移動通信無線基礎(chǔ)知識..docx

1、無線基礎(chǔ)知識教材目錄一基礎(chǔ)知識與基本概念 .- 3 -.1.第一代移動通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn)。.- 3 -.2.第二代移動通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn).- 3 -.3.第三代移動通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn).- 3 -.4.何謂“雙工”方式？何謂“多址”方式？.- 3 -.5.發(fā)信功率及其單位換算 .- 4 -.6.接收機(jī)的熱噪聲功率電平（底噪）.錯誤！未定義書簽。.7.接收機(jī)靈敏度 .- 4 -.8.信噪比、帶寬和信道容量香農(nóng)定律.- 4 -.9.電場強(qiáng)度、電壓及功率電平的換算.- 8 -.10.MIMO（多入多出）技術(shù) .錯誤！未定義書簽。.11.智能天線是怎么回事？ .- 8 -.12.載頻間隔，發(fā)射（調(diào)

2、制）帶寬和接收（噪聲）帶寬.錯誤！未定義書簽。二電波傳播基礎(chǔ)理論 .- 9 -.13.陸地移動通信中無線電波傳播的主要特點(diǎn).- 9 -.14.路徑（中值）損耗 .- 9 -.15.快衰落遵循什么分布規(guī)律？基本特征和克服方法。.- 9 -.16.慢衰落遵循什么分布規(guī)律？基本特征及對工程設(shè)計(jì)參數(shù)的影響？.-10-.17.移動通信中的多普勒頻移 .-10-.18.遠(yuǎn)近效應(yīng)及其克服方法 .錯誤！未定義書簽。.19.什么是自由空間的傳播模式？.-11-.20.2G系統(tǒng)的宏小區(qū)傳播模式 .-11-.21.3G系統(tǒng)的宏小區(qū)傳播模式 .-11-.22.微小區(qū)傳播模式 .-12-.23.室內(nèi)傳播模式 .-13-

3、.24.為什么有時會收到很遠(yuǎn)的基站發(fā)射的電波.-13-.25.信號中值電平及其統(tǒng)計(jì)特性.-14-.26.接收靈敏度、最低功率電平和無線覆蓋區(qū)邊緣位置百分比的關(guān)系.-15-.27.無線覆蓋區(qū)邊緣位置百分比和無線覆蓋區(qū)整區(qū)位置百分比的關(guān)系.-16-.28.全鏈路平衡和最大允許路徑損耗.錯誤！未定義書簽。三室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)與器件相關(guān)概念介紹.-18-.29.什么是室內(nèi)覆蓋系統(tǒng) .-18-.30.天線的定義及主要功能 .-19-.31.天線增益 .-19-.32.主瓣、副瓣和定向天線的前后比.-19-.33.何謂“分集”？ .-19-.34.功分器 .-21-.35.定向耦合器 .-21-.36.3dB

4、電橋 .-22-.37.濾波器 .-22-.38.頻段合路器 .-22-.39.應(yīng)用功能對比：頻段合路器電橋功分器.-23-一基礎(chǔ)知識與基本概念.1.第一代移動通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn)近代的陸地移動通信系統(tǒng)，也稱為蜂窩移動通信系統(tǒng)；自80 年代起，已歷經(jīng)三代。第一代的主要特點(diǎn)是利用模擬傳輸方式實(shí)現(xiàn)話音業(yè)務(wù)，以 AMPS（美國、 南美洲）、TACS（英國、 中國）和 NMT（北歐）為代表。主要商用時間從80 年代初開始到90 年代前期。它的主要特點(diǎn)是：（ 1） 模擬話音直接調(diào)頻；（ 2） 多信道共用和頻分多址接入方式；（ 3） 頻率復(fù)用的蜂窩小區(qū)組網(wǎng)方式和越區(qū)切換；（ 4） 無線信道的隨機(jī)變參特征使

5、無線電波受多徑快衰落和陰影慢衰落的影響（ 5） 環(huán)境噪聲和多類電磁干擾的影響；（ 6） 無法與固定網(wǎng)迅速向數(shù)字化推進(jìn)相適應(yīng)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)很難開展；（ 7） 安全保密性差，易被“竊聽” ，易被“仿制燒號” 。.2.第二代移動通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn)第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)以數(shù)字傳輸方式實(shí)現(xiàn)話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以 GSM, IS-95CDMA為主 ;PHS 為輔。主要商用時間從90 年代中期開始到現(xiàn)在。它的主要特點(diǎn)是：（ 1） 低速率話音編碼技術(shù)和數(shù)字調(diào)制；（ 2） 每載波多路、時分多址或碼分多址接入；（ 3） Rake 接收機(jī)和自適應(yīng)均衡技術(shù)；（ 4） 與固定網(wǎng)向數(shù)字化推進(jìn)相適應(yīng)，具有中低速數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)能

