第二章信道傳播特性第1頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17《移動(dòng)通信》通信理論教研中心2-2

了解3種電波傳播的機(jī)制

理解移動(dòng)信道的衰落特性

掌握多徑衰落的特性和多普勒頻移

掌握多徑信道模型的原理和主要參數(shù)41235

掌握多徑信道的統(tǒng)計(jì)分析及分類(lèi)第2頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17《移動(dòng)通信》通信理論教研中心2-3第二章移動(dòng)信道的傳播特性

無(wú)線(xiàn)電波傳播特性移動(dòng)信道的特征移動(dòng)信道的傳播模型123自由空間傳播（直射波）基本傳播（反射、繞射、散射）三類(lèi)損耗自由空間傳播損耗慢衰落損耗快衰落損耗四種效應(yīng)陰影效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)多徑效應(yīng)多普勒效應(yīng)第3頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17《移動(dòng)通信》通信理論教研中心2-4當(dāng)頻率f＞30MHz時(shí)，典型的傳播通路主要有①直射波、②反射波、③地表面波圖3–1典型的傳播通路1無(wú)線(xiàn)電波傳播方式第4頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17《移動(dòng)通信》通信理論教研中心2-51.1自由空間傳播（直射波）條件：自由空間傳播是指天線(xiàn)周?chē)鸀闊o(wú)限大真空時(shí)的電波傳播。現(xiàn)象：不發(fā)生反射、折射、繞射、散射和吸收等現(xiàn)象，但電波經(jīng)過(guò)一段路徑傳播之后，由電磁波能量擴(kuò)散而引起的傳播損耗（彌散損耗），導(dǎo)致能量衰減。自由空間的傳播損耗？廣義上，只要地面上空的大氣層是各向同性的均勻媒質(zhì)，其相對(duì)介電常數(shù)ε和相對(duì)導(dǎo)磁率μ都等于1，傳播路徑上沒(méi)有障礙物阻擋，到達(dá)接收天線(xiàn)的地面反射信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)也可以忽略不計(jì)，在這樣情況下，電波可視作在自由空間傳播。第5頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單位面積上的電波功率密度S為電磁場(chǎng)理論：若各向同性天線(xiàn)(亦稱(chēng)全向天線(xiàn)或無(wú)方向性天線(xiàn))的輻射功率為PT瓦，則距輻射源dm處：若用發(fā)射天線(xiàn)增益為GT的方向性天線(xiàn)取代各向同性天線(xiàn)，則上述公式應(yīng)改寫(xiě)為1.1自由空間傳播（直射波）第6頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接收天線(xiàn)獲取的電波功率等于該點(diǎn)的電波功率密度乘以接收天線(xiàn)的有效面積，即AR為接收天線(xiàn)的有效面積，它與接收天線(xiàn)增益GR滿(mǎn)足下列關(guān)系：式中，λ2/4π為各向同性天線(xiàn)的有效面積。1.1自由空間傳播（直射波）第7頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由上面式子可得：當(dāng)收、發(fā)天線(xiàn)增益為0dB，即當(dāng)GR=GT=1時(shí)，接收天線(xiàn)上獲得的功率為：以dB計(jì)，得［Lfs］(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)1.1自由空間傳播（直射波）第8頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.1移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(反射波）

現(xiàn)象：當(dāng)電波傳播中遇到兩種不同介質(zhì)的光滑界面時(shí)，如果界面尺寸比電波波長(zhǎng)大得多，就會(huì)產(chǎn)生鏡面反射。通常，在考慮地面對(duì)電波的反射時(shí)，按平面波處理，即電波在反射點(diǎn)的反射角等于入射角。

不同界面的反射特性用反射系數(shù)R表征，它定義為反射波場(chǎng)強(qiáng)與入射波場(chǎng)強(qiáng)的比值，R可表示為第9頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R=|R|e-jψ式中，|R|為反射點(diǎn)上反射波場(chǎng)強(qiáng)與入射波場(chǎng)強(qiáng)的振幅比，ψ代表反射波相對(duì)于入射波的相移。1.2.1移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(反射波）第10頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于水平極化波和垂直極化波的反射系數(shù)Rh和Rv分別由下列公式計(jì)算：式中，εc是反射媒質(zhì)的等效復(fù)介電常數(shù)，它與反射媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)εr、電導(dǎo)率δ和工作波長(zhǎng)λ有關(guān)，即1.2.1移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(反射波）第11頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于地面反射，當(dāng)工作頻率高于150MHz(λ＜2m)時(shí)，θ＜1°，取極限由上式近似可得Rv=Rh=-1即反射波場(chǎng)強(qiáng)的幅度與入射波場(chǎng)強(qiáng)的幅度相等，而相差為180°。1.2.1移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(反射波）第12頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.1移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(反射波）直射波+反射波：由發(fā)射點(diǎn)T發(fā)出的電波分別經(jīng)過(guò)直射線(xiàn)(TR)與地面反射路徑(ToR)到達(dá)接收點(diǎn)R，由于兩者的路徑不同，從而會(huì)產(chǎn)生附加相移。由圖3-5可知，反射波與直射波的路徑差為第13頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式中，d=d1+d2。1.2.1移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(反射波）第14頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

