第2章 無線通信基礎 -2課件

1、第2章 無線通信基礎【1】提問提問1、無線信道的傳播特征主要從哪兩個層面加以描述的？、無線信道的傳播特征主要從哪兩個層面加以描述的？ 2、什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落？對通信系統(tǒng)、什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落？對通信系統(tǒng) 有什么影響？有什么影響？ 3、在無線通信系統(tǒng)中，對接收信號影響比較嚴重的四種、在無線通信系統(tǒng)中，對接收信號影響比較嚴重的四種 效應是什么？效應是什么？ 4、輻射體向空間輻射電磁場，依據(jù)其空間特性不同，、輻射體向空間輻射電磁場，依據(jù)其空間特性不同， 可以將其劃分為哪三個不同的區(qū)域？可以將其劃分為哪三個不同的區(qū)域？5、依據(jù)不同的頻率，無線電波在空間有哪三種基本傳播、依

2、據(jù)不同的頻率，無線電波在空間有哪三種基本傳播 方式？方式？第2章 無線通信基礎【2】提問提問平均信號強度平均信號強度(大尺度衰落大尺度衰落)和小尺度衰落和小尺度衰落 大尺度衰落：反映信號的平均功率隨距離增大而產生的大尺度衰落：反映信號的平均功率隨距離增大而產生的緩慢變化，包括大尺度路徑損耗和陰影衰落，緩慢變化，包括大尺度路徑損耗和陰影衰落，主要影主要影響通信距離或覆蓋范圍響通信距離或覆蓋范圍。 慢衰落慢衰落 小尺度衰落：主要表現(xiàn)為多徑衰落，反映數(shù)十個波長小尺度衰落：主要表現(xiàn)為多徑衰落，反映數(shù)十個波長區(qū)間內信號功率的快變化，區(qū)間內信號功率的快變化，是影響接收信號質量的主是影響接收信號質量的主要因

3、素要因素。快衰落快衰落1、無線信道的傳播特征主要從哪兩個方面加以描述的？、無線信道的傳播特征主要從哪兩個方面加以描述的？ 2、什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落？對通信系統(tǒng)、什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落？對通信系統(tǒng) 有什么影響？有什么影響？第2章 無線通信基礎【3】地球表面波傳播、天波傳播和空間波傳播。地球表面波傳播、天波傳播和空間波傳播。三個不同的區(qū)域：三個不同的區(qū)域：近場區(qū)、中間區(qū)和遠場區(qū)。近場區(qū)、中間區(qū)和遠場區(qū)。陰影效應；陰影效應； 多徑效應；遠近效應；多普勒效應。多徑效應；遠近效應；多普勒效應。 3、在無線通信系統(tǒng)中，對接收信號影響比較嚴重的四種、在無線通信系統(tǒng)中，對接收信號影響

4、比較嚴重的四種 效應是什么？效應是什么？ 4、輻射體向空間輻射電磁場，依據(jù)其空間特性不同，、輻射體向空間輻射電磁場，依據(jù)其空間特性不同， 可以將其劃分為哪三個不同的區(qū)域？可以將其劃分為哪三個不同的區(qū)域？5、依據(jù)不同的頻率，無線電波在空間有哪三種基本傳播、依據(jù)不同的頻率，無線電波在空間有哪三種基本傳播 方式？方式？提問提問第2章 無線通信基礎【4】2.2 大尺度路徑損耗大尺度路徑損耗2.2.1 概述概述電磁波傳播模型的電磁波傳播模型的研究重點：研究重點： 1、預測發(fā)射機在一定距離處的、預測發(fā)射機在一定距離處的平均接收信號強度平均接收信號強度(或路或路徑損耗徑損耗)； 預測平均信號強度描述的是發(fā)射

5、機與接收機之間長距離預測平均信號強度描述的是發(fā)射機與接收機之間長距離上的信號強度變化，這種模型稱為上的信號強度變化，這種模型稱為大尺度傳播模型大尺度傳播模型。用于估。用于估計無線信號覆蓋范圍的傳播模型。計無線信號覆蓋范圍的傳播模型。 2、對特定位置、對特定位置附近信號強度變化附近信號強度變化進行分析。進行分析。 無線通信系統(tǒng)工作的地形多種多樣，所以，一種單一的傳無線通信系統(tǒng)工作的地形多種多樣，所以，一種單一的傳播模型是無法準確描述收發(fā)機之間電波的傳播特性，需要根播模型是無法準確描述收發(fā)機之間電波的傳播特性，需要根據(jù)不同的地域環(huán)境使用幾種不同的模型。據(jù)不同的地域環(huán)境使用幾種不同的模型。第2章 無

