WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化(第1章)

1、第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】【本章總結(jié)本章總結(jié)】【思考與復(fù)習(xí)題思考與復(fù)習(xí)題】第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】1.1 無線電波概念無線電波概念1.2 無線電波波段劃分無線電波波段劃分1.3 電磁波的形成與傳播電磁波的形成與傳播1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】1.1 無線電波概念無線電波概念 無線電波是指在自由空間無線

2、電波是指在自由空間(各向同性、無吸各向同性、無吸收、電導(dǎo)率為零的均勻介質(zhì)，包括空氣和真空收、電導(dǎo)率為零的均勻介質(zhì)，包括空氣和真空)傳播的射頻頻段的電磁波。傳播的射頻頻段的電磁波。 第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】1.1 無線電波概念無線電波概念無線電波在媒質(zhì)中的傳播速度為無線電波在媒質(zhì)中的傳播速度為=CV第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】1.1 無線電波概念無線電波概念 無線電波在媒質(zhì)中的傳播速度為無線電波無線電波在媒質(zhì)中的傳播速度為無線電波的頻率等于發(fā)射信號的頻率。波長是指在信號的頻率等于發(fā)射信號的頻率。波長是指在信號的一個(gè)周期內(nèi)

3、無線電波前進(jìn)的距離，它等于傳的一個(gè)周期內(nèi)無線電波前進(jìn)的距離，它等于傳播速度與周期的乘積，即播速度與周期的乘積，即=VT=Vf第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.2 無線電波波段劃分無線電波波段劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分 無線電波的頻率越低，其傳播損耗越小，覆蓋無線電波的頻率越低，其傳播損耗越小，覆蓋距離越大，繞射能力越強(qiáng)。但是，低頻段無線電波距離越大，繞射能力越強(qiáng)。但是，低頻段無線電波的頻率資源緊張，系統(tǒng)容量有限，因此主要應(yīng)用于的頻率資源緊張，系統(tǒng)容量有限，因此主要應(yīng)用于廣播、電視、尋呼等系統(tǒng)。高頻段無線電波的頻率廣播、電視、

4、尋呼等系統(tǒng)。高頻段無線電波的頻率資源豐富，系統(tǒng)容量大；但是無線電波的頻率越高資源豐富，系統(tǒng)容量大；但是無線電波的頻率越高，其傳播損耗越大，覆蓋距離越小，繞射能力越弱，其傳播損耗越大，覆蓋距離越小，繞射能力越弱。另外，無線電波的頻率越高，其技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度。另外，無線電波的頻率越高，其技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度越大，系統(tǒng)的成本也相應(yīng)提高。越大，系統(tǒng)的成本也相應(yīng)提高。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.2 無線電波波段劃分無線電波波段劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 無線電波頻段的劃分

5、無線電波頻段的劃分第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.3 電磁波的形成與傳播電磁波的形成與傳播表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分 電磁理論認(rèn)為：在時(shí)變電磁場中，變化的電磁理論認(rèn)為：在時(shí)變電磁場中，變化的磁場激發(fā)渦旋電場；而變化的電場同樣可以激磁場激發(fā)渦旋電場；而變化的電場同樣可以激發(fā)渦旋磁場。電場與磁場之間的相互激發(fā)可以發(fā)渦旋磁場。電場與磁場之間的相互激發(fā)可以脫離電荷和電流而發(fā)生。電場與磁場的相互聯(lián)脫離電荷和電流而發(fā)生。電場與磁場的相互聯(lián)系，相互激發(fā)，時(shí)間上周而復(fù)始，空間上交鏈系，相

6、互激發(fā)，時(shí)間上周而復(fù)始，空間上交鏈重復(fù)，這一過程預(yù)示著波動是電磁場的基本運(yùn)重復(fù)，這一過程預(yù)示著波動是電磁場的基本運(yùn)動形態(tài)。動形態(tài)。 第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.3 電磁波的形成與傳播電磁波的形成與傳播表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分 天線在空間天線在空間A點(diǎn)形成的交變電場點(diǎn)形成的交變電場E將會在將會在B點(diǎn)產(chǎn)生交變磁場，點(diǎn)產(chǎn)生交變磁場，A點(diǎn)的交變磁場點(diǎn)的交變磁場H將在將在B點(diǎn)產(chǎn)點(diǎn)產(chǎn)生交變電場，這樣，生交變電場，這樣，A點(diǎn)的交變電磁場便推進(jìn)到點(diǎn)的交變電磁場便推進(jìn)到B點(diǎn)，點(diǎn)，B點(diǎn)

