第二章 信道傳播特性

1、2021-11-27移動通信 通信理論教研中心3-1第二章 移動信道的傳播特性學(xué)習(xí)重點(diǎn)和要求學(xué)習(xí)重點(diǎn)和要求2021-11-27移動通信 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2021-11-27移動通信 通信理論教研中心2-3第二章第二章 移動信道的傳播特性移動信道的傳播特性 無線電波傳播特性移動信道的特征移動信道的傳播模型123自由空間傳播（直射波）自由空間傳播（直射波）基本傳播（反射、繞射、散射）基本傳播（反射、繞射、散射）三類損耗三類損耗自由空間傳播損

2、耗自由空間傳播損耗慢衰落損耗慢衰落損耗快衰落損耗快衰落損耗四種效應(yīng)四種效應(yīng)陰影效應(yīng)陰影效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)多徑效應(yīng)多徑效應(yīng)多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)2021-11-27移動通信 通信理論教研中心2-4當(dāng)頻率當(dāng)頻率f f30 MHz30 MHz時，時，典型的傳播通路主要典型的傳播通路主要有有直射波、反射直射波、反射波、地表面波波、地表面波圖 3 1 典型的傳播通路 發(fā)射天線接收天線2021-11-27移動通信 通信理論教研中心2-5條件：自由空間傳播是指條件：自由空間傳播是指天線周圍為無天線周圍為無限大真空時限大真空時的電波傳播。的電波傳播?，F(xiàn)象：不發(fā)生反射、折射、繞射、散射現(xiàn)象：不發(fā)生反射、折射、繞

3、射、散射和吸收等現(xiàn)象，但電波經(jīng)過一段路徑傳播之和吸收等現(xiàn)象，但電波經(jīng)過一段路徑傳播之后，由電磁后，由電磁波能量擴(kuò)散而引起的傳播損耗波能量擴(kuò)散而引起的傳播損耗（彌散損耗），（彌散損耗），導(dǎo)致能量衰減。導(dǎo)致能量衰減。自由空間的傳播損耗自由空間的傳播損耗)(201)(20144.32)(zfsMHgfkmgddBL？廣義上，只要地面上空的大氣層是廣義上，只要地面上空的大氣層是各向同性各向同性的均勻媒質(zhì)，其相對介電常數(shù)的均勻媒質(zhì)，其相對介電常數(shù)和相對導(dǎo)磁和相對導(dǎo)磁率率都等于都等于1 1，傳播路徑上，傳播路徑上沒有障礙物阻擋沒有障礙物阻擋，到達(dá)接收天線的地面反射信號場強(qiáng)也可以忽到達(dá)接收天線的地面反射信號

4、場強(qiáng)也可以忽略不計(jì)，在這樣情況下，電波可視作在自由略不計(jì)，在這樣情況下，電波可視作在自由空間傳播?？臻g傳播。 單位面積上的電波功率密度單位面積上的電波功率密度S為為 電磁場理論：若電磁場理論：若各向同性天線各向同性天線(亦稱全向天線亦稱全向天線或無方向性天線或無方向性天線)的輻射功率為的輻射功率為PT瓦，則距輻瓦，則距輻射源射源dm處：處：)/(422mWdPST若用發(fā)射天線增益為若用發(fā)射天線增益為GT的方向性天線取的方向性天線取代各向同性天線，代各向同性天線， 則上述公式應(yīng)改寫為則上述公式應(yīng)改寫為)/(4G22TmWdPST接收天線獲取的電波功率等于該點(diǎn)的電波接收天線獲取的電波功率等于該點(diǎn)的

5、電波功率密度乘以功率密度乘以接收天線的有效面積接收天線的有效面積， 即即RRSAP AR為接收天線的有效面積，為接收天線的有效面積， 它與接收天它與接收天線增益線增益GR滿足下列關(guān)系：滿足下列關(guān)系：RRGA42式中，式中， 2/4為各向同性天線的有效面積。為各向同性天線的有效面積。 24dGGPPRTTR由上面式子可得：由上面式子可得：當(dāng)收、當(dāng)收、 發(fā)天線增益為發(fā)天線增益為0dB， 即當(dāng)即當(dāng)GR=GT=1時，時， 接收天線上獲得的功率為：接收天線上獲得的功率為：24dPPTR24dPPLRTfs以以dB計(jì)，計(jì)， 得得 Lfs(dB) = 32.44+20lg d(km)+20lg f(MHz)

6、 現(xiàn)象現(xiàn)象：當(dāng)電波傳播中遇到兩種：當(dāng)電波傳播中遇到兩種不同介質(zhì)的光不同介質(zhì)的光滑界面時滑界面時， 如果如果界面尺寸比電波波長大得多界面尺寸比電波波長大得多， 就會產(chǎn)生就會產(chǎn)生鏡面反射鏡面反射。 通常，通常， 在考慮地面對電波的反射時，在考慮地面對電波的反射時， 按平按平面波處理，面波處理， 即電波在反射點(diǎn)的即電波在反射點(diǎn)的反射角等于入反射角等于入射角。射角。 不同界面的反射特性用反射系數(shù)不同界面的反射特性用反射系數(shù)R表征，表征， 它定義為反射波場強(qiáng)與入射波場強(qiáng)的比值，它定義為反射波場強(qiáng)與入射波場強(qiáng)的比值， R可表示為可表示為R = |R|e-j式中，式中， |R|為反射點(diǎn)上反射波場強(qiáng)與入射波為

7、反射點(diǎn)上反射波場強(qiáng)與入射波場強(qiáng)的振幅比，場強(qiáng)的振幅比，代表反射波相對于入射代表反射波相對于入射波的相移。波的相移。對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：2/122/122/122/12)cos(sin)cos(sin)cos(sin)cos(sinccccvccjhhReRR式中，c是反射媒質(zhì)的等效復(fù)介電常數(shù)， 它與反射媒質(zhì)的相對介電常數(shù)r 、 電導(dǎo)率和工作波長有關(guān)， 即60jrc對于地面反射，對于地面反射， 當(dāng)工作頻率高于當(dāng)工作頻率高于150MHz(2m)時，時，1， 取極限由上式近似可得取極限由上式近似可得Rv=Rh = -1即反射波場強(qiáng)的幅度與入射波場強(qiáng)的即反