6、線通信基礎【5】為了建立比較貼合實際的大尺度損耗模型，需要將不同為了建立比較貼合實際的大尺度損耗模型，需要將不同的地域環(huán)境根據(jù)地形起伏或地物高度、密度進行分類。的地域環(huán)境根據(jù)地形起伏或地物高度、密度進行分類。1、根據(jù)地形起伏情況，分成、根據(jù)地形起伏情況，分成中等起伏地形和不規(guī)則地中等起伏地形和不規(guī)則地形形兩大類兩大類。 中等起伏地形中等起伏地形：指在無線傳播路徑的地形剖面圖上，地：指在無線傳播路徑的地形剖面圖上，地面起伏高度不超過面起伏高度不超過20米，并且起伏緩慢，起伏地形最高點與米，并且起伏緩慢，起伏地形最高點與最低點之間的水平距離大于它們之間的高度差。最低點之間的水平距離大于它們之間的高

7、度差。 不規(guī)則地形不規(guī)則地形：如水路混合地形、孤立的山岳、丘陵地等。：如水路混合地形、孤立的山岳、丘陵地等。 通常以通常以中等起伏地形作為研究基準中等起伏地形作為研究基準，其他情況下的傳播，其他情況下的傳播模型則通過對基準情況模型進行修正得到。模型則通過對基準情況模型進行修正得到。第2章 無線通信基礎【6】2、按服務區(qū)域的人口密度、建筑物密度及高度、經濟發(fā)、按服務區(qū)域的人口密度、建筑物密度及高度、經濟發(fā)展水平及前景等情況進行分類，無線覆蓋區(qū)域可以劃分成如展水平及前景等情況進行分類，無線覆蓋區(qū)域可以劃分成如下類型：下類型：大城市、中等城市、小城鎮(zhèn)和農村大城市、中等城市、小城鎮(zhèn)和農村。 建筑物的密

8、度與高度對電波建筑物的密度與高度對電波傳播會傳播會產生兩方面的影響產生兩方面的影響：1、高大密集的建筑物對電波傳播會產生反射、散射、能量吸、高大密集的建筑物對電波傳播會產生反射、散射、能量吸收等，這些因素綜合起來會加快電波傳播的大尺度損耗；收等，這些因素綜合起來會加快電波傳播的大尺度損耗；2、高大建筑物還會造成電波陰影，陰影區(qū)的信號強度可能會、高大建筑物還會造成電波陰影，陰影區(qū)的信號強度可能會非常弱。非常弱。這些地域類型的具體描述如表這些地域類型的具體描述如表2-2所示。所示。第2章 無線通信基礎【7】表2-2 無線覆蓋區(qū)域類型劃分第2章 無線通信基礎【8】3. 按照地物的密集程度不同可以分為

9、三類地區(qū)：按照地物的密集程度不同可以分為三類地區(qū)： 開闊地：開闊地：在電波傳播的路徑上無高大樹木、建在電波傳播的路徑上無高大樹木、建筑物等障礙物，呈開闊狀地面，如農田、荒野、筑物等障礙物，呈開闊狀地面，如農田、荒野、廣場、沙漠和戈壁灘等；廣場、沙漠和戈壁灘等； 郊區(qū)：郊區(qū)：在靠近移動臺近處有些障礙物但不稠密，在靠近移動臺近處有些障礙物但不稠密，如有少量的低層房屋或小樹林等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樓房第2章 無線通信基礎【9】2.2.2 自由空間傳播模型自由空間傳播模型 電波向周圍空間擴散傳播時，距離越遠，單位面積電波向周圍空間擴

10、散傳播時，距離越遠，單位面積上所接收的能量就越少，這種電波擴散引起的衰耗稱為上所接收的能量就越少，這種電波擴散引起的衰耗稱為自由空間傳播損耗自由空間傳播損耗。 自由空間傳播模型自由空間傳播模型的作用的作用：用于：用于預測接收機預測接收機和發(fā)射和發(fā)射機之間完全無遮擋時的視線路徑接收信號強度。機之間完全無遮擋時的視線路徑接收信號強度。 自由空間傳播自由空間傳播的條件：的條件：理想的均勻介質；無阻擋、理想的均勻介質；無阻擋、無反射、無繞射、無散射，無吸收。無反射、無繞射、無散射，無吸收。第2章 無線通信基礎【10】通?？梢园褲M足以下條件的空間近似視為自由空間：通常可以把滿足以下條件的空間近似視為自由