6、力；（ 5） 先進(jìn)的開放的技術(shù)規(guī)范（如A 接口和 U 接口），有利于形成既競爭又相互促進(jìn)的機(jī)制；（ 6） 安全保密性強(qiáng)，不易“竊聽” ，不易“仿制” ；（ 7） 有利于大規(guī)模集成。.3.第三代移動通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn)第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)以更高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和更好的頻譜利用率為目標(biāo)，采用寬帶 CDMA 為主流技術(shù)，目前已形成兩類三種空中接口標(biāo)準(zhǔn)，即 WCDMA - FDD （簡稱 WCDMA ）、WCDMA - TDD（簡稱 TD-SCDMA ）和 CDMA2000 。它的主要特點(diǎn)是：（ 1） 新型的調(diào)制技術(shù)，包括多載波調(diào)制和可變速率調(diào)制技術(shù)；（ 2） 高效的信道編譯碼技術(shù)，除了沿用第二代的卷積

7、碼外，還對高速數(shù)據(jù)采用了Turbo 糾錯編碼技術(shù)；（ 3） Rake 接收多徑分集技術(shù)以提高接收靈敏度和實(shí)現(xiàn)軟切換；（ 4） 軟件無線電技術(shù)易于多模工作；（ 5） 智能天線技術(shù)有利于提高載干比；（ 6） 多用戶檢測技術(shù)以消除和降低多址干擾；（ 7） 可與固定網(wǎng)中的電路交換和分組交換網(wǎng)很好地相適應(yīng)，滿足各類用戶對話音及高、中、低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。.4.何謂“雙工”方式？何謂“多址”方式？“雙工”（Duplexer ）是相對于“單工”而言的收發(fā)信機(jī)工作方式。在無線對講（集群）電話問世之初，由于技術(shù)及成本因素，發(fā)信機(jī)采用了“按下講話”的方式，即有一個通話按鈕，按下時表- 3 -示發(fā)信，放開時才能接

8、收，也就是說，此種通話方式不能像固定電話那樣同時收發(fā)，故稱之為“單工”。而技術(shù)的進(jìn)步和制造成本的下降，使雙工濾波器能夠滿足各類工作頻段的使用要求，從而使無線對講電話也能像固定電話那樣同時接收和發(fā)送，不需要在講話時按下按鈕, 這種通話方式就是 “雙工”方式。當(dāng)收信和發(fā)信采用一對頻率資源時，稱為“頻分雙工”（ FDD ）；而當(dāng)收信和發(fā)信采用相同頻率僅以時間分隔時稱為“時分雙工”（ TDD ）。“多址”（ MultiAccess）是指在多信道共用系統(tǒng)中，終端用戶選擇通信對象的傳輸方式，在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，用戶可以通過選擇“頻道”、“時隙”或“ PN 碼”等多種方式進(jìn)行選址，它們分別對應(yīng)地被稱為“頻

9、分（ Frequency Division ）多址”、“時分（ Time Division ）多址”和“碼分（ Code Division ）多址”，簡稱 FDMA 、 TDMA 和 CDMA.5.發(fā)信功率及其單位換算通常發(fā)信機(jī)功率單位為“瓦特”（ W ），它也可以表示為dBW ，即以 1W 為基準(zhǔn)的功率分貝值，即 Pt（ dBW ） =10lg Pt（ W ）1W為了便于計(jì)算，發(fā)信功率單位也可用“毫瓦” （ mW ）表示，同樣，它也可以表示為 dBmW （簡寫為 dBm），即以 1mW 為基準(zhǔn)的功率分貝值，即：Pt（ mW ）Pt（ dBm） =10lg1mW而因?yàn)?W = 1000 mW所

10、以1 dBW = 30dBm.6.接收機(jī)靈敏度無線接收機(jī)的靈敏度是接收弱信號能力的量度，通常用v、 dBv、 dBmW 表示；接收機(jī)的靈敏度是一個系統(tǒng)指標(biāo), 它不僅取決于接收機(jī)射頻通道的性能(噪聲系數(shù)和帶寬), 而且與基帶單元的解調(diào)性能(門限及算法 )有關(guān) .; 外加噪聲對接收機(jī)的影響主要是在射頻通道引入了一個加性白噪聲 .接收機(jī)的靈敏度指標(biāo)標(biāo)稱值通常是在靜態(tài)（實(shí)驗(yàn)室屏蔽房內(nèi)）條件下，為獲得規(guī)定的終端通話質(zhì)量（如 C/N=18dB 或 FER=1 103v 和 dBv）或功等），在接收機(jī)輸入端輸入的電壓電平（率電平（ dBm）。.7.三階互調(diào)干擾當(dāng)收信機(jī)在接收有用信號的同時收到二個或二個以上具