通常(ht+hr)<<d,故上式中每個(gè)根號(hào)均可用二項(xiàng)式定理展開(kāi)，并且只取展開(kāi)式中的前兩項(xiàng)。例如：1.2.1移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(反射波）第15頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式中，2π/λ稱(chēng)為傳播相移常數(shù)。這時(shí)接收?qǐng)鰪?qiáng)E可表示為由路徑差Δd引起的附加相移Δφ為注：直射波與反射波的合成場(chǎng)強(qiáng)將隨反射系數(shù)以及路徑差的變化兒變化，有時(shí)會(huì)反相抵消，有時(shí)會(huì)同向相加，造成合成波的衰落現(xiàn)象。1.2.1移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(反射波）第16頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)：接收信號(hào)功率：兩徑（直射+反射）傳播模型第17頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(繞射波）定義：繞射波是指從較大的建筑物或山丘繞射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播信號(hào)，它需要滿(mǎn)足電波產(chǎn)生繞射的條件，其信號(hào)強(qiáng)度較直射波弱。現(xiàn)象：無(wú)線(xiàn)傳播路徑被尖利邊緣阻擋時(shí)，由阻擋表面產(chǎn)生的二次波散布于空間，即波在傳播的過(guò)程中，行進(jìn)中的波前上的每一個(gè)點(diǎn)，都可作為產(chǎn)生次級(jí)波的點(diǎn)源，這些次級(jí)波組合起來(lái)形成傳播方向上新的波前。第18頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月障礙物的影響與繞射損耗電波的直射路徑上存在各種障礙物，由障礙物引起的附加傳播損耗稱(chēng)為繞射損耗。定義：x表示障礙物頂點(diǎn)P至直射線(xiàn)TR的距離，稱(chēng)為菲涅爾余隙。規(guī)定阻擋時(shí)余隙為負(fù)，障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙有關(guān)系。1.2.2移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(繞射波）

障礙物與余隙(a)負(fù)余隙；(b)正余隙第19頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(繞射波）繞射損耗與余隙關(guān)系第20頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(繞射波）定義：x1是第一菲涅爾區(qū)在P點(diǎn)橫截面的半徑，它由下列關(guān)系式可求得：第21頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17《移動(dòng)通信》通信理論教研中心2-22A.由障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙的關(guān)系如圖3-4所示。當(dāng)直射線(xiàn)TR從障礙物頂點(diǎn)擦過(guò)時(shí)，繞射損耗約為6dB；當(dāng)直射線(xiàn)TR低于障礙物頂點(diǎn)時(shí)，損耗急劇增加。1.2.2移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(繞射波）第22頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(繞射波）例3-1設(shè)圖3-3(a)所示的傳播路徑中，菲涅爾余隙x=-82m,d1=5km,d2=10km,工作頻率為150MHz。試求出電波傳播損耗。解：先求出自由空間傳播的損耗Lfs為求第一菲涅爾區(qū)半徑x1為［Lfs］=32.44+20lg(5+10)+20lg150=99.5dB第23頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月查繞射損耗表得附加損耗(x/x1≈-1)為16.5dB,因此電波傳播的損耗L為［L］=［Lfs］+16.5=116.0dB1.2.2移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(繞射波）第24頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(散射波）散射的定義：散射發(fā)生在介質(zhì)中存在小于波長(zhǎng)的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個(gè)數(shù)非常巨大時(shí)。散射波產(chǎn)生于粗糙表面、小物體或其他不規(guī)則物體，反射能量由于散射而散布于所有方向。當(dāng)入射角為

時(shí)，則表面平整度的參數(shù)高度為：第25頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粗糙表面的反射時(shí)需要乘以散射損耗系數(shù)

，表示減弱的反射場(chǎng)1.2.3移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播(散射波）平面上最大的突起高度h散射波相對(duì)于直射波、反射波和繞射波都較弱。第26頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17《移動(dòng)通信》通信理論教研中心2-27在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，存在三種影響信號(hào)傳播的基本機(jī)制：反射、繞射和散射。阻擋體反射比傳輸波長(zhǎng)大的多的物體（地面、墻面）繞射尖利邊緣（山丘）散射比傳輸波長(zhǎng)小的多的物體（粗糙表面、不規(guī)則物體）第27頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2移動(dòng)信道的特征在VHF、UHF移動(dòng)信道中，電波傳播方式除了上述的直射波和地面反射波之外，還需要考慮傳播路徑中各種障礙物所引起的反射波與散射波。注：多條路徑合成場(chǎng)強(qiáng)與什么有關(guān)？１、幅度２、相位（相位如何影響幅度的波動(dòng)？）因此關(guān)鍵點(diǎn)是關(guān)注信道中幅度與相位的改變規(guī)律。第28頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1傳播路徑與信號(hào)衰落hb為基站天線(xiàn)高度,hm為移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度。直射波的傳播距離為d,地面反射波的傳播距離為d1，散射波的傳播距離為d2。移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)由上述三種電波的矢量合成。Δd1=d1-dΔd2=d2-dE0是直射波場(chǎng)強(qiáng)，λ是工作波長(zhǎng)，α1和α2分別是地面反射波和散射波相對(duì)于直射波的衰減系數(shù)，而第29頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1傳播路徑與信號(hào)衰落第30頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落（快衰落）產(chǎn)生背景:移動(dòng)臺(tái)往往受到各種障礙物和其它移動(dòng)體的影響，以致到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)是來(lái)自不同傳播路徑的信號(hào)之和第31頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落基站發(fā)射的信號(hào)(幅度+頻率+相位）ω0為載波角頻率，φ0為載波初相。第i條徑接收到的信號(hào)(幅度+頻率+相位）傳播損耗距離差引入的相位偏移多普勒頻率偏移第32頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落*假設(shè)N個(gè)信號(hào)的幅值和到達(dá)接收天線(xiàn)的方位角是隨機(jī)的且滿(mǎn)足統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，則接收信號(hào)為令：第33頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落則S(t)可寫(xiě)成

S(t)=(x+jy)exp［j(ω0t+φ0)］由于x和y都是獨(dú)立隨機(jī)變量之和，因而根據(jù)概率的中心極限定理，大量獨(dú)立隨機(jī)變量之和的分布趨向正態(tài)分布，即有概率密度函數(shù)為復(fù)數(shù)表示x與y共同影響收到多徑信號(hào)的幅度與相位的變化第34頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落σx、σy分別為隨機(jī)變量x和y的標(biāo)準(zhǔn)偏差。x、y在區(qū)間dx、dy上的取值概率分別為p(x)dx、p(y)dy，由于它們相互獨(dú)立，所以在面積dxdy中的取值概率為

p(x,y)dxdy=p(x)dx·p(y)dy

假設(shè)

，且p(x)和p(y)均值為零，則第35頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落簡(jiǎn)化：二維分布的概率密度函數(shù)使用極坐標(biāo)系(r,θ)表示比較方便。此時(shí)，接收天線(xiàn)處的信號(hào)振幅為r,相位為θ，對(duì)應(yīng)于直角坐標(biāo)系為第36頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落