11、空間：a) 地面上空大氣層是各向同性的均勻介質地面上空大氣層是各向同性的均勻介質b) 無損耗的無限大空間（只有傳播損耗）無損耗的無限大空間（只有傳播損耗） 如衛(wèi)星通信系統(tǒng)和微波視距無線鏈路是典型的自由空間如衛(wèi)星通信系統(tǒng)和微波視距無線鏈路是典型的自由空間傳播。傳播。 直射波直射波可近似按自由空間傳播模型進行預測，是電可近似按自由空間傳播模型進行預測，是電磁波傳播的最簡單情況。磁波傳播的最簡單情況。 Friis公式給出了在自由空間中，距發(fā)射機公式給出了在自由空間中，距發(fā)射機d 處接收處接收天線的接收功率。天線的接收功率。第2章 無線通信基礎【11】Ptdn發(fā)射天線為全向均勻輻射，發(fā)射功率為發(fā)射天線

12、為全向均勻輻射，發(fā)射功率為Pt ，則以發(fā)射源為中心，則以發(fā)射源為中心，d為半徑的球面為半徑的球面上單位面積功率為：上單位面積功率為：S Pt / 4 d2n 發(fā)射天線增益：發(fā)射天線增益：Gtn發(fā)射天線在距離發(fā)射天線在距離d處的輻射功率密度為處的輻射功率密度為Friis公式（公式（1）：定義）：定義2tt4 dGPPd信號強度隨著信號強度隨著距離的平方成反比衰減距離的平方成反比衰減。（2-2-1）第2章 無線通信基礎【12】n 接收天線接收天線有效面積：有效面積：Ae = Gr 2 / 4 其中：其中：Gr為接收天線增益，為接收天線增益， 為信號波長。為信號波長。自由空間中距發(fā)射機自由空間中距發(fā)

13、射機d處天線的接收功率為：處天線的接收功率為：2244ttrettrPGPAPGGdd其中：其中：Pt為發(fā)射功率；為發(fā)射功率；Gt是發(fā)射天線增益是發(fā)射天線增益 Pr為接收功率；為接收功率；Gr是接收天線增益是接收天線增益 d是是T-R間距離，單位為間距離，單位為m； 為波長，單位為為波長，單位為m；（2-2-2）第2章 無線通信基礎【13】工程上常用的工程上常用的dB為單位，正值表示衰減，則式為單位，正值表示衰減，則式(2-2-3)可寫成可寫成式（式（2-2-4）說明，對于自由空間的電磁波傳播，距離增加一）說明，對于自由空間的電磁波傳播，距離增加一倍時，傳播衰減增加倍時，傳播衰減增加6 dB(

14、20lg2dB)；傳播距離增加到；傳播距離增加到10倍時，倍時，衰減增加衰減增加20 dB。（2-2-4）4lg20lg10lg20)4(lg10lg10)dB(PLet22rtrtAGddGGPP2（2-2-3）222rttr)4(dGGPP自由空間的傳播衰減為自由空間的傳播衰減為接收功率衰減與接收功率衰減與距離的關系為距離的關系為20dB/20dB/十倍程十倍程第2章 無線通信基礎【14】Friis公式（公式（2）：適用范圍）：適用范圍Friis自由空間傳播模型僅適用于天線遠場區(qū)。【定義】遠場區(qū)為接收天線與發(fā)射天線的距離【定義】遠場區(qū)為接收天線與發(fā)射天線的距離df 滿滿足下列條件的區(qū)域：足

15、下列條件的區(qū)域： df D 和和 df 遠場距離遠場距離df 計算公式：計算公式：22Ddf（D為天線的最大物理線性尺寸）為天線的最大物理線性尺寸）第2章 無線通信基礎【15】參考距離 T-R以距離以距離d0作為接收功率的參考點。得到距離為作為接收功率的參考點。得到距離為d處處的接收功率的接收功率Pr與與距離為距離為d0的接收功率的接收功率Pr(d0)的關系：的關系：fddd0222tt00rr0220(4)rPG GddP(d )P(d )ddd d0必須滿足遠場區(qū)條件。必須滿足遠場區(qū)條件。 Pr(d0)可以用式（可以用式（2-2-2）預測得到）預測得到（2-2-5）第2章 無線通信基礎【1

