无线电波传播特性ppt课件.ppt

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1、无线电波传播特性陈惠民教授2006年3月27日上海大学通信与信息工程学院11.引言1.1概述无线信道研究的重要性无线信道的研究方法无线信道的研究目的1.2陆地移动无线电波传播特点1.3地形环境分类2无线信道研究的重要性无线电波传播特性直接关系到通信设备的性能，天线高度的确定，通信距离的估算多径时变衰落32)无线信道的研究方法理论分析实测法模拟法43)无线信道的研究目的最终要解决：无线信号在移动信道中可能发生的变化及发生变化的原因，从而找出措施来克服这些不利影响。51.2陆地移动无线电波传播特点传播的开放性接收环境的复杂性通信用户的随机

2、移动性1.2.1移动信道的3个主要特点63种不同层次的损耗自由空间路径传播损耗慢衰落损耗快衰落损耗1.2.2无线电信号在移动信道中受到的3类损耗和4种效应74种主要效应阴影效应远近效应多径效应多普勒效应81.3地形环境分类地形特征定义地形分类传播环境分类91）地形特征定义地形波动高度Δh沿通信方向，距接收地点10公里范围内，10％高度线与90％高度线之高度差10天线有效高度hb移动台天线基站天线：沿电波传播方向，距基站3～15公里范围内平均地面高度以上的天线高度。112）地形分类准平坦地形不规则地形123）传播环境分类开阔地区郊区中小

3、城市地区大城市地区132.自由空间传播2.1什么叫自由空间2.2自由空间基本传输损耗：2.3功率通量密度Pd的定义2.4自由空间某点接收功率142.1什么叫自由空间自由空间是满足下列条件的一种理想空间：均匀无损耗的无限大空间各向同性电导率为0，相对介电常数和相对磁导率恒为1152.2自由空间基本传输损耗：传输损耗：接收信号功率：Lbs定义为自由空间路径损耗上式可表示为：16172.3功率通量密度Pd的定义该图表明在自由空间中从一个全向点源发出的功率通量密度情况。182.4自由空间某点接收功率用电场表示为：式中Ae是天线的有效面积192

4、03.1什么叫多径衰落多径传播的信号到达接收端时，有时同相迭加而幅度增强，有时反相迭加而减弱，即产生了衰落。这种由多径现象引起的衰落，叫多径衰落21多径衰落的描述信号的多径衰落可以从两个方面来描述和测量：空域：幅度衰落变化时域：时延扩展223.2两径传播模型23接收端电场强度：接收点功率：2425263.3多普勒频移移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变化。这种现象叫多普勒效应。由多普勒效应所引起的附加频移称为多普勒频移（DoppleShift）。2728293.4多径接收信号的统计特性瑞利分布莱斯分布30瑞利分布接收信号幅度：接

5、收信号相位：接收信号包络r的累积分布函数：一阶矩二阶矩31瑞利分布概率密度函数曲线32莱斯分布接收信号中有较强直射波时，接收信号幅度服从莱斯分布：33莱斯分布概率密度函数曲线343.5衰落率衰落率是信号包络衰落的速率平均衰落率可表示为：353.6电平通过率信号包络在单位时间内以正斜率通过某一规定电平R的平均次数叫电平通过率。36可推导得电平通过率为：Ρ为电平归一化比值373.7衰落持续时间τR信号包络低于某个给定电平值的概率与该电平所对应的电平通过率之比叫平均衰落持续时间。384.多径传播对数字传输的影响（时域角度）4.1时延扩展4

6、.2相关带宽4.3多普勒频展FD4.4相关时间4.5衰落信道的类型394.1时延扩展1.定义：在多径传播条件下，接收信号会产生时延扩展，或称时延散布。时延扩展可以直观理解为一串接收脉冲中，最大传输时延和最小传输时延的差值，记为△。402.定量描述:时延谱平均时延扩展均方根时延扩展最大多径时延差411)时延谱422)平均时延扩展433)均方根时延扩展式中：444)最大多径时延差Tm归一化的包络特征曲线P(τ)下降到-20dB处所对应的时差。454.2相关带宽两个信号包络相关系数等于0.5时所对应的频率间隔称为相关带宽BC物理意义：相关带

7、宽是表征移动信道中能通过多少带宽信号能力的统计量度。46例题：47484.3多普勒频展FD由于移动台的运动，接收信号会在收端产生多普勒频移。在多径的情况下，这种频移会成为多普勒频率扩展。494.4相干时间多普勒频展的倒数定义为相干时间TC物理意义：相干时间是表征时变信道对信号的衰落节拍。504.5衰落信道的类型按多径时延扩展分平衰落频率选择性衰落(1)信号带宽BW<信道带宽BW(2)时延扩展Δ<码元周期T(1)信号带宽BW>信道带宽BW(2)时延扩展Δ>码元周期T51按多普勒频展分快衰落慢衰落(1)多普勒频展大(2)相干时间<码元时间

8、(3)信道变化快于基带信号变化(1)多普勒频展小(2)相干时间>码元时间(3)信道变化慢于基带信号变化525.阴影衰落（慢衰落）5.1概念5.2统计特性535.1概念移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时，就构成接收天线处