移動(dòng)通信的電波傳播(編輯修改稿)
2025-05-27 04:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 概率密度函數(shù) p(r)和相位概率密度函數(shù) p(θ)分別為： 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 ???????? ??222 2e x p)( ??rrrp 0≤r≤+∞ ?? 21)( ?p 0≤θ≤2π 均值為 ??? 2 5 3 2)(][0???? ??drrrprEr m e a n方差 22202222 222)(][][ ?????? ??????? ?????? ? ? drrprrErEr(311) (312) 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 瑞利分布 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 瑞利分布 ? 環(huán)境條件 ? 通常在離基站較遠(yuǎn)、反射物較多的地區(qū)符合 （如下圖） – 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間 沒(méi)有直射波 路徑 – 存在大量反射波 ，到達(dá)接收天線(xiàn)的方向角隨機(jī)且 0~2π均勻分布 – 各反射波的幅度和相位都 統(tǒng)計(jì)獨(dú)立 ? 場(chǎng)強(qiáng)分量 Tc， Ts ? 接收信號(hào)的 ? 幅度相位分布 Play 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 萊斯（ Riceam）衰落分布 在移動(dòng)通信中 ， 如果存在一個(gè)起支配作用的直達(dá)波 （ 未受衰落影響 ） ， 這時(shí) ， 接收端接收信號(hào)的包絡(luò)為萊斯 （ Riceam）分布 。 包絡(luò)的概率密度函數(shù) p(r)為 ????????????????0)(202)(2222???ArIerrpArA≥0, r≥0 r0 式中 , A為直達(dá)波振幅 ， r為接收信號(hào)的瞬時(shí)幅度 ， σ為噪聲方差 ， I0（ ） 為第一類(lèi) 0階 Bessel函數(shù) 。 設(shè) )(2lg10 22dBAK ??(313) 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 萊斯衰落： ? 指在 有一個(gè)強(qiáng)直射波 的 N個(gè)路徑傳播時(shí)，若每條路徑的信號(hào)幅度為高斯分布，相位在 0～ 2π為均勻分布的合成信號(hào)包絡(luò)分布為萊斯分布。 ? ? ? ?0r r I 2e x p 202222 ?????????????? ????????rrrp第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 萊斯分布的環(huán)境條件 ? 直射系統(tǒng)中，接收信號(hào)中有視距信號(hào)成為主導(dǎo)分量，同時(shí)還有不同角度隨機(jī)到達(dá)的多徑分量迭加于其上 ? 非直射系統(tǒng)中，源自某一個(gè)散射體路徑的信號(hào)功率特別強(qiáng) Play 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 Nakagami分布 —具有最廣義的分布含義 – m=1，瑞利分布 – m=，單邊指數(shù)分布 ? ? ? ? ???????????? /1222 msmmesmmsp2111?????????kkm 萊斯分布 m=∞，高斯白噪聲信道 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 多徑信道 —— 時(shí)延擴(kuò)展和相關(guān)帶寬 ? 時(shí)延擴(kuò)展：從第一條路徑到達(dá)到最后一條路徑到達(dá)時(shí)間上的一個(gè)差值。 mT相關(guān)帶寬的意義： mS TB1?第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 從頻域來(lái)看， 多徑現(xiàn)象將導(dǎo)致頻率選擇性衰落，即信道對(duì)不同頻率成分 有不同的響應(yīng)。 如發(fā)送信號(hào)帶寬 1M，而信道相關(guān)帶寬只有 20K。 根據(jù)時(shí)延擴(kuò)展，可謂一確定一個(gè)相關(guān)帶寬 若發(fā)送信號(hào)帶寬 信道相關(guān)帶寬，認(rèn)為信道是一個(gè)頻率選擇性信道； 若發(fā)送信號(hào)帶寬 信道相關(guān)帶寬，認(rèn)為信道是一個(gè)非頻率選擇性衰落，信號(hào)失真小。 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 ?在相關(guān)帶寬內(nèi)，信號(hào)傳輸失真小。若信號(hào)相關(guān)帶寬，將產(chǎn)生較大失真和符號(hào)間串?dāng)_。 ?信號(hào)傳輸速率受多徑時(shí)延的限制。 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 多徑信道 —— 多普勒擴(kuò)展和相關(guān)時(shí)間 ? 相關(guān)時(shí)間的意義 ? ? dc Bt /1??即相關(guān)時(shí)間 =1/多普勒擴(kuò)展；速度快，多普勒擴(kuò)展加大，相關(guān)時(shí)間小。 ?