幅度的統(tǒng)計(jì)分布，對(duì)θ積分，可求得包絡(luò)概率密度函數(shù)p(r)為r≥0

相位的統(tǒng)計(jì)分布，對(duì)r積分可求得相位概率密度函數(shù)p(θ)為0≤θ≤2π第37頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落瑞利衰落信號(hào)的特征：均值均方值第38頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落

當(dāng)r=σ時(shí)，p(r)為最大值，表示r在σ值出現(xiàn)的可能性最大當(dāng)r=σ≈1.177σ時(shí)，有第39頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落信號(hào)包絡(luò)低于σ的概率為信號(hào)包絡(luò)r低于某一指定值kσ的概率為第40頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2多徑效應(yīng)與瑞利衰落重要結(jié)論：一個(gè)均值為0、方差為的平穩(wěn)高斯窄帶過(guò)程，它的包絡(luò)的一維概率密度服從瑞利分布，相位的一維概率密度分布是均勻分布。第41頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2三類(lèi)主要的快衰落1．時(shí)間選擇性衰落時(shí)域頻域假設(shè)移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角為θ,其多普勒頻移值為第42頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．頻率選擇性衰落2.2三類(lèi)主要的快衰落頻率選擇性衰落是指在不同頻段上衰落特性不一樣。頻域時(shí)域第43頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）圖：多徑時(shí)散示例第44頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）定義：假設(shè)基站發(fā)射一個(gè)極短的脈沖信號(hào)Si(t)=a0δ(t)，經(jīng)過(guò)多徑信道后，移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)呈現(xiàn)為一串脈沖，結(jié)果使脈沖寬度被展寬了。這種因多徑傳播造成信號(hào)時(shí)間擴(kuò)散的現(xiàn)象，稱(chēng)為多徑時(shí)散。時(shí)變性：多徑性質(zhì)是隨時(shí)間而變化的。如果進(jìn)行多次發(fā)送脈沖試驗(yàn)，則接收到的脈沖序列是變化的，它包括脈沖數(shù)目N的變化、脈沖大小的變化及脈沖延時(shí)差的變化。第45頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）第46頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）ai是第i條路徑的衰減系數(shù)；τi(t)為第i條路徑的相對(duì)延時(shí)差。實(shí)際上，情況要復(fù)雜得多，各個(gè)脈沖幅度是隨機(jī)變化的，它們?cè)跁r(shí)間上可以互不交疊，也可以相互交疊，甚至隨移動(dòng)臺(tái)周?chē)⑸潴w數(shù)目的增加，所接收到的一串離散脈沖將會(huì)變成有一定寬度的連續(xù)信號(hào)脈沖。第47頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）統(tǒng)計(jì)測(cè)試結(jié)果：E(t)為歸一化的時(shí)延強(qiáng)度曲線(xiàn)，它是以不同時(shí)延信號(hào)強(qiáng)度所構(gòu)成的時(shí)延譜，也有人稱(chēng)之為多徑散布譜E(t)的一階矩平均多徑時(shí)延E(t)的均方根多徑時(shí)延散布(簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)散、時(shí)延擴(kuò)展)ΔΔ的意義：表示多徑時(shí)延散布的程度。Δ越大，時(shí)延擴(kuò)展越嚴(yán)重；Δ越小，時(shí)延擴(kuò)展越輕第48頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表多徑時(shí)散參數(shù)典型值1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）第49頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相關(guān)帶寬從頻域觀(guān)點(diǎn)而言，多徑時(shí)散現(xiàn)象將導(dǎo)致頻率選擇性衰落，即信道對(duì)不同頻率成分有不同的響應(yīng)。若信號(hào)帶寬過(guò)大，就會(huì)引起嚴(yán)重的失真。討論兩條射線(xiàn)的情況，即雙射線(xiàn)信道。為分析簡(jiǎn)便，不計(jì)信道的固定衰減，用“1”表示第一條射線(xiàn)，信號(hào)為Si(t);用“2”表示另一條射線(xiàn)，其信號(hào)為rSi(t)ejωΔ(t)，這里r為一比例常數(shù)。于是，接收信號(hào)為兩者之和，即1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）第50頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙射線(xiàn)信道等效網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為信道的幅頻特性為當(dāng)ωΔ(t)=2nπ時(shí)(n為整數(shù))，雙徑信號(hào)同相疊加，信號(hào)出現(xiàn)峰點(diǎn)；而當(dāng)ωΔ(t)=(2n+1)π時(shí)，雙徑信號(hào)反相相消，信號(hào)出現(xiàn)谷點(diǎn)。1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）第51頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙射線(xiàn)信道等效網(wǎng)絡(luò)1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）第52頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙射線(xiàn)信道的幅頻特性1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）第53頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相鄰兩個(gè)谷點(diǎn)的相位差為Δφ=Δω×Δ(t)=2π結(jié)論：相鄰場(chǎng)強(qiáng)為最小值的頻率間隔是與相對(duì)多徑時(shí)延差Δ(t)成反比的，通常稱(chēng)Bc為多徑時(shí)散的相關(guān)帶寬。若所傳輸?shù)男盘?hào)帶寬較寬，以至與Bc可比擬時(shí)，則所傳輸?shù)男盘?hào)將產(chǎn)生明顯的畸變。1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）第54頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式中，Δ為時(shí)延擴(kuò)展。

