第三章 移动通信的电波传播PPT课件
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15
反射波对直射波的影响 反射波与直射波的周期相同，但相位可能不同，
导致接收到的信号与原信号有所差异
反射波与直射波行程差 反射波与直射波到达接收点的相位差
16
3.1.5移动通信环境的几个效应及其衰落特性来自百度文库阴影效应 多径效应 多普勒效应
以前还学过什么效应？
17
快衰落与慢衰落
慢衰落： 电波在传播路径上遇到起伏的山丘、 建筑物、树林等障碍物阻挡，形成电波的阴影区， 就会造成信号场强中值的缓慢变化，引起衰落。 通常把这种现象称为阴影效应，由此引起的衰落 又称为阴影慢衰落 。
电波传播特性：与传输距离、传播环境的反射物、 障碍物和移动的速度有关
5
移动通信的主要传播路径 （ VHF 、UHF）
6
电波传播的路径
移动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
典型的移动通信系统的传播路径：
直射波、反射波和散射波
7
电波传播的路径
典型的移动通信系统的主要的传播路径 有三种：
快衰落： 移动台附近的散射体（地形，地物 和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠 加，造成接收信号快速起伏的现象叫快衰落。
18
阴影效应
阴影效应：当电波在传播路径上遇到障碍物的阻 挡时，会产生电磁场的阴影，造成接收天线处场强 中值的变化，这种现象就称为阴影效应, 引起衰落 就称阴影衰落. 表现为慢衰落
1
整体概述
概况一
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
概况二
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
概况三
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2
第二章 移动信道中的电波传播
➢ 主要内容： 1 移动信道中的电波传播特性 2 移动通信中的衰落 3 电波传播损耗的估算
均 值 m E[r] 1.253
2
均 方 值 E[r2] 2 2 (平 均 功 率 )
23
莱斯衰落
在移动通信中，如果存在一个起支配作用的 直达波（未受衰落影响），此时，接收端接收 信号的包络为莱斯（Riceam）分布。
P(r) 0r2e(r2 2 A 22)I0(A2r)
A0,r0 r0
3
3.1 VHF 、UHF电波的传播特性
对电波特性的研究关系到一系列的系统设计问题
天线高度的确定 通信距离的计算 如何保证优质可靠的通信
4
3.1 VHF 、UHF电波的传播特性
移动通信主要使用的频段 （ VHF 、UHF）
150MHz频段 专用通信、传呼等 450MHz频段 集群通信、模拟手机等 900MHz频段 公共移动通信 1800MHz频段 公共移动通信 2000MHz频段 第三代移动通信系统（3G）
251 15 3 1 0 3 1 01408.7 1m
（3）查P47图 3 - 4得附加损耗 (x/x1≈-1)为17dB
(4)电波传播的损耗L为 [L ] [L b s] 1 7 1 1 6 .5 d B
14
3.1.4 反射波
反射波： 电磁波在传播过程中，从不同建筑物或 其它物体反射后到达接收点的传播信号。
直射波 反射波 散射波
主要以空间波方式传播 ——直线传播。
在分析移动通信的信道时，主要要考虑 直射波和 反射波的影响
8
3.1.1 直射波
直射波：
在自由空间中,电波沿直线传播，它不被吸收,也不 发生反射、折射和散射等现象而直接到达接收点的
传播方式。 直射波的传播损耗： 直射波可按自由空间中的传播来考虑
x=-82m, d1=5km, d2=10km, 工作频率为150MHz。试求出
电波传播损耗。
解:（1）自由空间传播的损耗Lbs为
[ L b s ] 3 2 .4 4 2 0 1 g ( 5 1 0 ) 2 0 1 g 1 5 0 99.5dB
（2）求第一菲涅尔区半径x1为
x1
d1d2
d1d2
19
多径效应
多经效应： 由散射，反射所引起的多经传播， 表现为快衰落
20
多普勒效应
多普勒效应：移动体的运动引起的，表现为快衰 落
21
快衰落
产生的原因： 多径效应 多普勒效应
三种典型情况：假 设 发 射 信 号 是 s ( t) A 0 c o s [ 2 f 0 t]
