第2章無線移動信道.

1、無線移動信道特性無線移動信道特性2.1無線環(huán)境下的噪聲與干擾無線環(huán)境下的噪聲與干擾2.2電磁波與無線電頻譜電磁波與無線電頻譜2.3無線電波傳輸環(huán)境無線電波傳輸環(huán)境2.4移動信道傳播損耗預(yù)測模型移動信道傳播損耗預(yù)測模型2.8無線電波傳播機(jī)制無線電波傳播機(jī)制2.5陰影效應(yīng)概念陰影效應(yīng)概念2.6多徑效應(yīng)多徑效應(yīng)2.7掌握無線移動信道的特征；掌握無線移動信道的特征；掌握無線環(huán)境下的噪聲與干擾；掌握無線環(huán)境下的噪聲與干擾；掌握陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)；掌握陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)；掌握多普勒效應(yīng)、多徑信道描述方法、多掌握多普勒效應(yīng)、多徑信道描述方法、多徑接收信號的特點；徑接收信號的特點；掌握奧村模型。掌握奧村模型。

2、信道是信號在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)耐ǖ?。信道是信號在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)耐ǖ?。任何一個通信任何一個通信系統(tǒng)，信道是必不可少的組成部分。系統(tǒng)，信道是必不可少的組成部分。信道 有線信道 無線信道 架空明線 電纜 光纖 中、長地表面波傳播 短波電離層反射傳播 超短波和微波直射傳播 各種散射傳播按傳輸媒質(zhì)按傳輸媒質(zhì)2.1.1 2.1.1 無線移動信道對無線電信號的影響無線移動信道對無線電信號的影響 移動通信系統(tǒng)的性能主要取決于信號通過無線移動信道的能力。 根據(jù)信道特性參數(shù)隨外界各種因素的影響而變化的快慢將信道分為恒參信恒參信道和變參信道。道和變參信道。根據(jù)信道特性參數(shù)隨外界各種因素的影響根據(jù)信道特性參數(shù)隨外界各

3、種因素的影響而變化的快慢，通常分為而變化的快慢，通常分為“恒參信道”和和“變參信道”?！昂銋⑿诺馈笔侵钙鋫鬏斕匦缘淖兓繕O是指其傳輸特性的變化量極微且變化速度極慢。微且變化速度極慢。“變參信道”與此相反，其傳輸特性隨時與此相反，其傳輸特性隨時間的變化較快。無線移動信道為典型的間的變化較快。無線移動信道為典型的“變參信道變參信道”。移動通信信道的主要特點移動通信信道的主要特點1.信道的開放性信道的開放性一切無線信道都是以開放的自由空間為傳輸介質(zhì)，一切無線信道都是以開放的自由空間為傳輸介質(zhì)，具有無限的開放性。具有無限的開放性。2. 發(fā)射和接收地理環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性發(fā)射和接收地理環(huán)境的復(fù)雜性和多樣

4、性發(fā)射和接收地理環(huán)境可以是高樓林立的城市繁華發(fā)射和接收地理環(huán)境可以是高樓林立的城市繁華區(qū)，郊區(qū)；以山丘、湖泊、平原為主的農(nóng)村地區(qū)；區(qū)，郊區(qū)；以山丘、湖泊、平原為主的農(nóng)村地區(qū)；屏蔽電磁波的地鐵、隧道、坑道、地下車庫、電屏蔽電磁波的地鐵、隧道、坑道、地下車庫、電梯等空間；高速移動的汽車、火車、輕軌、高鐵、梯等空間；高速移動的汽車、火車、輕軌、高鐵、飛機(jī)，以及船舶等交通工具。飛機(jī)，以及船舶等交通工具。3.用戶移動的隨機(jī)性和用戶密度的動態(tài)時變用戶移動的隨機(jī)性和用戶密度的動態(tài)時變性性 移動用戶的移動用戶的移動是隨機(jī)移動是隨機(jī)的，且有大致三種的，且有大致三種類型的移動速度：室內(nèi)、步行和高速交通工類型的移動

5、速度：室內(nèi)、步行和高速交通工具移動。這也導(dǎo)致覆蓋區(qū)用戶的密度具有動具移動。這也導(dǎo)致覆蓋區(qū)用戶的密度具有動態(tài)時變性，且三種移動速度對覆蓋區(qū)用戶密態(tài)時變性，且三種移動速度對覆蓋區(qū)用戶密度動態(tài)時變性的影響各不相同。度動態(tài)時變性的影響各不相同。 移動通信科學(xué)家和工程師正是針對移動通信信道的這移動通信科學(xué)家和工程師正是針對移動通信信道的這些特點不斷采用各種技術(shù)，以便實現(xiàn)移動通信系統(tǒng)的些特點不斷采用各種技術(shù)，以便實現(xiàn)移動通信系統(tǒng)的有效性、可靠性和安全性有效性、可靠性和安全性，這些也是衡量任何一種通，這些也是衡量任何一種通信系統(tǒng)的基本指標(biāo)。信系統(tǒng)的基本指標(biāo)。有效性，有效性，是指在占有盡可能少的信道資源，如頻

6、段、時是指在占有盡可能少的信道資源，如頻段、時隙和功率等的條件下盡可能多地傳輸信息，是通信數(shù)隙和功率等的條件下盡可能多地傳輸信息，是通信數(shù)量上的指標(biāo)。量上的指標(biāo)?？煽啃?，可靠性，是指在傳輸過程中抵抗各類自然干擾實現(xiàn)正確是指在傳輸過程中抵抗各類自然干擾實現(xiàn)正確傳輸?shù)哪芰ΑＴ谲娛峦ㄐ胖?，還包含抵抗敵方人為設(shè)傳輸?shù)哪芰?。在軍事通信中，還包含抵抗敵方人為設(shè)置干擾的能力。置干擾的能力。安全性，安全性，是指在傳輸過程中的保密性能，即防竊聽、偽是指在傳輸過程中的保密性能，即防竊聽、偽造和篡改的能力。造和篡改的能力。1電磁波的基本概念電磁波的基本概念 在空間或媒質(zhì)中以波動形式傳播的在空間或媒質(zhì)中以波動形式傳播

7、的交變電磁場，就稱為電磁波。交變電磁場，就稱為電磁波。 電磁波頻率是電磁波在單位時間內(nèi)重電磁波頻率是電磁波在單位時間內(nèi)重復(fù)變化的次數(shù)，一般用復(fù)變化的次數(shù)，一般用f表示，單位為表示，單位為Hz （赫）。（赫）。 常用單位：常用單位：kHz（千赫）、（千赫）、MHz（兆（兆赫）和赫）和GHz（吉赫）。（吉赫）。 波長是電磁波在單個周期內(nèi)傳播的波長是電磁波在單個周期內(nèi)傳播的距離，一般用距離，一般用 表示，單位是表示，單位是m（米），（米），常用的單位還有常用的單位還有cm（厘米）、（厘米）、mm（毫（毫米）、米）、nm（納米）。（納米）。 電磁波的傳播速度是電磁波在單位電磁波的傳播速度是電磁波在單位