實(shí)際上，移動(dòng)信道中的傳播路徑通常不止兩條，而是多條，且由于移動(dòng)臺(tái)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，相對(duì)多徑時(shí)延差Δ(t)也是隨時(shí)間而變化的，因而合成信號(hào)振幅的谷點(diǎn)和峰點(diǎn)在頻率軸上的位置也將隨時(shí)間而變化，使信道的傳遞函數(shù)呈現(xiàn)復(fù)雜情況，這就很難準(zhǔn)確地分析相關(guān)帶寬的大小。工程上，對(duì)于角度調(diào)制信號(hào)，相關(guān)帶寬可按下式估算：1．頻率選擇性衰落（多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬）第55頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2三類(lèi)主要的快衰落3．空間選擇性衰落所謂空間選擇性衰落是指在不同的地點(diǎn)與空間位置衰落特性不一樣。時(shí)域空域第56頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在實(shí)際移動(dòng)通信中，三類(lèi)選擇性衰落都存在，根據(jù)其產(chǎn)生的條件大致可以劃分為以下三類(lèi)。并可以用下列示意圖表示2.2三類(lèi)主要的快衰落第57頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一類(lèi)多徑干擾：是由于快速移動(dòng)用戶(hù)附近的物體的反射而形成的干擾信號(hào)，其特點(diǎn)是由于用戶(hù)的快速移動(dòng)因此在信號(hào)的頻域上產(chǎn)生了多普勒(Doppler)頻移擴(kuò)散，而引起信號(hào)在時(shí)域上時(shí)間選擇性衰落。2.2三類(lèi)主要的快衰落第二類(lèi)多徑干擾：用戶(hù)信號(hào)由于遠(yuǎn)處的高大建筑物與山丘的反射而形成的干擾信號(hào)。其特點(diǎn)是傳送的信號(hào)在空間與時(shí)間上產(chǎn)生了擴(kuò)散。空域上波束角度的擴(kuò)散將引起接收點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生空間選擇性衰落，時(shí)域上的擴(kuò)散將引起接收點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生頻率選擇性衰落。第三類(lèi)多徑干擾：它是由于接收信號(hào)受基站附近建筑物和其它物體的反射而引起的干擾。其特點(diǎn)是嚴(yán)重影響到達(dá)天線(xiàn)的信號(hào)入射角分布，從而引起信號(hào)在空間的選擇性衰落。第58頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3慢衰落特性和衰落儲(chǔ)備定義：統(tǒng)計(jì)測(cè)試表明：信號(hào)電平發(fā)生快衰落的同時(shí)，其局部中值電平還隨地點(diǎn)、時(shí)間以及移動(dòng)臺(tái)速度作比較平緩的變化，其衰落周期以秒級(jí)計(jì)，稱(chēng)作慢衰落或長(zhǎng)期衰落。第59頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3慢衰落特性和衰落儲(chǔ)備特性：慢衰落近似服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。所謂對(duì)數(shù)正態(tài)分布，是指以分貝數(shù)表示的信號(hào)電平為正態(tài)分布。研究方法：把同一類(lèi)地形、地物中的某一段距離(1~2km)作為樣本區(qū)間，每隔20m(小區(qū)間)左右觀(guān)察信號(hào)電平的中值變動(dòng)，以統(tǒng)計(jì)分析信號(hào)在各小區(qū)間的累積分布和標(biāo)準(zhǔn)偏差。第60頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月信號(hào)慢衰落特性曲線(xiàn)

(a)市區(qū)；(b)郊區(qū)不管是市區(qū)還是郊區(qū)，慢衰落均接近虛線(xiàn)所示的對(duì)數(shù)正態(tài)分。標(biāo)準(zhǔn)偏差σ取決于地形、地物和工作頻率等因素第61頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3慢衰落特性和衰落儲(chǔ)備圖：慢衰落中值標(biāo)準(zhǔn)偏差σ也隨工作頻率升高而增大第62頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3慢衰落特性和衰落儲(chǔ)備圖：衰落儲(chǔ)備量可通率T分別為90%、95%和99%的三組曲線(xiàn)，根據(jù)地形、地物、工作頻率和可通率要求，由此圖可查得必須的衰落儲(chǔ)備量。例如：f=450MHz，市區(qū)工作，要求T=99%，則由圖可查得此時(shí)必須的衰落儲(chǔ)備約為22.5dB。第63頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.1地形、地物分類(lèi)

1.地形的分類(lèi)與定義將地形分為兩大類(lèi)，即中等起伏地形和不規(guī)則地形，并以中等起伏地形作傳播基準(zhǔn)。所謂中等起伏地形，是指在傳播路徑的地形剖面圖上，地面起伏高度不超過(guò)20m，且起伏緩慢，峰點(diǎn)與谷點(diǎn)之間的水平距離大于起伏高度。其它地形如丘陵、孤立山岳、斜坡和水陸混合地形等統(tǒng)稱(chēng)為不規(guī)則地形。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算目的：計(jì)算移動(dòng)信道中信號(hào)電場(chǎng)強(qiáng)度中值(或傳播損耗中值)方法：地形

==》參數(shù)

==》基準(zhǔn)損耗中值

==》修正因子第64頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基站天線(xiàn)有效高度(hb)2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第65頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月hb=hts-hga由于天線(xiàn)架設(shè)在高度不同地形上，天線(xiàn)的有效高度是不一樣的。

(例如，把20m的天線(xiàn)架設(shè)在地面上和架設(shè)在幾十層的高樓頂上，通信效果自然不同。)因此，必須合理規(guī)定天線(xiàn)的有效高度，其計(jì)算方法參見(jiàn)上圖。若基站天線(xiàn)頂點(diǎn)的海拔高度為hts，從天線(xiàn)設(shè)置地點(diǎn)開(kāi)始，沿著電波傳播方向的3km到15km之內(nèi)的地面平均海拔高度為hga，則定義基站天線(xiàn)的有效高度hb為2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第66頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.地物(或地區(qū))分類(lèi)不同地物環(huán)境其傳播條件不同，按照地物的密集程度不同可分為三類(lèi)地區(qū)：①開(kāi)闊地。在電波傳播的路徑上無(wú)高大樹(shù)木、建筑物等障礙物，呈開(kāi)闊狀地面，如農(nóng)田、荒野、廣場(chǎng)、沙漠和戈壁灘等。②郊區(qū)。在靠近移動(dòng)臺(tái)近處有些障礙物但不稠密，例如，有少量的低層房屋或小樹(shù)林等。③市區(qū)。有較密集的建筑物和高層樓房。自然，上述三種地區(qū)之間都有過(guò)渡區(qū)，但在了解以上三類(lèi)地區(qū)的傳播情況之后，對(duì)過(guò)渡區(qū)的傳播情況就可以大致地作出估計(jì)。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第67頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.2中等起伏地形上傳播損耗的中值

