《無線信號的傳播》PPT課件

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1、無線信號的傳播任何一個(gè)通信系統(tǒng)，信道是必不可少的組成部分。信道按傳輸媒質(zhì)分為有線信道和無線信道。移動(dòng)信道是一種典型的無線信道。研究無線通信系統(tǒng)首先要研究無線信道的電波傳播特性?，F(xiàn)代移動(dòng)通信已廣泛使用150MHz、450MHz、900MHz、1800MHz頻段，電波傳播方式主要是空間波，即直射波和反射波的合成波。對于陸上移動(dòng)通信，通常移動(dòng)臺(tái)的天線高度僅超出地面1～4米，電波傳播受地形地物的影響較大。與固定通信相比，移動(dòng)通信的電波傳播顯得更為復(fù)雜。為了掌握各種地形地物條件下的電波傳播特性，通常是做大量的傳

2、播實(shí)驗(yàn)，找出統(tǒng)計(jì)的規(guī)律，即找出各種地形地物條件下的傳播衰耗和距離、頻率及天線高度之間的關(guān)系，繪出陸上移動(dòng)通信的傳播特性計(jì)算圖表，從而獲得準(zhǔn)確預(yù)測接收信號強(qiáng)度的方法。一、移動(dòng)通信的電波傳播特性場強(qiáng)中值衰落深度衰落速率衰落持續(xù)時(shí)間1.表征衰落特性的數(shù)字特征2.自由空間的傳播衰耗自由空間是理想空間，是相對介電常數(shù)和導(dǎo)磁率均為1的均勻介質(zhì)所存在的空間。電波在自由空間中沿直線傳播而不被吸收，也不產(chǎn)生反射、折射、繞射和散射等現(xiàn)象。對移動(dòng)通信而言，自由空間的路徑損耗Lbs僅與傳播距離d和工作頻率f有關(guān)，而與收、發(fā)天

3、線增益無關(guān)。其計(jì)算公式為：Lbs＝32.45+20lgd+20lgf式中d代表傳播距離，單位為Km；f代表工作頻率，單位為MHz。地形的分類和定義地物的分類和定義基地臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)天線有效高度的定義3.地形地物對電波傳播的影響移動(dòng)通信信道是由長期慢衰落和短期快衰落效應(yīng)來表征的。忽略熱噪聲時(shí)，接收機(jī)接收的信號可以表示為r(t)=m(t)×r0（t）式中，m（t）表示長期慢衰落，即本地平均或?qū)?shù)正態(tài)衰落分量，其幅度是對數(shù)正態(tài)功率密度函數(shù)；r0（t）表示短期快衰落，即多徑或瑞利衰落分量。兩種衰落都與接收機(jī)天線的

4、位移有關(guān)。二、移動(dòng)通信信道的特征慢衰落和快衰落常用的幾種電波傳播損耗預(yù)測模型有Hata模型、LEE模型、CCIR模型以及COST-231-walfisch-Ikegami模型（WIM）。這幾種傳播模型各自適用范圍不同，計(jì)算路徑損耗的方法和需要的參數(shù)也不相同。在使用時(shí)，應(yīng)該根據(jù)不同預(yù)測點(diǎn)位置、從發(fā)射機(jī)到預(yù)測點(diǎn)的地形地物特征、建筑物高度和分布密度，以及街道寬度和方向差異等因素選取適當(dāng)?shù)膫鞑ツＰ汀Ｈ绻麄鞑ツＰ瓦x取不當(dāng)，使用不合理，將影響路徑損耗預(yù)測的準(zhǔn)確性，并影響鏈路預(yù)算、干擾計(jì)算、覆蓋分析和容量分析。三、

5、電波傳播的路徑損耗預(yù)測傳播模型的適用范圍當(dāng)基站和移動(dòng)臺(tái)之間水平距離大于1Km時(shí)，應(yīng)該采用宏蜂窩模型，如Hata模型、CCIR模型、LEE宏蜂窩模型和WIM模型。此時(shí)，對于距離比較遠(yuǎn)的情況（大于5Km)，一般采用Hata模型或CCIR模型；距離近時(shí)（小于5Km)，采用WIM模型；有實(shí)測數(shù)據(jù)并得到LEE模型中參數(shù)(lKm處接收功率）和距離衰減因子時(shí)，建議采用LEE模型。當(dāng)基站和移動(dòng)臺(tái)之間水平距離小于1Km時(shí)，應(yīng)該采用微蜂窩模型，如LEE微蜂窩模型和WIM模型。一般采用WIM模型；有實(shí)測數(shù)據(jù)時(shí)，可采用LEE

6、模型。傳播模型的應(yīng)用方法在使用傳播模型時(shí)，用戶需要對其準(zhǔn)確性和可靠性進(jìn)行測試，或者根據(jù)地形實(shí)際校正其中的參數(shù)因子，這就涉及到傳播模型的路測與校正。針對每個(gè)不同模型，輸入?yún)?shù)相同，故有不同的校正方法。對于線性關(guān)系有多元線性回歸分析方法；對于非線性關(guān)系有數(shù)形式整體校正方法。傳播模型預(yù)測與校正外部噪聲和干擾是影響通信性能的重要因素，接收機(jī)能杏正常工作，不僅取決于輸入信號的大小，而且也取決于噪聲和干擾的大小。因此，研究各種噪聲和干擾，對移動(dòng)通信的設(shè)計(jì)來說，具有十分重要的實(shí)際意義。四、噪聲與干擾外部噪聲包括自然

7、噪聲和人為噪聲。自然噪聲主要有大氣噪聲、太陽噪聲和銀河噪聲；人為噪聲主要是指電氣設(shè)備的噪聲，如電力線噪聲、工業(yè)電氣噪聲、汽車或其他發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火噪聲等。這些噪聲來源不同，頻譜范圍及強(qiáng)度也不同。因此，必須根據(jù)移動(dòng)通信所使用的頻段，分析具體情況下的主要噪聲來源。在移動(dòng)通信使用的頻率范圍內(nèi)，由于自然噪聲通常低于接收機(jī)的固有噪聲，故可忽略不計(jì)。因此，僅需考慮人為噪聲。1.噪聲2.干擾在移動(dòng)通信中，存在著各種各樣的干擾，如互調(diào)干擾、鄰道干擾、同頻干擾、組合頻率干擾和副波道干擾、阻塞和倒易混頻、發(fā)射機(jī)寄生輻射、接收

8、機(jī)寄生靈敏度等。對于后幾種干擾，在引進(jìn)相關(guān)設(shè)備時(shí)，只要按要求滿足指標(biāo)即可。而互調(diào)干擾、鄰道干擾和同頻干擾，是組網(wǎng)中應(yīng)考慮的主要干擾?；フ{(diào)干擾兩個(gè)或多個(gè)干擾信號作用于非線性器件，產(chǎn)生與有用信號頻率相接近的組合頻率，從而對接收機(jī)造成的干擾即為互調(diào)干擾。在移動(dòng)通信中，由于發(fā)射機(jī)末級和接收機(jī)前端電路的非線性，造成了發(fā)射機(jī)互調(diào)和接收機(jī)互調(diào)。此外，在發(fā)射機(jī)強(qiáng)射頻場的作用下，金屬接觸不良等非線性因素也會(huì)產(chǎn)生互調(diào)，稱為外部互調(diào)。互調(diào)干擾的一般形式若晶體管的轉(zhuǎn)移特性用冪級