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电波传播与传播预测模型
概述电波传播特性及其研究
自由空间的电波传播
三种基本电波(反射、绕射、散射)的传播机制
阴影衰落的基本特性
移动无线信道及特性参数
电波传播损耗预测模型
电波传播的基本特性
电波传播的基本特性即移动信道的基本特性
——衰落特性
移动通信信道
基站天线、移动用户天线和两付天线之间的传播路径
衰落的原因
复杂的无线电波传播环境
无线电波传播方式
直射、反射、绕射和散射以及它们的合成
衰落的表现
传播损耗和弥散
阴影衰落
多径衰落
多普勒频移
信道的分类
信道的分类
根据不同距离内信号强度变化的快慢分为{
根据信号与信道变化快慢程度的比较分为{
大尺度衰落
小尺度衰落(主要特征是多径)
描述
长距离上信号强度的缓慢变化
短距离上信号强度的快速波动
原因
信道路径上固定障碍物的阴影
移动台运动和地点的变化
影响
业务覆盖区域
信号传输质量
大尺度衰落与小尺度衰落
衰落特性的算式描述
衰落特性的算式描述

式中,r(t)表示信道的衰落因子;m(t)表示
尺度衰落;r0(t)表示小尺度衰落。
大尺度衰落
小尺度衰落
接收功率
图2-1 无线信道中的大尺度和小尺度衰落
t
考虑问题
衰落的物理机制
功率的路径损耗
接收信号的变化和分布特性
应用成果
传播预测模型的建立
为实现信道仿真提供基础
基本方法
理论分析方法(如射线跟踪法)
应用电磁传播理论分析电波在移动环境中的传播特性来建立预
测模型
现场测试方法(如冲激响应法)
在不同的传播环境中做电波实测实验,通过对测试数据进行统
计分析,来建立预测模型
电波传播特性的研究
自由空间的电波传播
自由空间的传播损耗
在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播,只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗
接收功率
式中,Pt为发射功率,以球面波辐射, ,λ为工作波长,Gt,Gr分别表示发射天线和接收天线增益,d为发射天线和接收天线间的距离。
自由空间的传播损耗
当Gt=Gr=1时,
分贝式
接收换算
基本电波的传播机制
阻挡体
反射
(引起多径衰落)
比传输波长
大的多的物体
绕射
尖利边缘
散射
粗糙表面
反射
理想介质表面的反射
极化特性
多径信号
两径传播模型
多径传播模型
理想介质表面的反射
如果电磁波传输到理想介质表面,则能量都将反射回来
反射系数(R)
入射波与反射波的比值入射角θ
式中(垂直极化)
(水平极化)
而
其中,ε为介电常数,σ为电导率,λ为波长。
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
电磁波的极化形式
线极化、圆极化和椭圆极化
线极化的两种特殊情况
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)
极化反射系数
对于地面反射,当工作频率高于150MHz( )时, ,算得
应用
接收天线的极化方式同被接收的电磁波的极化形式一致
时,才能有效地接收到信号,否则将产生极化失配
不同极化形式的天线也可以互相配合使用