1.市區(qū)傳播損耗的中值在計(jì)算各種地形、地物上的傳播損耗時(shí)，均以中等起伏地上市區(qū)的損耗中值或場(chǎng)強(qiáng)中值作為基準(zhǔn)，因而把它稱(chēng)作基準(zhǔn)中值或基本中值。由電波傳播理論可知，傳播損耗取決于傳播距離d、工作頻率f、基站天線(xiàn)高度hb和移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度hm等。在大量實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，可作出傳播損耗基本中值的預(yù)測(cè)曲線(xiàn)。即典型中等起伏地上市區(qū)的基本中值A(chǔ)m(f,d)與頻率、距離的關(guān)系曲線(xiàn)。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第68頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中等起伏地上市區(qū)基本損耗中值2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算注：縱坐標(biāo)刻度以dB計(jì)，是以自由空間的傳播損耗為0dB的相對(duì)值。換言之，曲線(xiàn)上讀出的是基本損耗中值大于自由空間傳播損耗的數(shù)值。由圖可見(jiàn)，隨著頻率升高和距離增大，市區(qū)傳播基本損耗中值都將增加。圖中曲線(xiàn)是在基準(zhǔn)天線(xiàn)高度情況下測(cè)得的，即基站天線(xiàn)高度hb=200m，移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度hm=3m。第69頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月修正1：如果基站天線(xiàn)的高度不是200m,則損耗中值的差異用基站天線(xiàn)高度增益因子Hb(hb,d)表示。下圖給出了不同通信距離d時(shí)，Hb(hb,d)與hb的關(guān)系。顯然，當(dāng)hb＞200m時(shí)，Hb(hb,d)＞0dB；反之，當(dāng)hb＜200m時(shí)，Hb(hb,d)＜0dB。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第70頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月天線(xiàn)高度增益因子(a)基站Hb(hb,d);(b)移動(dòng)臺(tái)Hm(hm,f)2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第71頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月修正2：當(dāng)移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度不是3m時(shí)，需用移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度增益因子Hm(hm,f)加以修。當(dāng)hm

＞3m時(shí)，Hm(hm,f)＞0dB；反之，當(dāng)hm＜3m時(shí)，Hm(hm,f)＜0dB。由上圖還可見(jiàn)，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度大于5m以上時(shí)，其高度增益因子Hm(hm,f)不僅與天線(xiàn)高度、頻率有關(guān)，而且還與環(huán)境條件有關(guān)。例如，在中小城市，因建筑物的平均高度較低，故其屏蔽作用較小，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度大于4m時(shí)，隨天線(xiàn)高度增加，天線(xiàn)高度增益因子明顯增大；若移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度在1～4m范圍內(nèi)，Hm(hm,f)受環(huán)境條件的影響較小，移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度增高一倍時(shí)，Hm(hm,f)變化約為3dB。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第72頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月修正3：市區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)中值還與街道走向(相對(duì)于電波傳播方向)有關(guān)。縱向路線(xiàn)(與電波傳播方向相平行)的損耗中值明顯小于橫向路線(xiàn)(與傳播方向相垂直)的損耗中值。這是由于沿建筑物形成的溝道有利于無(wú)線(xiàn)電波的傳播(稱(chēng)溝道效應(yīng))，使得在縱向路線(xiàn)上的場(chǎng)強(qiáng)中值高于基準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)中值，而在橫向路線(xiàn)上的場(chǎng)強(qiáng)中值低于基準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)中值。圖3-25給出了它們相對(duì)于基準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)中值的修正曲線(xiàn)。

2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第73頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月街道走向修正曲線(xiàn)2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第74頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.郊區(qū)和開(kāi)闊地?fù)p耗的中值

郊區(qū)的建筑物一般是分散、低矮的，故電波傳播條件優(yōu)于市區(qū)。郊區(qū)場(chǎng)強(qiáng)中值與基準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)中值之差稱(chēng)為郊區(qū)修正因子，記作Kmr，它與頻率和距離的關(guān)系如圖3-26所示。由圖可知，郊區(qū)場(chǎng)強(qiáng)中值大于市區(qū)場(chǎng)強(qiáng)中值。或者說(shuō)，郊區(qū)的傳播損耗中值比市區(qū)傳播損耗中值要小。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第75頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-26郊區(qū)修正因子2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第76頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

如何求出郊區(qū)、開(kāi)闊地及準(zhǔn)開(kāi)闊地的損耗中值？方法：一、確定相關(guān)參數(shù)（頻率、傳播距離…)二、查圖求出相應(yīng)的市區(qū)傳播損耗中值（基準(zhǔn)）三、減去由圖查得的修正因子即可。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第77頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月開(kāi)闊地、準(zhǔn)開(kāi)闊地修正因子2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算開(kāi)闊地、準(zhǔn)開(kāi)闊地(開(kāi)闊地與郊區(qū)間的過(guò)渡區(qū))的場(chǎng)強(qiáng)中值相對(duì)于基準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)中值的修正曲線(xiàn)。Qo表示開(kāi)闊地修正因子,Qr表示準(zhǔn)開(kāi)闊地修正因子。

結(jié)論：開(kāi)闊地的傳播條件優(yōu)于市區(qū)、郊區(qū)及準(zhǔn)開(kāi)闊地，在相同條件下，開(kāi)闊地上場(chǎng)強(qiáng)中值比市區(qū)高近20dB。第78頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.3不規(guī)則地形上傳播損耗的中值

1.丘陵地的修正因子Kh

丘陵地的地形參數(shù)用地形起伏高度Δh表征。它的定義是：自接收點(diǎn)向發(fā)射點(diǎn)延伸10km的范圍內(nèi)，地形起伏的90%與10%的高度差(參見(jiàn)下圖(a)上方)即為Δh。這一定義只適用于地形起伏達(dá)數(shù)次以上的情況，對(duì)于單純斜坡地形將用后述的另一種方法處理。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第79頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月丘陵地場(chǎng)強(qiáng)中值修正因子(a)修正因子Kh;(b)微小修正因子Khf2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第80頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.孤立山岳修正因子Kjs