8、射波場強(qiáng)的幅度與入射波場強(qiáng)的幅度幅度相等相等，而，而相差為相差為180180。直射波直射波+ +反射波：反射波：由發(fā)射點(diǎn)由發(fā)射點(diǎn)T發(fā)出的電波分別經(jīng)過直射線發(fā)出的電波分別經(jīng)過直射線(TR)與地與地面反射路徑面反射路徑(ToR)到達(dá)接收點(diǎn)到達(dá)接收點(diǎn)R， 由于由于兩者的路兩者的路徑不同，徑不同， 從而會產(chǎn)生附加相移從而會產(chǎn)生附加相移。 由圖由圖 3 - 5 可可知，知， 反射波與直射波的路徑差為反射波與直射波的路徑差為222221222111)()()()(dhhdhhdhhddhhddcbadrtrtrtrt式中，式中， d=d1+d2。 通常(ht+hr)d, 故上式中每個根號均可用二項(xiàng)式定理展

9、開， 并且只取展開式中的前兩項(xiàng)。 例如：222111dhhdhhrtrtdhhdrt2d2式中式中， 2 2/ /稱為傳播相移常數(shù)稱為傳播相移常數(shù)。這時接收場強(qiáng)這時接收場強(qiáng)E可表示為可表示為)e1 ()e1 ()( j0j0REREE由路徑差由路徑差d引起的附加相移引起的附加相移為為 注：直射波與反射波的合成場強(qiáng)將隨反射系數(shù)以及注：直射波與反射波的合成場強(qiáng)將隨反射系數(shù)以及路徑差的變化兒變化，有時會反相抵消，有時會同路徑差的變化兒變化，有時會反相抵消，有時會同向相加，造成向相加，造成合成波的衰落現(xiàn)象合成波的衰落現(xiàn)象。接收信號場強(qiáng)：接收信號場強(qiáng)：接收信號功率：接收信號功率：2214jTRtrReG

10、GdPP)(00)1 ()Re1 (jjeREEE定義：繞射波是指從定義：繞射波是指從較大的建筑物或山丘繞較大的建筑物或山丘繞射后射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播信號，它需要滿足電到達(dá)接收點(diǎn)的傳播信號，它需要滿足電波產(chǎn)生繞射的條件，其信號強(qiáng)度較直射波弱。波產(chǎn)生繞射的條件，其信號強(qiáng)度較直射波弱?，F(xiàn)象：無線傳播路徑被尖利邊緣阻擋時，由阻現(xiàn)象：無線傳播路徑被尖利邊緣阻擋時，由阻擋表面產(chǎn)生的擋表面產(chǎn)生的二次波二次波散布于空間，即波在傳播散布于空間，即波在傳播的過程中，行進(jìn)中的波前上的每一個點(diǎn)，都可的過程中，行進(jìn)中的波前上的每一個點(diǎn)，都可作為產(chǎn)生次級波的點(diǎn)源，作為產(chǎn)生次級波的點(diǎn)源，這些次級波組合起來這些次級波組合起

11、來形成傳播方向上新的波前形成傳播方向上新的波前。障礙物的影響與繞射損耗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，電波的直射路徑上存在各種障礙物， 由由障礙障礙物引起的附加傳播損耗稱為繞射損耗物引起的附加傳播損耗稱為繞射損耗。定義：定義：x表示障礙物頂點(diǎn)表示障礙物頂點(diǎn)P至直射線至直射線TR的距的距離，稱為菲涅爾余隙。離，稱為菲涅爾余隙。 規(guī)定規(guī)定阻擋時余隙為阻擋時余隙為負(fù)，障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙負(fù)，障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙有關(guān)系。有關(guān)系。 障礙物與余隙障礙物與余隙 (a) 負(fù)余隙；負(fù)余隙； (b) 正余隙正余隙繞射損耗與余隙關(guān)系繞射損耗與余隙關(guān)系？1x定義：定義：x

12、1是第一菲涅爾區(qū)在是第一菲涅爾區(qū)在P點(diǎn)橫截面的半點(diǎn)橫截面的半徑，它由下列關(guān)系式可求得：徑，它由下列關(guān)系式可求得：21211ddddx2021-11-27移動通信 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)系由障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙的關(guān)系如圖如圖 3 - 4 所示。所示。p當(dāng)直射線當(dāng)直射線TR從障礙物頂從障礙物頂點(diǎn)擦過時，繞射損耗約為點(diǎn)擦過時，繞射損耗約為6dB；p當(dāng)直射線當(dāng)直射線TR低于障礙物低于障礙物頂點(diǎn)時，損耗急劇增加。頂點(diǎn)時，損耗急劇增加。 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

13、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)半徑求第一菲涅爾區(qū)半徑x1為為 mddddx7 .8110151010105233321211Lfs = 32.44+20lg(5+10)+20lg 150 = 99.5dB查繞射損耗表得附加損耗查繞射損耗表得附加損耗(x/x1-1)為為16.5dB, 因此電波傳播的損耗因此電波傳播的損耗L為為L = Lfs+16.5 = 116.0dB散射的定義：散射發(fā)生在介質(zhì)中存在散射的定義：散射發(fā)生在介質(zhì)中存在小于波長小于波長的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個數(shù)非常巨大的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個數(shù)非常巨大

14、時。散射波產(chǎn)生于時。散射波產(chǎn)生于粗糙表面粗糙表面、小物體或其他不、小物體或其他不規(guī)則物體，規(guī)則物體，反射能量由于散射而散布于所有方反射能量由于散射而散布于所有方向向。當(dāng)入射角為當(dāng)入射角為 時，則時，則表面平整度表面平整度的參數(shù)高度為：的參數(shù)高度為：i8sinmih粗糙表面的反射時需要乘以散射損耗系數(shù)粗糙表面的反射時需要乘以散射損耗系數(shù) ，表示減弱的反射場表示減弱的反射場平面上平面上最大的突起高度最大的突起高度 h h表面粗糙大于h表面光滑小于hcc散射波相對于直射波、反射波和繞射波都較散射波相對于直射波、反射波和繞射波都較弱。弱。2021-11-27移動通信 通信理論教研中心2-27在移動通信

15、系統(tǒng)中，存在三種影響信號傳播的在移動通信系統(tǒng)中，存在三種影響信號傳播的基本機(jī)制：反射、繞射和散射?；緳C(jī)制：反射、繞射和散射。阻擋體阻擋體反射反射比傳輸波長大的多的物體（地比傳輸波長大的多的物體（地面、墻面）面、墻面）繞射繞射尖利邊緣（山丘）尖利邊緣（山丘）散射散射比傳輸波長小的多的物體（粗比傳輸波長小的多的物體（粗糙表面、不規(guī)則物體）糙表面、不規(guī)則物體）在在VHF、 UHF移動信道中，移動信道中， 電波傳播方式除了上述的直射電波傳播方式除了上述的直射波和地面反射波之外，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。引起的反射波與散

