第三讲--无线电通信的电波传播特性111分解.ppt

1、1,第三讲 无线电通信的电波传播特性 目录内容,无线电波及其波段,1,无线电传播方式,2,无线电通信的信道,3,无线信道的传输特性,4,陈德荣,2,一.无线电波及其波段,无线电通信广泛应用于生产、生活、科学和军事等各个领域。 电报、电话、传真、数据传输、声音广播、电视、测速、定位、导航、遥控、遥测、遥感、卫星通信、气象探测、地球探测、安全保障、射电天文、空间研究、空间操作 。,3,无线电波及其波段,无线电通信-利用无线电波传递人为的或自然的信息便是无线电通信。 无线电波-依靠自由空间传播的频率从几赫兹到3000GHz范围内的电磁波。 电磁波-利用电能和磁能在空间相互转换而进行传播的波。电磁波是

2、一种物质。 正弦波是电磁波的最基本波形。 电磁波每秒传播的距离就是它的传播速度。在自由空间内，无论电磁波波长是多少，它的传播速度都接近光速，大约为每秒30万公里（3.0108米/秒）。,电磁波是一种物质 正弦波是电磁波的最基本波形,电磁波的传播速度：在自由空间内，无论电磁波波长是多少， 它的传播速度都接近光速，大约为每秒30万公里（3.0108米/秒）,电磁波-利用电能和磁能在空间相互转换而进行传播的波 无线电波-自由空间传播，频率在几Hz到3000GHz范围的电磁波 无线电通信-利用无线电波传递所需的信息便是无线电通信,4,5,6,1.电波传播概述 无线电波频率从几十赫兹到 3 000 GH

3、Z频谱范围内的电磁波。 无线电波传播：发射天线或自然辐射源所辐射的无线电波，在媒质（如地表、地球大气层或宇宙空间等）中的传播过程。 （l）地波传播（表面波传播）无线电波沿着地球表面的传播 应用范围：主要用于低频及甚低频远距离无线电导航、标准频率和时间信号的广播、对潜通信等业务。 主要的传播特点： 1）传输损耗小，作用距离远； 2）受电离层扰动影响小，传播情况稳定； 3）有较强的穿透海水及土壤的能力； 4）但大气噪声电平高，工作频带窄。,二.无线电传播方式,7,（2）视距传播(直射波传播) 当收、发天线架设高度较高（远大于波长），电波直接从发射天线传播至接收点（有时有反射波到达） 应用范围：主要

4、用于微波中继通信、甚高频和超高频广播、电视、雷达等业务。 主要传播特点： 传播距离限于视线距离以内，一般为 1050 km； 频率愈高受地形地物影响愈大； 微波衰落现象严重； 10 GHZ以上电波，大气吸收及雨衰减严重。,8,(3)天波传播(电离层反射传播) 主要应用： 用于中、短波远距离广播、通信，船岸间航海移动通信，飞机地面间航空移动通信等业务。 主要传播特点： 传播损耗小，能以较小功率进行远距离传播； 衰落现象严重； 短波传播受电离层扰动影响大。,9,(4) 散射传播 ；利用对流层中介质的不均匀性对电波的散射作用，实现超视距传播，常用频段为 200 MHZ5 GHZ。 传播特点: 由于散

5、射波相当微弱，传输损耗大，需使用大功率发射机、高灵敏度接收机及高增益天线等设备。 但单跳跨距可达 3 0 0 8 0 0 km，特别适用于无法建立微波中继站的地区，例如海岛之间或需跨越湖泊、沙漠、雪山等的地区。 (5) 外层空间传播(外大气层及行星际空间电波传播)； 电波传播的空间主要是在外大气层或行星际空间，并且是以宇宙飞船、人造地球卫星或星体为对象在地一空或空一空之间传播。主要应用：卫星通信、宇宙通信及无线电探测、遥控等业务。 传播的主要特点： 因距离远，自由空间传输损耗大 在地一空电路中要受对流层、电离层、地球磁场以及来自宇宙空间的各种辐射波和高速离子的影响，例如 10 GHZ以上的电波

