1、Chap2.移动信道中的电波传播,2.1 电波传播特性 2.2 移动信道的特征 2.3 移动信道的损耗估算,Chap2.移动信道中的电波传播,【本章重点难点】 掌握移动信道中电波传播方式及主要特性 根据预测模型技术掌握自由空间传输衰耗及电波传播衰耗中值的计算方法,Chap2.移动信道中的电波传播,2.1 电波传播特性 2.1.1 电波传播方式 2.1.1.1 直射波 1)自由空间传播损耗 2)视线传播极限距离 3)障碍物 的影响与绕射损耗 2.1.1.2反射波 2.2移动环境中电波传播特点 2.2.1多径效应引起的信号瑞利衰落 (近距离反射体) 2.2.2多径效应引起的时延扩展特性 (远距离反
2、射体) 2.2.3多普勒频移,自由空间传播,自由空间是满足下述条件的一种理想空间。 均匀无限大空间； 各向同性； 电导率为零，相对介电常数和相对磁导率恒为1，即介电常数和磁导率分别等于真空介电常数0和真空磁导率0。,表6-2-1 典型介电常数和电导率,介质 介电常数(F/m) 电导率 (S/m)铜 1 5.8*107海水 80 4淡水 80 0.001郊区地面 14 0.01市区地面 3 0.0001地面（平均） 15 0.005,2.1.1直射波,1)自由空间传播损耗自由空间传播损耗只与传播距离和工作频率有关,2.1.1.1 直射波 2)视线传播极限距离(大气折射),天线高度，发射天线顶点A
3、到切点C距离（Re远 ht ，h）切点C到接收天线顶点B距离d2视线传播的极限距离d为 (自发射天线顶点A到接收天线顶点B的距离为),极限:不考虑能量耗散,单纯从可视的几何角度考虑,2.1.1.1 直射波 2)视线传播极限距离,视线传播的极限距离d:,标准大气折射 Re=8500km， 视线传播的极限距离d:,式中天线高度ht、h单位m， 视线传播极限距离单位km,3)障碍物的影响与绕射损耗,由障碍物 引起的 附加传播损耗称绕射损耗 X 表示障碍物顶端p至直射TR的距离,称菲涅尔余隙 X1是第一菲涅尔区在p点横截面的半径,3)障碍物 的影响与绕射损耗,由障碍物 引起的 绕射损耗与菲涅尔余隙的关
4、系如图,当x/x10.5时附加传播损耗约为0dB选天线时应使 x0.5 x1,Chap2.移动信道中的电波传播,2.1 电波传播特性直射波1)自由空间传播损耗2)视线传播极限距离3)障碍物 的影响与绕射损耗反射波时延扩展特性 2.2 移动信道的特征 2.3 移动信道的损耗估算 2.4 分集接收,2.1.2反射波,当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，如果界面尺寸比电波波长大得多时就会产生镜面反射 ，因此从发射天线到接收天线的电波包括直射波和反射波，如图所示。,2.1.1.2反射波,相位差的大小对接收到的信号会产生严重的影响。例如当=（2n+1）时（其中n为正整数），直射波和反射波恰好反相而
5、起相互抵消的作用，见图,Chap2.移动信道中的电波传播,2.1 电波传播特性2.1.1直射波 1)自由空间传播损耗2)视线传播极限距离3)障碍物 的影响与绕射损耗2.1.2反射波 2.2 移动信道的特征2.2.1多径效应引起的信号衰落 2.2.2时延扩展特性 2.2.3多普勒频移 2.3 移动信道的损耗估算 2.4 分集接收,2.3 移动信道的损耗估算,2.3.1接收信号电平的统计方法 2.3.2地形地物分类 2.3.3中等起伏地上市区的损耗中值 2.3.4中等起伏地上郊区的损耗中值 2.3.5不规则地形上的损耗中值 2.3.6任意地形地区的传播损耗中值,2.3.1接收信号电平的统计方法,瞬