7、的交變電場和交變磁場又在點(diǎn)的交變電場和交變磁場又在C點(diǎn)處產(chǎn)點(diǎn)處產(chǎn)生交變磁場和交變電場。如此繼續(xù)，電磁能量生交變磁場和交變電場。如此繼續(xù)，電磁能量就不斷地向前傳播。就不斷地向前傳播。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.3 電磁波的形成與傳播電磁波的形成與傳播表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分圖圖1-1 1-1 無線電波的傳播無線電波的傳播圖圖1-1 無線電波的傳播無線電波的傳播第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.3 電磁波的形成與傳播電磁波的形成與傳播

8、表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分圖圖1-1 1-1 無線電波的傳播無線電波的傳播1.無線電波的分布無線電波的分布 當(dāng)射頻電流按正弦規(guī)律變化時(shí)，空間各點(diǎn)當(dāng)射頻電流按正弦規(guī)律變化時(shí)，空間各點(diǎn)的電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度將隨之按正弦規(guī)律變化的電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度將隨之按正弦規(guī)律變化，并且在其傳播方向上也是按正弦規(guī)律變化的，并且在其傳播方向上也是按正弦規(guī)律變化的?？臻g任意點(diǎn)處的電場矢量?？臻g任意點(diǎn)處的電場矢量(實(shí)線箭頭實(shí)線箭頭)與磁場矢與磁場矢量量(虛線箭頭虛線箭頭)始終是互相垂直的，并且二者都與始終是互相垂直的，并且二者都與傳播方

9、向垂直，如圖傳播方向垂直，如圖1-2所示。所示。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.3 電磁波的形成與傳播電磁波的形成與傳播表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分圖圖1-1 1-1 無線電波的傳播無線電波的傳播1-2 電場、磁場和電磁波傳輸關(guān)系電場、磁場和電磁波傳輸關(guān)系1.無線電波的分布無線電波的分布第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.3 電磁波的形成與傳播電磁波的形成與傳播表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線

10、電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分圖圖1-1 1-1 無線電波的傳播無線電波的傳播2.無線電波的相位無線電波的相位 在無線電波傳播的途徑上，一個(gè)波長范圍內(nèi)在無線電波傳播的途徑上，一個(gè)波長范圍內(nèi)的電場強(qiáng)度是不同的，常用無線電波的相位來描的電場強(qiáng)度是不同的，常用無線電波的相位來描述無線電波在空間某點(diǎn)電場強(qiáng)度強(qiáng)弱、方向和變述無線電波在空間某點(diǎn)電場強(qiáng)度強(qiáng)弱、方向和變化趨勢的瞬時(shí)狀態(tài)，習(xí)慣上常用角度表示無線電化趨勢的瞬時(shí)狀態(tài)，習(xí)慣上常用角度表示無線電波的相位，稱為無線電波的相位角，用波的相位，稱為無線電波的相位角，用 表示。表示。 第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.3

11、電磁波的形成與傳播電磁波的形成與傳播表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分圖圖1-1 1-1 無線電波的傳播無線電波的傳播圖圖1-3 無線電波相位無線電波相位2.無線電波的相位無線電波的相位第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.3 電磁波的形成與傳播電磁波的形成與傳播表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分圖圖1-1 1-1 無線電波的傳播無線電波的傳播圖圖1-3 無線電波相位無線電波相位2.無線電波的相位無線電波的相

12、位第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.3 電磁波的形成與傳播電磁波的形成與傳播表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分圖圖1-1 1-1 無線電波的傳播無線電波的傳播3.無線電波的傳播方向無線電波的傳播方向 空間電磁波的電場矢量空間電磁波的電場矢量E、磁場矢量、磁場矢量H與無與無線電波傳播方向之間是相互垂直的，這種電磁波線電波傳播方向之間是相互垂直的，這種電磁波稱為橫電磁波，其傳播方向可以形象地用右手螺稱為橫電磁波，其傳播方向可以形象地用右手螺旋定則來確定：伸開右手且四指與電場矢量方向旋定

