第3章节节移动信道的传播特性.ppt

第3章 移动信道的传播特性 3.1 无线电波传播特性 3.2 移动信道的特征 3.3 陆地移动信道的传输损耗 3.4 移动信道的传播模型 思考题与习题 3.1 无线电波传播特性 3.1.1 电波传播方式 发射机天线发出的无线电波， 可依不同的路径到达接收机， 当频率f＞30 MHz时， 典型的传播通路如图 3 - 1 所示。 沿路径①从发射天线直接到达接收天线的电波称为直射波，它是VHF和UHF频段的主要传播方式；沿路径②的电波经过地面反射到达接收机，称为地面反射波； 路径③的电波沿地球表面传播， 称为地表面波。 图 3 - 1 典型的传播通路 3.1.2 直射波 ? 直射波传播可按自由空间传播来考虑。所谓自由空间传播，是指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收， 也不会产生反射或散射。 虽然电波在自由空间里传播不受阻挡， 不产生反射、 折射、 绕射、 散射和吸收， 但是， 当电波经过一段路径传播之后， 能量仍会受到衰减， 这是由辐射能量的扩散而引起的。 由电磁场理论可知， 若各向同性天线(亦称全向天线或无方向性天线)的辐射功率为PT瓦， 则距辐射源dm处的电场强度有效值E0为 3.1.3 大气中的电波传播 1. 大气折射 在不考虑传导电流和介质磁化的情况下， 介质折射率n与相对介电系数εr的关系为 众所周知， 大气的相对介电系数与温度、 湿度和气压有关。 大气高度不同，εr也不同。根据折射定律， 电波传播速度v与大气折射率n成反比， 即 3.1.4 障碍物的影响与绕射损耗 在实际情况下，电波的直射路径上存在各种障碍物， 由障碍物引起的附加传播损耗称为绕射损耗。 3.1.5 反射波 当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面时， 如果界面尺寸比电波波长大得多， 就会产生镜面反射。 由于大地和大气是不同的介质， 所以入射波会在界面上产生反射，如图 3 - 3 所示。 3.2 移动信道的特征 3.2.1 传播路径与信号衰落 在VHF、 UHF移动信道中，电波传播方式除了上述的直射波和地面反射波之外，还需要考虑传播路径中各种障碍物所引起的散射波。图 3 - 4是移动信道传播路径的示意图。 图 3 - 4 移动信道的传播路径 图 3 - 5 典型信号衰落特性 3.2.3 慢衰落特性和衰落储备 在移动信道中，由大量统计测试表明： 在信号电平发生快衰落的同时，其局部中值电平还随地点、 时间以及移动台速度作比较平缓的变化，其衰落周期以秒级计， 称作慢衰落或长期衰落。 慢衰落近似服从对数正态分布。 所谓对数正态分布， 是指以分贝数表示的信号电平为正态分布。 此外， 还有一种随时间变化的慢衰落， 它也服从对数正态分布。 这是由于大气折射率的平缓变化， 使得同一地点处所收到的信号中值电平随时间作慢变化， 这种因气象条件造成的慢衰落其变化速度更缓慢(其衰落周期常以小时甚至天为量级计)， 因此常可忽略不计。 3.2.4 多径时散与相关带宽 1. 多径时散 多径效应在时域上将造成数字信号波形的展宽， 为了说明它对移动通信的影响， 首先看一个简单的例子(参见图 3 - 8)。 假设基站发射一个极短的脉冲信号Si(t)=a0δ(t)， 经过多径信道后，移动台接收信号呈现为一串脉冲， 结果使脉冲宽度被展宽了。这种因多径传播造成信号时间扩散的现象， 称为多径时散。 必须指出，多径性质是随时间而变化的。如果进行多次发送脉冲试验，则接收到的脉冲序列是变化的， 如图 3 - 9所示。它包括脉冲数目N的变化、 脉冲大小的变化及脉冲延时差的变化。 图 3 - 9 时变多径信道响应示例 (a) N=3; (b) N=4; (c) N=5 实际上， 移动信道中的传播路径通常不止两条， 而是多条， 且由于移动台处于运动状态， 相对多径时延差Δ(t)也是随时间而变化的， 因而合成信号振幅的谷点和峰点在频率轴上的位置也将随时间而变化， 使信道的传递函数呈现复杂情况， 这就很难准确地分析相关带宽的大小。 工程上， 对于角度调制信号， 相关带宽可按下式估算： 3.3 陆地移动信道的传输损耗 3.3.1地形、 地物分类