移动通信课件第3章.ppt

图 3 - 1 典型的传播通路 由于地表面波的损耗随频率升高而急剧增大， 传播距离迅速减小， 因此在VHF和UHF频段地表面波的传播可以忽略不计。 除此之外， 在移动信道中， 电波遇到各种障碍物时会发生反射和散射现象， 它对直射波会引起干涉， 即产生多径衰落现象。 磁场强度有效值H0为 若用发射天线增益为GT的方向性天线取代各向同性天线， 则上述公式应改写为 接收天线获取的电波功率等于该点的电波功率密度乘以接收天线的有效面积， 即 　　　　　 PR = SAR (3 - 7) ? 式中， AR为接收天线的有效面积， 它与接收天线增益GR满足下列关系： 由上式可见， 自由空间传播损耗Lfs可定义为 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 2. 视线传播极限距离 视线传播的极限距离可由图 3 - 2 计算， 天线的高度分别为ht和hr， 两个天线顶点的连线AB与地面相切于C点。由于地球等效半径Re远远大于天线高度， 不难证明，自发射天线顶点A到切点C的距离d1为 可见， 视线传播的极限距离d为 例3-1 设图 3 - 3(a)所示的传播路径中， 菲涅尔余隙x=-82m, d1=5km, d2=10km, 工作频率为150MHz。 试 求出电波传播损耗。 解 先由式(3 - 13)求出自由空间传播的损耗Lfs为 由图3-4 查得附加损耗(x/x1≈-1)为16.5dB, 因此电波传播的损耗L为 ? ［L］ = ［Lfs］+16.5 = 116.0dB 对于水平极化波和垂直极化波的反射系数Rh和Rv分别由下列公式计算： 在图 3 - 5 中， 由发射点T发出的电波分别经过直射线(TR)与地面反射路径(ToR)到达接收点R， 由于两者的路径不同， 从而会产生附加相移。 由图 3 - 5 可知， 反射波与直射波的路径差为 通常(ht+hr)d, 故上式中每个根号均可用二项式定理展开， 并且只取展开式中的前两项。 例如： 合成场强将随反射系数以及路径差的变化而变化，有时会同相相加，有时会反相抵消，这就造成了合成波的衰落现象。 越接近于1，衰落就越严重。为此，在固定地点通信中，选择站址时应力求减弱地面反射，或调整天线的位置、高度，使地面反射区离开光滑界面。 在实际移动信道中，散射体很多，所以接收信号是由多个电波合成的。直射波、反射波或散射波在接收地点形成干涉场，使接收信号的幅度急剧变化，即产生了衰落现象。这种由多径传播引起的衰落，称为多径衰落。 这种衰落反映了微观小范围内数十波长量级接收电平的均值变换而产生的衰落，其变化率比慢衰落快，称它为快衰落。 由于快衰落表现接收信号的短期变化，又称为短期衰落。 图所示为一个典型的多径信号。图中，横坐标是时间或距离( 为车速)，纵坐标是相对信号电平(以 dB计)。接收信号场强的变化速率，与车速以及电波波长有关，信号电平的变化范围可达30dB,振幅每起伏一次，称为一次衰落，衰落的平均速率为 ,衰落一次的平均距离为 。 虚线表示的是信号的局部中值，其含义是在局部时间中，信号电平大于或小于它的时间各为50％。由于移动台的不断运动，电波传播路径上的地形、地物是不断变化的，因而局部中值也是变化的。这种变化所造成的衰落称作慢衰落，它比多径效应所引起的快衰落要慢得多。 假设N个信号的幅值和到达接收天线的方位角是随机的且满足统计独立， 则接收信号为 假设 ， 且p(x)和p(y)均值为零， 则 在面积drdθ中的取值概率为 当r=σ时， p(r)为最大值， 表示r在σ值出现的可能性最大。 由式(3 - 44)不难求得 信号包络低于σ的概率为 图 3 - 10 瑞利衰落的累积分布 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