13、則來確定：伸開右手且四指與電場矢量方向一致，四指一致，四指90彎向磁場矢量方向，則拇指方向彎向磁場矢量方向，則拇指方向即為無線電波傳播方向。當(dāng)電場和磁場矢量中的即為無線電波傳播方向。當(dāng)電場和磁場矢量中的一個(gè)方向改變?yōu)榉较驎r(shí)，傳播方向就反向；當(dāng)電一個(gè)方向改變?yōu)榉较驎r(shí)，傳播方向就反向；當(dāng)電場和磁場矢量同時(shí)反向時(shí)，無線電波傳播方向不場和磁場矢量同時(shí)反向時(shí)，無線電波傳播方向不改變。改變。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.

14、1 無線電波傳播損耗無線電波傳播損耗 在研究無線電波傳播時(shí)，首先要研究無線電在研究無線電波傳播時(shí)，首先要研究無線電波在自由空間條件下的特性，以理想全向天線為波在自由空間條件下的特性，以理想全向天線為例，經(jīng)推導(dǎo)，自由空間的傳播損耗為例，經(jīng)推導(dǎo)，自由空間的傳播損耗為pL32.45dB20lgf20lgd式中，式中，f為頻率，單位為為頻率，單位為MHz；d為距離，單位為為距離，單位為km。 當(dāng)距離增加一倍時(shí)，自由空間的傳播損耗增加當(dāng)距離增加一倍時(shí)，自由空間的傳播損耗增加6dB；同時(shí)，當(dāng)頻率提高一倍時(shí)，自由空間的傳播損；同時(shí)，當(dāng)頻率提高一倍時(shí)，自由空間的傳播損耗增加耗增加6dB。我們可以通過增大輻射和

15、接收天線增益。我們可以通過增大輻射和接收天線增益來補(bǔ)償這些損耗。來補(bǔ)償這些損耗。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.2 無線電波傳播的特性無線電波傳播的特性1.反射反射無線電波通過不同媒質(zhì)的分界面時(shí)，會產(chǎn)生反無線電波通過不同媒質(zhì)的分界面時(shí)，會產(chǎn)生反射現(xiàn)象。尤其是無線電波遇到相對介電常數(shù)很射現(xiàn)象。尤其是無線電波遇到相對介電常數(shù)很大的金屬或其他導(dǎo)體時(shí)，無線電波的能量幾乎大的金屬或其他導(dǎo)體時(shí)，無線電波的能量幾乎全部被分界

16、面反射。當(dāng)反射面是平面且尺寸遠(yuǎn)全部被分界面反射。當(dāng)反射面是平面且尺寸遠(yuǎn)大于無線電波波長時(shí)，無線電波的反射遵循光大于無線電波波長時(shí)，無線電波的反射遵循光的反射定律。的反射定律。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.2 無線電波傳播的特性無線電波傳播的特性2.折射折射無線電波由一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)時(shí)，除了在無線電波由一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)時(shí)，除了在分界面上產(chǎn)生反射以外，還會產(chǎn)生折射現(xiàn)象。當(dāng)分界面上產(chǎn)生反射以外，還會產(chǎn)生

17、折射現(xiàn)象。當(dāng)分界面為平面且尺寸遠(yuǎn)大于無線電波波長時(shí)，無分界面為平面且尺寸遠(yuǎn)大于無線電波波長時(shí)，無線電波的折射遵循光的折射定律。線電波的折射遵循光的折射定律。無線電波通過兩種媒質(zhì)的分界面時(shí)，折射方向總無線電波通過兩種媒質(zhì)的分界面時(shí)，折射方向總是向著相對介電常數(shù)較大的媒質(zhì)的法線方向偏折是向著相對介電常數(shù)較大的媒質(zhì)的法線方向偏折的。短波信號進(jìn)入大氣層中的電離層時(shí)，就會發(fā)的。短波信號進(jìn)入大氣層中的電離層時(shí)，就會發(fā)生這種折射現(xiàn)象。生這種折射現(xiàn)象。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1

