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第四章??? 无线电波传播特性 华北电力大学电子系 赵建立 hdzjl2306@ 2011年 主要内容 无线电波传播特性分析 移动无线信道及特性参数 移动环境下的信道分析 其他无线信道 4.1 无线电波传播特性 移动通信环境下场强变化剧烈 场强变化的平均值随距离增加而衰减 场强特性曲线的中值呈慢速变化---长期慢衰落（大尺度路径损耗传播模型） 由移动通信信道路径上的固定障碍物（建筑物、山丘、树林等）的阴影引起的。 场强特性曲线的瞬时值呈快速变化---短期快衰落（小尺度多径衰落传播模型） 由收发信双方的相对运动和环境地点的变化而产生。 大尺度衰落与小尺度衰落 衰落特性的算式描述 信道的分类 多径传播 陆地室外移动信道的主要特征是多径传播。 传播过程中会遇到很多建筑物，树木和以及起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射及绕射等，这样，移动信道是充满了反射波的传播环境。 在移动传播环境中，到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。 由于电波通过各个路径的距离不同，因而个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。 不同相位的多个信号在接收端迭加，有时同相迭加而加强，有时反向迭加而减弱。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。 这种衰落是由多径引起的，所以称为多径衰落。 多径传播模型 无线电传播特性的研究 考虑问题 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 应用成果 传播预测模型的建立 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 4.2 电波的传播方式 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） 入射波与反射波的比值 入射角θ 式中 (垂直极化） （水平极化） 而 其中，ε为介电常数，σ为电导率，λ为波长。 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 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 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 4.2 移动无线信道及特性参数 多径衰落的基本特性 多普勒频移 多径信道的信道模型 描述多径信道的主要参数 多径信道的统计分析 多径衰落信道的分类 衰落特性的特征量 1、多径衰落的基本特性 幅度衰落 接收信号的幅度将随着移动台移动距离的变动而衰落 空间角度 模拟通信系统的主要考虑对象 原因 本地反射物所引起的多径效应表现为快衰落 地形变化引起的衰落以及空间扩散损耗表现为慢衰落 时延扩展 接收信号中脉冲的宽度扩展 时间角度 数字通信系统的主要考虑对象 原因 信号的传播路径不同，所以到达接收端的时间也就不同，导致接收信号包含发送脉冲及其各个延时信号。 2、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