8、時間內(nèi)傳播的距離，一般用時間內(nèi)傳播的距離，一般用v表示，單位表示，單位是是m/s（米（米/秒）。秒）。 電磁波在自由空間中的傳播速度是電磁波在自由空間中的傳播速度是恒定的，其傳播速度為恒定的，其傳播速度為c=3108m/s，即，即每秒每秒30萬千米。萬千米。 電磁波的頻率、波長與速度的關(guān)系電磁波的頻率、波長與速度的關(guān)系如下：如下：f=c/ 思考：在通信系統(tǒng)中為什么要進(jìn)行調(diào)制？思考：在通信系統(tǒng)中為什么要進(jìn)行調(diào)制？原因之一是需要與天線尺寸匹配。原因之一是需要與天線尺寸匹配。當(dāng)導(dǎo)線長度為信號波長的當(dāng)導(dǎo)線長度為信號波長的1/4時，輻射的強(qiáng)度時，輻射的強(qiáng)度最大，所以一般天線尺寸為（最大，所以一般天線尺寸

9、為（1/4） 。以。以4kHz的語音信號為例，那么適合的天線尺寸的語音信號為例，那么適合的天線尺寸是多少？是多少？3X108m/s/4000次次/sX1/4=18750(m) 中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定把把3 000 GHz以下的電磁頻譜（無線電波）按以下的電磁頻譜（無線電波）按十倍方式劃分為十倍方式劃分為14個頻帶，其頻帶序號、頻個頻帶，其頻帶序號、頻帶名稱、頻率范圍以及波段名稱、波長范圍帶名稱、頻率范圍以及波段名稱、波長范圍如表如表2-1所示。所示。 無線電無線電波頻波頻段段波波 長（波長（波 段）段）頻頻 率（率（頻頻 段）段） 通通 用用 名名 主

10、主 要要 應(yīng)應(yīng) 用用100 km以上以上3 kHz極低頻極低頻(ELF) 水下通信水下通信10010km330 kHz甚低頻甚低頻(VLF) 海上通信海上通信101km30300 kHz低頻低頻(LF)或長波或長波(LW) 調(diào)幅廣播調(diào)幅廣播1000100m3003000 kHz中頻中頻(MF)或中或中波波(MW)調(diào)幅廣播調(diào)幅廣播10010m330 MHz高頻高頻(HF)或短波或短波(SW)調(diào)幅廣播、業(yè)余無線調(diào)幅廣播、業(yè)余無線電電101m30300 MHz甚高頻甚高頻(VHF)、米波、米波調(diào)頻廣播、電視調(diào)頻廣播、電視1.00.1m3003000 MHz特高頻特高頻(UHF)、分米波分米波電視、電

11、視、蜂窩電話蜂窩電話10010mm330 GHz超高頻超高頻(SHF)、厘米、厘米波波蜂窩電話蜂窩電話、固定固定無線、衛(wèi)星通信無線、衛(wèi)星通信101mm30300 GHz極高頻極高頻(EHF)、毫米、毫米波波衛(wèi)星通信、雷達(dá)衛(wèi)星通信、雷達(dá)（1）頻譜資源的有限性）頻譜資源的有限性（2）頻譜資源的非消耗性）頻譜資源的非消耗性（3）頻譜資源的三維性）頻譜資源的三維性（4）頻譜資源的易受污染性）頻譜資源的易受污染性（5）頻譜資源的共享性）頻譜資源的共享性2022-5-31湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室早期的移動通信主要使用早期的移動通信主要使用VHF和和U

12、HF頻段。頻段。大容量移動通信系統(tǒng)均使用大容量移動通信系統(tǒng)均使用800MHz頻段（頻段（CDMA），），900MHz頻段（頻段（AMPS、TACS、GSM），并開始使用），并開始使用1 800MHz頻段（頻段（GSM1800/DCS1800），該頻段用于），該頻段用于微蜂窩（微蜂窩（Microcell）系統(tǒng)。）系統(tǒng)。第三代移動通信使用第三代移動通信使用2GHz頻段。頻段。2022-5-31湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室抗干擾問題：抗干擾問題：f提高提高外界干擾下降。外界干擾下降。思考：為什么移動通信主要工作范圍：思考：為什么移動通信主要工作范圍

13、：VHFUHF頻段？頻段？ 此頻段適合于移動通信：電波不能傳得太遠(yuǎn)，此頻段適合于移動通信：電波不能傳得太遠(yuǎn)，VHFUHF為為視距傳播、且有一定的繞射能力（市區(qū)建筑物遮擋）。視距傳播、且有一定的繞射能力（市區(qū)建筑物遮擋）。天線尺寸：天線的幾何尺寸與工作波長天線尺寸：天線的幾何尺寸與工作波長要相近。要相近。/4天線：天線：900MHz為為8cm（C/f）。）。2022-5-31湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室p GSM900：890915MHZ 上行頻率上行頻率 935960MHZ下行頻率下行頻率雙工間隔為雙工間隔為45MHZ，工作帶寬為，工作帶寬為

14、25MHZ，載頻間隔，載頻間隔200KHZ。p GSM（DCS）1800：17101785MHZ上行頻率上行頻率 18051880MHZ下行頻率下行頻率雙工間隔為雙工間隔為95MHZ，工作帶寬為，工作帶寬為75MHZ，載頻同隔為，載頻同隔為200kHZ.p EGSM900：880915MHZ（上行）（上行）925960MHZ（下行）（下行）一、一、GSM無線工作頻段無線工作頻段1.1.6 6移動通信系統(tǒng)的工作頻段移動通信系統(tǒng)的工作頻段2022-5-31湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室150MHz 左右：左右：Bp機(jī)機(jī)450MHz左右：集群通信等其

15、他左右：集群通信等其他 900MHz左右：左右：和和1800MHz左右左右 （雙頻手機(jī)）：（雙頻手機(jī)）：二、我國移動通信的工作頻段二、我國移動通信的工作頻段1.1.6 6 移動通信系統(tǒng)的工作頻段移動通信系統(tǒng)的工作頻段移動電話移動電話2022-5-31湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室1.1.6 6 移動通信系統(tǒng)的工作頻段移動通信系統(tǒng)的工作頻段我國我國3G使用頻段：使用頻段：v 1920-1923MHz和和2110-2125MHz：中國電信（：中國電信（CDMA2000）v 1880-1900MHz和和2010-2025MHz：中國移動（：中國移動（

16、TD-SCDMA）v 1940-19-1955MH和和2130-2145MHz：中國聯(lián)通（：中國聯(lián)通（WCDMA）v 1900-1920MHz ：小靈通使用，小靈通于：小靈通使用，小靈通于2011年年12底下市，底下市，該頻段劃給該頻段劃給TD-SCDMA，中國移動。，中國移動。v 2300-2400MHz：中國移動（擴(kuò)展頻段）：中國移動（擴(kuò)展頻段）2022-5-31湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室湖南科技學(xué)院計算機(jī)與通信工程系通信教研室 除了上述頻譜劃分外，除了上述頻譜劃分外，ITU在在2000年的年的WARC2000大大會上在會上在WARC-92基礎(chǔ)油批準(zhǔn)了新的附加頻段基礎(chǔ)油批準(zhǔn)了

