无线信道的传输模型

❖ L 以fs 分3 贝.4 数2 表 2 示4 为l：d 0 g (k) m 2l0 g f(M )( H d)B
03.08.2020
精品课件
03.08.2020
精品课件
03.08.2020
精品课件
传播路径
◆直射波---视距传播
◆反射波
发射天线
◆地表面波
直射波 反射波
地表面波
接收天线
03.08.2020
多普勒效应：由于移动体的运动速度和方向引 起,多径条件下，引起多普勒频谱展宽
远近效应：由于接收用户的随机移动性，移动 用户与基站之间的距离也是在随机变化，若各 移动用户发射信号功率一样，那么到达基站时 信号的强弱将不同，离基站近者信号强，离基 站远者信号弱。通信系统中的非线性将进一步 加重信号强弱的不平衡性，甚至出现了以强压
如图所示，发射功率为PT，发射天线 为各向均匀辐射，则以发射源为中心，
d为半径的球面上单位面积的功率为：
S ＝ PT / 4 d2
03.08.2020
精品课件
d PT
自由空间传播(2)
◆由于天线有方向性（设发射天线增益为GT）,则接收 ❖点的电波功率密度
S4P d T2G T (Wm2)
◆设接收天线的有效接收面积为 AR
信道的传输模型
信道模型的分类
信道的传播模型可以分为： ❖ 大尺度传播模型和小尺度衰落。
03.08.2020
精品课件
大尺度传播模型
定义：
❖ 描述了长距离内接收信号的强度的缓慢变化， 这些变化是由发射天线和接收天线之间传播 路径上的障碍物遮挡造成的。
主要的模型代表有：
Lee 模型、Okumura-Hata模型、COST231Hata模型、Walfisch-Ikegami模型(WIM)、室 内传播模型
❖
❖ ❖
❖ ❖
03.08.2020
内容提要
◆无线电波传播特性分析
■自由空间传播 ■陆地传播机制
◆移动环境下的信道分析
■移动无线传播环境概述 ■小尺度多径衰落模型 ■大尺度路径损耗模型
精品课件
❖ ◆有线信道：平稳，可预测；
❖ ◆无线信道：极为随机，难于分析，难于模拟；非 视距、多径、运动，造成衰落。
❖ ◆传播机制：反射、绕射和散射；
❖
例，城市中多径，无直视路径。
❖ ◆传播模型的重点：预测在距离发射机的给定距离 上平均接收的信号强度以及信号强度的变化
03.08.2020
精品课件
自由空间传播（1）
◆什么叫自由空间？无任何衰减、无
任何阻挡、无任何多径的传播空间。
◆无线电波在自由空间传播时，其单位
面积中的能量会因为扩散而减少。这 种减少，称为自由空间的传播损耗。
❖
当电磁波的传播路由上存在小于波长
的物体、并且单位体积内这种障碍物体的数
目非常巨大时，发生散射。散射发生在粗糙
表面、小物体或其它不规则物体，如：树叶、
街道标志和灯柱等.
03.08.2020
精品课件
实际空间传播
03.08.2020
精品课件
移动通信环境---场强测试曲线
C e llu la r sta tio n
Cn n V
R aBduioildTinogw e r
03.08.2020
精品课件
03.08.2020
精品课件
03.08.2020
精品课件
复杂的移动通信信道
❖
◆首先，传播环境十分复杂，传播机理多
种多样。几乎包括了电波传播的所有过程，如：
直射、绕射、反射、散射。
❖
◆其次，由于用户台的移动性，传播参数
随时变化，引起接收场强的快速波动。
❖
❖
◆移动信道是一种是时变信道。
❖
03.08.2020
精品课件
❖在上述移动信道的三个主要特点以及传 播的三种主要机制作用下，无线电波通过 移动信道时,接收点的信号将产生：
❖1、三类损耗 ❖2、四种效应
03.08.2020
精品课件
1. 三类不同层次的损耗
❖ ❖ ❖
2 AR 4GR
(m 2)
，则
其中Gr为接收天线增益， 为自由空间波长
◆接收天线处的功率为:
03.08.2020
P R(4d)2P TG T 精G 品R 课件 (W )
自由空间传播(3)
❖ 令：
Pr / PT = LS， 其中LS 定义为自由
空间传播损耗,
❖ 忽略天线增益的影响（理想点天线)
❖ 则： LS = (4 d / )2 = (4 f d / c )2
03.08.202弱0 的现象，即使离基精站品课较件 远的用户产生掉话(通 信中断)现象，通常称这一现象为远近效应。
精品课件
来自百度文库
反射（Reflection）
❖ 当电磁波遇到比波长大得多的物体 时，发生反射。反射发生在地球表面、 建筑物和墙壁表面
03.08.2020
精品课件
绕射（Diffraction）
❖
当发射机和接收机之间的传播路
由被尖锐的边缘阻挡时，发生绕射.
03.08.2020
精品课件
散射（Scattering）
03.08.2020
路径传播损耗：自由空间传播损耗（ Path loss）与弥散；
慢衰落损耗：主要由阴影效应引起；
快衰落：主要由多径效应和多普勒效 应引起。
快衰落又可分为：空间选择 性快衰落、频率选择性快衰落与时间选 择性快衰落。
精品课件
接收信号的统计分析
03.08.2020
精品课件
移动环境的场强特性
移动通信环境下场强变化剧烈
场强变化的平均值随距离增加而衰减 场强特性曲线的中值呈慢速变化---慢衰
落 场强特性曲线的瞬时值呈快速变化---快
衰落
03.08.2020
精品课件
❖ 2.接收信号中的四种效应
阴影效应：由地形结构起伏，不同障碍物对电 波的遮挡引起的随机性，表现为慢衰落
多径效应：由移动体周围的局部散射体引起的 多径传播，表现为快衰落
03.08.2020
精品课件
❖ 为什么要研究无线信道?
❖ 无线通信系统的性能主要受到移动无线信道的制约, 移动无线信道具有多样性,同一无线空中接口在不同 的移动无线信道中的性能大不相同.
❖ 如何描述移动无线信道?
❖ 采用理论分析,场强实测统计和计算机模拟三种方法 .
03.08.2020
精品课件
❖ ❖
03.08.2020
精品课件
小尺度模型
定义：
❖ 描述短距离或短时间内接收信号强度快速变 化的。
模型代表：
❖ AGWN模型、Raleigh 时变信道模型、伦琴衰 落模型
03.08.2020
精品课件
规划综合考虑
❖ 在规划中一般只考虑大尺度衰落，关心的是 接收点信号场强的平均值，因此只用到大尺 度传播模型，而小尺度衰落一般用在理论研 究中，用于传输技术的选择和数字接收机的 设计，在规划中一般不予考虑。