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第三章 移动信道的传播特性 电波传播特性及其研究概述 自由空间的电波传播 三种基本的电波传播机制（反射、绕射、散射） 阴影衰落的基本特性 移动无线信道及特性参数 电波传播损耗预测模型 1 概述 --（1）电波传播的基本特性 电波传播的基本特性——衰落特性。衰落特性也是移动信道的基本特性。 衰落的原因 复杂的无线电波传播环境 衰落的表现 传播损耗和弥散 阴影衰落 多径衰落 多普勒频移 1 概述 --（2）衰落的分类 衰落的分类 根据不同距离内信号强度变化的快慢分为{ 根据信号与信道变化快慢程度的比较分为{ 1 概述 --（3）衰落特性的算式描述 衰落特性的算式描述 式中，r(t)表示信道的衰落因子；m(t)表示大尺度衰落；r0(t)表示小尺度衰落。 1 概述 --（4）电波传播特性的研究 研究对象(内容) 衰落的物理机制 功率的路径损耗 接收信号的变化和分布特性 目的 建立传播预测模型 为实现信道仿真提供基础 基本方法 理论分析方法（如射线跟踪法） 应用电磁传播理论分析电波在移动环境中的传播特性来建立预测模型。 现场测试方法（如冲激响应法） 在不同的传播环境中做电波实测实验，通过对测试数据进行统计分析，来建立预测模型。 2 自由空间的电波传播 自由空间的传播损耗的概念 在理想、均匀、各向同性的介质中传播，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗。 3 电波的三种基本传播机制 3 电波的三种基本传播机制---(1) 反射 理想介质表面的反射 极化特性 多径信号 两径传播模型 多径传播模型 反射-（1）理想介质表面的反射 如果电磁波传输到理想介质表面，则能量都将反射回来 反射系数R：入射波与反射波的场强比值 式中， (垂直极化) 或 (水平极化) 其中，θ入射角，ε和σ分别为反射媒质的介电常数和电导率，λ为波长。 反射-（2）极 化 特 性 极化 电磁波在传播过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态 电磁波的极化形式 线极化、圆极化和椭圆极化 线极化的两种特殊情况 水平极化（电场方向平行于地面） 垂直极化（电场方向垂直于地面） 极化反射系数 对于地面反射，当工作频率高于150MHz（ ）时， ，算得 应用 接收天线的极化方式同被接收的电磁波的极化形式一致 时，才能有效地接收到信号，否则将产生极化失配 不同极化形式的天线也可以互相配合使用 两径传播模型 接收信号功率 简化后 其中，相位差 ， 多径传播模型 其中，N为路径数。当N很大时，无法用公式准确计算出接收信号的功率，必须用统计的方法计算接收信号的功率 3 电波的三种基本传播机制---(2) 绕射 绕射-（1）惠更斯－菲涅尔原理 原理 波在传播过程中，行进中的波前（面）上的每一点，都可作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（面）。 绕射由次级波的传播进入阴影区而形成。阴影区绕射波场强为围绕阻挡物所有次级波的矢量和。 说明 在P’点处的次级波前中， 只有夹角为θ（即 ） 的次级波前能到达接收点R 每个点均有其对应的θ角， θ将在0o到180o之间变化 θ越大，到达接收点辐射能量越大 绕射-（2）菲涅尔区 基尔霍夫公式 菲涅尔区 从发射点到接收点次级波路径长度比直接路径长度大nλ/2的连续区域 接收点信号的合成 n为奇数时，两信号抵消 n为偶数时，两信号叠加 菲涅尔区同心圆半径 第一菲涅尔区半径（n=1）特点 在接收点处第一菲涅尔区的场强是全部场强的一半 发射机和接收机的距离略大于第一菲涅尔区，则大部分能量可以达到接收机。 基尔霍夫公式 空间任何一点R的场强ER: 式中，S是包围R点的任意封闭曲面，Es是波面场强， 是与波面正交的场强导数。r是点光源到曲面S上任一点的距离 3 电波的三种基本传播机制---(3) 散射 起因 无线电波遇到粗糙表面时，反射能量散布于所有方向 表面光滑度的判定 表面平整度的参考高度hc: 平面上最大的突起高度 h{ 粗糙表面下的反射场强 散射损耗系数