【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 rS??常數(shù)。于是，接收信號(hào)為兩者之和， 即 )e1)(((j0tirtS???? （223 ）圖 212 所示的雙射線信道等效網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為 )(0)(,(tjieretStH?? （224 ）信道的幅頻特性為 )(sin)(cos1),( tjrtrtA??? （225 ）由上式可知，當(dāng) ωΔ(t)=2nπ 時(shí)(n 為整數(shù))，雙徑信號(hào)同相疊加，信號(hào)出現(xiàn)峰點(diǎn)；而當(dāng)ωΔ(t)=(2n+1)π 時(shí)，雙徑信號(hào)反相相消，信號(hào)出現(xiàn)谷點(diǎn)。根據(jù)式 224 畫(huà)出的幅頻特性如圖 212 所示。圖 212 雙射線信道等效網(wǎng)絡(luò)由圖可見(jiàn)，其相鄰兩個(gè)谷點(diǎn)的相位差為 . . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手Δφ =ΔωΔ(t) = 2π)(12πtBc???? （226 ）由此可見(jiàn)，兩相鄰場(chǎng)強(qiáng)為最小值的頻率間隔是與相對(duì)多徑時(shí)延差 Δ(t)成反比的，通常稱 為多徑時(shí)散的相關(guān)帶寬。若所傳輸?shù)男盘?hào)帶寬較寬，以至與 可比擬時(shí)，則所傳輸?shù)腸B cB信號(hào)將產(chǎn)生明顯的畸變。 實(shí)際上，移動(dòng)信道中的傳播路徑通常不止兩條，而是多條，且由于移動(dòng)臺(tái)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，相對(duì)多徑時(shí)延差 Δ(t)也是隨時(shí)間而變化的，因而合成信號(hào)振幅的谷點(diǎn)和峰點(diǎn)在頻率軸上的位置也將隨時(shí)間而變化，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(duì)于角度調(diào)制信號(hào)，相關(guān)帶寬可按下式估算： ???21cB （227 ）式中， Δ 為時(shí)延擴(kuò)展。 無(wú)線信道的模型各類(lèi)信號(hào)從發(fā)射端送出之后，在到達(dá)接收端之前所經(jīng)過(guò)的路徑，我們統(tǒng)稱為信道。通道對(duì)傳送信號(hào)所產(chǎn)生的影響，是各類(lèi)通信系統(tǒng)接收機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵考量。其中，如果傳送的是無(wú)線電信號(hào)，電磁波傳播所經(jīng)過(guò)的路徑，我們特別稱為無(wú)線信道。無(wú)線信道可能是很簡(jiǎn)單的直線傳播，也可能會(huì)被許多不同的因素所干擾，例如信號(hào)經(jīng)過(guò)建筑物、山丘等反射所產(chǎn)生的多徑效應(yīng)，多徑效應(yīng)會(huì)造成信號(hào)放大或衰減，最大和最小可以相差 30 到 40dB；此外，發(fā)射端和接收端的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，多普勒效應(yīng)會(huì)使通道的特性隨著時(shí)間而改變，增加了信號(hào)品質(zhì)的不確定性。對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)而言，因?yàn)閭鞑ヂ窂降亩鄻有耘c時(shí)變性，無(wú)線信道的特性便在接收機(jī)的設(shè)計(jì)中，扮演者關(guān)鍵的角色。 自由空間傳播模型無(wú)線電自發(fā)射端送出后，在空間中呈現(xiàn)發(fā)散的特性向四面八方傳播出去，情況就像一個(gè)不斷膨脹的球體，基于能量守恒的原理，無(wú)論半徑為多少，整個(gè)球體表面積所散布的能量必須守恒，而球體的表面積是與距離的平方成正比，這也就是為何在真空中，接收功率和傳播距離平方成反比的緣故。此模型是用來(lái)估測(cè)當(dāng)發(fā)射端和接收端之間沒(méi)有任何障礙物，此時(shí)發(fā)射端和接收端之間的距離也是最短的?；旧?，在這種傳播模式底下，接收機(jī)所接收到的信號(hào)強(qiáng)度和距離的平方成反比，這也是依球面積和能量守恒定律所得來(lái)的結(jié)果。