11、有特殊頻率關(guān)系的無用信號時，由于收信機(jī)前端電路的非線性，當(dāng)無用信號足夠大時，也將產(chǎn)生互調(diào)干擾響應(yīng)。如圖，特殊頻率關(guān)系是指兩者間隔相等（f ）。- 4 -當(dāng)然f 的大小可以使無用信號在通帶內(nèi)或通帶外都可以產(chǎn)生干擾響應(yīng)，而且無用信號無論是已調(diào)或未調(diào)的都可構(gòu)成三階互調(diào)干擾響應(yīng)。收信機(jī)的三階互調(diào)干擾相應(yīng)將折算為同頻干擾處理，其產(chǎn)物也應(yīng)滿足系統(tǒng)組網(wǎng)所要求的載干比（例如 G 網(wǎng)為 12dB ）。我們可以列出2G 和 3G 各系統(tǒng)之間的可能產(chǎn)生的三階互調(diào)干擾頻率組合表。2G/3G 三階互調(diào)干擾頻率組合表NO第一干擾信號第二干擾信號第三干擾信號 （DL/TX被干擾接收頻率（ DL/TX ）（DL/TX ）（

12、UL/RX ）1C800G1800(M)G1800(U)C8002C800G1800(U)PHSC8003G900(M)G1800(M)PHSC8004C800G1800(M)G1800(U)G900(M/U)5G900(M/U)G1800(M)G1800(U)G900(M/U)6G900(M)G1800(U)PHSG900(M)7C800G900(U)G1800(M)G1800(M)8C800G900(M)G1800(M)G1800(U)9C800G900(U)G1800(U)G1800(U)10G1800(M)G1800(U)PHSG1800(U)11C800G900(U)G1800(M)

13、PHS12C800G900(M)G1800(U)PHS13C800G900(M/U)G1800(U)WCDMA(1920 1940)14C800G900(M)PHSWCDMA(1955 1980)15G1800(M)G1800(U)PHSWCDM(1920 1955)16G1800(M)PHSG1800(M)17G1800(U)PHSWCDMA(1950 1980)例一：表中第四項(xiàng)為三階II 型互調(diào)第一干擾信號，C800 下行： 870880MHz第二干擾信號，G1800（ M ）下行： 18051820MHz第三干擾信號，G1800（ U）下行： 18401850MHz可計(jì)算得： 1850-

14、1805+870=915MHz1840-1820+880=900MHz1840-1820+870=890MHz等被干擾接收頻率恰巧位于G900（ M/U ）整個上行頻段（890915MHz ）內(nèi)。例二：表中第六項(xiàng)也為三階II 型三個干擾信號分別為：G900（ M ）下行： 935954MHzG1800（ U）下行： 18401850MHz- 5 -PHS： 18901910MHz而 935-(1890-1850)=895MHz954-(1900-1850)=904MHz恰與 G900(M) 上行頻段890909MHz 相同。例三：表中第16 項(xiàng)為三階I 型二個干擾信號分別為G1800（ M ）

15、下行： 18051820MHzPHS： 18901910MHz而 2 1805-1900=1710MHz2 1815-1905=1725MHz恰與 G1800(M) 上行頻段17101725MHz 重疊。.8.三階互調(diào)干擾的特點(diǎn)三階互調(diào)干擾的第一個特點(diǎn)是將發(fā)信頻譜擴(kuò)大了三倍。如G 網(wǎng)，基站發(fā)信頻段為935 960MHz(25MHz帶寬 )則因?yàn)椋?2960935985MHz2935960910MHz可見，其可能的三階互調(diào)產(chǎn)物帶寬為75MHz ，是主信號頻段的三倍，由此可見，系統(tǒng)工作頻帶愈寬，互調(diào)干擾的危害性也越大，據(jù)此特點(diǎn)，我們在分析互調(diào)干擾時，應(yīng)該按運(yùn)營商的實(shí)際工作頻段來分析，而不應(yīng)將該網(wǎng)的