17、新的附加頻段806960MHz1710-1885MHz2500-2690MHz 發(fā)射機(jī)天線發(fā)出的無線電波，發(fā)射機(jī)天線發(fā)出的無線電波， 可依不同的路徑到達(dá)接收可依不同的路徑到達(dá)接收機(jī)，當(dāng)頻率機(jī)，當(dāng)頻率f30 MHz時，典型的傳播通路如下圖所示。時，典型的傳播通路如下圖所示。 沿沿路徑路徑2從發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線的電波稱為從發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線的電波稱為直射波直射波，是是在視距范圍內(nèi)無遮擋傳播的無線電波。它是短波和微波的主在視距范圍內(nèi)無遮擋傳播的無線電波。它是短波和微波的主要傳播方式，傳播衰耗較小。要傳播方式，傳播衰耗較小。2.1.3 2.1.3 無線電波傳播方式無線電波傳播方式 沿路徑沿

18、路徑3的電波經(jīng)過地面反射到達(dá)接收機(jī)，稱為的電波經(jīng)過地面反射到達(dá)接收機(jī)，稱為地面反射地面反射波波；路勁路勁4經(jīng)過電離層反射而傳播的電波稱為經(jīng)過電離層反射而傳播的電波稱為電離層波。反電離層波。反射波射波是從障礙物和反射體反射后到達(dá)接收點的無線電波。中是從障礙物和反射體反射后到達(dá)接收點的無線電波。中波和短波就主要依靠在地面與電離層之間反射形成的反射波波和短波就主要依靠在地面與電離層之間反射形成的反射波來傳輸信號，傳播衰耗較直射波大。來傳輸信號，傳播衰耗較直射波大。2.1.3 2.1.3 無線電波傳播方式無線電波傳播方式 路徑路徑1的電波沿地球表面?zhèn)鞑?，的電波沿地球表面?zhèn)鞑ィ?稱為稱為地面波（繞射波）

19、。地面波（繞射波）。繞射波，繞射波，當(dāng)無線電波的波長與障礙物的尺寸相當(dāng)時，無線電當(dāng)無線電波的波長與障礙物的尺寸相當(dāng)時，無線電波就會繞過障礙物傳向前方而不會反射回去。長波和中波的波就會繞過障礙物傳向前方而不會反射回去。長波和中波的波長很長，可以繞過較大建筑物和山丘沿地球表面?zhèn)鞑ィ洳ㄩL很長，可以繞過較大建筑物和山丘沿地球表面?zhèn)鞑ィ渌ズ妮^小。衰耗較小。2.1.3 2.1.3 無線電波傳播方式無線電波傳播方式 另外，還有穿透建筑物的傳播以及空氣中離子受激后二另外，還有穿透建筑物的傳播以及空氣中離子受激后二次發(fā)射的漫反射產(chǎn)生的次發(fā)射的漫反射產(chǎn)生的散射波散射波，但是它們相對直射波、，但是它們相對直射波

20、、反射波、繞射波都比較弱。所以從電磁波傳播上看，直射、反射波、繞射波都比較弱。所以從電磁波傳播上看，直射、反射、繞射是主要的，但是，有時穿透的直射波與散射波的反射、繞射是主要的，但是，有時穿透的直射波與散射波的影響也是需要考慮的。影響也是需要考慮的。 移動通信主要利用直射波和反射波傳播，在接收信號中將移動通信主要利用直射波和反射波傳播，在接收信號中將產(chǎn)生多徑效應(yīng)。產(chǎn)生多徑效應(yīng)。2.1.3 2.1.3 無線電波傳播方式無線電波傳播方式 無線移動信道分類無線移動信道分類如下。如下。 按引起衰減的類型分類，主要分為按引起衰減的類型分類，主要分為3種類型：種類型：自由空間傳播損耗自由空間傳播損耗陰影衰

21、落陰影衰落多徑衰落多徑衰落2.1.3 2.1.3 無線移動信道的損耗無線移動信道的損耗按照傳統(tǒng)的傳輸模型分類：按照傳統(tǒng)的傳輸模型分類：大尺度衰落模型大尺度衰落模型小尺度衰落模型小尺度衰落模型 （1）自由空間傳播損耗與彌散（路徑傳）自由空間傳播損耗與彌散（路徑傳播損耗）。播損耗）。 電波在空中傳播時電波在空中傳播時由距離因素由距離因素產(chǎn)生的損耗。產(chǎn)生的損耗。無線無線電波在理想的空間中傳播時，電磁波的能量不會被障電波在理想的空間中傳播時，電磁波的能量不會被障礙物所吸收，也不存在電波反射、折射、繞射、色散礙物所吸收，也不存在電波反射、折射、繞射、色散和吸收等現(xiàn)象。但隨著傳播距離增大，電磁能量在擴(kuò)和吸

22、收等現(xiàn)象。但隨著傳播距離增大，電磁能量在擴(kuò)散過程中產(chǎn)生球面波擴(kuò)散損耗。散過程中產(chǎn)生球面波擴(kuò)散損耗。它隨接收點距發(fā)射臺它隨接收點距發(fā)射臺的距離（以千米數(shù)量級）而變化。在自由空間傳播情的距離（以千米數(shù)量級）而變化。在自由空間傳播情況下，接收電平的平均值隨距離的平方衰減。況下，接收電平的平均值隨距離的平方衰減。 （2）陰影衰落（慢衰落、大尺度衰落）陰影衰落（慢衰落、大尺度衰落） 由于電波傳播遇到建筑物等阻擋，形成電波陰影由于電波傳播遇到建筑物等阻擋，形成電波陰影區(qū)，陰影區(qū)的電場強(qiáng)度減弱的現(xiàn)象稱為陰影效應(yīng)。引區(qū)，陰影區(qū)的電場強(qiáng)度減弱的現(xiàn)象稱為陰影效應(yīng)。引起的衰落稱為起的衰落稱為陰影衰落（長期慢衰落）陰

23、影衰落（長期慢衰落）。其幅度服從。其幅度服從對數(shù)正態(tài)分布。對數(shù)正態(tài)分布。 因移動通過的陰影長度達(dá)數(shù)百波長以上時才有顯因移動通過的陰影長度達(dá)數(shù)百波長以上時才有顯著變化，故也稱之為著變化，故也稱之為大尺度衰落大尺度衰落。 （3）多徑衰落）多徑衰落（快衰落、小尺度衰落）（快衰落、小尺度衰落） 由于移動傳播環(huán)境的多徑傳輸而引起的衰落。通由于移動傳播環(huán)境的多徑傳輸而引起的衰落。通常幾個波長或短時間（微秒級）內(nèi)，接收信號場強(qiáng)的常幾個波長或短時間（微秒級）內(nèi)，接收信號場強(qiáng)的瞬時值呈快速變化的特征，又稱為瞬時值呈快速變化的特征，又稱為短期快衰落。短期快衰落。又因又因引起這種衰落出現(xiàn)的移動距離短，又將這種衰落叫