6、大气吸收和降雨衰减严重。,10,地面波传播-无线电波沿地球表面的传播方式。又称绕射传播或地表面波传播。 因地面的电特性受天气、气象的影响较小，故传播的信号较稳定。 大地吸收和地面绕射损耗随电磁波频率的升高而急剧增加。 地（水）下电波传播-无线电波在地（水）下传播的方式。 传播损耗随电磁波频率的升高而急剧增大。任何波段的电波，要在土壤中传播几十公里的距离都是不可能的。 对流层电波传播-无线电波在对流层中传播的方式。 视距传播、散射传播、绕射传播,11,地面视距传播定义 地面微波通信属于视距传播。 视距传播的主要特点是收发天线都在视距范围内。 视距传播要考虑大气效应和地面效应。 视距和天线高度的关

7、系由于地球是一个曲面，天线高度h1、h2和视距d之间存在以下关系： 其中h1、h2的单位是m，d的单位是km。 说明：此公式没有考虑大气及地面对传播的影响，所以只能用作大致的估计。,12,三. 无线电传播方式,电离层电波传播-无线电波经电离层反射或散射后返回地面到达接收点的传播方式。 电离层反射传播：长波D层反射、中波E层反射、短波F层反射。 电离层散射传播（超短波）电离层中不均匀体的散射传播。 地面电离层波导电波传播：无线电波在电离层的下边缘和地面所构成的同心球壳形的波导内反射传播。 磁层电波传播：无线电波可以沿地球磁场的磁力线穿出电离层传播。 星际空间电波传播：无线电波在大气层以外的宇宙空

8、间传播。,地波传播,视距传播,天波传播,星际空间电波传播,13,14,Transmitter,Receiver,Earth,Sky wave,Ground wave,对流层 (0 - 12 km),同温层 (12 - 50 km),中间层 (50 - 80 km),电离层 (80 - 720 km),14,无线电波的传播方式 无线电波从发射台的天线上发射出来，通过如图1所示的三种途径传播出去：直接传播到接收天线上的无线电波，叫做直接辐射波。通过地面反射后传播到接收天线上，称为地面反射波。由天空的“电离层”反射回来到达接收天线，叫天波。 直接辐射波和地面反射波合起来称为地波。地波在传播的过程中，

9、受到地面吸收损耗的影响，其强度随着距离的增加而逐渐减弱。频率越高（即波长越短）损耗越大，衰减也越快。,图1,15,16,什么是电离层 在离地球表面70到300公里的高空，存在着一个天然的“反射层”。这里空气稀薄，气体分子被太阳辐射的紫外线和X射线电离，形成自由电子和离子，它们像云层一样笼罩着大地，这就是“电离层”。 电离层还可以分开成几层，图2是电离层的分层情况，自下而上称为D层、E层、F层。F层在白天又可分为F1、F2两层。在夜晚，D层消失，E层的密度也降低，而F1和F2层合并成F层。F2层电子密度最大，F1层、E层、D层电子密度依此减小。,17,18,图2 电离层的分层情况,图3,各波段范

10、围内的无线电波受电离层的影响也不一样，见图3。长波段无线电波到达D层就被反射回来；中波到达E层就会被反射回来；而短波无线电波可以穿过D层、E层，然后由F层反射回来。 中波（MF）的传播 波长从1000米到100米（频率300-3000千赫）的无线电波称为中波。中波波段是国内广播用的主要波段。在白天，由于电离层D层的强烈吸收作用，中波经过D层时损耗很大，不可能由电离层反射传播而主要靠地波传播。到了晚上D层消失，中波可以经由E层反射传播到比较远些的地方去。所以晚上可以收听到远处外地的中波广播电台，而白天只能收听到本地或邻近省市的广播电台。,19,20,图3,图4 无线电波反射,所以晚上可以收听到远

11、处外地的中波广播电台，而白天只能收听到本地或邻近省市的广播电台。 短波（HF）的传播 波长从100米到10米（频率3-30兆赫）的无线电波称为短波。短波碰到F层就会被反射回来。,21,22,信道影响的物理描述,直射 反射 绕射 散射 移动,形成多径效应及时延扩展 使信号波形产生失真， 场强产生衰落 形成时变效应及多普勒扩展 使信道参数产生变化,23,无线电传播方式,直射：自由空间传播 反射：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。 绕射：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。 散射：当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体、并且单位