16、整個頻段為基礎(chǔ)來分析。如對G 網(wǎng)，我們應(yīng)將其拆分為G900（ M ）和G900(U) 來分析，前者下行發(fā)信為935954MHz, 而后者下行發(fā)信為954960MHz 。據(jù)此，我們在上題中列出2G 和 3G 各系統(tǒng)之間的可能產(chǎn)生的三階互調(diào)干擾頻率組合表。三階互調(diào)干擾的第二個特點(diǎn)是三階互調(diào)產(chǎn)物以三倍（ dB）數(shù)增加， 在功放特性曲線的線性段內(nèi)，當(dāng)輸入信號增加XdB 時，輸出信號也增加XdB ；而三階互調(diào)產(chǎn)物卻增加了3XdB, 信號與三階互調(diào)產(chǎn)物相對電平則應(yīng)增加2XdB 。在工程上，對互調(diào)產(chǎn)物的量化表示有多種簡稱，可以歸納為： IMP3 或 IP3：指三階互調(diào)產(chǎn)物的絕對值電平（ dBm ），通常應(yīng)標(biāo)

17、明測試功率，如果未標(biāo)明，則指 1dB 壓縮點(diǎn)處的互調(diào)電平。 IM3 ：指三階互調(diào)產(chǎn)物的相對電平（dBc），即功率與互調(diào)產(chǎn)物的相對電平差。 OIP3：指截獲點(diǎn)的互調(diào)產(chǎn)物電平（ dBm ）OIP3P0P0(IP3 )2Po：即額定輸出功率（dBm）這里，還必須強(qiáng)調(diào)指出的是，任何互調(diào)產(chǎn)物的電平與輸出功率密切相關(guān)，所以互調(diào)指標(biāo)必須標(biāo)明測試功率， 反之，一旦知道某功率電平下的互調(diào)產(chǎn)物，就可以對該放大器的非線性程度一目了然。三階互調(diào)干擾的第三個特點(diǎn)是互調(diào)產(chǎn)物對接收系統(tǒng)的影響應(yīng)按被干擾系統(tǒng)的多址方式?jīng)Q定。（ a） 當(dāng)被干擾系統(tǒng)是頻分多址和時分多址系統(tǒng)時，三階互調(diào)產(chǎn)物應(yīng)按同頻干擾保護(hù)比要求來滿足，即：對于 G

18、網(wǎng)，應(yīng)至少比信號低 12dB( 無跳頻時 )對于 PHS網(wǎng)，應(yīng)至少比信號低17dB。- 6 -（ b） 如果被干擾系統(tǒng)是碼分多址系統(tǒng)，則其三階互調(diào)產(chǎn)物也應(yīng)滿足被干擾系統(tǒng)的最大干擾容限的要求，即噪聲惡化不大于0.8dB 為準(zhǔn)。（ c） 來自工，科，醫(yī)等非無線電設(shè)備的干擾：此類非無線電設(shè)備的干擾大多產(chǎn)生帶外寬帶噪聲或強(qiáng)信號阻塞，可與（b）種情況合并討論。.9.dBc 與 dBm在第 6 題中，我們已經(jīng)闡明了dBm 或 dBW 都是用分貝數(shù)表示的絕對功率電平值，它以 1mW 或1W 功率電平為基準(zhǔn)。通常，發(fā)信機(jī)的雜散輻射，鄰道輻射和互調(diào)輻射功率電平可以用絕對值（dBm ）來表示，也可以用相對值（ d

19、Bc ）來表示。例如：某發(fā)信機(jī)額定功率電平為30dBm ，其雜散輻射電平為-70dBc，且絕對值不應(yīng)大于 -36dBm ，該項(xiàng)指標(biāo)表明：雜散輻射絕對電平為30 dBm-70 dB=-40 dBm且滿足絕對值不大于 -36dBm 的要求。又如： GSM 與 PHS 系統(tǒng)的發(fā)射功率與下行雜散輻射功率如下表所示GSMPHS下行發(fā)射功率+43dBm+36dBm 1GHz36dBm下行雜散輻射帶內(nèi)103dBm-90dBc 1GHz30dBm表明： GSM 的下行雜散輻射功率在1GHz 頻段內(nèi)為 36dBm，在 1GHz 頻段內(nèi)為 30dBm，相對于載波功率，也可分別表示為-79 dBc 和 -73dBc

