无线通信的础知识.ppt

基础知识 无线电波传播特性 移动通信网的概念和特点 蜂窝小区和原理及相关技术 多址接入和系统容量 自由空间的电波传播 自由空间的传播损耗 在理想的、均匀的、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 接收功率 式中，Pt为发射功率，以球面波辐射 , Ar为接收天线的有效面积， λ 为工作波长，Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。 自由空间的电波传播 自由空间的传播损耗 当Gt=Gr=1时， 分贝式 接收换算 电波传播机制 反射（Reflection） 当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射。反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表面 电波传播机制 绕射（Diffraction） 当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，发生绕射。 电波传播机制 散射（Scattering） 当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体、并且单位体积内这种障碍物体的数目非常巨大时，发生散射。散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体，如：树叶、街道标志和灯柱等。 阴影衰落的基本特性 阴影衰落（慢衰落） 移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应 特点 衰落与传播地形和地物分布、高度有关 阴影衰落的基本特性 表达式 传播路径损耗和阴影衰落 分贝式 式中, r 移动用户和基站之间的距离 ζ 由于阴影产生的对数损耗（dB），服从零平均和标准偏差σdB的对数正态分布 ， m 路径损耗指数 实验数据表明m＝4，标准差σ＝8dB，是合理的 多径衰落的基本特性 由于移动信道中直射、反射和折射现象的同时存在，使得发射信号通过不同的传播路径，形成幅度、相位及到达时间相互区别的多个信号而到达接收台。并且不同多径成分的相位、幅度等都是随机、独立变化的。这样接收信号的幅度将急剧变化，产生多径衰落。 多径效应引起的问题：额外的路径损耗、突发性误码、严重的码间干扰 时延扩展（多径时散） (delay spread）在多径传播条件下，当发射端发送一个极窄的脉冲信号 时，经过多条不同的传播路径后，接收端信号则为一串脉冲组成（可能是离散的，也可能联成一片），即 这样，信号在时间轴上被“展宽”了，因此称这种现象为时延扩展. 典型的时延谱 典型的时延谱说明 Tm为最大时延扩展 为平均延时 为均方值时延扩展，表征时延扩展的程度。 由于时延扩展, 接收信号中一个码元的波形会扩展到其他码元周期中，引起码间串扰。 为了避免码间干扰，应使码元周期大于多径效应引起的时延扩展。 多普勒频移 原因:移动体在x轴上以速度v移动时会引起多普勒（Doppler）频率漂移 表达式 多普勒频移 cosα 式中 v 移动速度 λ 波长 x α 入射波与移动台移动方向之间的夹角 ＝ 最大多普勒(Doppler)频移 多普勒频移 多普勒频移与移动台运动的方向、速度以及无线电波入射方向之间的夹角有关： 若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正（接收信号 频率上升）；反之若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负（接收信号频率下降）。 信号经过不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩散，因而增加了信号带宽。 移动通信网的基本概念 移动通信在追求最大容量的同时，还要所追求最大的覆盖，也就是无论移动用户移动到什么地方移动通信系统都应覆盖到。这个通信网就是移动通信网。 移动通信网络由两部分组成：一部分为空中网络，另一部分为地面网络部分。 移动通信网的基本概念 空中网络是移动通信网的主要部分，主要包括： 多址接入：在给定的频率资源下，如何提高系统的容量是蜂窝移动通信系统的重要问题。由于采用何种多址接入方式直接影响到系统的容量，所以一直是人们研究的热点。 频率复用和蜂窝小区：蜂窝小区和频率复用是一种新的概念和想法。它主要是解决频率资源限制的问题，并大大增加系统的容量。蜂窝小