16、6】以以dBm為單位表示時，式（為單位表示時，式（2-2-5）變?yōu)椋┳優(yōu)槭街?，式中，Pr（d0）的單位為）的單位為mW。（2-2-6）dddPdP00rrlg20)(lg10)dBm)(在實際常用的移動通信系統(tǒng)中（頻率在在實際常用的移動通信系統(tǒng)中（頻率在12 GHz附附近），室內環(huán)境參考距離典型值取近），室內環(huán)境參考距離典型值取1 m，室外環(huán)境取，室外環(huán)境取100 m或或1 km。這樣選取參考距離后，式（。這樣選取參考距離后，式（2-2-5）和式（）和式（2-2-6）中的分子就是中的分子就是10的倍數(shù)，這使得以的倍數(shù)，這使得以dB為單位的傳播損耗計為單位的傳播損耗計算很容易。算很容易。第2章

17、無線通信基礎【17】明確幾個常用單位：單位單位dB： 10logdBW表示大于或小于表示大于或小于1瓦的分貝瓦的分貝數(shù)：數(shù)：10log1WdBmW（dBm）表示大于或小于）表示大于或小于1毫瓦的分貝毫瓦的分貝數(shù)：數(shù)：10log1mW0dBm = 10lg(1mW)0dBW =10lg(1W)(是個相對值，表示兩個量的相對大小關系是個相對值，表示兩個量的相對大小關系)(表示功率絕對值的單位表示功率絕對值的單位)0dBW =10lg(1W)= 10lg(1000mW)=30dBm30dBm-0dBm=30dB第2章 無線通信基礎【18】例子1 假設發(fā)射機和接收機為單位增益天線，發(fā)射機的發(fā)射功率假設

18、發(fā)射機和接收機為單位增益天線，發(fā)射機的發(fā)射功率 為為50W。 A) 將其換算成將其換算成dBm；B) 將其換算成將其換算成dBW；C) 如果如果d0=100m的接收功率為的接收功率為0.0035mW，請問，請問 10km處處的接收功率是多少？的接收功率是多少？第2章 無線通信基礎【19】解A) Pt (W) =50W. Pt (dBm) = 10lgPt (mW)/1mW)Pt (dBm) = 10lg(50*1000)Pt (dBm) = 47 dBmB)Pt (dBW) = 10lgPt (W)/1W)Pt (dBW) = 10lg(50)Pt (dBW) = 17 dBW第2章 無線通信

19、基礎【20】C)Pr(d) = Pr(d0)(d0/d)2將已知量代入公式可得：將已知量代入公式可得： Pr(10km) = Pr(100m) *(100m/10km)2Pr(10km) = 0.0035mW *(10-4)Pr(10km) = 3.5x10-10WPr(10km) dBm = 10lg(3.5x10-10W/1mW) = 10lg(3.5x10-7) = -64.5dBm第2章 無線通信基礎【21】 例題例題2：發(fā)射機和接收機均為單位增益天線，發(fā)射機的功：發(fā)射機和接收機均為單位增益天線，發(fā)射機的功率為率為50W，載頻為，載頻為900MHz。 求自由空間中距離天線求自由空間中距

20、離天線100m和和10Km處的接收功率為多少處的接收功率為多少dBm？第2章 無線通信基礎【22】22(100)222633(100m)(dBm)(100)mWmW0.3350(4 )(43.14100)3.5 10 W3.5 10 mW. 10lg10lg(3.5 10/1)24.5 dBmtrrmtrrmG GPPWdPP 例題例題2：發(fā)射機和接收機均為單位增益天線，發(fā)射機的功：發(fā)射機和接收機均為單位增益天線，發(fā)射機的功率為率為50W，載頻為，載頻為900MHz。 求自由空間中距離天線求自由空間中距離天線100m和和10Km處的接收功率為多少處的接收功率為多少dBm？解：883 100 3

