现代移动通信 第2版 作者 蔡跃明 第02讲 第02章 移动通信信道-1.pptVIP

* 主题：典型传播方式及传播损耗分析 * * 信号在传输中衰减值不稳定，存在衰落现象 传输时延随时间变化 存在多径传输效应 * 信号在传输中衰减值不稳定，存在衰落现象 传输时延随时间变化 存在多径传输效应 * * 确定移动通信工作频段主要考虑以下几个方面 第四代移动通信将使用3.5GHz频段（SHF）。 * * * * 不存在电波的反射、折射、绕射、色散和吸收等现象，意味着电磁波能量没有损失！ 自由空间传播模型，球面波 * 接收天线获取的功率等于该点的功率密度乘以接收天线的有效面积 * * * * * * * * * * * 该模型不仅考虑了直接路径，还考虑了发射机和接收机的地面反射路径 R=-1表示何意？反射波与直射波相差180 * 推导的意义在于展示物理过程 cosA-cosB=-2sin((A-B)/2)sin((A+B)/2) * 可见：1）合成场强随相位差的变化而变化，有时会相加，有时会抵消，造成衰落现象；2）接收场强幅度近似随距离的2次方衰减，自由空间是1次方衰减（接收功率正比于电场的平方） * 可见：1）合成场强随相位差的变化而变化，有时会相加，有时会抵消，造成衰落现象；2）接收功率近似随距离的4次方衰减，其大小与频率无关，与前的类似推导可得，对应的传播损耗：与频率无关！随着距离的增加，损耗明显增大。 * * * * * * 四、大气中的电波传播 4、介质折射率 与电波传播速度 间的关系 介质折射率 大气的相对介电系数 与温度、湿度和气压有关 大气的高度不同，相对介电常数不同 电波传播速度与介质折射率成反比 四、大气中的电波传播 5、超视距传输 大气折射的弯曲程度取决于大气折射率n的垂直梯度 大气折射对电波传播的影响，在工程上通常用“地球等效半径”来表征，也就是认为电波依然按直线方向行进，只是地球的实际半径变成了等效半径。 等效半径 地球等效半径系数 实际半径 四、大气中的电波传播 5、超视距传输 标准大气情况下，等效地球半径系数k=4/3。地球实际半径是6370km, 地球等效半径为8500km。 思考：等效半径变大意味着什么？ 大气折射的结果是传播距离比极限视距更远了，即所谓的超视距传播。 四、大气中的电波传播 6、视线传播极限距离的计算 2-* 2.1.1 电波传播方式 2.1.2 直射波 2.1.3 大气中的电波传播 2.1.4 障碍物的影响与绕射损耗 2.1.5 反射波 2.1.6 散射波 2.1 陆地无线电波传播特性 五、障碍物的影响与绕射损耗 1、绕射现象 绕射：电磁波能够绕过长度不大于波长的障碍物传播 绕射使得无线电信号可以传播到阻挡物后面 思考：哪个波段的电磁波绕射能力最强？ 障碍物 频率越低，传播损耗越小，绕射能力越强！ 五、障碍物的影响与绕射损耗 2、绕射产生机理 绕射可用惠更斯原理解释 波前上的所有点均为产生次级波的点源，这些次级波组合起来形成传播方向上新的波前。 当电波到达阻挡物的边缘时，由次级波的传播进入阴影区。 五、障碍物的影响与绕射损耗 绕射损耗：在实际情况下，电波的直射路径上存在各种障碍物，障碍物会带来的一定的传播损耗，这种附加传播损耗称为绕射损耗。 3、绕射对电波传播的影响 五、障碍物的影响与绕射损耗 3、绕射对电波传播的影响 绕射损耗与菲涅尔余隙有关。 菲涅尔余隙x：障碍物顶点至直射线TR的距离。 阻挡时余隙为负 无阻挡时余隙为正 五、障碍物的影响与绕射损耗 4、计算绕射损耗的计算 绕射损耗由第一费涅尔半径 x1决定： x1有什么用处？ 五、障碍物的影响与绕射损耗 x/x1＞0.5时,附加损耗约为0dB。 x0时，附加损耗急剧增加。 x=0时，TR射线从障碍物顶点擦过，附加损耗约为6dB。 在选择天线高度时，根据地形尽可能使服务区内各处的菲涅尔区余隙x/x1＞0.5 。 图2-4 绕射损耗与余隙的关系 4、绕射损耗的计算 五、障碍物的影响与绕射损耗 5、实际无线基站勘测中的考虑 在无线基站勘测时，要注意其覆盖范围内是否有大于第一菲涅尔区半径的障碍物。 应保证第一菲涅尔区0.6倍焦距内无阻挡物 。 低频段中影响通信的某些障碍物，在高频段可能不再影响通信。 2-* 【例2-1】：设图（a）所示的传播路径中，菲涅尔余隙x=-82m，d1=5km，d2=10km，f=150MHz，求传播损耗。 计算说明： （1）传播损耗=自由空间传播损耗+附加绕射损耗 （2）频率与波长的互换 五、障碍物的影响与绕射损耗 解：（1）自由空间传播损耗 （2）求第一菲涅尔区半径为 查图2－4得： 附加绕射损耗为16.5dB 所以，实际损