1、只有多径效应（移动台静止或移动缓慢）
L b s3.4 2 5 2l0 d g 2l0 g f (d)B
式中, d为距离(km), f为工作频率(MHz)
9
3.1.2 视距传播的极限距离
自发射天线顶点A到切点C的距离d1为
d
d1 2Rht
A
d1 C d2
B
由切点C到接收天线顶点B的距离d2为 hT
h
R
d2 2Rhr
R
dd 1d22R (h th r)
11
绕射损耗——菲涅尔余隙
菲涅尔余隙： 阻挡物的顶点与发射点之间的垂直水平
距离
（a） 负余隙
（b）正余隙 12
绕射损耗与菲涅尔半径
菲涅尔半径：
x1
d1d 2
d1 d2
当横坐标x/x1>0.5 时， 则障碍物对直射波的传 播基本上没有影响，因 此在原则基站位置时， 尽量使x/x1>0.5
13
例 3 – 1 设图 3 - 3(a)所示的传播路径中， 菲涅尔余隙
N
s(t) Ai cos[2f0t-i]
2、只s有(t)多普Ac勒ois1[效2应(f0vcos)多t]普移勒频
3、多径传播+多普勒效应（移动台高速移动）
s(t)NA ic o s[2f0 t]+ c o s[2(f0vc o s)t]
i 1
22
瑞利衰落-包络统计特性
瑞利信号的数字特征：
A为直达波的振幅，r为接收信号的瞬时幅度，
为噪声的方差
24
衰落储备
为防止因衰落 而引起通信的中 断，在信道设计 时，必须使信号 电平保留足够的 余量，以使中断 率小于规定值。 这个电平余量称 为衰落储备
=中值－最小必
需电平
25
小结
移动信道的特征：
路径传播损耗
传播损耗: 慢衰落损耗
快衰落损耗
传播效应:
当地球半径为R=6370 km
d03.5(7hR(m)hT(m))(km )
o
考虑大气传播的影响，等效地球半径R=8500 km
d4.1(2ht hr)
式中，ht、hr的单位是m, d的单位是km。
10
3.1.3 绕射损耗
绕射： 无线电波在传播过程中与尖锐的边缘碰撞，信
号能量绕过障碍物传播
绕射损耗 ：电波遇到各种障碍物发生绕射 所引起的损耗 。
反射波对直射波的影响 反射波与直射波的周期相同，但相位可能不同，
导致接收到的信号与原信号有所差异
反射波与直射波行程差 反射波与直射波到达接收点的相位差
16
3.1.5移动通信环境的几个效应及其衰落特性来自百度文库阴影效应 多径效应 多普勒效应
以前还学过什么效应？
17
快衰落与慢衰落
慢衰落： 电波在传播路径上遇到起伏的山丘、 建筑物、树林等障碍物阻挡，形成电波的阴影区， 就会造成信号场强中值的缓慢变化，引起衰落。 通常把这种现象称为阴影效应，由此引起的衰落 又称为阴影慢衰落 。
电波传播特性：与传输距离、传播环境的反射物、 障碍物和移动的速度有关
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移动通信的主要传播路径 （ VHF 、UHF）
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电波传播的路径
移动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
典型的移动通信系统的传播路径：
直射波、反射波和散射波
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电波传播的路径
典型的移动通信系统的主要的传播路径 有三种：
快衰落： 移动台附近的散射体（地形，地物 和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠 加，造成接收信号快速起伏的现象叫快衰落。
18
阴影效应
阴影效应：当电波在传播路径上遇到障碍物的阻 挡时，会产生电磁场的阴影，造成接收天线处场强 中值的变化，这种现象就称为阴影效应, 引起衰落 就称阴影衰落. 表现为慢衰落
1
整体概述
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概况三
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2
第二章 移动信道中的电波传播
➢ 主要内容： 1 移动信道中的电波传播特性 2 移动通信中的衰落 3 电波传播损耗的估算
均 值 m E[r] 1.253
2
均 方 值 E[r2] 2 2 (平 均 功 率 )
23
莱斯衰落
在移动通信中，如果存在一个起支配作用的 直达波（未受衰落影响），此时，接收端接收 信号的包络为莱斯（Riceam）分布。