21、3 m9 10c.f 20(10km)(100m)(100m)(dBm)100()20lg64.5 dBm.10000rrrdPPPd 100m處的處的接收功率為接收功率為10km處的處的接收功率為接收功率為第2章 無線通信基礎【23】例例2-2 一個發(fā)射機通過天線發(fā)射出去的功率為1 W，載波頻率為2.4 GHz，如果收發(fā)天線的增益均為1.6，收發(fā)天線之間的距離為1.6 km。請問：（1） 接收天線的接收功率是多少（dBm）？（2） 路徑損耗為多少？（3） 傳播時延為多少？解解：已知Pt=1 W， Gt=Gr=1.6， f=2.4 GHz， d=1.6 km。（1） 以dBm表示發(fā)射功率為t1

22、 W1 W10101030 dBm1mW0 001lg( P )lglg.第2章 無線通信基礎【24】取參考距離為取參考距離為100 m，利用式（2-2-4）求得參考點的功率為22trr(100m)t22221 61 60 125P1010301044100 3075 9645 96 dBmG G.lg( P )lglg() d(). 根據(jù)式（2-2-6），接收天線在1.6 km處的接收功率為0r(1.6km)45 962045 9624 170 06 dBmdP.lg.d 電磁波波長為m 125. 0104 . 210398fc第2章 無線通信基礎【25】（2） 以dBm為單位時，根據(jù)式（2

23、-2-4），路徑損耗為 （3） 傳播時延為dB 06.100)06.70(30 )lg(10)lg(10lg10PL(dB)rtrtPPPPs 33. 5m/s 103m 160082trr(1.6km)t222226P101041 6 1 60 125301070 06 dBm41 610G Glg( P )lg() d.lg.(). 也可直也可直接計算接計算第2章 無線通信基礎【26】2.2.3 輻射電場與功率的關系輻射電場與功率的關系1、輻射電場與接收功率的關系、輻射電場與接收功率的關系遠區(qū)輻射場的電場與磁場方向相互垂直，電場幅度與遠區(qū)輻射場的電場與磁場方向相互垂直，電場幅度與磁場幅度之

24、比稱為磁場幅度之比稱為電磁波的波阻抗電磁波的波阻抗。用。用表示表示:00120 377 EEHH 為自由空間固有阻抗為自由空間固有阻抗 120 磁導率磁導率 介電常數(shù)介電常數(shù) 第2章 無線通信基礎【27】則自由空間中的能流密度為則自由空間中的能流密度為(即天線在該點處的輻射功率密即天線在該點處的輻射功率密度度)則距離發(fā)射天線則距離發(fā)射天線d處的接收天線的接收功率為處的接收天線的接收功率為 式（式（2-2-8）就把接收點的輻射電強與接收功率聯(lián)系起來了。就把接收點的輻射電強與接收功率聯(lián)系起來了。能流密度能流密度指單位時間內通過與傳播方向垂直的單位面積的能量。指單位時間內通過與傳播方向垂直的單位面積

25、的能量。 （2-2-7）2ttd24PGEPEHd (W/m2)（2-2-8）22r2e2edr480120)(GEAEAPdP(W)E其中， 表示遠場電場輻射部分的幅度第2章 無線通信基礎【28】2、接收機輸入電壓與接收功率之間的關系、接收機輸入電壓與接收功率之間的關系 Vant天線的感應電勢天線的感應電勢Rant接收天線的等效內阻接收天線的等效內阻Rin接收機的輸入電阻接收機的輸入電阻Vin接收機的輸入電壓接收機的輸入電壓顯然，顯然， Vin Vant圖2-12 接收機的等效電路（2-2-9）222antantinrinantant24(V/)VVP(d )RRR 當接收機與天線匹配連接時

26、，當接收機與天線匹配連接時， Rin=Rant，接收機功率最大，接收機功率最大 式（式（2-2-9）給出了接收機輸入電壓與天線接收功率之間的關系）給出了接收機輸入電壓與天線接收功率之間的關系注意：無負載時，注意：無負載時， Vin =Vant第2章 無線通信基礎【29】例例2-3 假設發(fā)射機在自由空間以50 W功率發(fā)射，載頻為900 MHz，Gt=1, Gr=2，接收天線阻抗為50 的純電阻。假設無線通信系統(tǒng)處于最佳接收狀態(tài)，并且接收機與接收天線理想匹配。試求：（1） 10km處接收機收到的功率；（2） 接收天線的感應電場幅度；（3） 接收機的輸入電壓。第2章 無線通信基礎【30】解解：已知P