當(dāng)電波傳播路徑上有近似刃形的單獨(dú)山岳時(shí)，若求山背后的電場(chǎng)強(qiáng)度，一般從相應(yīng)的自由空間場(chǎng)強(qiáng)中減去刃峰繞射損耗即可。但對(duì)天線(xiàn)高度較低的陸上移動(dòng)臺(tái)來(lái)說(shuō)，還必須考慮障礙物的陰影效應(yīng)和屏蔽吸收等附加損耗。由于附加損耗不易計(jì)算，故仍采用統(tǒng)計(jì)方法給出的修正因子Kjs曲線(xiàn)。

適用范圍：工作頻段為450~900MHz、山岳高度在110~350m范圍，由實(shí)測(cè)所得的弧立山岳地形的修正因子Kjs的曲線(xiàn)。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第81頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月孤立山岳修正因子Kjs

2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第82頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其中，d1是發(fā)射天線(xiàn)至山頂?shù)乃骄嚯x，d2是山頂至移動(dòng)臺(tái)的水平距離。圖中，Kjs是針對(duì)山岳高度H=200m所得到的場(chǎng)強(qiáng)中值與基準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)的差值。如果實(shí)際的山岳高度不為200m，則上述求得的修正因子Kjs還需乘以系數(shù)α，計(jì)算α的經(jīng)驗(yàn)公式為

式中，H的單位為m。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第83頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.斜波地形修正因子Ksp

斜坡地形系指在5~10km范圍內(nèi)的傾斜地形。若在電波傳播方向上，地形逐漸升高，稱(chēng)為正斜坡，傾角為+θm；反之為負(fù)斜坡，傾角為-θm，如下圖下部所示。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第84頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月斜坡地形修正因子Ksp

2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第85頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.水陸混合路徑修正因子KS

在傳播路徑中如遇有湖泊或其它水域，接收信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)往往比全是陸地時(shí)要高。為估算水陸混合路徑情況下的場(chǎng)強(qiáng)中值，用水面距離dSR與全程距離d的比值作為地形參數(shù)。此外，水陸混合路徑修正因子KS的大小還與水面所處的位置有關(guān)。

下圖中，曲線(xiàn)A表示水面靠近移動(dòng)臺(tái)一方的修正因子，曲線(xiàn)B(虛線(xiàn))表示水面靠近基站一方時(shí)的修正因子。在同樣dSR/d情況下，水面位于移動(dòng)臺(tái)一方的修正因子KS較大，即信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)中值較大。如果水面位于傳播路徑中間，則應(yīng)取上述兩條曲線(xiàn)的中間值。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第86頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水陸混合路徑修正因子2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第87頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.4任意地形地區(qū)的接收信號(hào)功率中值計(jì)算1.中等起伏地市區(qū)中接收信號(hào)的功率中值PP中等起伏地市區(qū)接收信號(hào)的功率中值PP(不考慮街道走向)可由下式確定：［PP］=［P0］-Am(f,d)+Hb(hb,d)+Hm(hm,f)

=［P0］-(Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f))

P0為自由空間傳播條件下的接收信號(hào)的功率2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算傳輸損耗中值第88頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式中：PT——發(fā)射機(jī)送至天線(xiàn)的發(fā)射功率；λ——工作波長(zhǎng)；d——收發(fā)天線(xiàn)間的距離；Gb——基站天線(xiàn)增益；Gm——移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)增益。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第89頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

Am(f,d)是中等起伏地市區(qū)的基本損耗中值，即假定自由空間損耗為0dB，基站天線(xiàn)高度為200m,移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度為3m的情況下得到的損耗中值。

Hb(hb,d)是基站天線(xiàn)高度增益因子，它是以基站天線(xiàn)高度200m為基準(zhǔn)得到的相對(duì)增益。

Hm(hm,f)是移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度增益因子，它是以移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度3m為基準(zhǔn)得到的相對(duì)增益。若需要考慮街道走向，還應(yīng)再加上縱向或橫向路徑的修正值。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第90頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.任意地形地區(qū)接收信號(hào)的功率中值PPC

任意地形地區(qū)接收信號(hào)的功率中值以中等起伏地市區(qū)接收信號(hào)的功率中值PP為基礎(chǔ)，加上地形地物修正因子KT，即［PPC］=［PP］+KT地形地物修正因子KT一般可寫(xiě)成

KT=Kmr+Qo+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+KS

2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第91頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式中：

Kmr——郊區(qū)修正因子

Qo、Qr——開(kāi)闊地或準(zhǔn)開(kāi)闊地修正因子

Kh、Khf——丘陵地修正因子及微小修正因子

Kjs——孤立山岳修正因子

Ksp——斜坡地形修正因子

KS——水陸混合路徑修正因子2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第92頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月任意地形地區(qū)的傳播損耗中值

LA=LT-KT

式中，LT為中等起伏地市區(qū)傳播損耗中值，即

LT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第93頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例3-2某一移動(dòng)信道，工作頻段為450MHz，基站天線(xiàn)高度為50m，天線(xiàn)增益為6dB，移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度為3m，天線(xiàn)增益為0dB；在市區(qū)工作，傳播路徑為中等起伏地，通信距離為10km。試求：

(1)傳播路徑損耗中值；

(2)若基站發(fā)射機(jī)送至天線(xiàn)的信號(hào)功率為10W，求移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)得到的信號(hào)功率中值。2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第94頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解根據(jù)已知條件，KT=0,LA=LT，可分別計(jì)算如下：自由空間傳播損耗［Lfs］=

32.44+20lgf+20lgd=

32.44+20lg450+20lg10=

105.5dB2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第95頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月查得市區(qū)基本損耗中值