20、，而 PHS 則用相對功率電平表示為-90 dBc ，計(jì)算時可以折成絕對電平：+36 dBm-90 dBc=-54dBm 。.10.信噪比、帶寬和信道容量香農(nóng)定律香農(nóng)（ shannon）信道容量公式可以用來論證信噪比，信道帶寬和信道容量之間的關(guān)系，即：C Blog 21PrN式中， C 是給定信號速率條件下的最大容量B 是傳輸帶寬Pr 為載頻功率，它是距離d 的函數(shù)N 為接收機(jī)射頻輸入端的噪聲功率由于 Pr 隨距離 d 的增大而降低；故信道容量也將隨著距離d 的增大而減小。對于 G 網(wǎng)，當(dāng)載 / 噪比為 12dB 時，其最大信號速率應(yīng)為12C 200103 log 2 1 10 1020010

21、34.07814 kbs而同樣的信號速率，對于傳輸帶寬已擴(kuò)頻至1.2288MHz的 IS-95C 網(wǎng)而言，其載噪比可以低至-6dB。通常香農(nóng)公式中的噪聲是指高斯白噪聲。香農(nóng)公式告訴我們，當(dāng)傳輸帶寬與載噪比確定以后，能傳輸?shù)淖畲笮盘査俾室簿痛_定，因而限制了信道容量。若要增加信道容量，則可以增加傳輸帶寬或者提高載噪比來達(dá)到。- 7 -.11.電場強(qiáng)度、電壓及功率電平的換算電場強(qiáng)度（ E）是指長度為 1 米的天線所感應(yīng)到的電壓，以v/m 、 v/m 、 dBv/m 計(jì)，對半波偶極天線而言，其有效長度為，故其感應(yīng)的電壓 e 為：e = E（ v）式中： E 為電場強(qiáng)度（ v/m），為波長（ m）由于半

22、波偶極天線的特性阻抗是73.13，而移動通信接收機(jī)的輸入阻抗通常為50 ，因此，接收機(jī)的輸入開路電壓5050A = e= E73.1373.13若以 dBv 計(jì)，則：A （ dBv） = E（ dBv/m ）+20lg 1.65= E +20lg 11.6例如：對于 900MHz 頻段， =0.33m ，當(dāng)采用半波偶極天線時，輸入電壓A 與接收場強(qiáng) E 之間的關(guān)系為：A （ dBv） = E（ dBv/m ） -21.33若采用其他增益天線，只需加上該天線相對于半波偶極天線的增益GD即可對于移動通信系統(tǒng)，按慣例是以電動勢（開路電壓）作為靈敏度指標(biāo)值。因此，其電壓與功率的換算應(yīng)為：A2P i =

23、R當(dāng) R=50時Pi = A 137（dBW ）或= A 107（dBm ）。.12.智能天線是怎么回事？智能天線系統(tǒng)是以陣列天線和實(shí)時自適應(yīng)信號處理算法為基礎(chǔ)，能夠從多個路徑信號和干擾信號中把有用信號區(qū)分出來，自動地產(chǎn)生多個窄波束方向圖，把主瓣指向不同的移動臺用戶，并自動抑制干擾方向的副瓣電平。智能天線所具有的這種精確跟蹤能力和干擾抑制能力特別適用干擾自限的碼分多址系統(tǒng)，從而提高了系統(tǒng)容量。智能天線使用后將有以下優(yōu)點(diǎn)：（ 1） 智能天線波束成型的結(jié)果等效于天線增益的提高，從而提高了接收靈敏度。（ 2） 智能天線的波束成型算法可以克服多徑衰落引起的性能惡化，并利用了多徑能量改善系統(tǒng)性能。（ 3

24、） 智能天線波束成型以后，大大降低位于零點(diǎn)附近的干擾信號，使多用戶干擾問題緩解，同時小區(qū)間的干擾也大大減少。（ 4） 智能天線獲取的上行信息可用于實(shí)現(xiàn)用戶定位。（ 5） 智能天線使用多個小功率發(fā)射及代替大功率發(fā)射機(jī)，提高了設(shè)備的可靠性并降低了成本。（ 6） 智能天線具備定位和跟蹤用戶終端的功能，從而可以自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)以滿足業(yè)務(wù)要求，并實(shí)現(xiàn)信道的動態(tài)分配。（ 7） 智能天線根據(jù)上行定位信息可以一次性地完成用戶的接力切換，避免了頻繁的軟切換以- 8 -及大量無線資源的占用，提高了通信質(zhì)量、系統(tǒng)容量和效率。（ 8） 智能天線在發(fā)射功率和接收抗干擾方面的優(yōu)勢，相當(dāng)于在同樣功率情況下，覆蓋范圍的增