27、t=50 W, fc=900 MHz, Gt=1, Gr=2，接收天線的50 純實數(shù)阻抗與接收機匹配。（1） 先計算電磁波的波長：所以10 km處的接收功率為m 3110910388fc2210ttrr222250 1 2 (1/3)( )7.036 10 W(4)(4)10000PG GP dd 用dBW或dBm為單位表示則有：Pr(d)=10 lg(7.0361010)91.5 dBW=61.5 dBm第2章 無線通信基礎【31】(2) 用式（2-2-8）計算接收電場幅度: (3) 用式（2-2-9）計算接收機輸入電壓為:mV 0039. 0)3/1 (248010036. 7480)(2

28、2102r2rGdPEantrantin10/ 2/ 2/ 2( )47.036 104 500.1875 mVVVP dR（2-2-8）222rre2120480E GEP ( d )A (W)（2-2-9）22antinrinant4VVP ( d )RR 第2章 無線通信基礎【32】作業(yè)：作業(yè)： 有一室內無線局域網(wǎng)，載波頻率有一室內無線局域網(wǎng)，載波頻率900MHz，小區(qū)，小區(qū)半徑半徑10m，使用單位增益天線。在自由空間路徑，使用單位增益天線。在自由空間路徑損耗模型下，若要求小區(qū)內所有終端的最小接損耗模型下，若要求小區(qū)內所有終端的最小接收功率為收功率為10W，則發(fā)射功率應該是多大？若工，則

29、發(fā)射功率應該是多大？若工作頻率換為作頻率換為5GHz，相應的所需發(fā)射功率又為多，相應的所需發(fā)射功率又為多少？少？ P73-74 2-7、2-8第2章 無線通信基礎【33】2.2.4 電磁波基本傳播機制電磁波基本傳播機制 自由空間傳播是電磁波傳播的最簡單情況。自由空間傳播是電磁波傳播的最簡單情況。 實際情況下，電磁波傳播路徑上一般存在不同的障實際情況下，電磁波傳播路徑上一般存在不同的障礙物，發(fā)生礙物，發(fā)生反射、透射、繞射（也叫衍射）和散射反射、透射、繞射（也叫衍射）和散射等。等。第2章 無線通信基礎【34】1. 電磁波的反射和透射電磁波的反射和透射反射的條件：反射的條件：當電波傳播中遇到兩種不同

30、介質的光滑界當電波傳播中遇到兩種不同介質的光滑界面時，如果界面的面時，如果界面的尺寸遠大于電波的波長尺寸遠大于電波的波長時，產生反射。時，產生反射。 假設平面波入射到假設平面波入射到兩種電介質的兩種電介質的交界面，會發(fā)生反射和透射：交界面，會發(fā)生反射和透射： a)若第二介質為理想導體，則僅有反射，無透射，無損耗；若第二介質為理想導體，則僅有反射，無透射，無損耗；b)若是非理想電介質，則有能量損耗。若是非理想電介質，則有能量損耗。 反射波與傳輸波的電場強度反射波與傳輸波的電場強度取決于取決于反射系數(shù)反射系數(shù)R和和透射系數(shù)透射系數(shù)；反射系數(shù)與介質的屬性有關，并且與電波的極化方式、；反射系數(shù)與介質的

31、屬性有關，并且與電波的極化方式、入射角、頻率有關。入射角、頻率有關。第2章 無線通信基礎【35】2. 地面反射和傳播環(huán)境對功率衰減的影響（地面反射和傳播環(huán)境對功率衰減的影響（地面反射雙線模型地面反射雙線模型） 在移動無線信道中，在移動無線信道中，MS和和BS之間很少存在單一之間很少存在單一LOS傳播，傳播，所以只考慮了所以只考慮了直射波的自由空間模型直射波的自由空間模型在很多情況下不能正在很多情況下不能正確地預測大尺度衰減情況。確地預測大尺度衰減情況。 在存在直射波的情況下，無線通信的在存在直射波的情況下，無線通信的雙線模型雙線模型能夠準確能夠準確地預測地預測幾千米通信范圍幾千米通信范圍的大尺

