《移动通信原理》课程-第二章解析.ppt

1、简单的分析过程校正方法和公式应用于校正移动信道和三个主要特征信道中的电磁波传播过程传播公众分析接收信号中的三种损耗和四种效果的三种主要快速衰落实际移动通讯中的三种选择性衰落是如何发生传播类型和信道模型的量化分析的。 移动通信业务的主要特征：传播开放性、接收环境的复杂性和用户随机移动性接收信号的3种损失：路径传播损失、低速衰落损失和高速衰落损失4种效果：阴影效应、远近效应、多径效应效应和多普勒效应。 对传播过程的简单分析过程和通式广、广尺度的传播损失进行了定量分析和修正。 (模型)进一步定量分析了小范围、小尺度传播特性的各种快速衰退(模型、统一修正和瞬时) *移动通讯中的一些主要噪声和干扰作用(

2、随意观看) *、基本情况、通讯三项基本指标的有效性：尽可能占用较少的信道资源=。 在带宽、时间槽、功率等条件下尽可能多地传输源信息是通讯数量的指标。 可信度：主要指传输过程中抵抗各种客观自然干扰作用的能力，而在特殊军事通讯中，也包括抵抗人为干扰作用设置的能力。 安全性：主要指传输中的保密工作性能，即接收方的防窃听、发送方的防伪造、防篡改等能力。信道分类-传输媒体有线信道：有线信道包括架空明线、电缆及光纤。 无线电频道。 无线信道包括中长波地表面波传播、短波电离层反射传播、超短波和微波直射传播及各种散射传播。 移动通讯电场强度实测记录(f=160 MHz )、信道分类、信道特性残奥仪表中由于外界

3、各种因素的影响而变化分类：恒参考信道：恒参考信道意味着其传输特性的变化量极小。 且变化速度极慢，或者在长时间的一盏茶中，其残奥仪表几乎不变化。 可变参考信道：可变参考信道表示传输特性的经时变化快。 移动信道是典型的可变参考信道。 例如，信道特征复杂而动态变化大的衰落、应对方法、各种新技术解决的问题：为了对移动信道的动态时变特性解决移动通讯中的有效性、可靠性和安全性的基本指示而进行了修正。 的双曲馀弦值。 移动信道的常用分析方法：基于固定点无线电通讯电波传播模式不能简单适用的移动通讯的特征，根据不同的传播环境和地形特征，采用统一校正分析和实际测量的方法，找到移动条件下的传播规则，得到正确预测接收

4、信号电场强度的方法。 目的：得到准确预测接收信号电场强度的方法。 移动通讯占用频率： 150 MHz (VHF ):30mhz-300mhz (包括300mhz )=非常高的频率450 MHz，900 MHz(UHF )频带： 300MHz3000MHz=特别高的频率，接收环境的复杂性：接收点地理环境的复杂性和多样性。 根据接收点的地理环境分为三类典型区域：高楼大厦林立的城市繁华区以一般建筑物为主体的城郊乡丘陵、湖泊、平原为主体的农村和城郊乡通讯用户的随机移动性准静态室内用户通讯低速行走用户通讯高速车载用户通讯(=70Km )，用户数、 与普通城市分类相似，2.1.2移动通讯，反射波散射波直射

5、波，传播规律分析，电磁波传播角度观察：直射波：是指视距不遮挡复盖区内的传播。 在超短波、微波的主要传输方式中，在直射波中传播的信号最强。 反射波：从不同建筑物或其他反射体反射，到达接收点的传播信号。信号强度比直射波弱，有近距离的多普勒效应。 绕射波：从大楼和小山衍射到达接收点的传播信号。 然而，必须满足电波衍射的条件，其信号强度比直射波弱。 其他：透过建筑物的传播和空气中的络离子被激发后，二次放射的扩散反射产生的散射波，但它们对直射波、反射波、绕射波都很弱。简化分析，频率f30MHz的典型传播路径：直射波：直接到达接收天线的电波，VHF和UHF频带=主要方式地面反射波：经地面反射到达接收机的电

6、波地表面波：沿地球表面传播的电波，VHF和UHF频带的地表面波可以忽略。 原因=地表面波的损失随着频率的增加而急剧增大，传播距离急剧减少。 反射和散射：在移动信道中，电波遇到各种障碍物时会发生反射和散射现象，被直射波干扰作用而发生多径衰落现象。 (1)自由空间的传播损耗：分析对象：直射波分析目标：接收点接收功率传播模式理论抽象右图=过程简单，自由空间能量在以o点为球心、以d为半径的球面上均匀分布的球面的表面积为4d2，传播一般的分析修正运算已知球面的表面积为4d2，因此如果球面的每单位面积的功率由PT4d2表示，接收天线可接收的有效面积由A=24表示，则接收功率自由空间传播损耗Lbs由传播公众