25、加，降低了建網(wǎng)投資。二電波傳播基礎(chǔ)理論.13.陸地移動通信中無線電波傳播的主要特點(diǎn)陸地移動通信中無線電波傳播有兩個最顯著的特點(diǎn)：第一、隨著移動體的行進(jìn)，由于建筑物、樹林、起伏的地形及其他人為的、自然的障礙物的連續(xù)變化，接收信號場強(qiáng)會產(chǎn)生兩種衰落，即多徑快衰落和陰影慢衰落。前者是快速的微觀變化，故稱之為快衰落；后者是緩慢的宏觀變化，是由阻擋物引起的陰影效應(yīng)所造成的慢衰落。這兩種衰落疊加在一起就是陸地移動通信電波傳播的主要特性。第二、在城市環(huán)境中，衰落信號的平均強(qiáng)度與自由空間或光滑球面?zhèn)鞑ハ啾纫〉枚?，并且接收信號的質(zhì)量還要受到環(huán)境噪聲的嚴(yán)重影響。通常，隨距離增大而衰落的平均強(qiáng)度用電波傳播的路徑（

26、中值）損耗表示。.14.路徑（中值）損耗通常移動通信電波傳播的路徑（中值）損耗與距離和頻率有關(guān)，與收發(fā)天線的高度有關(guān)，也與地形地貌有關(guān)。各類場強(qiáng)預(yù)測模式都是人工模型，就是以某些特定的地形為基礎(chǔ)，經(jīng)過大量測試及計(jì)算機(jī)模擬分析以后提出的參考標(biāo)準(zhǔn)，隨后再加以修正。當(dāng)工作頻率確定以后，在特定的天線高度下，人工傳播模型都有三個特征值：斷點(diǎn)、斜率和附加修正因子。L P =K+ n lg d d 0 +CK 當(dāng) d = d 0 時的路徑 (中值 )損耗， d 0 即為斷點(diǎn)n 路徑（中值）損耗隨距離而變化的斜率（衰減因子）C 對地形地貌的修正因子.15.快衰落遵循什么分布規(guī)律？基本特征和克服方法。在移動通信傳

27、播環(huán)境中，到達(dá)移動臺天線的信號不是單一路徑，而是來自許多路徑的眾多反射波的合成。由于電波通過各個路徑的距離不同，因而各條路徑的反射波到達(dá)的時間不同，相位也不同。不同相位和幅度的多個信號在接收端疊加，有時同相增強(qiáng)，有時反相減弱。這樣，接收信號的幅度將急劇變化，即產(chǎn)生了衰落。這種衰落是由多徑傳播所引起的，稱為多徑快衰落。它的變化速率與移動體行進(jìn)速度及工作頻率 （波長）有關(guān)，其變化范圍可達(dá)數(shù)十分貝。 衰落的平均速率為 2 / （ 為車速 m/s； 為波長 m）。大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，絕大多數(shù)的多徑衰落遵循瑞利（ Raxleigh ）分布。一般來說，模擬移動通信系統(tǒng)主要考慮接收信號幅度的變化；而數(shù)字移動通

28、信系統(tǒng)還需考慮信號的時延和擴(kuò)展。在第二代和第三代數(shù)字移動通信系統(tǒng)中，都采用了以下三個措施減少多徑快衰落的影響：（1） 采用合理的糾錯編碼（如卷積碼、 Turbo 碼等）、交織保護(hù)和重傳協(xié)議，以增加信號的冗余度，并進(jìn)行時間分集；（ 2） 利用快速功控和（接收和 /或發(fā)信）分集緩解功率損失；（ 3） 使用多個 Rake 接收指峰進(jìn)行多徑分集接收，更好地集中能量。- 9 -.16.慢衰落遵循什么分布規(guī)律？基本特征及對工程設(shè)計(jì)參數(shù)的影響？在移動通信傳播環(huán)境中，電波在傳播路徑上遇到起伏的山丘、建筑物、樹林等障礙物阻擋，形成電波的陰影區(qū)，就會造成信號場強(qiáng)中值的緩慢變化，引起衰落。通常把這種現(xiàn)象稱為陰影效應(yīng)

29、，由此引起的衰落又稱為陰影慢衰落。另外，由于氣象條件的變化，電波折射系數(shù)隨時間的平緩變化，使得同一地點(diǎn)接收到的信號場強(qiáng)中值也隨時間緩慢地變化。但因?yàn)樵陉懙匾苿油ㄐ胖须S著時間的慢變化遠(yuǎn)小于隨地形的慢變化，因而通常在工程設(shè)計(jì)中忽略了隨時間的慢變化，而僅考慮隨地形的慢變化。慢衰落的速率與頻率無關(guān)，主要取決于阻擋物的尺寸和結(jié)構(gòu)以及收發(fā)天線的高度和移動體的速度；而慢衰落的深度取決于信號頻率和阻擋物的材質(zhì)。大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，陰影衰落服從對數(shù)正態(tài)分布，正態(tài)分布有兩個特征值，即均值（）和偏差（），按照對數(shù)正態(tài)分布的特征可知，當(dāng)覆蓋區(qū)邊緣的接收場強(qiáng)中值恰巧等于均值（）時，系統(tǒng)接收場強(qiáng)沒有余量，只能保證覆蓋區(qū)邊緣