24、做引起這種衰落出現(xiàn)的移動距離短，又將這種衰落叫做小尺度衰落小尺度衰落。接收信號電平一般遵循瑞利（。接收信號電平一般遵循瑞利（Rayleigh）分布或萊斯）分布或萊斯(Rice)分布。分布。 （3）多徑衰落）多徑衰落（快衰落、小尺度衰落）（快衰落、小尺度衰落） 這種衰落由于與空間位置和頻率等有關(guān)，又稱之為選擇這種衰落由于與空間位置和頻率等有關(guān)，又稱之為選擇性衰落。它包括空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落和時間性衰落。它包括空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落，如表所示。選擇性衰落，如表所示。短期快短期快衰落衰落選擇性衰落選擇性衰落空間選擇性衰落：不同地點和空間位置衰落特性不同空間選擇性衰落

25、：不同地點和空間位置衰落特性不同頻率選擇性衰落：不同頻段頻率選擇性衰落：不同頻段的的衰落特性不同衰落特性不同時間選擇性衰落：不同時間衰落特性不同時間選擇性衰落：不同時間衰落特性不同l針對不同的衰落特性，可以采用不同的技術(shù)來克服它針對不同的衰落特性，可以采用不同的技術(shù)來克服它們對移動通信系統(tǒng)性能的影響。們對移動通信系統(tǒng)性能的影響。圖圖2-1給出了典型的實測接收信號場強(qiáng)給出了典型的實測接收信號場強(qiáng)變化圖。變化圖。圖圖2-1 接收信號場強(qiáng)變化圖接收信號場強(qiáng)變化圖1信號強(qiáng)度的表示方法信號強(qiáng)度的表示方法（1）dBW和和dBm dBW和和dBm都是表征功率絕對值的都是表征功率絕對值的值，也可以認(rèn)為以值，也

26、可以認(rèn)為以1W和和1mW功率為基功率為基準(zhǔn)的一個比值。準(zhǔn)的一個比值。計算公式為計算公式為P(dBm)10logP(mW)/(1mW)（2-1）P(dBW)10logP(W)/(1W) （2-2） 分貝（分貝（dB）定義為兩個參數(shù)（如功）定義為兩個參數(shù)（如功率、電壓、電流）之比的對數(shù)單位，用率、電壓、電流）之比的對數(shù)單位，用來表征兩個物理量的相對大小關(guān)系。來表征兩個物理量的相對大小關(guān)系。 dBmV和和dB V都是表征電壓絕對值都是表征電壓絕對值的值，也可以認(rèn)為以的值，也可以認(rèn)為以1mV和和1 V電壓為電壓為基準(zhǔn)的一個比值。基準(zhǔn)的一個比值。計算公式為計算公式為U（dBmV）20logU（mV）/（

27、1mV）（2-3）U（dB V）20logU（ V）/（1 V）（2-4） 假定電壓單位為假定電壓單位為dB V，功率單位為，功率單位為dBm，負(fù)載，負(fù)載R兩端電壓與電阻上的功率兩端電壓與電阻上的功率P的換算關(guān)系為的換算關(guān)系為P=U2/R。P(mW) 10 3=U( V) 1012/R兩邊取對數(shù)得兩邊取對數(shù)得P(dBm) = U(dB V) 90 10 lg R （2-5）在在PHS系統(tǒng)中，其天饋阻抗為系統(tǒng)中，其天饋阻抗為50 ，P(dBm) = U(dB V) 107。 天線增益是指在輸入功率相等的條天線增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與無方向性理想點源天件下，實際天線與無方向性理想

28、點源天線在空間同一點處所產(chǎn)生的信號功率密線在空間同一點處所產(chǎn)生的信號功率密度之比。度之比。 也可以定義為：使接收點場強(qiáng)相同時，也可以定義為：使接收點場強(qiáng)相同時，無方向性的理想點源天線所需的輸入功率與無方向性的理想點源天線所需的輸入功率與被測天線所需的輸入功率之比。被測天線所需的輸入功率之比。 參考基準(zhǔn)為全方向性天線時得到的參考基準(zhǔn)為全方向性天線時得到的增益系數(shù)為增益系數(shù)為Gi。 參考基準(zhǔn)為偶極子時得到的增益系參考基準(zhǔn)為偶極子時得到的增益系數(shù)為數(shù)為Gd，用分貝表示為，用分貝表示為dBi和和dBd。 dBi和和dBd是表示天線增益的值（功率是表示天線增益的值（功率增益），兩者都是一個相對值。增益）

29、，兩者都是一個相對值。 通常用于表示同一個天線增益時，用通常用于表示同一個天線增益時，用dBi表示出來的數(shù)值比用表示出來的數(shù)值比用dBd表示出來的數(shù)表示出來的數(shù)值要大值要大2.15dB，即，即0dBd=2.15dBi。 等效全向輻射功率（等效全向輻射功率（EIRP）定義為）定義為供給天線的功率和在給定的方向上相對供給天線的功率和在給定的方向上相對于無方向天線的增益的乘積，表示發(fā)射于無方向天線的增益的乘積，表示發(fā)射機(jī)獲得的在最大天線增益方向上的最大機(jī)獲得的在最大天線增益方向上的最大發(fā)射功率。發(fā)射功率。設(shè)發(fā)射機(jī)功率為設(shè)發(fā)射機(jī)功率為PT，饋線損耗為饋線損耗為LT，天線增益為天線增益為GT，天線發(fā)出的

30、等效全向輻射功率（天線發(fā)出的等效全向輻射功率（EIRP）為）為 （2-6）TTT=GEIRP PL 若發(fā)射機(jī)功率（若發(fā)射機(jī)功率（PT）用）用dBW表示，表示，饋線損耗（饋線損耗（LT）和天線增益（）和天線增益（GT）用）用dB表示，則有表示，則有（2-7）TTT=EIRP PGL 若發(fā)射機(jī)功率（若發(fā)射機(jī)功率（PT）用）用dBm表示，饋線表示，饋線損耗（損耗（LT）和天線增益（）和天線增益（GT）用）用dB表示，則表示，則有有（2-8）TTT=30dBEIRP PGL 靈敏度是衡量物理儀器的一個標(biāo)志。靈敏度是衡量物理儀器的一個標(biāo)志。 GSM接收機(jī)的靈敏度要求接收到的信接收機(jī)的靈敏度要求接收到的信

31、號為號為 102dBm時，誤碼率（時，誤碼率（BER）要小于）要小于等于等于2.44%。 CDMA2000接收機(jī)的靈敏度要求接收接收機(jī)的靈敏度要求接收到的信號為到的信號為 104dBm時，誤幀率（時，誤幀率（FER）要小于等于要小于等于0.5%。 在無線通信中，承載信息的傳輸手在無線通信中，承載信息的傳輸手段為電磁波信號，電磁波信號在傳輸過段為電磁波信號，電磁波信號在傳輸過程中不可避免地要受到噪聲或干擾的破程中不可避免地要受到噪聲或干擾的破壞。壞。 噪聲噪聲是指與信號無關(guān)的一些破壞性是指與信號無關(guān)的一些破壞性因素。因素。 干擾干擾（Interference）則是指與信號）則是指與信號有關(guān)的一些