18、-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.2 無線電波傳播的特性無線電波傳播的特性3.繞射繞射無線電波能夠繞過障礙物繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象稱為無線電波能夠繞過障礙物繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象稱為繞射，繞射也稱為衍射。由于無線電波具有繞射特繞射，繞射也稱為衍射。由于無線電波具有繞射特性，所以它可以沿著起伏不平的地球表面?zhèn)鞑?。繞性，所以它可以沿著起伏不平的地球表面?zhèn)鞑?。繞射時(shí)有些能量會逸散到其他方向，使得無線電波受射時(shí)有些能量會逸散到其他方向，使得無線電波受到較大衰減。到較大衰減。無線電波的繞射能力與波長有關(guān)，波長越長，繞射無線電波的繞射能力與波長有關(guān)，波長越長，繞射能力越強(qiáng)。如對于長波，高山

19、也不算障礙，但對于能力越強(qiáng)。如對于長波，高山也不算障礙，但對于超短波，一些高層建筑也可能嚴(yán)重阻擋無線電波傳超短波，一些高層建筑也可能嚴(yán)重阻擋無線電波傳播。播。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.2 無線電波傳播的特性無線電波傳播的特性4.散射散射無線電波在大氣中傳播時(shí)，大氣中的各種物質(zhì)微無線電波在大氣中傳播時(shí)，大氣中的各種物質(zhì)微粒粒(如雨滴、塵土等如雨滴、塵土等)和不均勻氣團(tuán)均可在無線電和不均勻氣團(tuán)均可在無線電波作

20、用下而激起電流，形成新的波源，產(chǎn)生二次波作用下而激起電流，形成新的波源，產(chǎn)生二次輻射，散射就是二次輻射在各個(gè)方向疊加造成的輻射，散射就是二次輻射在各個(gè)方向疊加造成的。一般來講，超短波的散射現(xiàn)象是比較顯著的。一般來講，超短波的散射現(xiàn)象是比較顯著的。散射會使能量分散到各個(gè)方向，不需要的散射信散射會使能量分散到各個(gè)方向，不需要的散射信號對接收來講是一種干擾，但也可以利用散射進(jìn)號對接收來講是一種干擾，但也可以利用散射進(jìn)行通信。行通信。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-

21、1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.3 快衰落與慢衰落快衰落與慢衰落 由于接收者所處地理環(huán)境的復(fù)雜性、使得接收由于接收者所處地理環(huán)境的復(fù)雜性、使得接收到的信號不僅有直射波的主徑信號，還有從不同到的信號不僅有直射波的主徑信號，還有從不同建筑物反射過來以及繞射過來的多條不同路徑信建筑物反射過來以及繞射過來的多條不同路徑信號。而且它們到達(dá)時(shí)的信號強(qiáng)度，到達(dá)時(shí)間以及號。而且它們到達(dá)時(shí)的信號強(qiáng)度，到達(dá)時(shí)間以及到達(dá)時(shí)的載波相位都是不一樣的。所接收到的信到達(dá)時(shí)的載波相位都是不一樣的。所接收到的信號是上述各路徑信號的矢量和，我們稱為多徑效號是上述各路徑信號的矢量和，我們稱為多徑效應(yīng)。如圖應(yīng)。如圖1

22、-4所示。所示。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.3 快衰落與慢衰落快衰落與慢衰落圖圖1-4 多徑傳播模型多徑傳播模型第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.3 快衰落與慢衰落快衰落與慢衰落大量傳播路徑的存在就產(chǎn)生了所謂的多徑效應(yīng)現(xiàn)大量傳

23、播路徑的存在就產(chǎn)生了所謂的多徑效應(yīng)現(xiàn)象，其合成波的幅度和相位隨象，其合成波的幅度和相位隨UE(用戶設(shè)備用戶設(shè)備)的運(yùn)的運(yùn)動產(chǎn)生很大的起伏變化，通常把這種現(xiàn)象稱為多動產(chǎn)生很大的起伏變化，通常把這種現(xiàn)象稱為多徑衰落或快衰落。徑衰落或快衰落。 第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.3 快衰落與慢衰落快衰落與慢衰落圖圖1-5快衰落與慢衰落快衰落與慢衰落距離距離(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰

24、落慢衰落快衰落快衰落第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.3 快衰落與慢衰落快衰落與慢衰落 在無線通信系統(tǒng)中，在無線通信系統(tǒng)中，UE在運(yùn)動的情況下，在運(yùn)動的情況下，由于大型建筑物和其他物體對無線電波的傳輸由于大型建筑物和其他物體對無線電波的傳輸路徑的阻擋而在傳播接收區(qū)域上形成半盲區(qū)，路徑的阻擋而在傳播接收區(qū)域上形成半盲區(qū)，從而形成電磁場陰影，這種隨從而形成電磁場陰影，這種隨UE位置的不斷變位置的不斷變化而引起的接收點(diǎn)

25、電場強(qiáng)度中值的起伏變化叫化而引起的接收點(diǎn)電場強(qiáng)度中值的起伏變化叫做陰影效應(yīng)。做陰影效應(yīng)。 慢衰落是主要由陰影效應(yīng)引起的，所以慢慢衰落是主要由陰影效應(yīng)引起的，所以慢衰落也稱作陰影衰落，慢衰落中值變化服從對衰落也稱作陰影衰落，慢衰落中值變化服從對數(shù)正態(tài)分布。數(shù)正態(tài)分布。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.4 多普勒頻移多普勒頻移1.4.5 遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)當(dāng)移動終端在運(yùn)動中，特別是在高速情況下通當(dāng)移動終端在運(yùn)動中，特別

26、是在高速情況下通信時(shí)，移動終端和信時(shí)，移動終端和基站基站接收端的信號頻率會發(fā)接收端的信號頻率會發(fā)生變化，稱為多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)所引起生變化，稱為多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)所引起的頻移稱為多普勒頻移，其計(jì)算公式為的頻移稱為多普勒頻移，其計(jì)算公式為ocosdffvc式中式中,為多普勒頻移；為多普勒頻移；為為UE移動方向和入射波方向的夾角移動方向和入射波方向的夾角；是；是UE運(yùn)動速度；為電磁波傳播速度，運(yùn)動速度；為電磁波傳播速度，=3105km/s；為；為載波頻率。載波頻率。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.4 無線傳播環(huán)境無線傳播環(huán)境表表1-1 1-1 無線電波

27、頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.4.5 遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng) 由于由于UE的隨機(jī)移動性，的隨機(jī)移動性，UE與基站之間的距與基站之間的距離也是隨機(jī)地發(fā)生變化。若各離也是隨機(jī)地發(fā)生變化。若各UE發(fā)射功率一樣發(fā)射功率一樣，那么到達(dá)基站的信號強(qiáng)弱會有不同，離基站，那么到達(dá)基站的信號強(qiáng)弱會有不同，離基站近信號強(qiáng)，離基站遠(yuǎn)信號弱，造成距離基站較近信號強(qiáng)，離基站遠(yuǎn)信號弱，造成距離基站較近的近的UE發(fā)射信號將對距離基站較遠(yuǎn)的發(fā)射信號將對距離基站較遠(yuǎn)的UE發(fā)射發(fā)射信號產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，通信系統(tǒng)的非線性會進(jìn)信號產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，通信系統(tǒng)的非線性會進(jìn)一步加重了這種情況

28、，出現(xiàn)強(qiáng)者更強(qiáng)、弱者更一步加重了這種情況，出現(xiàn)強(qiáng)者更強(qiáng)、弱者更弱和以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象，通常稱這類現(xiàn)象為遠(yuǎn)近弱和以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象，通常稱這類現(xiàn)象為遠(yuǎn)近效應(yīng)。效應(yīng)。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.1 分集概念分集概念 分集技術(shù)是指在發(fā)送端通過多個(gè)相互獨(dú)立的衰分集技術(shù)是指在發(fā)送端通過多個(gè)相互獨(dú)立的衰落信道傳送同一信號的多個(gè)副本，降低信號分量落信道傳送同一信號的多個(gè)副本，降低信號分量同時(shí)陷入深度衰落的概率；在接收端在對接收到同時(shí)陷入