30、50%的地點(diǎn)滿足通信要求。在移動通信系統(tǒng)的無線工程設(shè)計(jì)中，必須提供接收場強(qiáng)的余量才能保證更多地點(diǎn)的可通率，這個余量與偏差（）有關(guān)。按對數(shù)正態(tài)分布規(guī)律余量（ dB ）01.281.642覆蓋區(qū)邊緣可通率（%）5084909597.7而值根據(jù)不同地形特征由實(shí)測得到，也可根據(jù)國際電聯(lián)的相關(guān)推薦數(shù)據(jù)進(jìn)行比較選擇而定。.17.移動通信中的多普勒頻移移動通信中的多普勒（ Doppler ）效應(yīng)是由于接收端的移動用戶高速運(yùn)動引起傳輸頻率的擴(kuò)散而引起的，其擴(kuò)散程度與用戶運(yùn)動的速度成正比。如圖（）所示，當(dāng)移動體以速度V 前進(jìn)時，如果接收電波傳播方向與其成夾角 ，則移動體所接收的信號強(qiáng)度可用下式表示：S(t )o

31、exp j( w o toVtCos式中：2， 為波長式中一個附加的頻率成份即由于多普勒效應(yīng)而引起的-10-其頻率為： f df mCos而 f mV為最大多普勒頻移多普勒頻移可以為正值，也可為負(fù)值，取決于入射角 圖（ b）所示為前進(jìn)方向有阻擋物引起反射而出現(xiàn)駐波的情況。當(dāng)靠近移動體的阻擋物也是移動體時，接收信號強(qiáng)度及其多普勒頻移將取決于阻擋物速度及反射角的具體情況。.18.什么是自由空間的傳播模式？所謂自由空間是指相對介電常數(shù)和相對磁導(dǎo)率均恒為1 的均勻介質(zhì)所存在的空間，這相當(dāng)于一個真空的空間，在360的球體具有各向同性，電導(dǎo)率為零等特性。自由空間傳播與真空傳播一樣，只有擴(kuò)散損耗的直線傳播，

32、而沒有反射、折射、繞射、色散等等現(xiàn)象，其傳播速度等于光速，因此，自由空間是一種科學(xué)的抽象，但它可以作為實(shí)際傳播模式的參考。特別在室內(nèi)視線可見的范圍內(nèi)，其傳播模式非常接近于自由空間模型。自由空間的路徑中值損耗L bs =32.45+20lgf +20lgd式中 f：工作頻率（ MHz ）d：收發(fā)天線間距（km）需要指出 , 對于自由空間以及下面以平面大地理論為基礎(chǔ)的各類人工模式, 其適用條件是: d 5(hb+hm).19.2G系統(tǒng)的宏小區(qū)傳播模式國際電聯(lián)推薦用奧村（ Okumura-Hata ）模式所提供的曲線及其歸納的經(jīng)驗(yàn)公式作為第二代移動通信系統(tǒng)中城市宏小區(qū)傳播模型。L P = 69.55

33、+26.16lgf-13.82lghb - (hm) + 44.9-6.55lgh b lgd （dB ）該模型使用范圍：f： 150 1500MHzh b ： 30 200mh m ： 1 10m d： 120kmh m 以 1.5m 為基準(zhǔn)對于中小城市 (hm) = 1.1lgf-0.7 hm -1.56lgf-0.7（ dB ）對大城市 (hm) =8.29lg （ 1.54 h m ） 2 -1.1 （ dB ）當(dāng) f300MHz (hm) =3.2lg （ 11.75 h m ） 2 -4.97 （ dB ）當(dāng) f 300MHz.20.3G系統(tǒng)的宏小區(qū)傳播模式前述奧村模式工作頻率的上