12、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。,散射,反射,绕射,直射,24,多普勒频移 原因：移动提在x轴上以速度V移动时会引起多普勒（Doppler）频率漂移 多普勒频移fd = / Cos 移动速度、波长、入射波与移动台移动方向之间的夹角 多普勒频移与移动台运动的方向有关、速度以及无线电波入射方向之间的夹角有关。 若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正（接受信号、频率上升）；反之若移动台背向入射波方向，则多普勒频移为负（接受信号频率下降） 信号经过不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩散，因而增加了信

13、号带宽,25,中波,频率f：0.3 3 MHz 波长 ：1000 100m,主要沿地（海平面）绕射 又称地波（Ground Wave）,25,短波,频率f：3 30 MHz 波长 ：100 10m,电离层反射为主 又称天波（Sky Wave）,26,超短波,V波段： 频率f ：30 300 MHz 波长 ：10 1m U波段： 频率f ：300 3000 MHz 波长 ：1 0.1m,26,27,移动通信主要工作频段：,1、此频段适合于移动通信：电波不能传得太远，VHFUHF为视距传播、且有一定的绕射能力（市区建筑物遮挡）。 2、天线尺寸：天线的几何尺寸与工作波长要相近。/4天线：900MHz

14、为8cm（C/f） 3、抗干扰问题：f提高外界干扰下降,27,28,28,北京邮电大学培训中心 ,28,MHz,f,29,超短波传播的特点,主要传播方式由直线、绕射、反射、散射等构成，因为受地形、建筑物、树木、移动车辆的影响较大，因此比较复杂，由三大部分的损耗和衰落组成。,29,30,目录内容,无线电波及其波段,1,无线电传播方式,2,无线电通信的信道,3,无线信道的传输特性,4,31,三.无线电通信的信道,信道-指传输信息的媒质或通道。仅指传输媒质而言的信道称为狭义信道。 性质-各种信道的共性。,所有信道均具有输入端；,所有信道均具有输出端；,即使信道输入端无信号输入，在输出端也存在着噪声输

15、出；,信号在传输过程中均遭受衰减和延时，或其它影响；,绝大多数信道是线性的，满足叠加原理。,信道的定义,32,无线电通信的信道, 理想无线信道？非理想无线信道？,理想：无阻挡、无衰落、无时变、无干扰，自由空间传播。, 固定无线信道？移动无线信道？ 视距无线信道？非视距无线信道？,视距，如：地面视距、卫星。,非视距，如：地面绕射、对流层散射、电离层折射。, 有干扰无线信道？无干扰无线信道？,干扰，如：系统内部的干扰、系统外部的非敌意干扰、,敌意干扰。,无线信道的分类,33,无线信道的指标, 传播衰减 衰减的平均值 衰减的最大值 衰减的统计特性 传播时延 时延的平均值 时延的最大值 时延的统计特性

16、, 时延扩展 对信道色散效应的描述 多普勒扩展 对信道时变效应的描述 干扰 干扰的性质 干扰的强度,34,无线信道的物理过程,散射体,天线,无线发,地面,障碍物,绕射,直射,反射,干扰,散射,移动,热噪声,无线收,天线,35,无线电通信的信道,信道的干扰, 干扰机理: 热噪声 内干扰 外干扰 有意干扰,使信号波形产生污染， 降低有效的信噪比,36,四.无线信道的传输特性,衰落类型 大尺度衰落 传输损耗（自由空间的传播损耗） 阴影衰落 小尺度衰落 频率选择性衰落 时间选择性衰落 空间选择性衰落,37,两种衰落分析,阴影效应长期慢衰落（宏观中值变化） 多径传播短期快衰落（微观）,37,38,移动无

17、线传播面临的是随时变化的、复杂的环境。 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。 为此，提出大尺度传播模型和小尺度传播模型 大尺度衰落：大范围移动引起的平均衰落 小尺度衰落：位置微小变化引起的短时衰落 信道衰落特性与位置、频率、移动速度等因素有密切关系 多传播路径导致 频率选择性衰落 相对移动导致衰落呈时变特性,38,39,信道衰落的分类 平坦衰落与频率选择性衰落（静态特性） 平坦衰落：信道相关带宽信号带宽 频率选择性衰落：信道相关带宽码元速率 慢衰落：信道衰落率