29、深度衰落的概率；在接收端在對接收到的多個(gè)衰落獨(dú)立的信號進(jìn)行處理，合理地應(yīng)用這的多個(gè)衰落獨(dú)立的信號進(jìn)行處理，合理地應(yīng)用這些信號的能量來改善接收信號的質(zhì)量。些信號的能量來改善接收信號的質(zhì)量。單天線信號與采用最大比合并方式的分集接收后的信號比較單天線信號與采用最大比合并方式的分集接收后的信號比較1.5.1 分集概念分集概念第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.2 分集方式分集方式分集分為宏觀分集和微觀分集兩大類。分集分為宏觀分集和

30、微觀分集兩大類。宏觀分集也稱為多基站分集，其主要作用是抗慢宏觀分集也稱為多基站分集，其主要作用是抗慢衰落。衰落。微觀分集主要分為空間分集、頻率分集、時(shí)間分微觀分集主要分為空間分集、頻率分集、時(shí)間分集和極化分集。集和極化分集。 第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.2 分集方式分集方式1.空間分集空間分集空間分集，也稱天線分集，是通信中使用較多的空間分集，也稱天線分集，是通信中使用較多的分集形式，簡單的說，空間分集就是采用多副

31、接分集形式，簡單的說，空間分集就是采用多副接收天線來接收信號，然后進(jìn)行合并。收天線來接收信號，然后進(jìn)行合并。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.2 分集方式分集方式2.頻率分集頻率分集 頻率分集是采用兩個(gè)或兩個(gè)以上具有一定頻頻率分集是采用兩個(gè)或兩個(gè)以上具有一定頻率間隔的無線電波同時(shí)發(fā)送和接收同一信息，率間隔的無線電波同時(shí)發(fā)送和接收同一信息，然后進(jìn)行合成或選擇，利用位于不同頻率的信然后進(jìn)行合成或選擇，利用位于不同頻率的信號經(jīng)

32、衰落信道后在統(tǒng)計(jì)上的不相關(guān)特性，即不號經(jīng)衰落信道后在統(tǒng)計(jì)上的不相關(guān)特性，即不同頻率衰落統(tǒng)計(jì)特性上的差異，來實(shí)現(xiàn)抗頻率同頻率衰落統(tǒng)計(jì)特性上的差異，來實(shí)現(xiàn)抗頻率選擇性衰落的功能。選擇性衰落的功能。 第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.2 分集方式分集方式3.時(shí)間分集時(shí)間分集 時(shí)間分集是將同一信號在不同時(shí)間區(qū)間多次時(shí)間分集是將同一信號在不同時(shí)間區(qū)間多次重發(fā)，只要各次發(fā)送時(shí)間間隔足夠大，則各次重發(fā)，只要各次發(fā)送時(shí)間間隔足夠大，則各

33、次發(fā)送間隔出現(xiàn)的衰落將是相互獨(dú)立統(tǒng)計(jì)的。時(shí)發(fā)送間隔出現(xiàn)的衰落將是相互獨(dú)立統(tǒng)計(jì)的。時(shí)間分集正是利用這些衰落在統(tǒng)計(jì)上互不相關(guān)的間分集正是利用這些衰落在統(tǒng)計(jì)上互不相關(guān)的特點(diǎn)，即時(shí)間上衰落統(tǒng)計(jì)特性上的差異來實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)，即時(shí)間上衰落統(tǒng)計(jì)特性上的差異來實(shí)現(xiàn)抗時(shí)間選擇性衰落的功能?？箷r(shí)間選擇性衰落的功能。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.2 分集方式分集方式4.極化分集極化分集在移動環(huán)境下，兩副在同一地點(diǎn)，極化方向相在移動環(huán)境下，兩副在