16、射波。注：多條路徑合成場強(qiáng)與什么有關(guān)？注：多條路徑合成場強(qiáng)與什么有關(guān)？、幅度、相位（相位如何影響幅度的波動？）、幅度、相位（相位如何影響幅度的波動？）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。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。hb為為基站天線高度基站天線高度, hm為為移動臺天線高度移動臺天線高度。 直射波直射波的傳播距離的傳播距離為為d, 地面地面反射波的傳播距離反射波的傳播距離為為d1， 散射散射波的傳播距離波的傳播距離為為d2。 移動臺接收信號的場強(qiáng)由上移動臺接收信號的場強(qiáng)由上述三種電波的矢量合成。述三種電波的矢量合成。)ee1 (212j22j10ddEEd1 = d1-d

17、d2 = d2-dE0是直射波場強(qiáng)，是直射波場強(qiáng)， 是工作波長，是工作波長， 1和和2分別是地面分別是地面反射波和散射波相對于直射波的反射波和散射波相對于直射波的衰減系數(shù)衰減系數(shù)， 而而產(chǎn)生背景產(chǎn)生背景 : 移動臺往往受到各種障礙物和其移動臺往往受到各種障礙物和其它移動體的影響，它移動體的影響， 以致到達(dá)移動臺的信號是以致到達(dá)移動臺的信號是來自來自不同傳播路徑的信號之和不同傳播路徑的信號之和基站發(fā)射的信號基站發(fā)射的信號(幅度幅度+頻率頻率+相位）相位）)(exp)(0000tjtS0為載波角頻率，為載波角頻率， 0為載波初相。為載波初相。 第第i i條徑接收到的信號條徑接收到的信號(幅度幅度+

18、頻率頻率+相位）相位）)( jexp)cos2(exp)(00iiiitjtS傳播損耗距離差引入的相位偏移多普勒頻率偏移* 假設(shè)假設(shè)N個信號的幅值和到達(dá)接收天線的方個信號的幅值和到達(dá)接收天線的方位角是位角是隨機(jī)的且滿足統(tǒng)計(jì)獨(dú)立隨機(jī)的且滿足統(tǒng)計(jì)獨(dú)立， 則接收信則接收信號為號為 NiNiiiiNiNiiiiiiiNiiyyxxttStS11111sincoscos2)()(令：令： 則則S(t)可寫成可寫成 S(t) = (x+jy)expj(0t+0) 由于由于x和和y都是獨(dú)立隨機(jī)變量之和，都是獨(dú)立隨機(jī)變量之和， 因而根據(jù)概因而根據(jù)概率的中心極限定理，率的中心極限定理， 大量獨(dú)立隨機(jī)變量之和的大

19、量獨(dú)立隨機(jī)變量之和的分布趨向正態(tài)分布，分布趨向正態(tài)分布， 即有概率密度函數(shù)為即有概率密度函數(shù)為22222221)(21)(yxyyxxeypexp復(fù)數(shù)表示復(fù)數(shù)表示x x與與y y共同影響收到多徑信號共同影響收到多徑信號的幅度與相位的變化的幅度與相位的變化x、y分別為隨機(jī)變量分別為隨機(jī)變量x和和y的標(biāo)準(zhǔn)偏差。的標(biāo)準(zhǔn)偏差。 x、 y在區(qū)間在區(qū)間dx、dy上的取值概率分別為上的取值概率分別為p(x)dx、 p(y)dy，由于它們，由于它們相互獨(dú)立相互獨(dú)立，所以在面積，所以在面積dxdy中的取值概率為中的取值概率為 p(x,y)dxdy = p(x)dxp(y)dy 假設(shè)假設(shè) ， 且且p(x)和和p(

20、y)均值為均值為零，零， 則則222yx22222e21),(yxyxp簡化簡化：二維分布：二維分布的概率密度函數(shù)的概率密度函數(shù)使用使用極坐標(biāo)系極坐標(biāo)系(r, )表示比較方便。表示比較方便。 此時，此時， 接收天線接收天線處的信號振幅為處的信號振幅為r, 相位為相位為， 對對應(yīng)于直角坐標(biāo)系應(yīng)于直角坐標(biāo)系為為xyyxrarctan2222222e2),(rrrpu 幅度的統(tǒng)計(jì)分布幅度的統(tǒng)計(jì)分布，對，對積分，積分， 可求得可求得包絡(luò)包絡(luò)概率密度函數(shù)概率密度函數(shù)p(r)為為 2222222202ee21)(rrrdrrpr0 u 相位的統(tǒng)計(jì)分布相位的統(tǒng)計(jì)分布，對，對r積分可求得相位概率積分可求得相位

21、概率密度函數(shù)密度函數(shù)p()為為2121)(22202drrepr02瑞利衰落信號的特征：瑞利衰落信號的特征：u均值均值253. 12)()(0drrrprEmu均方值均方值20222d )()(rrprrEu 當(dāng)當(dāng)r=時，時， p(r)為最為最大值，大值， 表示表示r r在在值出值出現(xiàn)的可能性最大現(xiàn)的可能性最大)21exp(1)(pu當(dāng)當(dāng)r= 1.177時，時， 有有2ln221)(77. 10drrpu信號包絡(luò)低于信號包絡(luò)低于的概率為的概率為u信號包絡(luò)信號包絡(luò)r低于某一指定值低于某一指定值k的概率為的概率為 39. 0e1d)(021rrpkkrrp022e1d)(重要結(jié)論重要結(jié)論：一個：一

22、個均值為均值為0 0、方差為、方差為 的的平穩(wěn)平穩(wěn)高斯窄帶過程高斯窄帶過程，它的包絡(luò)的一維概率密度，它的包絡(luò)的一維概率密度服從服從瑞利分布瑞利分布，相位的一維概率密度分布，相位的一維概率密度分布是是均勻分布均勻分布。21 1時間選擇性衰落時間選擇性衰落時域時域頻域頻域假設(shè)移動臺運(yùn)動方向之間的夾角為假設(shè)移動臺運(yùn)動方向之間的夾角為, 其多普勒頻移值其多普勒頻移值為為coscosmff2 2頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落是指在頻率選擇性衰落是指在不同頻段上衰落特性不同頻段上衰落特性不一樣。不一樣。頻域頻域時域時域1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬

23、）圖圖 ： 多徑時散示例多徑時散示例1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）定義定義：假設(shè)基站發(fā)射一個極短的脈沖信號：假設(shè)基站發(fā)射一個極短的脈沖信號Si(t)=a0(t)， 經(jīng)過多徑信道后，經(jīng)過多徑信道后， 移動臺接收信號呈現(xiàn)為一串脈沖，移動臺接收信號呈現(xiàn)為一串脈沖， 結(jié)果使結(jié)果使脈沖寬度被展寬了脈沖寬度被展寬了。 這種因這種因多徑傳播造成信號多徑傳播造成信號時間擴(kuò)散時間擴(kuò)散的現(xiàn)象，的現(xiàn)象， 稱為多徑時散。稱為多徑時散。時變性：時變性：多徑性質(zhì)是隨時間而變化的。多徑性質(zhì)是隨時間而變化的。 如果進(jìn)行多如果進(jìn)行多次發(fā)送脈沖試驗(yàn)，次發(fā)送脈沖試驗(yàn)， 則接收到的脈沖

24、序列是變化的，則接收到的脈沖序列是變化的， 它包括脈沖數(shù)目它包括脈沖數(shù)目N的變化、的變化、 脈沖大小的變化及脈沖脈沖大小的變化及脈沖延時差的變化。延時差的變化。1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）)()(10ttSatSiNiiiai是第是第i條路徑的衰減系數(shù)；條路徑的衰減系數(shù)；i(t)為第為第i條路徑的相對延時差。條路徑的相對延時差。實(shí)際上，情況要復(fù)雜得多，各個脈沖幅度是隨機(jī)變實(shí)際上，情況要復(fù)雜得多，各個脈沖幅度是隨機(jī)變化的，它們在時間上可以互不交疊，也可以相互交化的，它們

25、在時間上可以互不交疊，也可以相互交疊，疊， 甚至隨移動臺周圍散射體數(shù)目的增加，所接甚至隨移動臺周圍散射體數(shù)目的增加，所接收到的一串離散脈沖將會變成有一定寬度的連續(xù)信收到的一串離散脈沖將會變成有一定寬度的連續(xù)信號脈沖。號脈沖。1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）統(tǒng)計(jì)測試結(jié)果：統(tǒng)計(jì)測試結(jié)果：E(t)E(t)為歸一化的時延強(qiáng)度曲線，為歸一化的時延強(qiáng)度曲線， 它是以不同時延信號強(qiáng)度所構(gòu)成它是以不同時延信號強(qiáng)度所構(gòu)成的時延譜的時延譜，也有人稱之為多徑散，也有人稱之為多徑散布譜布譜E(t)的的一階矩一階矩 平均多徑時延平均多徑時延 E(t)的的均方根均方根 多徑時

26、延散布多徑時延散布( (簡稱時散、時延擴(kuò)展簡稱時散、時延擴(kuò)展) )的意義：的意義：表示多徑時延散布的程度。表示多徑時延散布的程度。越大，時延擴(kuò)展越大，時延擴(kuò)展越嚴(yán)重；越嚴(yán)重；越小，時延擴(kuò)展越輕越小，時延擴(kuò)展越輕表表 多徑時散參數(shù)典型值多徑時散參數(shù)典型值 1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）)e1)()()(j0tirtStS相關(guān)帶寬相關(guān)帶寬 從頻域觀點(diǎn)而言，從頻域觀點(diǎn)而言， 多徑時散現(xiàn)象將導(dǎo)致頻率選擇性衰落，多徑時散現(xiàn)象將導(dǎo)致頻率選擇性衰落， 即即信道對不同頻率成分有不同的響應(yīng)。信道對不同頻率成分有不同的響應(yīng)。 若信號帶寬過大，若信號帶寬過大， 就會引

27、起嚴(yán)重的失真就會引起嚴(yán)重的失真。 討論兩條射線的情況，討論兩條射線的情況， 即雙射線信道。即雙射線信道。 為分析簡便，為分析簡便， 不不計(jì)信道的固定衰減，計(jì)信道的固定衰減， 用用“1”表示第一條射線，表示第一條射線， 信號為信號為Si(t); 用用“2”表示另一條射線，表示另一條射線， 其信號為其信號為rSi(t)ej(t)， 這里這里r為一比為一比例常數(shù)。例常數(shù)。 于是，于是， 接收信號為兩者之和，接收信號為兩者之和， 即即1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）雙射線信道等效網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為 )(01)()(),(tjieretStStH信道的幅頻特性

28、為信道的幅頻特性為 )(sin)(cos1),(tjrtrtA當(dāng)當(dāng)(t)=2n時時(n為整數(shù)為整數(shù))， 雙徑信號同相疊加，雙徑信號同相疊加， 信號出現(xiàn)峰信號出現(xiàn)峰點(diǎn)；點(diǎn)； 而當(dāng)而當(dāng)(t)=(2n+1)時，時， 雙徑信號反相相消，雙徑信號反相相消， 信號出現(xiàn)信號出現(xiàn)谷點(diǎn)。谷點(diǎn)。1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）雙射線信道等效網(wǎng)絡(luò)雙射線信道等效網(wǎng)絡(luò) 1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬） 雙射線信道的幅頻特性雙射線信道的幅頻特性1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）相鄰兩個谷

29、點(diǎn)的相位差谷點(diǎn)的相位差為 )(12)(2tBtc =(t) = 2結(jié)論：相鄰場強(qiáng)為最小值的頻率間隔是與相對多徑時延差與相對多徑時延差(t t) )成反比成反比的，通常稱Bc為多徑時散的相關(guān)帶寬。 若所傳輸?shù)男盘枎捿^寬，以至與Bc可比擬時，則所傳輸?shù)男盘枌a(chǎn)生明顯的畸變。 1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）21cB式中，式中， 為時延擴(kuò)展。為時延擴(kuò)展。 實(shí)際上， 移動信道中的傳播路徑通常不止兩條， 而是多條， 且由于移動臺處于運(yùn)動狀態(tài)， 相對多徑時延差(t)也是隨時間而變化隨時間而變化的， 因而合成信號振幅的谷點(diǎn)和峰點(diǎn)在頻率軸上的位置也將隨時間而變化

30、， 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， 對于角度調(diào)制信號， 相關(guān)帶寬可按下式估算：1 1頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）頻率選擇性衰落（多徑時散與相關(guān)帶寬）3 3空間選擇性衰落空間選擇性衰落所謂空間選擇性衰落是指在所謂空間選擇性衰落是指在不同的地點(diǎn)與空間不同的地點(diǎn)與空間位置位置衰落特性不一樣。衰落特性不一樣。時域時域空域空域在實(shí)際移動通信中，三類選擇性衰落都存在，根據(jù)其在實(shí)際移動通信中，三類選擇性衰落都存在，根據(jù)其產(chǎn)生的條件大致可以劃分為以下三類。并可以用下列產(chǎn)生的條件大致可以劃分為以下三類。并可以用下列示意圖表示示意圖表示u第一類多徑干擾：是由于