18、码元速率 衰落信道分类 大尺度衰落小尺度衰落 对距离的 平均衰落 变化的 平均衰落 信号的 时延扩展 信道的 时变性 频率选择性衰落;平坦衰落,快衰落,慢衰落,39,40,衰落信道的分类 基于多径时延扩散 平衰落 1.信号带宽相干带宽 2.时延扩散符号周期,40,41,基于多普勒扩散 快衰落 1.多普勒频移大 2.相干时间符号周期 3.信道变化慢于基带信号的变化,41,42,、阴影衰落传播的基本特性,定义：阴影衰落是长期衰落（大尺度衰落）。 是移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。 阴影衰落的信号电平起伏是相对缓慢的，又称慢衰落。,

19、42,43,特点：,衰落和无线电传播地形和地物的分布、高度有关。 慢衰落满足高斯分布（正态分布）,43,44,.多径衰落的基本特性,移动无线信道是弥散信道。 电波通过移动无线信道后，信号在时域上或在频域上都会产生弥散，使本来分开的波形资时间上或在频谱上产生交叠，产生衰落失真。,快衰落满足瑞利分布,多径效应在时域上引起信号的时延扩展。 多普勒效应在频率上引起频谱扩展。,44,45,四.无线信道的传输特性,（1）大尺度衰落 自由空间传输损耗Lbf：假设球面电波在自由空间内传播，随着传播距离的增加，能量自然扩散所引起的。,46,大尺度衰落 阴影衰落：由于电波传播路径上会遇到建筑物和树木等障碍物阻挡，

20、在阻挡后面，会形成电波的阴影区，阴影区的信号场强较弱，当移动台穿过阴影区时，就会造成接收信号场强中值的缓慢变化，这种现象称为阴影效应。 移动台在运动中通过不同障碍物的阴影区时，就构成接收天线处场强中值的变化，从而引起的衰落为阴影衰落（亦称慢衰落）。 特点：与传播地形和地物分布以及建筑物高度有关,47,（2）小尺度衰落 多径效应-移动台天线接收的信号不是来自单一路径，而是来自许多路径的众多反射波的合成，这种现象称作多径效应。 多普勒效应 时间选择性衰落-是指快速移动在频域上产生多普勒效应而引起频率扩散，信道成为时变信道。 空间选择性衰落-是指不同的地点、不同的传输路径衰落特性不一样，它是由于开放

21、型的时变信道使天线的点波束产生了扩散而引起了空间选择性衰落。 频率选择性扩散-是指不同的频率衰落特性不一样，引起时延扩散，信道在时域的时延扩散而引起了在频域的选择性衰落。,48,（3）多径衰落-由于电波通过各个路径的距离不同，各条路径来的反射波到达时间不同、相位也不同，在接收端不同相位的多个信号的叠加，接收信号幅度急剧变化产生多径衰落。,49,小尺度衰落 快衰落-瞬时信号幅度在短期内的起伏。 慢衰落-短期信号电平中值在长期内的起伏。 快衰落和慢衰落不是两个独立的衰落，快衰落反映的是瞬时值，慢衰落反映的是瞬时值加权后的中值。 小范围衰落是多径传播和多普勒频移两者作用的结果。由于被发送信号在遇到信

22、箱、树木和正在移动的车辆时导致反射、衍射和局部散射，而通过不同的路径到达接收机，所以会发生多径衰落。,50,（4）噪声 自然噪声-自然界存在的各种电磁源。 大气噪声-称天电干扰，源于雷电辐射。 对流层噪声-大气中的氧分子和水汽分子吸收电磁波能量后再发射。 电离层噪声-电离层温度不是绝对零度，有吸收作用，所以会产生噪声。 地面噪声-地球与其它星体一样，总是处于既吸收能量又辐射能量的状态中。 宇宙噪声-宇宙间的射电源所辐射的电磁波传到地面形成噪声。 人为噪声 通信电子干扰 电力干扰 工业电气干扰 工业点火系统干扰,51,（5）均衡、分集和信道编码 1）.均衡：对移动信道特性进行均衡，矫正信道传输函