32、破壞性因素。有關(guān)的一些破壞性因素。 噪聲：分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲。噪聲：分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲。 內(nèi)部噪聲內(nèi)部噪聲（高斯白噪聲）（高斯白噪聲）主要是指主要是指系統(tǒng)設(shè)備自身間產(chǎn)生的各種噪聲。系統(tǒng)設(shè)備自身間產(chǎn)生的各種噪聲。主要主要是由元器件內(nèi)部各種圍觀粒子的熱騷動是由元器件內(nèi)部各種圍觀粒子的熱騷動所產(chǎn)生的的熱噪聲所產(chǎn)生的的熱噪聲外部噪聲對通信質(zhì)量影響較大。外部噪聲對通信質(zhì)量影響較大。 美國國際電話電報公司發(fā)布的各種噪聲的功率與頻美國國際電話電報公司發(fā)布的各種噪聲的功率與頻率的關(guān)系如圖率的關(guān)系如圖2-2所示。所示。外部噪聲種類外部噪聲種類：自然噪聲（大氣、太陽和銀河噪聲）：自然噪聲（大氣、太陽和銀河

33、噪聲） 人為噪聲（電力、工業(yè)設(shè)備、高頻電器和人為噪聲（電力、工業(yè)設(shè)備、高頻電器和 汽車發(fā)動機(jī)點火噪聲）汽車發(fā)動機(jī)點火噪聲）圖圖2-2 各種噪聲的功率與頻率的關(guān)系各種噪聲的功率與頻率的關(guān)系 圖圖2-2中給出中給出6種噪聲的功率與頻率的關(guān)系種噪聲的功率與頻率的關(guān)系，除典型的接收機(jī)內(nèi)部噪聲外，其余，除典型的接收機(jī)內(nèi)部噪聲外，其余5種均為外種均為外部噪聲。部噪聲。當(dāng)工作頻率在當(dāng)工作頻率在100MHz以上時，大氣噪聲和以上時，大氣噪聲和宇宙噪聲都比接收機(jī)內(nèi)部噪聲小，可忽略不計宇宙噪聲都比接收機(jī)內(nèi)部噪聲小，可忽略不計。 在在301 000MHz頻段，人為噪聲較大，頻段，人為噪聲較大，尤其是城市噪聲影響較大

34、，在移動通信系統(tǒng)設(shè)尤其是城市噪聲影響較大，在移動通信系統(tǒng)設(shè)計時不能忽略。計時不能忽略。 移動通信系統(tǒng)中的干擾是指終端自移動通信系統(tǒng)中的干擾是指終端自身產(chǎn)生的干擾、終端間和終端與基站間身產(chǎn)生的干擾、終端間和終端與基站間的相互干擾。的相互干擾。 一般包括同頻干擾、鄰頻干擾、互一般包括同頻干擾、鄰頻干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾和帶外干擾等。調(diào)干擾、阻塞干擾和帶外干擾等。 在移動通信系統(tǒng)中在移動通信系統(tǒng)中, , 為了提高頻率利用為了提高頻率利用率率, , 相隔一定距離要重復(fù)使用相同的頻道相隔一定距離要重復(fù)使用相同的頻道, , 這這種方法稱作種方法稱作同頻道再用同頻道再用。 同頻道再用帶來的問題是同頻道干擾

35、同頻道再用帶來的問題是同頻道干擾定義定義： 指所有落到接收機(jī)通帶內(nèi)的與有用信號頻率指所有落到接收機(jī)通帶內(nèi)的與有用信號頻率 相同的無用信號的干擾。相同的無用信號的干擾。也叫同信道干擾。也叫同信道干擾。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：（1 1）采用頻率復(fù)用技術(shù)時，不滿足最小同頻復(fù)用距離。）采用頻率復(fù)用技術(shù)時，不滿足最小同頻復(fù)用距離。（2 2）不同通信系統(tǒng)間信道頻率分配不當(dāng)引起。）不同通信系統(tǒng)間信道頻率分配不當(dāng)引起。（3 3）系統(tǒng)設(shè)備工作在非線性區(qū)產(chǎn)生互調(diào)所造成的。）系統(tǒng)設(shè)備工作在非線性區(qū)產(chǎn)生互調(diào)所造成的?？朔椒ǎ嚎朔椒ǎ海? 2）頻率規(guī)劃時，對可能受到的同頻干擾進(jìn)行充分）頻率規(guī)劃時，對可能受到的同頻干擾進(jìn)

36、行充分 的分析和計算。的分析和計算。（1 1）頻率復(fù)用時，保證滿足最小同頻復(fù)用距離。）頻率復(fù)用時，保證滿足最小同頻復(fù)用距離。同頻道干擾是蜂窩式移動通信系統(tǒng)中特有的干擾形式。同頻道干擾是蜂窩式移動通信系統(tǒng)中特有的干擾形式。 鄰頻干擾鄰頻干擾是指相鄰的或鄰近的頻率之間的干擾，是是指相鄰的或鄰近的頻率之間的干擾，是由于接收濾波器不理想，導(dǎo)致鄰頻信號落入接收機(jī)通帶由于接收濾波器不理想，導(dǎo)致鄰頻信號落入接收機(jī)通帶內(nèi)所造成的干擾。如果鄰頻用戶在離用戶接收機(jī)距離很內(nèi)所造成的干擾。如果鄰頻用戶在離用戶接收機(jī)距離很近的位置發(fā)射，會引起遠(yuǎn)近效應(yīng)。近的位置發(fā)射，會引起遠(yuǎn)近效應(yīng)。引入因素：引入因素： 4.4.來自蜂窩

37、內(nèi)的鄰道干擾（頻距較小所引發(fā)的）來自蜂窩內(nèi)的鄰道干擾（頻距較小所引發(fā)的）1.1.發(fā)信機(jī)邊帶擴(kuò)展（發(fā)信頻譜太寬，漏到鄰道）發(fā)信機(jī)邊帶擴(kuò)展（發(fā)信頻譜太寬，漏到鄰道） 2.2.發(fā)信機(jī)邊帶噪聲（寬帶噪聲延伸到很遠(yuǎn)）發(fā)信機(jī)邊帶噪聲（寬帶噪聲延伸到很遠(yuǎn)） 3.3.發(fā)信機(jī)的雜散輻射（本振的諧波、互調(diào)等落到鄰道）發(fā)信機(jī)的雜散輻射（本振的諧波、互調(diào)等落到鄰道） 5.5.接收機(jī)的選擇性不好。接收機(jī)的選擇性不好。圖 鄰道干擾示意圖 干擾干擾鄰道干擾鄰道干擾解決鄰道干擾的措施：解決鄰道干擾的措施：（3 3）在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，避免相鄰頻道在同一小區(qū)或相鄰?。┰诰W(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，避免相鄰頻道在同一小區(qū)或相鄰小區(qū)使用。區(qū)使用。（1

38、1）降低發(fā)射機(jī)落入相鄰頻道的干擾功率，即減小發(fā)射機(jī)帶外）降低發(fā)射機(jī)落入相鄰頻道的干擾功率，即減小發(fā)射機(jī)帶外輻射。輻射。（2 2）提高接收機(jī)的鄰頻道選擇性。）提高接收機(jī)的鄰頻道選擇性。 互調(diào)干擾是指兩個或多個不同頻率信號作互調(diào)干擾是指兩個或多個不同頻率信號作用在通信設(shè)備的用在通信設(shè)備的非線性非線性器件上，產(chǎn)生同有用信器件上，產(chǎn)生同有用信號頻率相近的組合頻率，如果新頻率正好落在號頻率相近的組合頻率，如果新頻率正好落在接收機(jī)共用信道帶寬內(nèi)，則形成對該接收機(jī)的接收機(jī)共用信道帶寬內(nèi)，則形成對該接收機(jī)的干擾，稱為互調(diào)干擾。干擾，稱為互調(diào)干擾。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：電路的非線性是造成互調(diào)干擾的根本原因。電路的