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手由電磁場(chǎng)理論可知，若各向同性天線的輻射功率為 TP瓦，則距輻射源 d m 出的電場(chǎng)強(qiáng)度有效值 0E為 dET30? （V/m） （228 ）磁場(chǎng)強(qiáng)度有效值 0H為 dPHT?1203 (A/m) （229 ）單位面積上的電波功率密度 S 為 24dT? （ 2/mW） （230 ）若用發(fā)射天線增益為 TG的方向性天線取代各向同性天線，則上述公式應(yīng)該寫(xiě)為 dGPET30? （V/m ）HT?1200 (A/m)24dGPST? ( 2/mW) （231 ）接收天線獲取的電波功率等于該點(diǎn)的電波功率密度乘以接收天線的有效面積，即 RSA （232 ）式中， RA為接收天線的有效面積，它與接收天線增益 G滿足下列關(guān)系：R??42? （233 ）式中， 為各向同性天線的有效面積，??42由式 231 至式 233 可得 2)4(dGPRTR??? （234 ）當(dāng)收、發(fā)天線增益為 0dB，即當(dāng) 1T時(shí)，接收天線上獲得的功率為 24??????dTR （235 ）由上式可見(jiàn)，自由空間傳播損耗 fsL可定義為 . . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手24?????????dPLRTfs （236 ）以 dB 計(jì)，得 ??)(4lg20)(4lg10)(2dBdBdBfs ?????? （237 ）或［ ］(dB) = +20lg d(km)+20lg f(MHz) （238 ） fsL式中，d 的單位為 km，頻率單位以 MHz 計(jì)。 無(wú)線視距傳播模型由于大氣的存在引起電磁波的折射，電磁波的傳播路徑并非直線，而是一條向地球彎曲的弧線，曲率約為地球半徑的 4 倍。圖 213 無(wú)線視距傳播示意圖對(duì)于理想平滑地面，無(wú)線視距路徑距離為： )(17)( 342342mhkdhrrraLS a??????????????? （239 ）無(wú)線電波傳輸距離比直視視距更遠(yuǎn)。假設(shè)：不規(guī)則地形的平均起伏高度差為 Δh天線有效高度 為天線高于地形平均海拔的高度，則無(wú)線視距路徑距離的統(tǒng)計(jì)均值為：aeh??mhLSI aeed5,x/07.???? （240 ）不規(guī)則地形使無(wú)線視距減小。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手表 22 地形對(duì) 的影響h?地形描述 Δh（m）水面或非常平滑地面 0~5平滑地面 5~20輕微起伏地形 20~40起伏地形 40~80丘陵地形 80~150山地地形 150~300崎嶇山地 300~700極其崎嶇山地 700無(wú)線視距傳播路徑：直達(dá)波、地面反射波圖 214 無(wú)線視距兩徑模傳播示意圖電波路徑差： dhrRT21?? （241 ）路徑差形成的相位差：RT???4?? （242 ）當(dāng)相位差π 時(shí)，路徑損耗呈現(xiàn)周期擺動(dòng)形態(tài)。當(dāng)相位差π 時(shí)，路徑損耗不再擺動(dòng)，稱為第一菲涅爾區(qū)。當(dāng) d4hThR/λ 時(shí)，對(duì)于平滑地面有如下近似： 2244??????????dhGRTLOS?? （243 ）22RTLS （244 ）當(dāng)距離遠(yuǎn)大于第一菲涅耳半徑時(shí)，兩徑無(wú)線視距損耗變得與頻率無(wú)關(guān)。隨著地面反射系數(shù)減小，由反射引起的衰減因子也減小，視距路徑損耗將逐漸減小并變的與頻率有關(guān)，但目前尚沒(méi)有精確的定量描述。實(shí)際的兩徑損耗特性如圖 215 所示：. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手圖 215 兩徑損耗特性。無(wú)線電波可以通過(guò)衍射進(jìn)入障礙物阻擋的陰影區(qū)，但會(huì)形成衍射損耗，與障礙物高度、距離、頻率等有關(guān)。圖 216 超越障礙的衍射傳播示意圖根據(jù)經(jīng)典光學(xué)衍射理論，有障礙時(shí)陰影區(qū)的衍射損耗約為： （245 ）????????)( 2A （246 ）rTdH?