31、快速第一類多徑干擾：是由于快速移動用戶附近的物體的反射移動用戶附近的物體的反射而形成的干擾信號，其特點(diǎn)是由于用戶的快速移動因此在信而形成的干擾信號，其特點(diǎn)是由于用戶的快速移動因此在信號的頻域上產(chǎn)生了號的頻域上產(chǎn)生了多普勒多普勒(Doppler)(Doppler)頻移頻移擴(kuò)散，而引起信號擴(kuò)散，而引起信號在在時域上時間選擇性衰落時域上時間選擇性衰落。u第二類多徑干擾：用戶信號由于第二類多徑干擾：用戶信號由于遠(yuǎn)處的高大建筑物與山丘遠(yuǎn)處的高大建筑物與山丘的反射的反射而形成的干擾信號。其特點(diǎn)是傳送的而形成的干擾信號。其特點(diǎn)是傳送的信號在空間與時信號在空間與時間上產(chǎn)生了擴(kuò)散間上產(chǎn)生了擴(kuò)散。空域上波束角度的

32、擴(kuò)散將引起接收點(diǎn)信號?？沼蛏喜ㄊ嵌鹊臄U(kuò)散將引起接收點(diǎn)信號產(chǎn)生空間選擇性衰落，時域上的擴(kuò)散將引起接收點(diǎn)信號產(chǎn)生產(chǎn)生空間選擇性衰落，時域上的擴(kuò)散將引起接收點(diǎn)信號產(chǎn)生頻率選擇性衰落。頻率選擇性衰落。u第三類多徑干擾：它是由于接收信號受基站附近建筑物和第三類多徑干擾：它是由于接收信號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)天線影響到達(dá)天線的信號入射角分布的信號入射角分布，從而引起信號在，從而引起信號在空間的選擇性衰落空間的選擇性衰落。定義定義：統(tǒng)計(jì)測試表明：統(tǒng)計(jì)測試表明： 信號電平發(fā)生快衰落的同信號電平發(fā)生快衰落的同時，其時，其局部中

33、值電平局部中值電平還隨地點(diǎn)、時間以及移動臺還隨地點(diǎn)、時間以及移動臺速度作比較平緩的變化，其衰落周期以秒級計(jì)，速度作比較平緩的變化，其衰落周期以秒級計(jì)，稱作慢衰落或長期衰落。稱作慢衰落或長期衰落。 特性特性：慢衰落近似服從：慢衰落近似服從對數(shù)正態(tài)分布對數(shù)正態(tài)分布。所。所謂對數(shù)正態(tài)分布，謂對數(shù)正態(tài)分布， 是指以是指以分貝數(shù)表示的信分貝數(shù)表示的信號電平為正態(tài)分布號電平為正態(tài)分布。研究方法研究方法：把同一類地形、：把同一類地形、 地物中的某一地物中的某一段距離段距離(12km)作為樣本區(qū)間，作為樣本區(qū)間， 每隔每隔20m(小小區(qū)間區(qū)間)左右觀察信號電平的中值變動，以左右觀察信號電平的中值變動，以統(tǒng)統(tǒng)計(jì)

34、分析計(jì)分析信號在各小區(qū)間的累積分布和標(biāo)準(zhǔn)信號在各小區(qū)間的累積分布和標(biāo)準(zhǔn)偏差。偏差。信號慢衰落特性曲線信號慢衰落特性曲線 (a) 市區(qū)；市區(qū)； (b) 郊區(qū)郊區(qū)不管是市區(qū)不管是市區(qū)還是郊區(qū)，還是郊區(qū)，慢衰落均接慢衰落均接近虛線所示近虛線所示的對數(shù)正態(tài)的對數(shù)正態(tài)分。分。 標(biāo)準(zhǔn)偏標(biāo)準(zhǔn)偏差差取決于取決于地形、地物地形、地物和工作頻率和工作頻率等因素等因素圖：慢衰落中值標(biāo)準(zhǔn)偏差圖：慢衰落中值標(biāo)準(zhǔn)偏差也隨工作也隨工作頻率升高而頻率升高而增大增大圖：圖： 衰落儲備量衰落儲備量 可通率可通率T分別為分別為90%、 95%和和99%的三組曲線，的三組曲線，根據(jù)地形、地物、根據(jù)地形、地物、工作頻率和可通率工作頻率

35、和可通率要求，由此圖可查要求，由此圖可查得必須的衰落儲備得必須的衰落儲備量量。 例如：例如： f=450MHz， 市區(qū)工作，市區(qū)工作， 要求要求T=99%， 則由圖可查得此時必須的衰落儲備則由圖可查得此時必須的衰落儲備約為約為22.5dB。2.4.1 地形、地形、 地物分類地物分類 1. 地形的分類與定義地形的分類與定義 將地形分為兩大類，將地形分為兩大類， 即即中等起伏地形和不規(guī)則地形中等起伏地形和不規(guī)則地形， 并并以中等起伏地形作傳播基準(zhǔn)以中等起伏地形作傳播基準(zhǔn)。所謂中等起伏地形，是指在。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傳播路徑的地形剖面圖上，地面起伏高度

36、不超過20m，且起伏，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)稱為不規(guī)則地如丘陵、孤立山岳、斜坡和水陸混合地形等統(tǒng)稱為不規(guī)則地形。形。目的目的：計(jì)算移動信道中信號電場強(qiáng)度中值：計(jì)算移動信道中信號電場強(qiáng)度中值(或傳播損耗中值或傳播損耗中值)方法方法：地形地形 =參數(shù)參數(shù) =基準(zhǔn)損耗中值基準(zhǔn)損耗中值 =修正因子修正因子基站天線有效高度基站天線有效高度(hb) hb = hts-hga由于天線架設(shè)在由于天線架設(shè)在高度不同地形上，高度不同地形上， 天線的有效高度是天線的有效高度是不一樣的。不一

37、樣的。 (例如，把例如，把20m的天線架設(shè)在地面上和架設(shè)在幾的天線架設(shè)在地面上和架設(shè)在幾十層的高樓頂上，十層的高樓頂上， 通信效果自然不同。通信效果自然不同。)因此，因此， 必須合理規(guī)必須合理規(guī)定天線的有效高度，定天線的有效高度， 其計(jì)算方法參見上圖。其計(jì)算方法參見上圖。 若基站天線頂若基站天線頂點(diǎn)的海拔高度為點(diǎn)的海拔高度為h htsts， 從天線設(shè)置地點(diǎn)開始，從天線設(shè)置地點(diǎn)開始， 沿著電波傳播沿著電波傳播方向的方向的3km3km到到15km15km之內(nèi)的地面平均海拔高度為之內(nèi)的地面平均海拔高度為h hgaga， 則定義基則定義基站天線的有效高度站天線的有效高度h hb b為為2. 地物地物(

