07第七课无线信道传输特性1

信息与电子工程学院通信工程系信息与电子工程学院通信工程系王彬第七讲无线信道传播特性信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]主要内容无线移动通信信道概述无线信道的电波传播特性自由空间传播阴影衰落传播多径传播信道多径衰落的基本特性多谱勒频移、瑞利衰落分布、莱斯衰落分布、功率谱、时延扩展、相干带宽及衰落特性的表征信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]无线信道传播特性—概述移动通信系统的关键技术移动通信系统:1G:AMPSTACS2G:GSMCDMA3G:IMT2000（WCDMATD-SCDMACDMA2000）蜂窝通信系统多址接入无线电传播调制与解调/编码与解码协议/标准信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]蜂窝通信系统主要解决覆盖和容量问题小区制覆盖方式、信道数的设计、信道的分配、信道的共用技术、越区切换干扰：同频干扰、互调干扰、邻道干扰、多址干扰etc.针对蜂窝系统频率复用的同频干扰造成干扰的主要原因是什么？信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]由无线环境决定的移动通信特点根据传输距离d与信号功率成d-n律，随距离的增大，信号衰减严重，导致弥散损失；传输介质中地形错综复杂，电磁波多方向反射。导致接收端接收信号之幅度、相位到达时间之不同，产生多径衰减；大气介质中的多种干扰外部干扰：天电、工业、汽车打火etc.信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]无线信道的性质开放式无线电传输方式：地貌、建筑、气候等的影响潜在的电磁干扰：天电、人为的电磁干扰等通信终端的移动性结论：复杂信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]如何进行学习和研究理论分析电磁场理论天线技术统计学实验手段：验证、校正计算机模拟：基于电磁场理论的模拟分析室内的磁场分析•健康、辐射•高精度工程布线•小型无线局域网，Bluetooth室外：通信器件内：超高频器件、系统的设计信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]无线电传播概述信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]无线电的传播特性无线电的传输方式由发射天线直接达到接收天线直射波VHFUHF经由地表反射到达接收天线反射波沿地球表面传播地表波传输距离短反射波信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]无线电的传播特性直射波概念一：自由空间传播，理想条件假设大气层是同性的均匀媒质，相对介电常数和相对导磁率都为“1”，在忽略地表反射的情况下，可以把直射波视为自由空间传播。以下对直射波的讨论皆基于以上假设信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]直射波的分析一设全向天线的发射功率为PTW，接收端在距离天线d米处，电场强度有效值为E0。那么有(V/m)dPET300)/(120300mAdPHT24dPST电场强度有效值为磁场强度有效值电波功率密度信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]直射波的分析二如果将全向天线改为定向天线，设定向天线的增益为GT，那么上面的公式将改为：(V/m)dGPETT300)/(120300mAdGPHTT24dGPSTT电场强度有效值为磁场强度有效值电波功率密度信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]直射波的分析三那么接收端的接收功率PR为电波密度与天线有效面积的乘积，设AR为接收天线的有效面积，GR是接收天线的增益，AR与GR满足如下关系式：RRGA42亦RRSAP信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]直射波的分析四由以上的结论，我们可知天线的接收功率为：24dGGPPRTTR若假设天线的发射、接收增益都为0dB，则上式简化为24dPPTR信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]直射波的分析五那么自由空间传播的损耗Lfs可以定义为24dPPTR24dPPLRTfs若以dB计ddBddBLfs4lg204lg102或)(lg20lg2044.30MHzfkmddBLfs信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]直射波的分析结论自由空间的电波传输损耗（或称衰减）只与工作频率和传播距离有关前述推导都是以大气为同性均匀媒质作出的，而实际的大气并非均匀介质。那么实际的情况，如由于大气的密度不同带来的电波折射，又如地球是个球体，球体表面势必有直射传输极限，如何考虑？信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]大气中的无线电传输一大气折射不考虑传导电流和介质磁化，折射率和相对介电系数的关系为：rn另，由折射定律ncvC：光速V：电波传播速率N：大气折射率随大气高度的不同，则密度不同，由此εr也不同，也即折射率n不同（dn/dh）。信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]大气中的无线电传输二大气折射的分析采用地球等效半径的方法，即dhdnRRRke0011其中K为地球等效半径系数Re为等效地球半径R0为实际地球半径信息与电子工程学院通信工程系[e-mail]大气中的无线电传输三无线电传输的可视距离可以证明h1d2h2d1ReB221122hRdhRdee则21212hhRddde取Re=8500km2112.4hhd多径衰落现象的本质（2/2）基站散射阴影散射反射移动台衍(绕)射