34、同一地點(diǎn)，極化方向相互正交的天線發(fā)出的信號呈現(xiàn)出不相關(guān)的衰落互正交的天線發(fā)出的信號呈現(xiàn)出不相關(guān)的衰落特性。利用這一特點(diǎn)，在收發(fā)端分別裝上垂直特性。利用這一特點(diǎn)，在收發(fā)端分別裝上垂直極化天線和水平極化天線，就可以得到兩路衰極化天線和水平極化天線，就可以得到兩路衰落特性不相關(guān)的信號。落特性不相關(guān)的信號。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.3 發(fā)射分集發(fā)射分集 發(fā)射分集就是利用線性系統(tǒng)的互易性，將在發(fā)射分集就是利用線性系統(tǒng)的互易

35、性，將在體積和復(fù)雜度嚴(yán)重受限的體積和復(fù)雜度嚴(yán)重受限的UE上難以實(shí)現(xiàn)的分集上難以實(shí)現(xiàn)的分集接收技術(shù)，搬至基站發(fā)射端來實(shí)現(xiàn)。接收技術(shù)，搬至基站發(fā)射端來實(shí)現(xiàn)。 WCDMA系統(tǒng)使用了開環(huán)發(fā)射分集技系統(tǒng)使用了開環(huán)發(fā)射分集技術(shù)和閉環(huán)發(fā)射分集技術(shù)。術(shù)和閉環(huán)發(fā)射分集技術(shù)。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.3 發(fā)射分集發(fā)射分集1.開環(huán)發(fā)射分集開環(huán)發(fā)射分集在在WCDMA系統(tǒng)使用了兩種開環(huán)發(fā)射分集方案，分別是空分系統(tǒng)使用了兩種開環(huán)發(fā)射分集方案

36、，分別是空分發(fā)送分集發(fā)送分集(STTD)和時(shí)間切換發(fā)射分集和時(shí)間切換發(fā)射分集(TSTD)。l空分發(fā)送分集空分發(fā)送分集(STTD)是將在非分集模式下進(jìn)行信道編碼、是將在非分集模式下進(jìn)行信道編碼、速率匹配和交織的數(shù)據(jù)流在速率匹配和交織的數(shù)據(jù)流在4個(gè)連續(xù)的信道比特塊中使用個(gè)連續(xù)的信道比特塊中使用STTD編碼?？辗职l(fā)送分集編碼?？辗职l(fā)送分集(STTD)除了同步信道除了同步信道(SCH)以外以外均可使用。均可使用。時(shí)間切換發(fā)射分集時(shí)間切換發(fā)射分集(TSTD)是根據(jù)時(shí)隙號的奇、偶，在兩副是根據(jù)時(shí)隙號的奇、偶，在兩副天線上交替發(fā)送基本同步碼和輔助同步碼。天線上交替發(fā)送基本同步碼和輔助同步碼。 第第1章章 無

37、線電波傳播原理無線電波傳播原理發(fā)射分集發(fā)射分集 路徑路徑發(fā)射分集處理天線天線1天線2路徑1路徑2發(fā)射分集處理數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)流流數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)流流1數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)流流 2恢恢復(fù)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)流流第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.3 發(fā)射分集發(fā)射分集2.閉環(huán)發(fā)射分集閉環(huán)發(fā)射分集 在在WCDMA系統(tǒng)中，專用物理控制信道系統(tǒng)中，專用物理控制信道(DPCCH)和專用物理數(shù)據(jù)信道和專用物理數(shù)據(jù)信道(DPDCH)

38、共同組共同組成的專用物理信道，經(jīng)擴(kuò)頻成的專用物理信道，經(jīng)擴(kuò)頻/擾碼后被天線的特?cái)_碼后被天線的特定復(fù)數(shù)加權(quán)因子定復(fù)數(shù)加權(quán)因子W1和和W2加權(quán)處理加權(quán)處理(加權(quán)因子由加權(quán)因子由UE決定決定)，然后，用戶設(shè)備根據(jù)接收到的下行，然后，用戶設(shè)備根據(jù)接收到的下行 公公共導(dǎo)頻信道共導(dǎo)頻信道(P-CPICH)的某個(gè)時(shí)隙的數(shù)值，估計(jì)的某個(gè)時(shí)隙的數(shù)值，估計(jì)各發(fā)送天線的信道響應(yīng)值，這就是閉環(huán)反射分集各發(fā)送天線的信道響應(yīng)值，這就是閉環(huán)反射分集。發(fā)射分集發(fā)射分集 第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線