39、非線性是造成互調(diào)干擾的根本原因。（1 1）發(fā)射機(jī)互調(diào)）發(fā)射機(jī)互調(diào) 發(fā)射機(jī)末端的功率放大器存在非線性特性發(fā)射機(jī)末端的功率放大器存在非線性特性（2 2）接收機(jī)互調(diào)）接收機(jī)互調(diào) 接收機(jī)中高頻放大器或混頻器的非線性接收機(jī)中高頻放大器或混頻器的非線性（3 3）外部效應(yīng)引起的互調(diào)）外部效應(yīng)引起的互調(diào) 在天線、饋線、雙工器等處接觸不良或不同金在天線、饋線、雙工器等處接觸不良或不同金屬的接觸屬的接觸定義定義： 發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號進(jìn)入了另一臺發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號進(jìn)入了另一臺發(fā)射機(jī)，并在其末級功放的非線性作發(fā)射機(jī)，并在其末級功放的非線性作用下與輸出信號相互調(diào)制，產(chǎn)生不需用下與輸出信號相互調(diào)制，產(chǎn)生不需要的組合干擾頻率，

40、對接收信號頻率要的組合干擾頻率，對接收信號頻率與這些組合頻率相同的接收機(jī)造成的與這些組合頻率相同的接收機(jī)造成的干擾。干擾。 克服方法：克服方法：（1 1）加大發(fā)射機(jī)天線之間的距離；）加大發(fā)射機(jī)天線之間的距離； （2 2）采用單向隔離器件和采用高）采用單向隔離器件和采用高Q Q諧振腔諧振腔； （3 3）提高發(fā)射機(jī)的互調(diào)轉(zhuǎn)換率損耗。）提高發(fā)射機(jī)的互調(diào)轉(zhuǎn)換率損耗。 定義定義： 當(dāng)多個強(qiáng)干擾信號進(jìn)入接收機(jī)前端電路時，在器件當(dāng)多個強(qiáng)干擾信號進(jìn)入接收機(jī)前端電路時，在器件的非線性作用下，干擾信號互相混頻后產(chǎn)生可落入接收的非線性作用下，干擾信號互相混頻后產(chǎn)生可落入接收機(jī)中頻頻帶內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物而造成的干擾。機(jī)中頻

41、頻帶內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物而造成的干擾。 克服方法：克服方法：（1 1）提高接收機(jī)前端電路的線性度；）提高接收機(jī)前端電路的線性度； （2 2）在接收機(jī)前端插入濾波器，提高其選擇性；）在接收機(jī)前端插入濾波器，提高其選擇性；（3 3）選用無三階互調(diào)的頻道組工作。）選用無三階互調(diào)的頻道組工作。 接收機(jī)中產(chǎn)生互調(diào)干擾的基本原理如下。接收機(jī)中產(chǎn)生互調(diào)干擾的基本原理如下。 假定輸入回路選擇性較差，同時有頻率為假定輸入回路選擇性較差，同時有頻率為 A、 B、 C的干擾信號進(jìn)入接收機(jī)，而我們需要的信號頻的干擾信號進(jìn)入接收機(jī)，而我們需要的信號頻率為率為 0。 一般非線性器件的輸出電流一般非線性器件的輸出電流ic與輸入電壓

42、與輸入電壓u的關(guān)系的關(guān)系式可用冪級數(shù)表示如下：式可用冪級數(shù)表示如下：（2-11）2c012nniaaua ua u 式中，式中，a0，a1，a2，an為非線性器件為非線性器件的特性參數(shù)，通常的特性參數(shù)，通常n值越大，系數(shù)越小。值越大，系數(shù)越小。 將輸入信號將輸入信號 代入式（代入式（2-11），?。?，取n=3，展開并觀察所含的頻率成，展開并觀察所含的頻率成分，可發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的諧波及組合頻率如分，可發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的諧波及組合頻率如下：下：ABCcos+ cos+cosuAt Bt CtABCABCAABCBABCABCACCBABCABCABCABC222222233322、（2-12） 當(dāng)產(chǎn)生的組合頻率

43、與接收信號頻率當(dāng)產(chǎn)生的組合頻率與接收信號頻率 0接近時，將形成對有用信號的干擾，接近時，將形成對有用信號的干擾，也稱為三階互調(diào)干擾，如式（也稱為三階互調(diào)干擾，如式（2-12）所）所示，包括二信號三階互調(diào)和三信號三階示，包括二信號三階互調(diào)和三信號三階互調(diào)?；フ{(diào)。 利用計算機(jī)搜索得到具有最小頻道數(shù)利用計算機(jī)搜索得到具有最小頻道數(shù)的無三階互調(diào)的頻道組，如表的無三階互調(diào)的頻道組，如表2-1所示。所示。需要頻道數(shù)需要頻道數(shù)最小占用頻道數(shù)最小占用頻道數(shù)無三階互調(diào)的頻道組無三階互調(diào)的頻道組頻段利用率頻段利用率341,2,4; 1,3,475%471,2,5,7; 1,3,6,757%5121,2,5,10,

44、12; 1,3,8,11,1242%6181,2,5,11,13,18; 1,2,9,13,15,18;1,2,5,11,16,18; 1,2,9,12,14,1833%7261,2,8,12,21,24,26; 1,3,4,11,17,22,26;1,2,5,11,19,24,26; 1,3,8,14,22,23,26;1,2,12,17,20,24,26; 1,4,5,13,19,24,26;1,5,10,16,23,24,2627%8351,2,5,10,16,23,33,5523%9451,2,6,13,26,28,36,42,4520%10561,2,7,11,24,27,35,42

45、,54,5618%表表2-1無三階互調(diào)頻道無三階互調(diào)頻道差值列陣法差值列陣法工程上常用差值列陣法判斷信道間是否存在三階工程上常用差值列陣法判斷信道間是否存在三階互調(diào)干擾，選擇無三階互調(diào)信道組。互調(diào)干擾，選擇無三階互調(diào)信道組。 根據(jù)信道序號表示三階互調(diào)公式，多信道系統(tǒng)中根據(jù)信道序號表示三階互調(diào)公式，多信道系統(tǒng)中，任意兩個信道序號之差等于任意另兩個信道任意兩個信道序號之差等于任意另兩個信道序號之差，即序號之差，即d dxixi=d=djkjk ，就構(gòu)成三階互調(diào)，就構(gòu)成三階互調(diào)D D為信道序號之差為信道序號之差適用于信道數(shù)不多的情況適用于信道數(shù)不多的情況 互調(diào)干擾判斷法圖標(biāo)判斷法圖標(biāo)判斷法依次排列信