圖 217 障礙衍射損耗 無(wú)線信道經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停℉ata Model）在市區(qū)的中值路徑損耗的標(biāo)準(zhǔn)公式為(CCIR 采納的建議) （247 ）dhhafdBLurban bbc lg)())( ?????式中： 是在 150~1500MHz 內(nèi)的工作頻率； 是基站發(fā)射機(jī)的有效天線高度（單位為 m，適cf b用范圍 30~200 m） ，其定義為天線相對(duì)海平面高度 減去距離從 3 km 到 15 km 之間的平均ts. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手地面高度 。 是移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)的有效天線高度（單位為 m， 適用范圍 1~10 m）。 d 是收gahre發(fā)天線之間的距離（單位為 km， 適用范圍 1~10km） ；a( )是移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)的有效天線高reh度的修正因子。對(duì)于小城市到中等城市，a( )的表達(dá)式為reh a( )=()hre()dB （248 ） re 對(duì)于大城市, a( )的表達(dá)式為r a( )=( )， fc≤300 MHz (249)ehreh a( )=( )， fc≥300 MHz (250)r r為了得到郊區(qū)的路徑損耗，式（249）可以修正為 Lsuburban(dB)=Lurban2［lg( /28)］ (2cf51)對(duì)于開(kāi)闊的農(nóng)村地帶的路徑損耗，式（249）可以修正為 Lrural(dB)=(lg )2+ (252) cfcf2. COST231／Walfish／Ikegami 模型 歐洲研究委員會(huì) COST231 在 Walfish 和 Ikegami 分別提出的模型的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)加以完善而提出了 COST231／Walfish／Ikegami 模型。這種模型考慮到了自由空間損耗、沿傳播路徑的繞射損耗以及移動(dòng)臺(tái)與周?chē)ㄖ蓓斨g的損耗。COST231 模型已被用于微小區(qū)的實(shí)際工程設(shè)計(jì)。該模型中的主要參數(shù)有： 建筑物高度 hroof(m)； 道路寬度 w(m)； 建筑物的間隔 b(m)； 相對(duì)于直達(dá)無(wú)線電路徑的道路方位 φ。這些參數(shù)的定義見(jiàn)圖 218圖 218 COST231 模型參數(shù)定義. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手該模型適用的范圍： 頻率 f： 800～2022 MHz； 距離 d： ～5 km； 基站天線高度 hb： 4～50m； 移動(dòng)臺(tái)天線高度 hm： 1～3 m。1) 可視傳播路徑損耗 可視傳播路徑損耗的計(jì)算公式為 (253)??式中損耗 以 dB 計(jì)算，距離 d 以 km 計(jì)算，頻率 f 以 MHz 計(jì)算。(下面公式中的參量單位與bL該式相同)2) 非可視傳播路徑損耗 非可視傳播路徑損耗的計(jì)算公式為 （2msdrtbLL??054） 式中，L 0是自由空間傳播損耗；L rts是屋頂至街道的繞射及散射損耗；L msd是多重屏障的繞射損耗。 (1) 自由空間傳播損耗的計(jì)算公式為 （??55）(2) 屋頂至街道的繞射及散射損耗(基于 Ikegami 模型)的計(jì)算公式為 ????????? rtsmofrimrts LhhfL? (256)式中： 為街道寬度(m)； 為建筑物高度 與移動(dòng)臺(tái)天線高度 之差(m)；?mrofmh?rof m是考慮到街道方向的實(shí)驗(yàn)修正值，且 oriL???????)5(.?oriL (257)式中的 是入射電波與街道走向之間的夾角。 ?(3) 多重屏障的繞射損耗(基于 Walfish 模型)的計(jì)算公式為. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手???????0lg9llgmsdfabshmsdLbK (258)式中，b 為沿傳播路徑建筑物之間的距離(m)； 和 表示由于基站天線高度降低而增加bsha的路徑損耗； 和 為 與距離 d 和頻率 f 相關(guān)的修正因子，與傳播環(huán)境有關(guān)。以上參dKfsd數(shù)的值如下： ???????0)1lg(8b