38、或地區(qū)或地區(qū))分類分類 不同地物環(huán)境其傳播條件不同，不同地物環(huán)境其傳播條件不同， 按照地物的密集程度不按照地物的密集程度不同可分為三類地區(qū)：同可分為三類地區(qū)： 開闊地開闊地。 在電波傳播的路徑上無高在電波傳播的路徑上無高大樹木、大樹木、 建筑物等障礙物，建筑物等障礙物， 呈開闊狀地面，呈開闊狀地面， 如農(nóng)田、如農(nóng)田、 荒野、荒野、 廣場、廣場、 沙漠和戈壁灘等。沙漠和戈壁灘等。 郊區(qū)郊區(qū)。在靠近移動臺近處有些。在靠近移動臺近處有些障礙物但不稠密，障礙物但不稠密， 例如，有少量的低層房屋或小樹林等。例如，有少量的低層房屋或小樹林等。 市區(qū)市區(qū)。 有較密集的建筑物和高層樓房。有較密集的建筑物和高層

39、樓房。 自然，上述三種地區(qū)之間都有過渡區(qū)，自然，上述三種地區(qū)之間都有過渡區(qū)， 但在了解以上三但在了解以上三類地區(qū)的傳播情況之后，類地區(qū)的傳播情況之后， 對過渡區(qū)的傳播情況就可以大致地對過渡區(qū)的傳播情況就可以大致地作出估計(jì)。作出估計(jì)。2.4.2 中等起伏地形上傳播損耗的中值中等起伏地形上傳播損耗的中值 1. 市區(qū)傳播損耗的中值市區(qū)傳播損耗的中值 在計(jì)算各種地形、在計(jì)算各種地形、 地物上的傳播損耗時，地物上的傳播損耗時， 均以均以中等起中等起伏地上市區(qū)的損耗中值或場強(qiáng)中值作為基準(zhǔn)，伏地上市區(qū)的損耗中值或場強(qiáng)中值作為基準(zhǔn)， 因而把它稱因而把它稱作基準(zhǔn)中值或基本中值。作基準(zhǔn)中值或基本中值。由電波傳播理

40、論可知，由電波傳播理論可知， 傳播損耗取決于傳播距離傳播損耗取決于傳播距離d、 工工作頻率作頻率f、基站天線高度、基站天線高度hb和移動臺天線高度和移動臺天線高度hm等。等。 在大量在大量實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，可作出實(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)測傳播損耗基本中值的預(yù)測曲線曲線。 即典型中等起伏地上市區(qū)的基本中值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、與頻率、 距離的關(guān)系曲線。距離的關(guān)系曲線。 中等起伏地上市區(qū)基本損耗中值中等起伏地上市區(qū)基本損耗中值 注：縱坐標(biāo)刻度以注：縱坐標(biāo)刻度以dBdB計(jì)，是以自計(jì)，是以自由空間的傳播損耗為由空間的傳播損耗為0 dB0

41、 dB的相對的相對值。換言之，值。換言之，曲線上讀出的是基曲線上讀出的是基本損耗中值大于自由空間傳播損本損耗中值大于自由空間傳播損耗的數(shù)值耗的數(shù)值。由圖可見，隨著頻率由圖可見，隨著頻率升高和距離增大，升高和距離增大， 市區(qū)傳播基市區(qū)傳播基本損耗中值都將增加。圖中曲線本損耗中值都將增加。圖中曲線是在基準(zhǔn)天線高度情況下測得的，是在基準(zhǔn)天線高度情況下測得的，即基站天線高度即基站天線高度h hb b=200=200m，移動，移動臺天線高度臺天線高度hm=3 m。修正修正1 1：如果基站天線的高度不是：如果基站天線的高度不是200m,則損耗中值則損耗中值的差異用的差異用基站天線高度增益因子基站天線高度增

42、益因子Hb(hb,d)表示。下表示。下圖給出了不同通信距離圖給出了不同通信距離d時，時，Hb(hb, d)與與hb的關(guān)系。的關(guān)系。顯然，當(dāng)顯然，當(dāng)hb200m 時，時， Hb (hb, d)0 dB；反之，；反之，當(dāng)當(dāng)hb200 m時，時，Hb(hb, d)0 dB。 天線高度增益因子(a) 基站Hb(hb, d); (b) 移動臺Hm(hm, f)修正修正2 2：當(dāng)移動臺天線高度不是：當(dāng)移動臺天線高度不是3m時，需用時，需用移動臺天線高度移動臺天線高度增益因子增益因子Hm(hm,f)加以修。加以修。 當(dāng)當(dāng)hm 3 m時，時，Hm(hm, f)0 dB； 反之，反之， 當(dāng)當(dāng)hm3m時，時，Hm

43、(hm, f)0 dB。由上圖還可見，。由上圖還可見，當(dāng)移當(dāng)移動臺天線高度大于動臺天線高度大于5 m5 m以上時，以上時， 其高度增益因子其高度增益因子H Hm m(h(hm m,f),f)不僅不僅與天線高度、頻率有關(guān)，而且還與環(huán)境條件有關(guān)與天線高度、頻率有關(guān)，而且還與環(huán)境條件有關(guān)。例如，在例如，在中小城市，中小城市， 因建筑物的平均高度較低，故其屏蔽作用較小，因建筑物的平均高度較低，故其屏蔽作用較小，當(dāng)移動臺天線高度大于當(dāng)移動臺天線高度大于4m時，時， 隨天線高度增加，隨天線高度增加， 天線高度天線高度增益因子明顯增大；增益因子明顯增大； 若移動臺天線高度在若移動臺天線高度在14m范圍內(nèi)，范

44、圍內(nèi)，Hm(hm,f)受環(huán)境條件的影響較小，移動臺天線高度增高一倍時，受環(huán)境條件的影響較小，移動臺天線高度增高一倍時，Hm(hm, f)變化約為變化約為3 dB。 修正修正3 3：市區(qū)的場強(qiáng)中值還：市區(qū)的場強(qiáng)中值還與街道走向與街道走向( (相對于電波傳播方向相對于電波傳播方向) )有關(guān)有關(guān)?？v向路線。縱向路線( (與電波傳播方向相平行與電波傳播方向相平行) )的損耗中值明顯小的損耗中值明顯小于橫向路線于橫向路線( (與傳播方向相垂直與傳播方向相垂直) )的損耗中值。的損耗中值。 這是由于沿這是由于沿建筑物形成的建筑物形成的溝道有利于無線電波的傳播溝道有利于無線電波的傳播( (稱溝道效應(yīng)稱溝道效