6、时值变动是在移动距离为几十个波长的区间内，瞬时接收信号电平的变动(伴随着快速变动的衰落)， 短区间场强中值在移动距离为几十个波长的短区间内，接收信号电平的中值 长区间场强中值在移动距离为几十米长的短区间内，接收信号电平的中值,2.3.2 地形地物分类,地形： 中等起伏地形是指在传播路径的地形剖面图上，地面起伏高度不超过20m，峰点与谷点之间的水平距离大于起伏高度。 不规则地形：其它地形如丘陵、孤立山岳、斜坡和水陆混合地形等统称为不规则地形。,2.3.2 地形地物分类,地物： 开阔地在电波传播的路径上无高大树木、建筑物等障碍物， 郊区在靠近移动台近处有些障碍物但不稠密，市区有较密集的建筑物和高层
7、楼房,2.3.3 中等起伏地上市区的损耗中值,中等起伏地上市区的损耗中值或场强中值作为基准 由电波传播理论可知，传播损耗取决于传播距离d、工作频率f、基站天线高度hb和移动台天线高度hm等。 在大量实验、统计分析的基础上，可作出传播损耗基本中值的预测曲线。 图给出了典型中等起伏地上市区的基本中值Am(f,d)与频率、距离的关系曲线。 图上，纵坐标刻度以dB计，是以自由空间的传播损耗为0dB的相对值。 读出的是基本损耗中值大于自由空间传播损耗的数值。,2.3.3 中等起伏地上市区的损耗中值,Am(f,d)是中等起伏地市区的基本损耗中值，即假定自由空间损耗为0dB，基站天线高度为200m，移动台天
8、线高度为3m的情况下得到的损耗中值。 Hb(hb,d)是基站天线高度增益因子，它是以基站天线高度200m为基准得到的相对增益。 Hm(hm,f)是移动天线高度增益因子，它是以移动台天线高度3m为基准得到的相对增益。,2.3.3 中等起伏地上市区的损耗中值,2.3.3 中等起伏地上市区的损耗中值,如果基站天线的高度不是200m，则损耗中值的差异用基站天线高度增益因子Hb(hb,d)表示。 显然，当hb200m时，Hb(hb,d)0dB。,2.3.4 中等起伏地上郊区的损耗中值,郊区场强中值与基准场强中值之差称为郊区修正因子kmr，郊区场强中值大于市区场强中值。或者说，郊区的传播损耗中值比市区传播
9、损耗中值要小。开阔地的传播条件优于市区、郊区及准开阔地，在相同条件下，开阔地上场强中值比市区高达20dB。,2.3.5不规则地形上的损耗中值,丘陵地的地形参数用地形起伏高度h表征。随着丘陵地起伏高度（h）的增大，由于屏蔽影响的增大，传播损耗随之增大，因而场强中值随之减小丘陵地平均修正因子Kh 。 此外，可以想到在丘陵地中，场强中值在起伏地的顶部与谷部必然有较大差异，为了对场强中值进一步加以修正,丘陵地起伏的顶部与谷部微小修正因子Khf。,2.3.5不规则地形上的损耗中值,孤立山丘修正因子,斜波修正因子,2.3.6任意地形地区的传播损耗中值,中等起伏地市区传播损耗中值 LT=Lfs+Am(f,d
10、)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f) 任意地形地区的传播损耗中值 LA=LT-KT KT=Kmr+Qo+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+ Ks),郊区,开阔地,准开阔地,丘陵,孤立山丘,斜波,水陆混合,某一移动通信系统，基站天线高度为30m，移动台天线高度为3m，天线增益为0dB，市区为中等起伏地，通信距离为10km，工作频率为450MHz，试求传播损耗中值。 解：中等起伏地市区传播损耗中值 LT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f) 自由空间传播损耗 Lfs =32.44+20lgf+20lgd=32.44+20lg450+20lg10= 32.44 +53+20=105.5 Am(f,d)=27dB Hb(hb,d)= -16dB LT= 105.5+27-(-16)=148.5dB （市区基本损耗中值，Am(f,d)=27dB 基站天线高度，增益因子 Hb(hb,d)=-16dB）,
