【文章內(nèi)容簡介】 rS??常數(shù)。于是，接收信號為兩者之和， 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(n 為整數(shù))，雙徑信號同相疊加，信號出現(xiàn)峰點(diǎn)；而當(dāng)ωΔ(t)=(2n+1)π 時，雙徑信號反相相消，信號出現(xiàn)谷點(diǎn)。根據(jù)式 224 畫出的幅頻特性如圖 212 所示。圖 212 雙射線信道等效網(wǎng)絡(luò)由圖可見，其相鄰兩個谷點(diǎn)的相位差為 . . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手Δφ =ΔωΔ(t) = 2π)(12πtBc???? （226 ）由此可見，兩相鄰場強(qiáng)為最小值的頻率間隔是與相對多徑時延差 Δ(t)成反比的，通常稱 為多徑時散的相關(guān)帶寬。若所傳輸?shù)男盘枎捿^寬，以至與 可比擬時，則所傳輸?shù)腸B cB信號將產(chǎn)生明顯的畸變。 實際上，移動信道中的傳播路徑通常不止兩條，而是多條，且由于移動臺處于運(yùn)動狀態(tài)，相對多徑時延差 Δ(t)也是隨時間而變化的，因而合成信號振幅的谷點(diǎn)和峰點(diǎn)在頻率軸上的位置也將隨時間而變化，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，對于角度調(diào)制信號，相關(guān)帶寬可按下式估算： ???21cB （227 ）式中， Δ 為時延擴(kuò)展。 無線信道的模型各類信號從發(fā)射端送出之后，在到達(dá)接收端之前所經(jīng)過的路徑，我們統(tǒng)稱為信道。通道對傳送信號所產(chǎn)生的影響，是各類通信系統(tǒng)接收機(jī)設(shè)計的一個關(guān)鍵考量。其中，如果傳送的是無線電信號，電磁波傳播所經(jīng)過的路徑，我們特別稱為無線信道。無線信道可能是很簡單的直線傳播，也可能會被許多不同的因素所干擾，例如信號經(jīng)過建筑物、山丘等反射所產(chǎn)生的多徑效應(yīng)，多徑效應(yīng)會造成信號放大或衰減，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運(yùn)動，會使信號產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，多普勒效應(yīng)會使通道的特性隨著時間而改變，增加了信號品質(zhì)的不確定性。對無線通信系統(tǒng)而言，因為傳播路徑的多樣性與時變性，無線信道的特性便在接收機(jī)的設(shè)計中，扮演者關(guān)鍵的角色。 自由空間傳播模型無線電自發(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，情況就像一個不斷膨脹的球體，基于能量守恒的原理，無論半徑為多少，整個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。此模型是用來估測當(dāng)發(fā)射端和接收端之間沒有任何障礙物，此時發(fā)射端和接收端之間的距離也是最短的。基本上，在這種傳播模式底下，接收機(jī)所接收到的信號強(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的結(jié)果。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手由電磁場理論可知，若各向同性天線的輻射功率為 TP瓦，則距輻射源 d m 出的電場強(qiáng)度有效值 0E為 dET30? （V/m） （228 ）磁場強(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，接收天線上獲得的功率為 24??????dTR （235 ）由上式可見，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，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。 無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 無線視距傳播示意圖對于理想平滑地面，無線視距路徑距離為： )(17)( 342342mhkdhrrraLS a??????????????? （239 ）無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，則無線視距路徑距離的統(tǒng)計均值為：aeh??mhLSI aeed5,x/07.???? （240 ）不規(guī)則地形使無線視距減小。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手表 22 地形對 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無線視距傳播路徑：直達(dá)波、地面反射波圖 214 無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，路徑損耗呈現(xiàn)周期擺動形態(tài)。當(dāng)相位差π 時，路徑損耗不再擺動，稱為第一菲涅爾區(qū)。當(dāng) d4hThR/λ 時，對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，兩徑無線視距損耗變得與頻率無關(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)，但目前尚沒有精確的定量描述。實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。無線電波可以通過衍射進(jìn)入障礙物阻擋的陰影區(qū)，但會形成衍射損耗，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，有障礙時陰影區(qū)的衍射損耗約為： （245 ）????????)( 2A （246 ）rTdH?圖 217 障礙衍射損耗 無線信道經(jīng)驗?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 。 是移動臺接收機(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( )是移動臺接收機(jī)的有效天線高reh度的修正因子。對于小城市到中等城市，a( )的表達(dá)式為reh a( )=()hre()dB （248 ） re 對于大城市, 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)對于開闊的農(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 COST231 在 Walfish 和 Ikegami 分別提出的模型的基礎(chǔ)上，對實測數(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臺與周圍建筑屋頂之間的損耗。COST231 模型已被用于微小區(qū)的實際工程設(shè)計。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)； 相對于直達(dá)無線電路徑的道路方位 φ。這些參數(shù)的定義見圖 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； 移動臺天線高度 hm： 1～3 m。1) 可視傳播路徑損耗 可視傳播路徑損耗的計算公式為 (253)??式中損耗 以 dB 計算，距離 d 以 km 計算，頻率 f 以 MHz 計算。(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)的計算公式為 ????????? rtsmofrimrts LhhfL? (256)式中： 為街道寬度(m)； 為建筑物高度 與移動臺天線高度 之差(m)；?mrofmh?rof m是考慮到街道方向的實驗修正值，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