45、應(yīng)) )， 使得在縱向路線上的場強(qiáng)中值高于基準(zhǔn)場強(qiáng)中值，使得在縱向路線上的場強(qiáng)中值高于基準(zhǔn)場強(qiáng)中值， 而在橫而在橫向路線上的場強(qiáng)中值低于基準(zhǔn)場強(qiáng)中值。圖向路線上的場強(qiáng)中值低于基準(zhǔn)場強(qiáng)中值。圖3-25 3-25 給出了它給出了它們相對于基準(zhǔn)場強(qiáng)中值的修正曲線。們相對于基準(zhǔn)場強(qiáng)中值的修正曲線。 街道走向修正曲線街道走向修正曲線2. 郊區(qū)和開闊地?fù)p耗的中值郊區(qū)和開闊地?fù)p耗的中值 郊區(qū)的建筑物一般是分散、郊區(qū)的建筑物一般是分散、 低矮的，低矮的， 故電波故電波傳播條件優(yōu)于市區(qū)傳播條件優(yōu)于市區(qū)。 郊區(qū)場強(qiáng)中值與基準(zhǔn)場強(qiáng)中值郊區(qū)場強(qiáng)中值與基準(zhǔn)場強(qiáng)中值之差稱為郊區(qū)修正因子，記作之差稱為郊區(qū)修正因子，記作Km

46、r， 它與頻率和距它與頻率和距離的關(guān)系如圖離的關(guān)系如圖 3 - 26 所示。所示。 由圖可知，由圖可知， 郊區(qū)場強(qiáng)中值大于市區(qū)場強(qiáng)中值。郊區(qū)場強(qiáng)中值大于市區(qū)場強(qiáng)中值。 或者說，或者說， 郊區(qū)的傳播損耗中值比市區(qū)傳播損耗中值郊區(qū)的傳播損耗中值比市區(qū)傳播損耗中值要小。要小。圖圖 3 - 26 郊區(qū)修正因子郊區(qū)修正因子 如何求出郊區(qū)、 開闊地及準(zhǔn)開闊地的損耗中值？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、減去減去由圖 查得的修正因子即可。 開闊地、開闊地、 準(zhǔn)開闊地修正因子準(zhǔn)開闊地修正因子 開闊地、 準(zhǔn)開闊地(開闊地與郊區(qū)間的過渡區(qū))的場強(qiáng)中值相對于基準(zhǔn)場

47、強(qiáng)中值的修正曲線。 Qo表示開闊地修正因子, Qr表示準(zhǔn)開闊地修正因子。 結(jié)論：開闊地的傳播條件優(yōu)于市區(qū)、 郊區(qū)及準(zhǔn)開闊地， 在相同條件下， 開闊地上場強(qiáng)中值比市區(qū)高近20dB。2.4.3 不規(guī)則地形不規(guī)則地形上傳播損耗的中值上傳播損耗的中值 1. 丘陵地的修正因子丘陵地的修正因子Kh 丘陵地的丘陵地的地形參數(shù)用地形起伏高度地形參數(shù)用地形起伏高度h h表征表征。 它的定義是：它的定義是： 自接收點(diǎn)向發(fā)射點(diǎn)延伸自接收點(diǎn)向發(fā)射點(diǎn)延伸10 km10 km的范圍的范圍內(nèi)，內(nèi)， 地形起伏的地形起伏的90%90%與與10%10%的高度差的高度差( (參見下圖參見下圖 (a) (a)上方上方) )即為即為h

48、h。 這一定義只適用于地形這一定義只適用于地形起伏達(dá)數(shù)次起伏達(dá)數(shù)次以上以上的情況，的情況， 對于單純斜坡地形將用后述的另一種對于單純斜坡地形將用后述的另一種方法處理。方法處理。 丘陵地場強(qiáng)中值修正因子丘陵地場強(qiáng)中值修正因子(a) 修正因子修正因子Kh; (b) 微小修正因子微小修正因子Khf2. 孤立山岳修正因子孤立山岳修正因子Kjs 當(dāng)電波傳播路徑上有近似刃形的單獨(dú)山岳時， 若求山背后的電場強(qiáng)度， 一般從相應(yīng)的自由空間場強(qiáng)中自由空間場強(qiáng)中減去刃峰繞射損耗減去刃峰繞射損耗即可。 但對天線高度較低的陸上移動臺來說， 還必須考慮障礙物的陰影效應(yīng)和屏蔽還必須考慮障礙物的陰影效應(yīng)和屏蔽吸收等附加損耗吸

49、收等附加損耗。 由于附加損耗不易計(jì)算， 故仍采仍采用統(tǒng)計(jì)方法給出用統(tǒng)計(jì)方法給出的修正因子Kjs曲線。 適用范圍適用范圍：工作頻段為450900MHz、 山岳高度在110350 m范圍， 由實(shí)測所得的弧立山岳地形的修正因子Kjs的曲線。 孤立山岳修正因子孤立山岳修正因子K Kjsjs H07. 0其中， d1是發(fā)射天線至山頂?shù)乃骄嚯x， d2是山頂至移動臺的水平距離。 圖中， Kjs是針對山岳高度H=200m所得到的場強(qiáng)中值與基準(zhǔn)場強(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)， 計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為 式中， H的單位為m。3. 斜波地形修正因子斜波地形修正因子

50、Ksp 斜坡地形系指在斜坡地形系指在510510kmkm范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的傾斜地形傾斜地形。 若在電波傳播方向上，若在電波傳播方向上， 地形逐漸升高地形逐漸升高， 稱為正斜稱為正斜坡，坡， 傾角為傾角為+m； 反之為負(fù)斜坡，反之為負(fù)斜坡， 傾角為傾角為-m， 如如下圖下圖 下部所示。下部所示。斜坡地形修正因子斜坡地形修正因子Ksp 4. 水陸混合路徑水陸混合路徑修正因子修正因子KS 在傳播路徑中如遇有湖泊或其它水域，在傳播路徑中如遇有湖泊或其它水域， 接收信號的場強(qiáng)接收信號的場強(qiáng)往往比全是陸地時要高。往往比全是陸地時要高。 為估算水陸混合路徑情況下的場強(qiáng)為估算水陸混合路徑情況下的場強(qiáng)中值，中值，