Am(f,d)=27dB由圖可得：

基站天線(xiàn)高度增益因子

Hb(hb,d)=-12dB移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度增益因子Hm(hm,f)=0dBLA=LT=105.5+27+12=144.5dB2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第96頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中等起伏地市區(qū)中接收信號(hào)的功率中值2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第97頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若上題改為郊區(qū)工作，傳播路徑是正斜坡，且θm=15mrad,其它條件不變，再求傳播路徑損耗中值及接收信號(hào)功率中值。解：可知LA=LT-KT，由上例已求得LT=144.5dB。根據(jù)已知條件，地形地區(qū)修正因子KT只需考慮郊區(qū)修正因子Kmr和斜坡修正因子Ksp，因而

KT=Kmr+Ksp

查得Kmr為

Kmr=12.5dB2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第98頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月查得Ksp為

Ksp=3dB所以傳播路徑損耗中值為

LA=LT-KT=LT-(Kmr+Ksp)=144.5-15.5=129dB接收信號(hào)功率中值為［PPC］=

［PT］+［Gb］+［Gm］-LA=

10+6-129=-113dBW=-83dBm

或［PPC］=

［PP］+KT=-98.5dBm+15.5dB=-83dBm2.4移動(dòng)信道的傳輸損耗中值計(jì)算第99頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3移動(dòng)信道的傳播模型背景：移動(dòng)信道中電波傳播的條件十分惡劣和復(fù)雜，因而要準(zhǔn)確地計(jì)算信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)或傳播損耗是很困難的方法：通常采用分析和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的辦法。測(cè)試數(shù)據(jù)采集分析歸納經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ托Ｕ?00頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1傳播損耗預(yù)測(cè)模型(hata模型）1.Hata模型原理：Hata模型是用圖表給出的路徑損耗數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)公式適用范圍：該公式適用于150~1500MHz頻率范圍使用方法：Hata將市區(qū)的傳播損耗表示為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的公式和一個(gè)應(yīng)用于其他不同環(huán)境的附加校正公式第101頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在市區(qū)的中值路徑損耗的標(biāo)準(zhǔn)公式為(CCIR采納的建議)Lurban(dB)=69.55+26.16lgfc-13.82lghb-a(hre)+(44.9-6.55lghb)lgdfc是在150~1500MHz內(nèi)的工作頻率；hb是基站發(fā)射機(jī)的有效天線(xiàn)高度（單位為m，適用范圍30~200m），其定義為天線(xiàn)相對(duì)海平面高度hts減去距離從3km到15km之間的平均地面高度hga;hre是移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)的有效天線(xiàn)高度（單位為m，適用范圍1~10m）;d是收發(fā)天線(xiàn)之間的距離（單位為km，適用范圍1~10km）；a(hre)是移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)的有效天線(xiàn)高度的修正因子。3.1.1傳播損耗預(yù)測(cè)模型(hata模型）第102頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于小城市到中等城市，a(hre)的表達(dá)式為a(hre)=(1.1lgfc-0.7)hre-(1.56lgfc-0.8)dB

對(duì)于大城市,a(hre)的表達(dá)式為

a(hre)=8.29(lg1.54hre)2-1.1dBfc≤300MHz

a(hre)=3.2(lg11.754hre)2-4.97dBfc≥300MHz3.1.1傳播損耗預(yù)測(cè)模型(hata模型）第103頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月郊區(qū)的路徑損耗開(kāi)闊的農(nóng)村地帶的路徑損耗

Lsuburban(dB)=Lurban-2［lg(fc/28)］

Lrural(dB)=Lurban-4.78(lgfc)2+18.33lgfc-40.94修正因子3.1.1傳播損耗預(yù)測(cè)模型(hata模型）第104頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型背景：歐洲研究委員會(huì)COST-231在Walfish和Ikegami分別提出的模型的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)加以完善而提出了COST-231／Walfish／Ikegami模型這種模型考慮到了自由空間損耗、沿傳播路徑的繞射損耗以及移動(dòng)臺(tái)與周?chē)ㄖ蓓斨g的損耗。COST-231模型已被用于微小區(qū)的實(shí)際工程設(shè)計(jì)。第105頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型參數(shù)定義：建筑物高度hroof(m)；道路寬度w(m)；建筑物的間隔b(m)；相對(duì)于直達(dá)無(wú)線(xiàn)電路徑的道路方位φ。模型適用的范圍：頻率f：800～2000MHz距離d：0.02～5km基站天線(xiàn)高度hb：4～50m移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度hm：1～3m。第106頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(a)模型中所用的參數(shù)；(b)街道方位的定義3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第107頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月模型適用的范圍：頻率f：800～2000MHz；距離d：0.02～5km；基站天線(xiàn)高度hb：4～50m；移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度hm：1～3m。3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第108頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1)可視傳播路徑損耗可視傳播路徑損耗的計(jì)算公式為

Lb=42.6+26lgd+20lgf

損耗Lb以dB計(jì)算，距離d以km計(jì)算，頻率f以MHz計(jì)算。3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第109頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)非可視傳播路徑損耗非可視傳播路徑損耗的計(jì)算公式為

Lb=L0+Lrts+Lmsd

L0是自由空間傳播損耗；Lrts是屋頂至街道的繞射及散射損耗；Lmsd是多重屏障的繞射損耗。

(1)自由空間傳播損耗的計(jì)算公式為

L0=32.4+20lgd+20lgf

3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第110頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)屋頂至街道的繞射及散射損耗(基于Ikegami模型)的計(jì)算公式為w為街道寬度(m)；Δhm=hroof-hm為建筑物高度hroof與移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度hm之差(m)；Lori是考慮到街道方向的實(shí)驗(yàn)修正值，且3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第111頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月0≤φ<35°35°≤φ<55°55°≤φ<90°φ是入射電波與街道走向之間的夾角。

考慮到街道方向的實(shí)驗(yàn)修正值：3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第112頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)多重屏障的繞射損耗(基于Walfish模型)的計(jì)算公式為b為沿傳播路徑建筑物之間的距離(m)；Lbsh和Ka表示由于基站天線(xiàn)高度降低而增加的路徑損耗；Kd和Kf為L(zhǎng)msd與距離d和頻率f相關(guān)的修正因子，與傳播環(huán)境有關(guān)。3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第113頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月hb>hroofhb≤hroof

hb>hroof

hb≤hroof且d≥0.5kmhb≤hroof且d≥0.5km3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第114頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月hb>hroof

hb≤hroof

用于中等城市及具有中等密度樹(shù)木的郊區(qū)中心用于大城市中心hb和hroof分別為基站天線(xiàn)和建筑物屋頂?shù)母叨?m)，Δhb為兩者之差：