7、分析校正(补充)、工艺应用： dB表示，其中f表示相应的工作频率分析和讨论：=(上式的变化规则=？ 结论自由空间传播损耗仅与工作频率和传播距离d有关。 当工作频率加倍或工作波长减半时，自由空间中的电波传播损耗增加6dB。 类似地，当传播距离加倍时，传播损耗也增加6dB。 (2)大气折射及地球等效半径、大气折射： *4st*-14*原因：在实际移动信道中，电波在低层大气中传播，低层大气是不均匀介质，在其温度、大气湿度及气压随时间变化之和的VHF(150MHz )、UHF(900MHz )频带中大气对电波的折射：电波通过折光率随高度变化的大气层时，由于电波的传播速率随高度不同而不同，因此电波束弯曲

8、，弯曲的方向和程度依赖于大气折光率的垂直梯度dndh。 这种大气折光率引起的电波传播方向弯曲的现象称为大气引起的电波折射。 版结构是折射效应图、地球等效半径、构想：电波依然沿直线方向行进，但只有地球的实际半径Ro(6370Km )与等效半径Re Re成为r的关系，式中，k被称为地球等效半径系数。 典型数据：在标准空气折射的情况下，即在dndh-410-8(m-1 )的情况下，等效地球半径系数k=43，地球等效半径Re=8500 km。 大气折射对传播的影响：大气折射有利于超视距的传播，在视线距离内，同时产生多径衰落的折射现象折射波存在于直射波和云同步(效果自判断=？ 的双曲馀弦值。 视线传播极

9、限距离、解析图：天线高度分别为ht和hr，连接两个天线顶点的线AB与地面相接，与c点相接。 求直线距离=？ 模式图：视线传播的极限距离、视线传播极限距离(-数学解决问题)、条件近似： d=Rsin(alpha )、sin(alpha)=(1-cos2) (。角度变换、同理：所以：视线传播的极限距离，对于典型的数据工程科学式、标准空气折射，Re=8500 km，扩展应用意义：考虑=最小天线高度？ 实际的天线高度是多少？ 在障碍物的影响和衍射损耗有限空间问题衍射损耗：实施方式中，电波在直射传播中存在各种障碍物，由障碍物引起的附加传播损耗。 分析菲涅耳通道间隙：从障碍物顶点p到直线TR的距离，衍射引

10、起的附加损失：衍射引起的附加损失是对自由空间传播的去贝尔数。屏障时的佟缝规定为负。 分析了有限空间传播问题，图：的负馀隙条件。 分析图：正佗间隙条件=无摇滾乐注意判定其效果=？ 方向或坐标？ 菲涅耳间隙补偿，基本构想：无线空间转换为有限空间。 版图演示变换过程x1是第一菲涅耳区域的p点横截面的半径，由以下的关系式求出，解析过程：如上图所示。 图中的x表示从障碍物顶点p到直线TR的距离(菲涅耳间隙)。 障碍物引起的衍射损失和菲涅耳侑间隙的关系=？ 分析的结论、模式图：障碍物、佟缝、衍射损失与菲涅耳佟缝的关系。 图中，纵轴是衍射引起的附加损失，图中规则分析=？ 结果，在、x/x10.5的情况下，如

11、果附加损耗约0 dB，即表明障碍物几乎不影响直射波的传播的x0，即直线低于障碍物的顶点，则在损耗急剧增加的x=0时，即在TR直线从障碍物的顶点摩擦时，附加损耗下降意思：选择天线高度时，根据地形，如果设置在高速公路服务区内各处的菲涅耳间隙x0.5x1，例如上图(a )所示的传播路径，则求出菲涅耳间隙x1=-的电波传播损失。 在解：之前求出自由空间传播损失： lbs=32.4520 LG (510 ) 20 lgl 50=99.5 db求出第一菲涅耳区半径：从x1=81.7m上图研究的附加损失(x/x1-1 )为17dB的工程上的代表值=？ 2.1.3接收信号中的3种损耗和4种效应、强衍射损耗：大