P(r) 0r2e(r2 2 A 22)I0(A2r)
A0,r0 r0
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3.1 VHF 、UHF电波的传播特性
对电波特性的研究关系到一系列的系统设计问题
天线高度的确定 通信距离的计算 如何保证优质可靠的通信
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3.1 VHF 、UHF电波的传播特性
移动通信主要使用的频段 （ VHF 、UHF）
150MHz频段 专用通信、传呼等 450MHz频段 集群通信、模拟手机等 900MHz频段 公共移动通信 1800MHz频段 公共移动通信 2000MHz频段 第三代移动通信系统（3G）
251 15 3 1 0 3 1 01408.7 1m
（3）查P47图 3 - 4得附加损耗 (x/x1≈-1)为17dB
(4)电波传播的损耗L为 [L ] [L b s] 1 7 1 1 6 .5 d B
14
3.1.4 反射波
反射波： 电磁波在传播过程中，从不同建筑物或 其它物体反射后到达接收点的传播信号。
直射波 反射波 散射波
主要以空间波方式传播 ——直线传播。
在分析移动通信的信道时，主要要考虑 直射波和 反射波的影响
8
3.1.1 直射波
直射波：
在自由空间中,电波沿直线传播，它不被吸收,也不 发生反射、折射和散射等现象而直接到达接收点的
传播方式。 直射波的传播损耗： 直射波可按自由空间中的传播来考虑
x=-82m, d1=5km, d2=10km, 工作频率为150MHz。试求出
电波传播损耗。
解:（1）自由空间传播的损耗Lbs为
[ L b s ] 3 2 .4 4 2 0 1 g ( 5 1 0 ) 2 0 1 g 1 5 0 99.5dB
（2）求第一菲涅尔区半径x1为
x1
d1d2
d1d2
19
多径效应
多经效应： 由散射，反射所引起的多经传播， 表现为快衰落
20
多普勒效应
多普勒效应：移动体的运动引起的，表现为快衰 落
21
快衰落
产生的原因： 多径效应 多普勒效应
三种典型情况：假 设 发 射 信 号 是 s ( t) A 0 c o s [ 2 f 0 t]
1、只有多径效应（移动台静止或移动缓慢）
L b s3.4 2 5 2l0 d g 2l0 g f (d)B
式中, d为距离(km), f为工作频率(MHz)
9
3.1.2 视距传播的极限距离
自发射天线顶点A到切点C的距离d1为
d
d1 2Rht
A
d1 C d2
B
由切点C到接收天线顶点B的距离d2为 hT
h
R
d2 2Rhr
R
dd 1d22R (h th r)
11
绕射损耗——菲涅尔余隙
菲涅尔余隙： 阻挡物的顶点与发射点之间的垂直水平
距离
（a） 负余隙
（b）正余隙 12
绕射损耗与菲涅尔半径
菲涅尔半径：
x1
d1d 2
d1 d2
当横坐标x/x1>0.5 时， 则障碍物对直射波的传 播基本上没有影响，因 此在原则基站位置时， 尽量使x/x1>0.5
13
例 3 – 1 设图 3 - 3(a)所示的传播路径中， 菲涅尔余隙
N
s(t) Ai cos[2f0t-i]
2、只s有(t)多普Ac勒ois1[效2应(f0vcos)多t]普移勒频
3、多径传播+多普勒效应（移动台高速移动）
s(t)NA ic o s[2f0 t]+ c o s[2(f0vc o s)t]
i 1
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瑞利衰落-包络统计特性
瑞利信号的数字特征：
A为直达波的振幅，r为接收信号的瞬时幅度，
为噪声的方差
24
衰落储备
为防止因衰落 而引起通信的中 断，在信道设计 时，必须使信号 电平保留足够的 余量，以使中断 率小于规定值。 这个电平余量称 为衰落储备
=中值－最小必
需电平
25
小结
移动信道的特征：
路径传播损耗
传播损耗: 慢衰落损耗
快衰落损耗
传播效应:
当地球半径为R=6370 km
d03.5(7hR(m)hT(m))(km )
o
考虑大气传播的影响，等效地球半径R=8500 km
d4.1(2ht hr)
式中，ht、hr的单位是m, d的单位是km。
10
3.1.3 绕射损耗
绕射： 无线电波在传播过程中与尖锐的边缘碰撞，信
号能量绕过障碍物传播
绕射损耗 ：电波遇到各种障碍物发生绕射 所引起的损耗 。