23、数，使其满足无失真传输条件。 频域均衡：校正幅频特性和群延时，模拟通信 时域均衡：使冲击响应无码间串扰，数字通信 作用：利用信道均衡器使总得脉冲响应函数接近理想状态，消除非理想信道引起的码间串扰。 实现方法：横向滤波器，调节加权系数，使其它时刻的信号在分析时刻为零 均衡准则： 最小峰值失真准则，使干扰的峰值最小 最小均方误差准则，估值的误差均方值最小,52,2）.分集：多路不相关的衰落路径传送相同的信号并合并。对抗多径信道造成的衰落和延时串扰。,空间分集技术：用2个以上的天线收同一信号 频率分集技术：用2个以上的载波频率传输 时间分集技术：在不同时间接收同一个信号 极化分集：接收垂直和水平极化

24、信号,53,电磁辐射的电波传播复习题 1. 什么是电磁波？ 周期性变化的电场在其临近的区域要产生周期性变化的磁场，同样这些周期性变化的磁场又在其临近的区域产生周期性变化的电场。如此变化的电场与磁场的交替产生，由近及远向周围传播，就像水池中的水波纹一样表现出波的特性，这就是电磁波。电磁波是我们肉眼看不见、耳朵听不到，但的确存在，它可以通过仪器监测到。 电磁波的两相邻波峰之间的距离称为波长，单位时间内通过某一点的波峰数就称为频率。电磁波在自由空间的传播速度, 它等于光速为3108m/s，电磁波的能量在传播过程中，随着距离增大，逐渐向外发散和衰减。 不同波长的电磁波对应不同的频率和能量。依照波长的长

25、短以及波源的不同，电磁波谱可大致分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线，在人们日常生活中电磁波无处不在。,54,2. 电磁波来自哪里？ 电磁波从来源上讲，可以分为两种类型：一是自然界产生的电磁波；二是人工产生的电磁波。 地球本身就是一个大磁场，自然界中的雷电、紫外线照射、地磁引力、地热，以及其它星球从外层空间产生电磁波，这类电磁波称为自然电磁波，其产生的电磁辐射对人体没有多大的危害。人类利用电磁波工作的设施会向环境中发射电磁波，称为人工电磁波。让我们来看看生活环境中有哪些设备会产生电磁波：（1）通信设备广播电视台、雷达站、基站、微波站、WLAN和手机等；（2）家用电器电视、

26、电冰箱、空调、微波炉、电热毯、吸尘器、剃须刀、电吹风等；（3）办公设备：电脑、复印机、电子仪器等；（4）工业科研医疗设备；（5）电力设备：高压线、变电站；（6）电气化铁道。 几乎人们使用的每一件电子设备都会产生电磁波，这些设备产生的电磁波具有不同的频率和强度，但在标准限值范围内，通常不会对人身体健康造成危害。,55,3. 什么是电磁辐射？ 电磁辐射的定义：是能量以电磁波的形式在空间传播的现象。电磁辐射在人们日常生活中普遍存在，例如：广播电视塔在发射信号用于通信的过程中，会在周围产生电磁波，形成电磁辐射。但在绝大多数情况下并不可怕，当电磁辐射能量被控制在一定限度内时，它对人体、有机体及其他生物体

27、是无害的。我们所关心的电磁辐射主要是指人工产生的电磁辐射，这种电磁辐射过量可能会对环境或人体健康产生影响。,56,4. 电磁辐射对人体健康有什么影响？ 电磁辐射对人体影响主要分为：热效应、非热效应和累积效应。 （1）热效应：所谓热效应是指电磁波照射到生物中，使生物体的温度升高从而促进细胞的代谢水平，并由此引起生物体的各种生理和病理变化过程。人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。 国内外研究证实，电磁辐射对人体的作用主要是热效应，危害主要出现在射频电磁场。当射频电磁场的场强达到一定值时，才能对人体发生作用。在射频作用下，人体吸收电磁辐射能