39、電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.4 信號的合并信號的合并2.等增益合并等增益合并等增益合并也稱為相位均衡合并，這種合并方式等增益合并也稱為相位均衡合并，這種合并方式對信號的相位進(jìn)行校正然后再相加，只不過加權(quán)對信號的相位進(jìn)行校正然后再相加，只不過加權(quán)時(shí)各路信信號的權(quán)重相等。等增益合并不是任何時(shí)各路信信號的權(quán)重相等。等增益合并不是任何意義上的最佳合并方式，只有假設(shè)每一路信號的意義上的最佳合并方式，只有假設(shè)每一路信號的信噪比相同的情況下，在信噪比最大化的意義上信噪比相同的情況下，在信噪比最大化的意義上，它才是最佳的。，它才是最佳的。 第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)

40、內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.4 信號的合并信號的合并3.選擇式合并選擇式合并選擇式合并是指先檢測所有分集支路的信號，然選擇式合并是指先檢測所有分集支路的信號，然后再從所有分集支路接收信號中選擇具有最高基后再從所有分集支路接收信號中選擇具有最高基帶信噪比的基帶信號作為輸出。每增加一條分集帶信噪比的基帶信號作為輸出。每增加一條分集支路，對選擇式合并輸出信噪比的貢獻(xiàn)僅為總分支路，對選擇式合并輸出信噪比的貢獻(xiàn)僅為總分集支路數(shù)的倒數(shù)倍。集支路數(shù)的倒數(shù)倍。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分

41、集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.4 信號的合并信號的合并4.性能比較性能比較 在這三種合并方式中，最大比值合并的性能在這三種合并方式中，最大比值合并的性能最好，選擇式合并的性能最差。當(dāng)最好，選擇式合并的性能最差。當(dāng)N較大時(shí)，等較大時(shí)，等增益合并的合并增益接近于最大比值合并的合并增益合并的合并增益接近于最大比值合并的合并增益。增益。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容】 1.5 分集技術(shù)分集技術(shù)表表1-1 1-1 無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分1.5.4 信號的合并信號的合并4.性能比較性能比較 第第1章章 無線電波傳播原理無

42、線電波傳播原理【本章總結(jié)本章總結(jié)】1.知識體系知識體系第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【本章總結(jié)本章總結(jié)】2.知識要點(diǎn)知識要點(diǎn)1)無線電波是指在自由空間無線電波是指在自由空間(包括空氣和真空包括空氣和真空)傳播的傳播的射頻射頻頻段頻段的電磁波。無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，的電磁波。無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳電場和磁場在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向。播方向。2)無線電波可以按頻率劃分，也可以按波長劃分。根據(jù)無線無線電波可以按頻率劃分，也可以按波長劃分。根據(jù)無線電波傳播及使用的特點(diǎn)，國際

43、上將其劃分為電波傳播及使用的特點(diǎn)，國際上將其劃分為12個(gè)頻段，而通個(gè)頻段，而通常的無線電通信只使用其中的第常的無線電通信只使用其中的第4到第到第11個(gè)頻段。移動通信系個(gè)頻段。移動通信系統(tǒng)選擇所用頻段要綜合考慮覆蓋效果和容量，統(tǒng)選擇所用頻段要綜合考慮覆蓋效果和容量，UHF頻段與其頻段與其他頻段相比，在覆蓋效果和容量之間折衷的比較好，因此被他頻段相比，在覆蓋效果和容量之間折衷的比較好，因此被廣泛應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域。廣泛應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域。3)無線電波通過不均勻媒質(zhì)傳播時(shí)，無線電波的傳播速度和無線電波通過不均勻媒質(zhì)傳播時(shí)，無線電波的傳播速度和傳播方向都會發(fā)生變化，會產(chǎn)生反射、折射、繞射和散射現(xiàn)傳播方向都會發(fā)生變化，會產(chǎn)生反射、折射、繞射和散射現(xiàn)象。象。第第1章章 無線電波傳播原理無線電波傳播原理【本章總結(jié)本章總結(jié)】2.知識要點(diǎn)知識要點(diǎn)