Δhb=hb-hroof

3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第115頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月GSM系統(tǒng)中，f=1800MHz的傳輸損耗在同一條件下，f=1800MHz的傳輸損耗可用900MHz的損耗值求出，即：

L1800=L900+10dB

注：用COST-231模型作微蜂房覆蓋區(qū)預(yù)測(cè)時(shí)，需要詳細(xì)的街道及建筑物的數(shù)據(jù)，不宜采用統(tǒng)計(jì)近似值。

3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第116頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在缺乏周?chē)ㄖ镌敿?xì)數(shù)據(jù)時(shí)，COST-231推薦使用下述缺省值：·

b=20~50m；·w=b/2;·

hroof=3×（樓層數(shù)）+·

φ=90°。3斜頂0平頂注：當(dāng)基站天線(xiàn)高度與其附近的屋頂高度大致在同一水平時(shí)，其高度差的微小變化將引起路徑損耗的急劇變化；此外，

當(dāng)天線(xiàn)高度遠(yuǎn)小于屋頂高度時(shí)，誤差也較大。3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第117頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)COST-231/Walfish/Ikegami模型在某城市的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值作比較，平均誤差在±3dB的范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)偏差為5～7dB。假定f=880MHz，hm=1.5m，hb=30m，hroof=30m，平頂建筑，φ=90°，w=15m，則COST-231/Walfish/Ikegami模型和Hata模型的比較Hata模型給出的路徑損耗要低13~16dB。

3.1.2COST-231／Walfish／Ikegami模型第118頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電波傳播損耗預(yù)測(cè)模型（室外）模型應(yīng)用頻率小區(qū)半徑基站天線(xiàn)高度Hb終端天線(xiàn)高度HmHata150～1500MHz＞1km30～200m1～10mCOST-231Hata1500～2000MHz＞1km30～200m1～10mCOST-231/Wal/Ike800～2000MHz0.02～5km4～50m1～3m第119頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月室內(nèi)(辦公室)路徑損耗的基礎(chǔ)是COST-231模型，定義如下：3.1.3室內(nèi)(辦公室)測(cè)試環(huán)境路徑損耗模型第120頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Lfs—發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的自由空間損耗；Lc—固定損耗；kwi—被穿透的i類(lèi)墻的數(shù)量；n—被穿透樓層數(shù)量；Lwi—i類(lèi)墻的損耗；Lf—相鄰層之間的損耗；b—經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。3.1.3室內(nèi)(辦公室)測(cè)試環(huán)境路徑損耗模型第121頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)損耗分類(lèi)的加權(quán)平均3.1.3室內(nèi)(辦公室)測(cè)試環(huán)境路徑損耗模型第122頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月d為收發(fā)信機(jī)的距離間隔(m)，n為在傳播路徑中樓層的數(shù)目。L在任何情況下應(yīng)小于自由空間的損耗，對(duì)數(shù)正態(tài)陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)偏差為12dB。室內(nèi)路徑損耗(dB)模型可用下面的簡(jiǎn)化形式表示:3.1.3室內(nèi)(辦公室)測(cè)試環(huán)境路徑損耗模型第123頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2多徑信道的沖激響應(yīng)模型1.基本多徑信道的沖激響應(yīng)模型在多徑環(huán)境下，信道的沖激響應(yīng)可以表示為N表示多徑的數(shù)目;ak表示每個(gè)多徑的幅值（衰減系數(shù)）；tk表示多徑的時(shí)延（相對(duì)時(shí)延差）；θk表示多徑的相位。第124頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)最大多普勒頻率為fm。圖中假定每一條路徑的幅度均服從瑞利分布，即每一條路徑的信號(hào)幅度可以看成是窄帶高斯過(guò)程（該模型稱(chēng)為Clarke模型，每一路徑由若干個(gè)具有相同功率的從不同角度（按均勻分布）到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)組成），則其功率譜可以表示為3.2.1基本多徑信道的沖激響應(yīng)模型,Pav是每一路信號(hào)的平均功率。該式被稱(chēng)為典型的多普勒譜（簡(jiǎn)稱(chēng)為典型譜）第125頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1基本多徑信道的沖激響應(yīng)模型第一步：產(chǎn)生瑞利衰落的信號(hào)第二步：多個(gè)瑞利衰落的信號(hào)疊加第126頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1基本多徑信道的沖激響應(yīng)模型當(dāng)每一路徑信號(hào)中有直射分量時(shí)，其信號(hào)幅度的功率譜由典型譜和一條直射路徑譜組成，可以表示為該式被稱(chēng)為萊斯多普勒譜（簡(jiǎn)稱(chēng)為萊斯譜）。第127頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在COST-207中還用到了兩類(lèi)高斯多普勒譜(GAUS1和GAUS2)，其表達(dá)式為式中：A1=A-10dB，B1=B-15dB。第128頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2GSM中的多徑信道模型類(lèi)型：在GSM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了鄉(xiāng)村地區(qū)(RA)、典型市區(qū)(TU)、典型山區(qū)(HT)等情況下的多徑模型。方法：其中鄉(xiāng)村地區(qū)(RA)和典型市區(qū)(TU)及簡(jiǎn)化的典型市區(qū)模型分別如表所示。表中給出了兩組等效的參數(shù)（1）和（2）；表由多徑組成，對(duì)于每一條多徑給出了它的相對(duì)時(shí)間、平均相對(duì)功率和其多普勒譜的類(lèi)型，它們主要由萊斯頻譜和典型譜組成。第129頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表3-3鄉(xiāng)村地區(qū)(RA)模型(6支路)3.2.2GSM中的多徑信道模型第130頁(yè)，課件共151頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表