51、 用水面距離用水面距離d dSRSR與全程距離與全程距離d d的比值作為地形參數(shù)的比值作為地形參數(shù)。 此此外，外， 水陸混合路徑修正因子水陸混合路徑修正因子KS的大小還與水面所處的位置有的大小還與水面所處的位置有關(guān)。關(guān)。 下圖下圖 中，中， 曲線曲線A表示水面靠近移動臺一方的修正因子，表示水面靠近移動臺一方的修正因子， 曲線曲線B(虛線虛線)表示水面靠近基站一方時的修正因子。表示水面靠近基站一方時的修正因子。 在同樣在同樣d dSRSR/d/d情況下，情況下， 水面位于移動臺一方的修正因子水面位于移動臺一方的修正因子KSKS較大，較大， 即即信號場強(qiáng)中值較大信號場強(qiáng)中值較大。 如果水面位于傳播

52、路徑中間，如果水面位于傳播路徑中間， 則應(yīng)取上則應(yīng)取上述兩條曲線的中間值。述兩條曲線的中間值。水陸混合路徑修正因子水陸混合路徑修正因子 2.4.4任意地形地區(qū)的任意地形地區(qū)的接收信號功率中值計(jì)算接收信號功率中值計(jì)算1. 中等起伏地市區(qū)中接收信號的中等起伏地市區(qū)中接收信號的功率中值功率中值PP中等起伏地市區(qū)接收信號的功率中值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的功率mbTGGdPP20)4(傳輸損耗中值傳輸損耗中值式中：PT

53、發(fā)射機(jī)送至天線的發(fā)射功率；工作波長；d收發(fā)天線間的距離；Gb基站天線增益；Gm移動臺天線增益。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， 基站天線高度為200m, 移動臺天線高度為3m的情況下得到的損耗中值。 Hb(hb, d)是基站天線高度增益因子， 它是以基站天線高度200m為基準(zhǔn)得到的相對增益。Hm(hm, f)是移動臺天線高度增益因子， 它是以移動臺天線高度3m為基準(zhǔn)得到的相對增益。 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. 任意地形地區(qū)接收信號的功率中值PPC 任意地形地區(qū)接收信號的功率中值以中等起伏地市區(qū)接收信號的功率中值PP

54、為基礎(chǔ)， 加上加上地形地物修正因子KT， 即 PPC = PP+KT 地形地物修正因子KT一般可寫成 KT = Kmr+Qo+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+KS 式中： Kmr郊區(qū)修正因子 Qo、 Qr開闊地或準(zhǔn)開闊地修正因子 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) 例 3-2 某一移動信道， 工作頻段為450MHz， 基站天線高度為50

55、m，天線增益為6dB，移動臺天線高度為3m， 天線增益為 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)送至天線的信號功率為 10W， 求移動臺天線得到的信號功率中值。解解 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 = 105.5dB查得市區(qū)基本損耗中值 Am(f,d) = 27dB由圖 可得： 基站天線高度增益因子 Hb(hb, d) = -12dB 移動臺天線高度增益因子 Hm(hm, f)

56、 = 0dBLA = LT = 105.5+27+12 = 144.5dB中等起伏地市區(qū)中接收信號的功率中值 dBWLGGPdhHdhHdfAGGLPdhHdhHdfAGGdPPTmbTmmbbmmbfsTmmbbmmbTP5 .1285 .14406lg10),(),(),(),(),(),(42若上題改為郊區(qū)工作， 傳播路徑是正斜坡， 且m=15mrad, 其它條件不變， 再求傳播路徑損耗中值及接收信號功率中值。 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

57、查得Kmr為 Kmr = 12.5dB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接收信號功率中值為 PPC = PT+Gb+Gm-LA = 10+6-129 = -113dBW = -83dBm 或PPC = PP+KT = -98.5dBm+15.5dB = -83dBmu背景背景：移動信道中電波傳播的條件十分：移動信道中電波傳播的條件十分惡劣和復(fù)雜，因而要惡劣和復(fù)雜，因而要準(zhǔn)確地計(jì)算信號場強(qiáng)準(zhǔn)確地計(jì)算信號場強(qiáng)或傳播損耗是很困難的或傳播損耗是很困難的u方法方法：通常采用：通常采用分析和統(tǒng)

58、計(jì)相結(jié)合分析和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的辦的辦法法。測試數(shù)據(jù)采集測試數(shù)據(jù)采集分析歸納經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头治鰵w納經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ托ＵＵ?. Hata1. Hata模型模型 u原理原理：Hata模型是用圖表給出的模型是用圖表給出的路徑損耗路徑損耗數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)公式數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)公式u適用范圍適用范圍： 該公式適用于該公式適用于1501500 MHz頻頻率范圍率范圍u使用方法使用方法： Hata將市區(qū)的傳播損耗表示為將市區(qū)的傳播損耗表示為一個一個標(biāo)準(zhǔn)的公式標(biāo)準(zhǔn)的公式和一個應(yīng)用于其他不同環(huán)境和一個應(yīng)用于其他不同環(huán)境的附加的附加校正公式校正公式在在市區(qū)的中值路徑損耗市區(qū)的中值路徑損耗的標(biāo)準(zhǔn)公式為的標(biāo)準(zhǔn)公式為(CCIR采納的建采納的建議議)L

59、urban(dB)=69.55+26.16lgfc-13.82lghb-a(hre)+(44.9-6.55lghb)lgdfc是在是在1501500MHz內(nèi)的內(nèi)的工作頻率工作頻率； hb是基站發(fā)射機(jī)的是基站發(fā)射機(jī)的有效天線高度有效天線高度（單位為（單位為m， 適用范圍適用范圍30200 m），）， 其定其定義為天線相對海平面高度義為天線相對海平面高度hts減去距離從減去距離從3 km到到15 km之間之間的平均地面高度的平均地面高度hga; hre是移動臺接收機(jī)的有效天線高度是移動臺接收機(jī)的有效天線高度（單位為（單位為m， 適用范圍適用范圍110 m）; d是收發(fā)是收發(fā)天線之間的距天線之間的距

60、離離（單位為（單位為km， 適用范圍適用范圍110km）；）； a(hre)是移動臺接是移動臺接收機(jī)的有效收機(jī)的有效天線高度的修正因子天線高度的修正因子。u對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 u對于大城市, a(hre)的表達(dá)式為 a(hre)=8.29(lg1.54hre)2-1.1dB fc300 MHz a(hre)=3.2(lg11.754hre)2-4.97dB fc300 MHz 郊區(qū)的路徑損耗郊區(qū)的路徑損耗開闊的農(nóng)村地帶的路徑損耗開闊的農(nóng)村地帶的路徑損耗 Lsuburban(dB)=Lur