12、多数蜂窝无线系统在城市里工作，在信号发送器和接收机之间没有直接视距路径，而且高层建筑产生了强衍射损耗。 多径效应反射：由于不同物体的多径效应反射，通过不同长度通道的电磁波相互作用引起多径效应损耗，电磁波强度衰减：随着信号发送器与接收机之间距离的增加，电磁波强度衰减. 传播方式：上述结论=3种*6st-12*的主要特征：研究方法：预测平均电场强度。 传统上，传播模型的研究集中在预定范围内的平均接收电场强度的预测、特定位置附近的电场强度的变化。 现有结果：用于预测平均电场强度并估计无线营销对象范围的传播模型： 3个，从范围考虑，3个传播模型、大规模传播模型：信号发送器与接收机之间(T-R )长距离

13、(数百米或数千米)的电场强度的变化。 当移动站离开信号发送器时，本地的平均接收电场强度逐渐减弱，从大规模传播模型来预测此平均接收电场强度。 中尺度衰减模型：中范围(中尺度、数百波长级)的阴影效果，小尺度衰减模型：短距离(数波长)或短时间(秒级)内接收电场强度急剧变动的传播模型。 如果接收器的移动距离对应于波长，则所接收电场强度可能改变3或4位(30dB或40dB )。 如果用3cm信号例子来表现说明以上的距离分类，则接收点的信号出现的特征(1)*14-、1 .损失=信号强度随着距离而减少。 具有三种不同水平的损耗路径传播损耗：一般称为衰减，是指电波在空间中传播所造成的损耗。 反映了在宏命令宽范

14、围(千米数量级)的空间距离中传播的接收信号电平的平均值的变化趋势。(路径损耗是固定的有线通讯，通常地小于这里的空间传播衰减值)慢衰落损耗是由于电磁波在传播路径上被建筑物等遮挡而引起的白遮蔽效果的损耗，并且反映了中等程度的接收信号电平的平均值变动的趋势。 这样的损失一般是无线传播特有的，在统一校正法则中，由于其变化率比传输信息率慢，所以也称为慢衰落。 高速衰落损耗：反映微观狭窄范围(数十波长以下级)的接收电平的平均值的变动趋势。 其电平宽度分布一般遵循瑞利分布、无分布和长腿分布，其变化速度比慢衰落快，因此也称为快衰落。 空间选择性快的衰落频率选择性快的衰落时间选择性快的衰落，出现接收点的信号的特

15、征(2)、2 .影响效果=信号强度的减少呈现一定的规定性。 有4个主要效果阴影效应：由于大型建筑物和其他物体的屏蔽，在电波传播的接收区产生传播半死角，类似于太阳光被屏蔽后产生的阴影。 光波的波长短，看不到影子，电磁波的波长长，看不到影子，但接收终端(大哥大等)和专用纠正器能够测试。 远近效果：由于接收用户的随机移动性，移动用户和基站收发台之间的距离也随机变化。 如果各移动用户发送的信号的功率相同，则到达基站收发台时的信号的强弱不同，接近基站收发台的人信号强，远离基站收发台的人信号弱。 对移动通信业务的影响=系统角度、局部角度？ 在电信系统中的非线性使信号的强弱不平衡进一步恶化，出现在强压力下变

16、弱的现象，使弱者即远离基站收发台的用户发生讲话(通讯被中断)的现象，通常将该现象称为透视效果。接收点的信号出现的特征(3) *3st*、多径效应效果：根据接收机存在的地理环境的复杂度，所接收的信号是直射波的主路径信号从不同的建筑物反射及衍射而来的多个不同的路径信号，所接收的信号是上述各路径信号的向量的和，即，各路径间这种多径效应干扰作用非常复杂，并且在一些情况下根本不能接收主反射波，而是接收连续反射波。 多普勒效应：接收用户正在高速移动，例如车载通讯时的传播频率的扩散，该扩散的程度与用户的运动速度成正比。 (此现象仅在高速(70kmh )车载通讯时发生)、2.2三种主要的高速衰落-空间选择性衰落、例子和图，信道输入无线射频：单频率等幅载波。 角度区域：输入脉冲式的点波束。 信道输出：=接收时空观察：根据接收点S1、S2、S3，在时域中衰落特性不同，即，根据同一时间、场所(空间)衰落的起伏不同，由此，从空间域来看，其信号包络的起伏周期为T1。 与角度扩散等价的角度区域：得出了原来角度的点波束扩散，开放型的时变信道通过扩散天线的点波束，引起了空间选择性衰落的结论。 衰落周期如上所述图示了空间选择性衰落，通常也称为平面瑞利衰落。 在此，平平整整特性是时域，频率域中没有选择性衰落。 2.2.2频率选择性衰落、通道输入频率域：白色等幅光谱。 时域：在时