28、后，其能量便转化为热能。只有当超过体温调节能力时，使温度平衡功能失调，引起体温升高，因而产生生理功能紊乱与病理变化等生物效应。 （2）非热效应：非热效应是指电磁场通过热效应以外的方式来改变生物体生理、生化过程效应。人体的器官和组织被低强度电磁波辐射后体温并未明显升高，但可能会影响了人体固有的微弱电磁场，使血液、淋巴液和细胞原生质发生变化。（3）累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前（通常所说的人体承受力内抗力），再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态。 电磁辐射对人体的影响并不可拍，当电磁辐射能量被控制在一定程度，它对人体不会产

29、生危害。就像阳光对人体影响一样，烈日暴晒会灼伤皮肤，人们对电磁辐射的承受力也有一个“度”的问题，这个度就是国家颁布的电磁辐射标准限值。,57,移动通信的定义与分类,一、移动通信的定义 移动通信涉及的范围很广，凡是固定点与移动体，或是移动体之间通过无线电波进行实时地直接的通信联系，都属于移动通信范畴。 二、移动通信的分类 1、按使用环境分类 （1）陆地移动通信 （2）海上移动通信 （3）航空移动通信 （4）特殊使用环境 地下隧道、矿井、水下潜艇、和太空船等,57,57,移动通信概述,58,2、按服务对象分类 （1）公用移动通信：面向社会各阶层人士 （2）专用移动通信：为了保证某些特殊部门的通信所

30、建立的通信系统 3、按移动通信设备分类 （1）公用网;蜂窝状移动电话、公用无绳电话、 无线寻呼、移动卫星通信、移动数据通信 （2）专用网;专用调度电话：单信道、多信道的自动拨号移动话系,集群调度电话：将各个部门所需的调度业务进行统一的规划建设，集中管理。,58,58,对象,业务,环境,信号,区域,无线通信分类,电话网 数据网 综合业务网,方式,多址,专用、公用 军用、民用,大区、中区、小区,模拟 数字,双工/单工 半双工 中继,TDMA FDMA CDMA OFDMA,陆地、海上、航空,移动通信的分类,按使用对象：民用、军用； 按使用环境：陆地、海上、空中； 按多址方式：FDMA、TDMA、C

31、DMA； 按覆盖范围：宽域网、局域网； 按业务类型：电话网、数据网、综合业务网； 按工作方式：同频单工、双频单工、双频双工、半双工； 按服务范围：专用网、公用网； 按信号形式：模拟网、数字网；,60,三、移动通信工作方式,按通话状态分类：1、单工 2、半双工 3、双工 4 、准双工,1、单工：收、发交替 单频单工：收发用一个频率 双频单工：收发各用一个频率 2、半双工：一方双工，另一方单工 例如：调度车载台 调度（双工） 车载台（单工） 3、双工：收发同时工作，必须双频。（最复杂） 准双工：接收机总工作，发射机只在工作时才工作。,61,上行/下行,频率,上行/下行,时间,频率,下行,上行,双工

32、滤波器,保护带,用时间来分离接收和发送信道，时间资源在两个方向上进行分配，基站和移动台之间须协同一致才能顺利工作,在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低,TDD,FDD,62,语音通信和数字通信,为了适应各种用户和市场对数据服务的不同需求，语音、图象、数据都要求可以进行移动传输。,移动通信网络分类,63,四、移动通信的组网,大区制、小区制。,采用大功率发射机，覆盖半径大。 优点：简单、见效快大区制：采用大功率发射机，覆盖半径大。适用于用户少地区。 缺点： 1、上下行信道不均衡严重（基站发射功率大200W，而移动台发射功率小0.6W）设置若干个分集接

33、收站（单收站） 2、频率利用率低,适用于用户少地区。,64,小区制：,小区的概念和特点 小区制：采用物理间隔隔开的办法来提供频率利用率。以管理和设备的复杂为代价换来高的频率利用率。,65,基本的小区类型：,超小区（r20Km，适用于农村） 宏小区（r=1-20Km，适用于高速公路和人口稠密区域） 微小区（r=0.1-1Km，适用于城市繁华区域） 微微小区（r0.1Km，适用于办公室、家庭等区域）,66,频率复用,移动用户的增多需要极大的频率资源，但频率资源有限。 蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够的隔离度，在相隔一定距离的另一个基站可用重复使用同一组工作频率。 频率复用带来的问题：同