當(dāng)發(fā)送信號(hào)的持續(xù)時(shí)間 相關(guān)時(shí)間） ,則會(huì)產(chǎn)生時(shí)間選擇性衰落 ?一般情況下， 多普勒擴(kuò)展可不考慮。 CTT ?CTT ??第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 電波傳播特性的估算（工程計(jì)算） Egli John J. 在實(shí)際中 ， 由于移動(dòng)通信的移動(dòng)臺(tái)在不停地運(yùn)動(dòng) 。 計(jì)算繞射損耗中的 x、 x1的數(shù)值處于變化中 ， 因而使用公式計(jì)算不平坦地區(qū)場(chǎng)強(qiáng)時(shí)遇到較大的麻煩 。 Egli John 驗(yàn)?zāi)Ｐ?， 并根據(jù)此模型提出經(jīng)驗(yàn)修正公式 ， 認(rèn)為不平坦地區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)等于平面大地反射公式算出的場(chǎng)強(qiáng)加上一個(gè)修正值 ，其修正值為 f40lg20式中 , f為工作頻率，以 MHz為單位。 (314) 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 這樣， 不平坦地區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)公式為 fdhhdBEdBE 40lg204lg20)()( 210 ??? ??或者說(shuō)，不平坦地帶傳播衰減 fdhhdBA 40lg204lg20)( 21 ????如果 hT、 hR采用米 (m)表示 ， d用公里 (km)表示 ， f用 MHz表示 ， 則不平坦地區(qū)的傳播衰耗 LA為 )(lg40)(lg20)(lg20)(lg2088)(kmdmhmhM H zfdBLRTA?????(315) (316) (317) 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 奧村 (Okumura) OM模型適用的范圍： 頻率為 150～ 1500 MHz， 基地站天線(xiàn)高度為 30～ 200 m， 移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度為 1～ 10 m， 傳播距離為 1～ 20 km。 任意地形的信號(hào)中值預(yù)測(cè)方法：必須掌握，會(huì)運(yùn)用 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 1. 市區(qū)傳播衰耗中值 (318) 圖 36表明了基本衰耗中值 Am(f, d)與工作頻率 、 通信距離的關(guān)系 。 可以看出隨著工作頻率的升高或通信距離的增大 ， 傳播衰耗都會(huì)增加 。 圖中 ， 縱坐標(biāo)以分貝計(jì)量 ， 這是在基地站天線(xiàn)有效高度 hb=200 m， 移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度 hm=3 m， 以自由空間傳播衰耗為基準(zhǔn) (0 dB)， 求得的衰耗中值的修正值 Am(f, d)。 換言之 ， 由曲線(xiàn)上查得的基本衰耗中值 Am(f, d)加上自由空間的傳播衰耗 Lbs才是實(shí)際路徑衰耗 LT， 即 ),( dfALL mbsT ??第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖 36 大城市準(zhǔn)平滑地形基本衰耗中值 Am(f, d) 1009080706050403020105321d / km30 0 020 0 010 0 0700500300202200101235102030302040504060708090100506070d / km市區(qū)hb＝ 20 0 mhm＝ 3 m基本衰耗中值A(chǔ)m(f , d) / dB頻率 / M H z第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 例 31 當(dāng) d=10 km, hb=200 m, hm=3 m, f=900 MHz時(shí) ， 由式 （ ３ １ ） 可求得自由空間的傳播衰耗中值 Lbs dBfdL bs???????查圖 36可求得 Am(f, d)，即 dBAdfA mm 30)10,900(),( ?? 利用式 (318)就可以計(jì)算出城市街道地區(qū)準(zhǔn)平滑地形的傳播衰耗中值為 dBdfALL mbsT ),( ?????第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖 37 基地站天線(xiàn)高度增益因子 Hb(hb,d) 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖 38 移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度增益因子 Hm(hm, f) 第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 在考慮基站天線(xiàn)高度因子與移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度因子的情況下 ， 式 （ 318） 所示市區(qū)準(zhǔn)平滑地形的路徑傳播衰耗中值應(yīng)為 ),(),(),( fhHdhHdfALL mmbbmbsT ????第 3章 移動(dòng)通信的電波傳播 例 32 在前
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