无线传输信道的特性

1通信工程专业研究方法论无线传输信道的特性学院：电子信息工程学院专业：通信工程班级：学号：学生：指导教师：毕红军2014年8月2目录一、引言：.......................................................................................................................................2二、无线电波传播频段及途径.......................................................................................................32.1无线电波频段划分.............................................................................................................32.2无线电波的极化方式.........................................................................................................42.3传播途径.............................................................................................................................4三、无线信号的传播方式...............................................................................................................53.1直线传播及自由空间损耗.................................................................................................53.2反射和透射........................................................................................................................63.2.1斯涅尔（Snell）定律..............................................................................................63.2.24d功率定律.........................................................................................................73.2.3断点模型..................................................................................................................83.3绕射....................................................................................................................................93.3.1单屏或楔形绕射......................................................................................................93.3.2多屏绕射................................................................................................................103.4散射..................................................................................................................................12四、窄带信道的统计描述.............................................................................................................144.1不含主导分量的小尺度衰落...........................................................................................144.2含主导分量的小尺度衰落...............................................................................................164.3多普勒谱...........................................................................................................................164.4大尺度衰落.......................................................................................................................17五、宽带信道的特性.....................................................................................................................185.1多径效应对宽带信道的影响...........................................................................................185.2多普勒频移对宽带信道的影响.......................................................................................21六、总结.........................................................................................................................................22七、参考文献.................................................................................................................................23一、引言：各类无线信号从发射端发送出去以后，在到达接收端之前经历的所有路径统称为信道。如果传输的无线信号，则电磁波所经历的路径，我们称之为无线信道。信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机结合。同时，电波在各种路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时会使信号难以恢复。无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减和相位的失真，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环3境的改变出现随机的变化。下面将讨论无线传输信道的主要特性。二、无线电波传播频段及途径2.1无线电波频段划分波段名称频段名称缩写波长范围频率范围传播距离可用带宽主要用途极长波极低频100000~10000km3~30Hz超长波超低频10000~1000km30~300Hz无线电导航特长波特低频ULF1000~100km300~3000Hz甚长波甚低频VLF100~10km3~30kHz数千公里极有限长距离无线电导航长波低频LF10000~1000m30~300kHz数千公里很有限长距离无线电导航、电报中波中频MF1000~100m300~3000kHz几千公里适中中等距离广播、水上移动短波高频HF100~10m3~30MHz几千公里宽全球广播、移动通信、电报超短波甚高频VHF10~1m30~300MHz几百公里以内很宽短中距离移动、个人通信、导航、调频广播、电视微波分米波特高频UHF10~1dm300~3000MHz100公里以内很宽厘米波超高频SHF10~1cm3~30GHz30公里很宽毫米波极高频EHF10~1mm30~300GHz20公里很宽短中距离移动、个人通信、微波通信亚毫米波至高频1~0.1mm300~3000GHz卫星电视、广播通信现代的数字通信系统频谱主要集中在300KHz到5GHz之间，尤其是500KHz到2GHz之间的频段使用更密集，比如GSM系统使用的是900MHz和1800MHz，WCDMA系统使用的是1940MHz—1955MHz和2130MHz—2145MHz。42.2无线电波的极化方式电磁波是一种横波，其“电场矢量”、“磁场强度矢量”和“波的传播方向”三者之间“两两互相垂直”。常用“电场强度矢量”的变化来代表电磁波的变化。其中“电场强度矢量”的方向具有确定的规律，这种现象成为电磁波的极化。线极化波：电磁波在空间传播时，如果电场矢量的空间轨迹为一条直线，始终在一个平面内传播，则称为线极化波。圆极化波：若电场矢量在空间的轨迹为一个圆，即电场矢量围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称为圆极化波。极化方式英文缩写定义用途优缺点线极化水平极化H极化方向与地面平行调频、短波、地面电视卫星广播等结构简单，但安装维护复杂垂直极化V极化方向与地面垂直中波、移动通信、卫星电视广播等圆极化左旋圆极化L极化方向逆时针变化卫星电视电波穿过雨雾层和电离层的衰减小，接收时不用调整极化角，安装维护简单右旋圆极化R极化方向顺时针变化广播2.3传播途径无线电波的传播途径有地面传播、电离层传播、空间传播、对流层传播和外球层传播五种。传播途径定义特点应用波段地面传播电磁波绕地球表明绕射传播易被地面吸收，导致衰减较大用于长波（30~400HZ）、中波（500~600KHZ）、调频广播电离层传播利用太阳和各种宇宙射线辐射引起空气分子电离而形成的电离层传播借助电离层的反射传播到较远距离用于短波通信空间传播电磁波由直射波和地面反射波组成想干传播至发射天线和接收天线必须在合适距离范围内用于超短波、调频（≥30MHz）、广播和微波通信对流层传播从地面上升到离开地面大约10KM的范围内的对流层随着对流层中大气温度、压力和适度的变化而使电磁波产生反射折射和散射用于超短波传播5外球层传播利用离开地面900~1200KM高度的外球层进行传播用于超过100MHZ超短波和微波通信。如卫星通信，卫星电视广播三、无线信号的传播方式无线信号传播的最简单的情况是自由空间传播，即一个发送天线和一个接收天线存在于自由空间中。在更为实际的情况下，还存在绝缘和导电的障碍物（相互作用体），如果这些相互作用体有光滑的表面，电磁波就会被反射，而另一部分能量则会穿透相互作用体传播；如果相互作用体表面粗糙，电磁波将发送散射。最终电磁波会在相互作用体边缘发生绕射。3.