46、道序號依次排列信道序號按規(guī)律依次計算相鄰信道序號差值按規(guī)律依次計算相鄰信道序號差值d djkjk，寫在兩信，寫在兩信道序號間道序號間計算每隔一個信道的序號差值計算每隔一個信道的序號差值計算每隔二個信道的序號差值；計算每隔二個信道的序號差值；察看三角陣中是否存在相同數(shù)值，若有表示滿足察看三角陣中是否存在相同數(shù)值，若有表示滿足條件條件d dxixi=d=djkjk，存在三階互調(diào)；若沒有，則不存，存在三階互調(diào)；若沒有，則不存在三階互調(diào)在三階互調(diào)互調(diào)干擾判斷法互調(diào)干擾判斷法互調(diào)干擾判斷例：例： 給定給定1，3，4，11，17，22，26信道信道，問是否存在三階互調(diào)干擾？，問是否存在三階互調(diào)干擾？解：根

47、據(jù)三階互調(diào)公式，其信道序號差值解：根據(jù)三階互調(diào)公式，其信道序號差值如圖所示，圖中無相同數(shù)值，表示無三如圖所示，圖中無相同數(shù)值，表示無三階互調(diào)階互調(diào) 4、其它干擾時隙干擾時隙干擾 ： 時隙干擾指使用同一載頻不同時隙的呼叫之間的干擾。時隙干擾指使用同一載頻不同時隙的呼叫之間的干擾。由于移動臺到基站間的距離有遠(yuǎn)有近，較遠(yuǎn)的移動臺發(fā)出的由于移動臺到基站間的距離有遠(yuǎn)有近，較遠(yuǎn)的移動臺發(fā)出的上行信號在時間上會有延遲，延遲的信號重疊到下一個相鄰上行信號在時間上會有延遲，延遲的信號重疊到下一個相鄰的時隙上就會造成相互干擾，在的時隙上就會造成相互干擾，在GSMGSM系統(tǒng)中可利用提前量系統(tǒng)中可利用提前量TATA（

48、Timing Advance）來克服這類干擾，）來克服這類干擾，BTSBTS根據(jù)自己脈沖根據(jù)自己脈沖時隙與接收到的時隙與接收到的MSMS時隙之間的時間偏移測量值，在時隙之間的時間偏移測量值，在SACCHSACCH（慢速隨路控制信道）上通知（慢速隨路控制信道）上通知MSMS所要求的時間提前量，以所要求的時間提前量，以補償傳播時延。補償傳播時延。碼間干擾碼間干擾 ： 移動通信中的多徑傳播對接收信號的影響有兩個方面移動通信中的多徑傳播對接收信號的影響有兩個方面: :p一方面會造成接收信號多徑衰落現(xiàn)象一方面會造成接收信號多徑衰落現(xiàn)象; ;p一方面在時域上會使數(shù)字信號傳輸時產(chǎn)生時延擴(kuò)展。一方面在時域上會

49、使數(shù)字信號傳輸時產(chǎn)生時延擴(kuò)展。 由于時延擴(kuò)展接收信號中一個碼元的波形會擴(kuò)展到其它碼由于時延擴(kuò)展接收信號中一個碼元的波形會擴(kuò)展到其它碼元周期中，造成碼間干擾元周期中，造成碼間干擾ISIISI。 造成碼間干擾的另一個原因是頻率選擇性衰落。當(dāng)數(shù)字信造成碼間干擾的另一個原因是頻率選擇性衰落。當(dāng)數(shù)字信號在傳輸過程中由于頻率選擇性衰落造成各頻率分量的變號在傳輸過程中由于頻率選擇性衰落造成各頻率分量的變化不一致時會引起失真，從而引起碼間干擾化不一致時會引起失真，從而引起碼間干擾。 4、其它干擾總結(jié)：同頻干擾同頻干擾鄰道干擾鄰道干擾互調(diào)干擾互調(diào)干擾時隙干擾時隙干擾定義定義相同頻率的無相同頻率的無用信號用信號相

50、鄰或鄰近頻相鄰或鄰近頻率之間率之間多個不同頻率信多個不同頻率信號作用在非線性號作用在非線性器件器件不同時隙間不同時隙間干擾干擾原因原因同頻復(fù)用同頻復(fù)用發(fā)射機(jī)帶外輻發(fā)射機(jī)帶外輻射；接收機(jī)選射；接收機(jī)選擇性差擇性差器件的非線性器件的非線性時延時延解決辦法解決辦法滿足最小同頻滿足最小同頻復(fù)用距離復(fù)用距離減小發(fā)射機(jī)帶減小發(fā)射機(jī)帶外輻射；提高外輻射；提高接收機(jī)選擇性；接收機(jī)選擇性；盡量避免相同盡量避免相同頻道在同一小頻道在同一小區(qū)或鄰區(qū)使用區(qū)或鄰區(qū)使用發(fā)射：加大天線發(fā)射：加大天線距離；距離；單向隔離單向隔離器件。器件。接收：提高線性接收：提高線性度；選擇性；選度；選擇性；選三階互調(diào)頻道組三階互調(diào)頻道組工

51、作。工作。TATA（時間提（時間提前量）前量）1大氣層的分層特性大氣層的分層特性 包圍地球的大氣層通常被分為包圍地球的大氣層通常被分為4個層次：對流層個層次：對流層、同溫層（平流層）、電離層和磁球?qū)樱鐖D、同溫層（平流層）、電離層和磁球?qū)?，如圖2-4所所示。示。圖圖2-4 大氣層的分層大氣層的分層 電離層以上的大氣就是磁球?qū)印ｋ婋x層以上的大氣就是磁球?qū)印?陸地移動通信系統(tǒng)中基本不涉及電陸地移動通信系統(tǒng)中基本不涉及電離層與磁球?qū)拥碾姴▊鞑栴}。離層與磁球?qū)拥碾姴▊鞑栴}。（1）對流層。）對流層。（2）同溫層（平流層）。）同溫層（平流層）。（3）電離層。）電離層。 地球表面（即地面）及其覆蓋物是地

52、球表面（即地面）及其覆蓋物是影響無線電波傳播的重要因素之一。影響無線電波傳播的重要因素之一。 在無線電通信中，地形和地物對無在無線電通信中，地形和地物對無線電波的阻擋也是經(jīng)常需要考慮的重要線電波的阻擋也是經(jīng)常需要考慮的重要問題。問題。 對于衛(wèi)星通信的地空傳播電路，雖然對于衛(wèi)星通信的地空傳播電路，雖然地面地物的影響是不可避免的，但是，與地面地物的影響是不可避免的，但是，與地面通信相比較，衛(wèi)星通信受地面覆蓋物地面通信相比較，衛(wèi)星通信受地面覆蓋物的影響是比較小的。的影響是比較小的。（1）地面類型的劃分）地面類型的劃分 地面類型一般被分為陸地和水面兩種類型地面類型一般被分為陸地和水面兩種類型。 水面主

