
· 它与入射角，电波极化方式和反射介
质的特性有关。
· 用公式表示为
（2-8）
· 对于垂直极化波，有 · 对于水平极化波，有
（2-9） （2-10）
· 0为反射介质的复介电常数，即
（2-11）
2．地面传播两径模型
· 当传播路径远大于天线高度时，并假 设一定的简化条件，接收天线B处的总场 强为
（2-12）
· 是反射路径与直射路径的相位差， 它与两者路径差的关系为
（1）无线电信号在移动信道中可能发 生的变化以及发生这些变化的原因；
（2）对于特定的无线传输技术，这些 变化对传输质量和系统性能有什么影响；
（3）有哪些方法或技术可供使用来克 服这些不利影响。
2.1.2 无线电波的传播方式
· 无线电波从发射天线发出，可以沿着 不同的途径和方式到达接收天线，这与电 波频率和极化方式有关。
· 则可以得到A和B的距离为
d d1 d2 2Re ( h1 h2 )
（2-31）
· 在标准大气折射的情况下，Re=8 500 km，式（2-31）化简得到视距传播的极限 距离为
d 4.12( h1 h2 )
（2-32）
2.2.4 障碍物的影响及绕射损耗
1．电波传播的菲涅耳区
· 设发射天线为T，是一个点源天线；接 收天线为R。
· 对移动信道进行研究的基本方法有3种。
（1）理论分析 （2）现场电波传播实测 （3）移动信道的计算机模拟
· 移动环境中电波传播特性研究的结果 往往用下述两种方式给出。
· 第一，对移动环境中电波传播特性给 出某种统计描述。
· 第二，建立电波传播模型。
· 一般来说，为解决移动通信系统的设计 问题，必须搞清3个问题：
（2-4）
· 由式（2-2）、式（2-3）和式（2-4） 可得接收功率为
（2-5）
· 将发送功率Pt与接收功率Pr之比定义为 传输损耗，或称系统损耗。 · 由式（2-4）可得出传输损耗Ls的表达 式为
（2-6a）
· 损耗常用分贝表示。 · 由式（2-6a）可得
（2-6b）
· 式（2-6a）、式（2-6b）也可表示为 （2-7a）
第2章 移动信道无线传输特性
2.1
引言
2.2
电波传播的基本问题
2.3
多径传播的衰落特性
2.4 多径接收信号的时域和频域特征
2.5
阴影效应与慢衰落
2.6
电波传播损耗预测模型
2.1 引言
2.1.1 概述
· 移动信道的衰落特性取决于无线电波 的传播环境。
· 复杂、恶劣的传播条件是移动信道的 特征，这是由在运动中进行无线通信这一 方式本身所决定的。
R0 Re e
（2-26）
· 由于AN为直线，则有 e ∞ 。
· 由式（2-25）和式（2-26）可得
Re
R0 1 R0
1
1
R0
dn dh
R0
（2-27）
· 定义K为等效地球半径系数，即
K Re 1
R0
1
R0
dn dh
（2-28）
· 则等效地球半径与实际地球半径的关 系为
Re KR0
· 主要电波传播方式有地面波传播、天 波传播、直射波传播及地面反射波传播
2.1.3 陆地移动电波的传播特性
· 移动信道是一种时变信道。
· 无线电信号通过移动信道时会遭受来 自不同途径的衰减损害。
· 这些损害可归纳为3类。 · 若用公式表示，按收信号功率可表示为
· 式（2-1）是信道对传输信号作用的一 般表示式。