第2章电波传播

1、Chap2.移动信道中的电波传播【本章重点难点本章重点难点】o掌握移动信道中电波传播方式及主掌握移动信道中电波传播方式及主要特性要特性o根据预测模型技术掌握自由空间传根据预测模型技术掌握自由空间传输衰耗及电波传播衰耗中值的计算输衰耗及电波传播衰耗中值的计算方法方法2.1.1移动信道中的移动信道中的电波电波传播方式传播方式(p29)2.1.2直射波（P29)1)自由空间传播损耗)(lg20)(lg2045.32)(MHzfkmddBLfs自由空间传播损耗只与传播距离和工作频率有关自由空间传播损耗只与传播距离和工作频率有关2.1.3大气中的电波传播大气中的电波传播(p30)1.大气折射大气折射实际

2、半径Re=6375km;折射等效半径Ro=8500km;2.视线传播视线传播极限极限距离距离(p30)(221hhRdddte极限极限:不考虑能量耗散,单纯从可视几何角度考虑)(2.14hht（标准大气折射（标准大气折射 Re=8500km）2.1.4障碍物的影响与绕射损耗(p31)2.1.5反射波反射波(p32) 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时就会产生镜面反射，因此从发射天线到接收天线的电波包括直射波和反射波，如图所示。表2-1典型介电常数和电导率介质介电常数(F/m)电导率(S/m)铜15.8*107海水804淡水800.001郊区地面140.01

3、市区地面30.0001地面（平均）150.0052.2移动信道的电波传播特性(P34)图2-8固定点的场强特性图2-9给定点的场强特性（2）由近及远的场强特性（P34）（3）移动体的场强特性（P34）2.2.2电波传播的衰落特性（P36）1.慢衰落2.快衰落(p37)（1）多径效应（2）多普勒效应多普勒效应(p37)多普勒频移fd与移动物体的运动速度v、接收信号载波的波长、电波到达的入射角有关，即fd=(v/)cos2.2.3多径时延与相关带宽（多径时延与相关带宽（P37）1.多径时延2.相关带宽（P38）21Bc相关带宽2.2.4多径衰落对移动通信的影响（P39)1.幅度衰落的影响（如何保证

4、信号强度）2.选择性衰落的影响（1）时间选择性（2）频率选择性2.3移动信道的损耗估算（P39）2.3.1 地形地物分类；2.3.2 Okumura-Hara(模型）；2.3.3 COST-231-Walfish-Ikegami模型；2.3.4通用校正模型； 信道损耗估算的意义（信道损耗估算的意义（P39） 损耗估算是在建设实际的移动通信系统之前，根据系统所处的传播环境和地形特征，运用统计分析的方法找出相应条件下的传播规律，以获得准确预测路径传输损耗（或接收信号场强）的方法。2.3.1 地形地物分类（P39） （1）地形特征定义： 图图2-19 天线有效高度天线有效高度图图2-18 地形波动高

5、度地形波动高度h(2)地形分类（P40)不规则地形：不规则地形： 其它地形如丘陵地形、孤立山岳、斜坡地形和水陆混合地形等。准平滑地形：准平滑地形：指在传播路径的地形剖面图上，地面起伏高度不超过20m，且起伏变化缓慢的平坦地形；2 传播环境地物分类（P41）地物指地面影响电波传播的障碍物。市区市区 有较密集的建筑物和高层楼房，有较高的建筑物穿入损耗（2025dB)；话务密度较高。郊区郊区 在靠近移动台近处有些障碍物但不稠密，建筑物穿透损耗一般不会大于10dB；中低话务密度。开阔地开阔地 在电波传播的路径上无高大树木、建筑物等障碍物；低话务密度。2.3.2 Okumura-Hara模型模型(P41

6、)适用范围：适用范围：频率：1501500MHZ距离：1-20Km基站天线高度：0200m;手机天线有效高度：110m;奥村模型的特点是以准平滑大城市市区的中值传输损耗为基础，对其他传播环境及地形条件等因素分别用修正因子进行修正。以曲线和公式两种形式给出。1.曲线法(P41)o由电波传播理论可知，传播损耗取决于传播距离d、工作频率f、基站天线高度hb和移动台天线高度hm等。o图给出了典型中等起伏地上市区的基本中值Am(f,d)与频率、距离的关系曲线。（1）准平滑大城市市区的传输损耗中值LT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f) Hb(hb,d)是基站天线高度增益因子(P4

7、3)Hm(hm,f)是移动天线高度增益因子(P43) (2) 不同环境及不规则地形上的中值传播损耗(P43) LM=LT-KTLT为中等起伏地市区传播损耗中值为中等起伏地市区传播损耗中值KT为地形地区修正因子为地形地区修正因子KT=Kmr(郊区)+Qo(开阔区)+Qr(准开阔区)+Kh(丘陵)+Khf(丘陵微小)+Kjs(孤立山岳)+Ksp(斜坡)+Ks(水陆)郊区修正因子郊区修正因子kmr （准）开阔区修正因子（准）开阔区修正因子丘陵地的修正因子（丘陵地的修正因子（P45） 随着丘陵地起伏高度（h）的增大，由于屏蔽影响的增大，传播损耗随之增大，因而场强中值随之减小丘陵地平均修正因子Kh。此外

8、，可以想到在丘陵地中，场强中值在起伏地的顶部与谷部必然有较大差异，为了对场强中值进一步加以修正,丘陵地起伏的顶部与谷部微小修正因子Khf。孤立山岳地形的修正因子 斜坡地形的修正因子斜坡地形的修正因子(P46)水陆混合地形的修正因子水陆混合地形的修正因子(P46)其他因素的影响其他因素的影响(P47)I.街道走向的影响其他因素的影响其他因素的影响II.建筑物的穿透损耗(P48)其他因素的影响其他因素的影响III.植被损耗(p48)其他因素的影响其他因素的影响IV.隧道中的传播(P49)2.Okumura传播路径损耗经验公式传播路径损耗经验公式(P49)2.3.3COST-231-Walfish-

9、Ikegami模型（P49）o适用范围（适用范围（P51）：）：o频率：8002000MHZo距离：0.02-5Kmo基站天线高度：450m;o手机天线有效高度：13m;2.3.3COST-231-Walfish-Ikegami模型（P49）Lfs:自由空间传播损耗；Lrts：屋顶至街道的绕射及散射损耗Lmsd：多重屏障的绕射损耗例题：设一移动通信系统，基站天线高度为例题：设一移动通信系统，基站天线高度为30m，工作频率工作频率为为450MHz，移动台天线高度为移动台天线高度为1.5m，工作在准平滑大城工作在准平滑大城市的郊区，通信距离为市的郊区，通信距离为10km，试求传播损耗中值。试求传播损耗中值。P52解：中等起伏地市区传播损耗中值解：中等起伏地市区传播损耗中值LT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)自由空间传播损耗自由空间传播损耗 Lfs =32.44+20lgf+20lgd =32.44+20lg450+20lg10 = 32