第2章 电波传播与信道模型.pptx

2.1 电波传播的特点 2.2 自由空间的电波传播 2.3 地面电磁波传输机制 2.4 地面电磁波的射线跟踪建模 2.5 路径传输损耗 2.6 阴影衰落 2.7 多径衰落 2.8 移动信道统计模型;;2.1 电波传播的特点;2.1 电波传播的特点;2.1 电波传播的特点;2.1 电波传播的特点;大尺度衰落与小尺度衰落 对无线电波传播模型的研究，传统上集中于距发射机一定距离处平均接收信号场强的预测，以及特定位置附近信号场强的变化。 对于预测平均信号场强并用于估计无线覆盖范围的传播模型，由于它们描述的是发射机与接收机之间长距离（T-R）长距离（几百米或是几千米）上的信号场强变化，所以称为大尺度传播模型； 描述无线电信号在短距离或短时间传播后其幅度、相位或多径时延快速变化的称为小尺度衰落传播模型。;当移动台在极小范围内移动时，可能引起瞬时接收场强的快速波动，即小尺度衰落，其原因是接收信号由???同方向信号合成。 小尺度衰落也称为快衰落。由于小尺度衰落变化速度较快，以至于大尺度路径损耗的影响可以忽略不计。这种衰落是由于同一传播信号沿两个或多个路径传播，以微小的时间差到达接收机的信号相互干扰所引起的。;2.1 电波传播的特点;2.2.1 自由空间传输损耗 2.2.2 视距传播;2.2.1 自由空间传输损耗;电波传播方式：发射机天线发出的无线电波，可依不同的路径到达接收机，典型的传播通路如图。 直射波：沿路径d从发射天线直接到达接收天线 反射波：沿路径d1经过地面反射到达接收机天线 散射波：沿路径d2经建筑物散射到达接收机天线 ;虽然电波在自由空间里传播不受阻挡， 不产生反射、 折射、绕射、散射和吸收， 但是，当电波经过一段路径传播之后， 能量仍会受到衰减，这是由辐射能量的扩散而引起的。 由电磁场理论可知，若各向同性天线(亦称全向天线或无方向性天线)的辐射功率为PT瓦，则距辐射源dm处的电场强度有效值E0为;2.2.1 自由空间传输损耗;2.2.1 自由空间传输损耗;2.2.1 自由空间传输损耗;由前面的公式可导出 当收、发天线增益为0dB， 即当GR=GT=1时， 接收天线上获得的功率为 ;2.2.1 自由空间传输损耗;例2.1 假设发射机发射50W的功率，将其换算成(a) dBm和(b) dBW。如果该发射机为单位增益天线，并且载频为900MHZ，求出在自由空间中距天线100m处的接收功率为多少dBm? 10km处为多少？假定接收天线为单位增益天线。 PT (dBm)= 10log[PT (mW)] ;2.2.1 自由空间传输损耗;2.2.1 自由空间传输损耗;2.2.2 视距传播;2.2.2 视距传播;2.2.2 视距传播;作业;2.3 地面电磁波传输机制;2.3 地面电磁波传输机制;当电波传播中遇到两种不同介电常数的介质交界处时， 一部分被反射，另一部分则折射进入新介质中。由于大地和大气是不同的介质， 所以入射波会在界面上产生反射。 通常 在考虑地面对电波的反射时， 按平面波处理， 即电波在反射点的反射角等于入射角。 不同界面的反射特性用反射系数R表征， 　它定义为反射波场强与入射波 场强的比值， R可表示为 式中， |R|为反射点上反射波场强与入射波场强的振幅比，ψ代表反射波相对于入射波的相移。;2.3.1 反射(Reflection);对于垂直极化波和水平极化波的反射系数Rv和Rh分别由下列公式计算： ;对于地面反射， 当工作频率高于150MHz(λ＜2m)时，θ＜1°， 由式(2 - 11)和式(2 - 12)可得 即反射波场强的幅度等于入射波场强的幅度，而相差为180°。 ;电磁场的极化特性 极化：电磁波在传播过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态。 分类：线极化、圆极化、椭圆极化 水平极化：电场方向平行于地面 垂直极化：电场方向垂直于地面 接收特性：接收天线的极化方式只 　有与被接收的电磁波极化方式一样 　时，才能有效地接收信号。 极化失配：影响接收信号质量。;2.3.2 绕射(Diffraction);附加路径长度： 相应的相位差： ;2.3.2 绕射(Diffraction);惠更斯－菲涅尔原理 原理 波前上每点产生的次级波组合形成传播方向上新的波前 绕射由次级波的传播进入阴影区而形成 场强为围绕阻挡物所有次级波的矢量和 说明 任一P’点，只有夹角 　为θ即(∠TP′R )的次级 　波前能到达接收点R。 θ在0o到180o之间变化， 到达接收点辐射能量 　与θ成正比。;菲涅尔区 从发射点到接收点次级波路径长度比直接路径长度大nλ/2的连续区域。 接收点信号的合成 n为奇数时，两信号抵消 n为偶数时，两信号叠加 菲涅尔区同心半径 ;2.3.2 绕射(Diffraction);;2.3.2