(优选)移动通信的基本概念

（式2-7）
2.自由空间的传播损耗
传播损耗Lo是指发信天线的辐射功率Pt 与收信机输入功率Pr 之比，即
L0
Pt Pr
（式2-8）
自由空间传播损耗是指收、发天线都 是各向同性辐射器时，两者之间的传播损 耗。
电波由各向同性发信天线辐射后，经 传播距离d到达信点，由式（2-2）可计算 其功率密度S值。收信天线接收的功率为
移动通信系统
移动通信系统的网络接口 全国蜂窝系统的网络结构
内部接口与外部接口
噪声与抗干扰技术
移动通信网区域定义、号码与识别 噪声:内部噪声、外部噪声 电台自身干扰、组网干扰、时隙干扰、码间干扰等
2.1 无线电波的传播特性
• 电波的传播方式 • 直射波 • 大气中的电波传播 • 障碍物的影响与绕射损耗 • 反射波
（优选）移动通信的基本概念
理解常见的各类噪声与干扰，如同频干扰、邻频干 扰、互调干扰、时隙干扰和码间干扰等，了解某些 抑制噪声和干扰的技术。
了解全国蜂窝系统的网络结构，了解移动通 信网络的区域、号码、地址与识别。
学习指导
本章主要内容涉及移动通信中的一些基础概念，主 要包括无线电波的传播特性、移动信道的特征、陆地移动 信道的场强估算与损耗、蜂窝系统的工作原理、移动通信 系统的基本网络结构以及噪声与抗干扰技术。其中无线电 波的传播特性、移动信道的特征两部分是本章的重点与难 点，涉及的基本概念很多，而且这两部分是后面陆地移动 信道的场强估算与损耗的基础。在本章中，蜂窝系统的工 作原理和移动通信系统的基本网络结构也是本章的重点， 它为你提供了一个系统的、全局的视角来理解移动通信的 概貌。噪声和干扰是影响通信性能的一个重要因素，了解 噪声与干扰对解决移动通信中的很多实际问题具有很大的 帮助。对本章中诸多基本概念的理解与掌握有助于后续移 动通信系统各章节的学习，为理解移动通信中的一系列问 题可提供相关的理论基础。
2.1.1 电波的传播方式
从发信机发出的电波在到达收信机时，可能 会沿不同的路径进行传播，如图2-1示。沿着地表 面传播的电波（如路径1）称为地面波；从发射天 线直接到达接收天线的电波（如路径2）称为直射 波；经过大地反射到达收信机的电波（如路径3） 称为反射波。一般而言，收信机A接收到的电波是 由直射波和大地反射波合成的，但是有时也混有 一些地面波，所有这些波统称空间波。经过电离 层反射而传播的电波（如路径4）称为电离层波， 它主要用于短波通信。
lts
4d
2
(式2-1)
式中，λ是电磁波的波长，d是收发天线间距 离。
直射波的传播途径如图2-1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。
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2.1.3 大气中的电波传播
⒈自由空间传播的场强计算
电波在自由空间 中的传播模型可用图 2-2来模拟。在O点有 一个各向同性的辐射 器，假设其辐射功率 为Pt，从电磁场理论 知道，在距离波源为 图2-2 各向同性辐射器在 d处的功率密度如下： 自由空间的辐射
知识地图
移动通信的基本概念
电波传播形式：空间波和电离层波
无线电波传播特性
电波损耗：直射损耗、反射损耗、绕射损耗和多径损耗等 电波衰落：快衰落和慢衰落
*传播损耗中值估算
蜂窝系统
蜂窝的概念、服务区域和种类 频率复用
多址技术 FDMA、TDMA、CDMA
移动通信系统的组成 MS、BSS、NSS、OSS子系统
s
pt
4d
2
m2
（式2-2）
同时，功率密度可写成：
s
1 2
Em Hm
E0 H0
E02
120
（式2-3）
式中，Em、Hm分别为电场强度和磁场强度 的振幅值；Eo、Ho分别为电场强度和磁场 强度的有效值。因（式2-2）和（式2-3） 相等，故可得
E0
30Pt (v m) d
（式2-4）
式中Pt和d的单位分别为W和m。 通常场强以分贝（dB）表示，并取场强 1μv/m为0参考点（dBμv/m，简称dBμ），则
2.1.2 直射波
电磁波在真空中的传播称为自由空间传 播。由于自由空间具有各向同性、电导率为 零等特性，因此电波在自由空间里传播时， 不存在反射、折射、绕射、散射以及吸收等 现象，只存在因电磁场能量扩散而引起的传 播损耗。
直射波可近似按自由空间传播来考虑。实 际上，只要地面上的大气层是各向同性的 均匀媒质，其相对介电常数和相对导磁率 都等于1，传播路径上没有障碍物阻挡，到 达接收天线的地面反射信号场强也可以忽 略不计，在这样的情况下，电波传播就可 以视作在自由空间中传播。也就是说，把 大气看成为近似真空的均匀介质，在大气 中的传播就等效于自由空间传播，它只与 频率f和距离d有关。当电波经过一段距离传 播之后，辐射能量会扩散而引起衰耗（也 称衰减或损耗）。自由空间的传播衰耗lts定 义为：
Pr S A
（式2-9）
式中A为收信天线的有效面积。 对于各向同性收信天线来说，
2
A
4
（式2-10）
式中λ为工作波长（m）。由式（2-1） 可得自由空间传播损耗为
图2-1 典型的电波传播通路
由于地面波随频率的提高衰减很快， 所以在使用VHF和UHF频段的移动通信中， 地面波可以忽略不计。另外，当陆上天线 的高度小于一个波长，海上天线的高度小 于5~10个波长的情况下，地面波的场强才 能超过直射波的场强，这时才考虑地面波。 即只要天线高度超过这个界限，直射波和 反射波合成场强便起主要作用，并大于地 面波；当天线高度低于这个界限时，电波 传播主要由地面波决定。在VHF频带的定 点通信中，天线高度都处在几个波长以上， 因此可以不考虑地面波的影响。对于VHF 频带的移动通信中，也是将电波传播考虑 为直射波和反射波相干合成。
E0 (dBV / m) 74.77 10 gPt 20 lg d
（式2-5） 式中，Pt为辐射功率（W），d为距离 （km）。
以上的辐射器为各向同性辐射器，若辐 射器有方向性，则可设其方向性系数为 Dt，有：
E0
30Pt Dt d
（式2-6）
或 E0 dB 74.77 10 lg Pt 10 lg Dt 20 lg d