34、频干扰。,67,多信道共用和越区切换,移动通信系统，由若干无线信道组成， 大量用户共同使用，并能满足服务质量。,不是所有的呼叫都能在一个蜂窝小区内完成全部接续业务，为了保证通话的连续性，移动通信系统必须具备信道的越区切换功能，切换到新的信道上，从而不中断通信过程。,68,微小区的概念,多个微小区和一个基站组成一个小区，各微小区共享同样的无线设备，用同轴电缆、光导纤维或微薄与基站相连。当移动台在小区内由一个微小区运动到另一个微小区时，它使用相同的信道，不需MSC进行切换。,69,70,由于移动通信是要保持在运动状态下的实时通信，要完成运动物体之间的通信联系，因此只能使用无线通信这种传输手段。由于

35、它是用于全球的表层和空间，会遇到各种恶劣的地形、环境和天气。因此，要求通信设备必须适应严酷的使用条件，使得它比固定通信设备难度更高，需要满足的使用技术要求更加苛刻，因此移动通信往往综合体现整个通信技术发展的水平。 总之，移动通信技术是一种综合技术，如基地台、移动台的收发信机设备、移动通信交换局的程控交换机。基站与交换局之间的联系可用有线或无线（采用微波）线路。由于近几年来大规模集成电路（L.S.I）、微处理器、射频单片硅及砷化镓集成电路，声表面波（SAW）器件以及数字信号处理、程控交换技术的进步，使移动通信趋于相当完善的程度。,70,70,71,五、 移动通信的特点,1、移动通信是有线与无线相

36、结合的通信网。移动台由用户直接操作，因此要求移动台体积小、重量轻、成本低；操作使用简便、安全。 2、电波传播有严重的衰落现象，移动台因而受到城市高大建筑物的阻挡、反射、电离层的散射的影响，移动台收到的信号往往不是直接波，而是从各种途径来的散射波（称为多径效应），这种合成信号的幅度与相位都是随机的，其幅度是瑞利（Ravleigh）分布而相位在0-2域内均匀分布，因此出现严重的衰落现象。当移动台处于高速运动状态时，加快了衰落现象。据分析移动通信的衰落可达30dB左右。这就要求移动台具有良好的抗衰落能力。,71,71,72,3、远近效应：移动通信是在运动过程中进行通信，则大量移动台之间会出现近处移动

37、台干扰远距离邻道移动台的通信，一般要求移动台的发射功率进行自动调整，同时因通信距离迅速改变，则移动台的收信机应有良好的自动增益控制。 4、强干扰条件下工作：移动台通信环境变化很大，很可能进入强干扰区进行通信，再则移动台附近的发射机也可能对正在通信的移动台进行强干扰。当汽车在公路上行使，本车和其他车辆的噪声干扰也相当严重，这就要求移动通信具有很强的抗干扰能力。 5、阴影区（盲区）：移动台进入某些特定区域，因电波被吸收或反射而收不到信号。 6、多卜勒效应：当频率增高，移动速度加快时，多卜勒效应很明显。多卜勒频偏的最大值可用下式计算： fmax=v/ 式中：v是运动速度， 是载波波长。,72,72,

38、移动通信网应具有的功能,移动通信网中的功能是实现移动用户通过有限的无线信道与市话网中的固定用户自动接续，移动用户之间的自动接续。 无线信道的选取：小容量系统可采用“标明空闲频道”的选取方式。在中容量、大容量移动通信网络中大部分都采用“公用信令频道选取方式”。 位置登记功能：移动台经常移动，必须自动把自己的位置登到所属的移动交换局的存储器中以便寻呼。 监视和过界切换功能。 计费：移动用户主呼收费区是不固定的，又由于无线信道是由多个移动台所公用，仅靠判别发呼无线信道难于确定主呼用户，所以对移动用户计费必须解决主呼收费区判别和主呼用户识别即用户号码识别等技术；同时还要确定是用何种计时计次的计费方式。,7