32、度信號衰落。的大尺度信號衰落。適用于適用于農村和農村和城郊等比較平坦、開闊的傳播環(huán)境，并且對城區(qū)微蜂窩環(huán)城郊等比較平坦、開闊的傳播環(huán)境，并且對城區(qū)微蜂窩環(huán)境下的境下的LOS鏈路也比較準確。鏈路也比較準確。 該模型以幾何光學為基礎，考慮了直射、反射路徑。并該模型以幾何光學為基礎，考慮了直射、反射路徑。并且認為地面發(fā)生且認為地面發(fā)生全反射全反射，反射前后信號相位相差，反射前后信號相位相差180，反，反射系數(shù)射系數(shù)R=-1。第2章 無線通信基礎【36】假設發(fā)射機和接收機均處于地平線上，其中間是平坦的地面。假設發(fā)射機和接收機均處于地平線上，其中間是平坦的地面。電磁波的傳播路徑有兩條：電磁波的傳播路徑有

33、兩條：1、與自由空間傳播相同的、與自由空間傳播相同的LOS（視線路徑），（視線路徑），2、經地面反射后到達接收機的路徑。、經地面反射后到達接收機的路徑。 這兩條路徑的傳播距離是不相同的，使得同時到達接收機這兩條路徑的傳播距離是不相同的，使得同時到達接收機的兩路信號之間存在的兩路信號之間存在相位差相位差，從而對傳播衰減產生影響。，從而對傳播衰減產生影響。圖2-14 無線傳播環(huán)境下的雙線模型第2章 無線通信基礎【37】221()trddhh直線傳播距離：直線傳播距離：222()trddhh反射路徑傳播距離：反射路徑傳播距離：u 雙線模型雙線模型第2章 無線通信基礎【38】22222122()()1

34、()1()trtrtrtrdddhhdhhdhhhhdddtrhhd通常：10trdhh221 11(1)2aaa 有：則則d1與與d2的路徑差的路徑差d為為22trtrtr111()1()222hhhhdddddh hd（2-2-16）第2章 無線通信基礎【39】并參考式（并參考式（2-2-5）中引入?yún)⒖键c距離）中引入?yún)⒖键c距離d0的思想，可以導出的思想，可以導出經經直射路徑直射路徑到達接收機的信號電場強度為到達接收機的信號電場強度為 式中，式中，k=2/，為自由空間波數(shù)；，為自由空間波數(shù)； E0為距發(fā)射機參考距離為距發(fā)射機參考距離d0處的電場強度。處的電場強度。1j1001ekdddEE（

35、2-1-1）00j(/ )j(/ )0 020jsinej e4td ctd ci lEEc d 遠場區(qū)輻射電場表達式遠場區(qū)輻射電場表達式第2章 無線通信基礎【40】則經則經反射路徑反射路徑到達接收機的信號電場強度可以表示為到達接收機的信號電場強度可以表示為 由于反射系數(shù)由于反射系數(shù)R=1，因此接收信號總的場強為，因此接收信號總的場強為2j2002ekdddEE（2-2-14）21j200j10021eekdkdddEddEREEE在全反射的情況下，由于在全反射的情況下，由于d1和和d2相差不大，和的差別相差不大，和的差別對信號幅度的影響就可以忽略，可以認為對信號幅度的影響就可以忽略，可以認為

36、 但是，對于處在相位項上的但是，對于處在相位項上的d1和和d2可能產生對信號幅度有很可能產生對信號幅度有很大影響的相位差大影響的相位差 ，故其距離差不能忽略。，故其距離差不能忽略。11d21dddd11121第2章 無線通信基礎【41】將將d2=d1+d代入式（代入式（2-2-14）得到：）得到： 式中，式中， =kd為兩個到達信號之間的相位差。為兩個到達信號之間的相位差。（2-2-15）1111jj ()jj000000jj00ee(1e)e(1e)ekdk ddkdk dkdE dE dE dEdddE dd42trh hdk dd相位差：由路徑差由路徑差d的表達式可以的表達式可以得到得到第2章 無線通信基礎【42】根據(jù)式（根據(jù)式（2-2-15）可以得到接收信號電場強度的包絡為）可以得到接收信號電場強度的包絡為（2-2-17）j001eE dEd考慮到相位差，接收信號功率為考慮到相位差，接收信號功率為：22( )1e4jrttrP dPG Gd2222221 e1 cosjsin1 cossin2 2cos4sin4sin2jd 22( )4sin4rttrdP dPGGd其中：第2章 無線通信基礎【43】222222