34、限只有1500MHz 。因此，歐洲科學(xué)和技術(shù)研究協(xié)會（Euro-Cost ）組成了 COST 231 工作委員會， 提出了奧村模式的擴(kuò)展模型，即 COST 231 Hata 模型。 其路徑損耗-11-的計(jì)算公式為：L P （ dB ） =46.3+33.9lgf-13.82lghb - (hm) + 44.9-6.55lgh b lgd +C M式中， C M 為大城市中心校正因子。在中小城市和郊區(qū)，C M =0，在市中心， C M =3 dB該模型適用于下列參數(shù)范圍：f ： 1500 2300MHzh b ： 30 200mh m ：1 10m d： 1 20km.21.微小區(qū)傳播模式隨著

35、3G 的問世，微小區(qū)覆蓋更顯重要，我們介紹兩種傳播模型 COST 231WI 模型該模型廣泛用于建筑物高度近似一致的市、郊小區(qū)，該模型考慮了自由空間損耗、從建筑物頂?shù)浇置娴膿p耗以及街道走向?qū)﹄姴▊鞑ニズ牡挠绊憽Ｈ鐖D所示為該模型的傳播示意圖雙線模型雙線模型的基本假設(shè)是：從發(fā)射天線到接收天線有兩條路徑，即視距可見直達(dá)波和地面反射波。其路徑損耗為收發(fā)之間距離d 的函數(shù)，并且可以用3 條不同斜率的線段來表示。雙線模型中首先要確定一個突發(fā)點(diǎn)，即發(fā)射天線到該點(diǎn)的距離恰好是從發(fā)射到接收的第一菲涅爾半徑橢球碰到地面的那一點(diǎn)的距離。d= (4 ht hr)/對于 f=1900MHz 時-12-40+25logd

36、d bd2L=40+25log （ d b） +40log （ 2d ）d b d 4 d b2d b2d b） +40log （ 4 db ）+60log （d）d 4 d b40+25log （24d b對于建筑物相對較少的微小區(qū)，采用雙線模型是比較合適的。.22.室內(nèi)傳播模式同樣，室內(nèi)傳播模式也有多種版本，我們推薦從歐洲無繩電話（1.9GHz）演繹的一個試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，可以用于室?nèi)多層環(huán)境，即Motely Kennan 模型，其公式為：dJIL P =L （ d 0 ） +10 lgN Wj L wj +N Fi L Fi+d0j 1i1式中， L （ d 0 ）表示參考點(diǎn)（ 1m）處的路徑損

37、耗，為衰減斜率， N Wj 、N Fi 分別表示信號穿過不同類型的墻和地板的數(shù)目，L Wj 、L Fi 則是對應(yīng)的損耗因子，J、I 分別表示各種墻和地板類型數(shù)目。模型提出者給出的建議值是：L（ d 0 ） =37 dBL Fi= 20 dB （對所有地板）L Wj= 3 dB （對所有墻體）= 2如果電波需穿透一層地板和二堵墻體的話，則L P =37+20lgd+20+2 3=63+20lgd （dB ）誠然，在實(shí)際工程中，還是需對地板和墻體的衰耗根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)材質(zhì)進(jìn)行一些修正。.23.為什么有時會收到很遠(yuǎn)的基站發(fā)射的電波我們可以得到一個基本信息就是通常情況下幾公里或者十幾公里后電波傳播將被衰減

38、到相當(dāng)?shù)偷碾娖?，這也使蜂窩小區(qū)頻率復(fù)用技術(shù)成為可能。但在實(shí)際環(huán)境中，有時往往還可以收到上百公里以外的信號，構(gòu)成同頻干擾，這是為什么呢？以平面大地理論為基礎(chǔ)的傳播模型將地球半徑等效用 K表示， K 稱為等效地球半徑因子。K1d2 dh式中，為介電常數(shù)-13-d為介電常數(shù)隨高度h 的變化率dhd根據(jù)相關(guān)國際組織的測定，在“標(biāo)準(zhǔn)大氣” 條件下， dh 為 -7.9 10-8/m，代入上式可求得K=4/3 。但對于非標(biāo)準(zhǔn)大氣的狀況，K 值有很大變化，如下表所示K值表傳播 情 況最佳理想一般較壞壞氣象標(biāo)準(zhǔn)大氣無表面層，亞標(biāo)準(zhǔn)， 薄有表面層水面上有或無霧霧地面霧霧，濕氣溫帶，無霧，無大氣波典型干燥，山區(qū)，平地，溫海岸海岸，水面，導(dǎo)，大氣混合很好的白無霧和，有些霧熱帶天或晚上K 值1.3311.330.661.00.660.50.50.4* 本表對 99.9%99.99%的路徑可靠由上述公式不難發(fā)現(xiàn)：當(dāng)K1 時，為正折射，射線朝地球方向彎曲；當(dāng)K1 時，為負(fù)折射，射