无线传输技术基础.ppt

一、衰減

信号强度的衰减与距离有关，对于引导式媒介来说，信号强度的衰减通常与距离成对数关系对于无引导式的媒介来说，大气造成的衰减是一个更复杂的距离函数，传输工程师对衰减有三个考虑因素：接收机所接收之信号强度要够大，那麽接收机内电路系统才能够检测和表示该信号信号必须保持比噪音大，使得接收信号无误高频率信号衰减较大，而产生失真。第30页,共59页，星期六，2024年，5月一、自由空间的衰减理想等向性天线来说，自由空间的衰减表示为Pt=传送天线端的信号功率Pr=接收天线端的信号功率?=波长d=两个天线间的传播距离c=光速(3*10^8m/s)注意到d和?的单位要相同(例如：公尺)第31页,共59页，星期六，2024年，5月以dB为单位，自由空间衰减方程式可写成：第32页,共59页，星期六，2024年，5月对於其他天线而言，我们必须考虑天线的增益，其自由空间衰减方程式写成：Gt=传送端的天线增益Gr=接收端的天线增益At=发射天线的有效发射面积Ar=接收天线的有效接收面积第33页,共59页，星期六，2024年，5月以dB为单位，由天线增益和有效区域之关系推导得到因此，当天线尺寸和距离相同时，载波波长越长(载波频率f越低)，自由空间路径的损失会越大。第34页,共59页，星期六，2024年，5月二、噪音的种类噪音(Thermalnoise)互调噪音(Intermodulationnoise)串音(Crosstalk)脉冲噪音(Impulsenoise)第35页,共59页，星期六，2024年，5月1、热噪音是电子的热搅动所造成存在於所有的电子装置和传输介质中并且是温度的函数。热噪音在频带内均匀分布故常称为白色噪音热噪音无法消除，故热噪音定义了通讯系统性能的上限，卫星通讯收到的信号非常微弱，所以热噪音对卫星通讯的影响特别显着。第36页,共59页，星期六，2024年，5月任何的装置或导体中频宽为1Hz的热噪音定义为:N0=熱雜訊在每1Hz頻寬的瓦特數k=波茲曼常數(Boltzmann’sconstant)=1.3803?10-23J/KT=溫度(絕對溫度)第37页,共59页，星期六，2024年，5月假设噪音与频率无关频宽BHz的热噪音(单位瓦特):或写成(单位dBW)第38页,共59页，星期六，2024年，5月2、噪音术语不同频率信号共用同一个传输媒介时有可能造成互调噪音互调噪音–互调噪音是由两个原始频率之和频、差频以及这些和频或差频的倍频所组合的信号串音–不同信号路径之间产生我们不想要的耦合现象称为串音脉冲噪音是一种短暂不规则、非连续且高振幅的噪音包括外部电磁干扰、闪电以及通信第39页,共59页，星期六，2024年，5月3、Eb/N0的表示式

此参数是每位元信号能量和每赫兹的噪音功率密度之比值Eb/N0是数位通讯系统性能的度量标准给定达到某种错误率的Eb/N0值，可以用前面公式来选择参数值当位元率R增加时，必须提高发送信号功率以保持所需的Eb/N0第40页,共59页，星期六，2024年，5月4、Eb/N0与讯杂比(SNR)之关系Eb/N0与讯杂比(SNR)之关系描述如下参数N0是噪音能量密度(单位为瓦特/赫兹)。因此，频宽BT的噪音能量为并改写上式成(5.4)第41页,共59页，星期六，2024年，5月5、Eb/N0与频谱效率之相关性Shannon最大通道容量方程式为当通道容量C的单位为位元/每秒；通道频宽B的单位为Hz，上式可以写成利用(5.4)式、B=BT和C=R，我们有第42页,共59页，星期六，2024年，5月二、其他衰減大气吸收效应–水蒸汽和氧气造成最主要的衰减多重路径–障碍物会反射信号并造成接收机可收到不同延迟的多重信号折射–气传播高度影响信号速度或大气环境变化时会产生折射第43页,共59页，星期六，2024年，5月1、多重路径传播反射-当电磁信号遇到比信号波长大的物体表面时会发生反射绕射-比无线电波波长大的建筑物边缘会发会生的绕射现象散射–散射发生时进入的信号会分散成几个更弱的向外射出信号第44页,共59页，星期六，2024年，5月图三个重要传播机制的示意图：反射(R)、散射(S)、绕射(D)第45页,共59页，星期六，2024年，5月多重路径传播上图说明三种不同的传播机制。当电磁信号遇到比信号波长大的物体表面时会