53、要包括湖泊和海洋。水面主要包括湖泊和海洋。 按地面的不規(guī)則度劃分，按地面的不規(guī)則度劃分，陸地地形的可分陸地地形的可分成成9類，如表類，如表2-3所示。所示。 地形不規(guī)則度（地形粗糙度）地形不規(guī)則度（地形粗糙度） 定義：從傳播路徑的一端沿電路方向從傳播路徑的一端沿電路方向10km范圍內(nèi)范圍內(nèi)10%與與90%地形高度的差，以地形高度的差，以m計。計。h序序 號號地地 形形 類類 型型 h（m）1水面及非常平坦地形水面及非常平坦地形052平坦地面平坦地面5103準(zhǔn)平坦地面準(zhǔn)平坦地面10204準(zhǔn)丘陵地形準(zhǔn)丘陵地形20405丘陵地形丘陵地形40806準(zhǔn)山區(qū)地形準(zhǔn)山區(qū)地形801507山區(qū)地形山區(qū)地形150

54、3008陡峭地區(qū)地形陡峭地區(qū)地形3007009特別陡峭山區(qū)地形特別陡峭山區(qū)地形700表表2-3陸地地形分類陸地地形分類 為了估算移動信道中信號電場強(qiáng)度中值為了估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) )， 可將以上可將以上9 9類類陸地地形分為兩大類，陸地地形分為兩大類， 即即準(zhǔn)平滑地形和不規(guī)則準(zhǔn)平滑地形和不規(guī)則地形。地形。 （1）準(zhǔn)平滑地形）準(zhǔn)平滑地形 1-3 1-3類屬于準(zhǔn)平滑地形。類屬于準(zhǔn)平滑地形。（2）不規(guī)則地形）不規(guī)則地形 4-9類屬于類屬于“不規(guī)則地形不規(guī)則地形”。2.5.1 直射直射 通常直射波傳播按理想的傳播條件通常直射波傳播按理想的傳播條件來進(jìn)行分析

55、，即假定天線周圍為無限大來進(jìn)行分析，即假定天線周圍為無限大真空區(qū)，也稱為自由空間。真空區(qū)，也稱為自由空間。 （1）擁有均勻無損耗的無限大空間。）擁有均勻無損耗的無限大空間。 （2）各向同性的均勻介質(zhì)。）各向同性的均勻介質(zhì)。 （3）相對介電常數(shù)和相對磁導(dǎo)率恒為）相對介電常數(shù)和相對磁導(dǎo)率恒為1，即介電常數(shù)即介電常數(shù) 和磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率 分別等于真空分別等于真空的介電常數(shù)的介電常數(shù) 和真空的磁導(dǎo)率和真空的磁導(dǎo)率 。00電磁波在真空（自由空間）中的傳播稱為電磁波在真空（自由空間）中的傳播稱為自由空間傳播自由空間傳播。由于自由空間具有各向同性、電導(dǎo)率為零等特性，因此電由于自由空間具有各向同性、電導(dǎo)率為零等

56、特性，因此電波在自由空間里傳播時，不存在反射、折射、繞射、散射波在自由空間里傳播時，不存在反射、折射、繞射、散射以及吸收等現(xiàn)象，只存在因電磁場能量擴(kuò)散而引起的以及吸收等現(xiàn)象，只存在因電磁場能量擴(kuò)散而引起的傳播傳播損耗損耗。直射波傳播可按自由空間傳播來考慮。直射波傳播可按自由空間傳播來考慮。 把大氣看成為近似真空的均勻介質(zhì)，在大氣中得傳播把大氣看成為近似真空的均勻介質(zhì)，在大氣中得傳播就等效于自由空間傳播，它就等效于自由空間傳播，它只與頻率只與頻率f f和距離和距離d d有關(guān)。有關(guān)。當(dāng)電波經(jīng)過一段距離傳播之后，輻射能量會擴(kuò)散而引當(dāng)電波經(jīng)過一段距離傳播之后，輻射能量會擴(kuò)散而引起衰耗（也稱衰減或損耗）

57、。自由空間的傳播衰耗起衰耗（也稱衰減或損耗）。自由空間的傳播衰耗l lfsfs定義為：定義為： 24dlf式中，式中，是電磁波的波長，是電磁波的波長，d d是收發(fā)天線間距離是收發(fā)天線間距離直射波傳播距離一般限于視距范圍。在傳直射波傳播距離一般限于視距范圍。在傳播過程中，它的強(qiáng)度衰減較慢，超短波播過程中，它的強(qiáng)度衰減較慢，超短波和微波通信就是利用直射波傳播的。和微波通信就是利用直射波傳播的。 限制直射波通信距離的主要因素是：地球表面限制直射波通信距離的主要因素是：地球表面弧度和山地、樓房等障礙物?；《群蜕降?、樓房等障礙物。自由空間自由空間傳播損耗傳播損耗自由空間自由空間傳播損耗只與傳播距離和工作

58、頻率有關(guān)傳播損耗只與傳播距離和工作頻率有關(guān))(lg20)(lg2045.32)(MHzfkmddBLfs1大氣折射大氣折射 當(dāng)電磁波從一種介質(zhì)射入另當(dāng)電磁波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，傳播方向會發(fā)生變化，這就是折一種介質(zhì)時，傳播方向會發(fā)生變化，這就是折射現(xiàn)象，如圖射現(xiàn)象，如圖2-72-7所示。所示。 圖中圖中1是入射波與法線間的夾角，是入射波與法線間的夾角，稱為入射角；稱為入射角；2是折射波與法線間的夾是折射波與法線間的夾角，稱為折射角。角，稱為折射角。 包圍地球的大氣層從地面一直延伸到幾千公里高度，包圍地球的大氣層從地面一直延伸到幾千公里高度，從下到上可以分為對流層、平流層、電離層和磁層。當(dāng)

59、一從下到上可以分為對流層、平流層、電離層和磁層。當(dāng)一束電波通過折射率隨高度變化的大氣層時，由于不同高度束電波通過折射率隨高度變化的大氣層時，由于不同高度上的電波傳播速度不同，從而使電波射束發(fā)生彎曲，上的電波傳播速度不同，從而使電波射束發(fā)生彎曲， 彎曲彎曲的方向和程度取決于大氣折射率的垂直梯度的方向和程度取決于大氣折射率的垂直梯度dn/dh。這種由。這種由大氣折射率引起電波傳播方向發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，稱為大氣大氣折射率引起電波傳播方向發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，稱為大氣對電波的折射。對電波的折射。 大氣折射對電波傳播的影響，在工大氣折射對電波傳播的影響，在工程上通常用程上通常用“地球等效半徑地球等效半徑”來表征

60、，來表征，即認(rèn)為電波依然按直線方向行進(jìn)，只是即認(rèn)為電波依然按直線方向行進(jìn)，只是地球的實際半徑地球的實際半徑R0（6.37106m）變成）變成了等效半徑了等效半徑Re，等效地球半徑等效地球半徑Re=8 500km。大氣折射有利于超視距的傳播，但在視線距大氣折射有利于超視距的傳播，但在視線距離內(nèi)，因為由折射現(xiàn)象所產(chǎn)生的折射波會同離內(nèi)，因為由折射現(xiàn)象所產(chǎn)生的折射波會同直射波同時存在，從而也會產(chǎn)生多徑衰落。直射波同時存在，從而也會產(chǎn)生多徑衰落。 視線傳播的極限距離可按圖視線傳播的極限距離可按圖2-8進(jìn)行進(jìn)行分析。分析。極限極限:不考慮能量耗散不考慮能量耗散,單純單純從可視的幾何角度考慮從可視的幾何角度