Ch3(无线信道特性)

来源：网络收集时间：2026-09-15

导读：移动通信移动通信 Mobile Communications 华南农业大学胡洁移动通信 3.1 VHF、UHF电波传播特性影响电磁波传播的三种基本传播机制：反射、绕射、散射基站天线散射波直射波基站天线绕射波移动台天线地面反射波山峰移动台天线移动通信 3.1 VHF

移动通信

移动通信 Mobile Communications

华南农业大学胡洁

移动通信

3.1

VHF、UHF电波传播特性

影响电磁波传播的三种基本传播机制：反射、绕射、散射

基站天线

散射波直射波

基站天线绕射波

移动台天线地面反射波山峰

移动台天线

移动通信

3.1

VHF、UHF电波传播特性

电磁波的传播方式传播路径：直射波——视距传播反射波地表面波地表面波反射波直射波

移动信道：多径衰落

移动通信

3.1.2

直射波

移动通信

3.1.2

直射波

直射波传播可按自由空间传播来考虑。所谓自由空间，严格地说应指真空.但通常把满足一定条件的理想空间视为自由空间。不存在电波的反射、折射、绕射等现象，而且电波传播速率等于真空中光速c的空间。自由空间传播模型用于预测接收机和发射机之间是完全无阻挡的视距路径时的接收信号场强. 自由空间传播方程

PR PT GT GR 4 d

移动通信

3.1.2

直射波

可见，当收、发天线增益为0dB,即当GR=GT=1时，自由空间传播损耗Lfs可定义为

以dB计，得

PT 4 d L fs PR

2 4 d (dB) 201g 4 d (dB) [ L fs ](dB) 101g

或

[Lfs ](dB) 32.44 201gd(km) 201gf ( MHz ) (3-13)式中，d的单位为km,频率单位以MHz计。

移动通信

3.1.4

障碍物的影响与绕射损耗

x表示障碍物顶点P至直射线TR的距离，称为菲涅尔余隙。规定阻挡时余隙为负，无阻挡时余隙为正.

图 3 – 3 障碍物与余隙 (a) 负余隙； (b) 正余隙

移动通信

3.1.4

障碍物的影响与绕射损耗

由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图 3 - 4 所示。

图中，纵坐标为绕射引起的附加

损耗，即相对于自由空间传播的分贝数。横坐标

为x/x1, x是菲涅尔余隙，x1是第一菲涅尔区半径:

图 3 – 4

绕射损耗与余隙关系

d1d 2d1 d 2

移动通信

3.1.4

障碍物的影响与绕射损耗

由图3 - 4 可见，当x/x1>0.5 时，附加损耗约为0dB, 即障碍物对直射波传播基本上没有影响。为此，在选择天线高度时，根据地形尽可能使服务区内各处的菲涅尔余隙x>0.5x1; 当x<0,即直射线低于障碍物顶点时，损耗急剧增加；当x=0时，即TR直射线从障碍物顶点擦过时，附加损耗约为 6 dB。

移动通信

3.1.4例 3 – 1

障碍物的影响与绕射损耗

设图 3 - 3(a)所示的传播路径中，菲涅

尔余隙x=-82m, d1=5km, d2=10km, 工作频率为150MHz。试求出电波传播损耗。 解先由式(3 - 13)求出自由空间传播的损耗Lfs为

[Lfs ] 32.44 201g(5 10) 201g150 99.5dB由式(3 - 21)求第一菲涅尔区半径x1为x1

d1d 2d1 d 2

2 5 10 3 1 10 4 81 .7m 3 15 10

由图 3 - 4 查得附加损耗(

x/x1≈-1)为17dB, 所以电波传播的损耗 L为

[L] [Lfs ] 17 116.5dB

移动通信

3.23.2.1 传播路径与信号衰落

移动信道的特征

d2 hb

d hm θ

图 3 – 6 移动信道的传播路径

移动通信

3.2.1

传播路径与信号衰落

假设反射系数R=-1(镜面反射), 则合成场强E为

E E0 (1 a1e

a2e

d 2

)

式中，E0是直射波场强，λ是工作波长，α1和α2分别是地面反射波和散射波相对于直射波的衰减系数，而

d1 d1 d d 2 d 2 d12

移动通信

3.2.1

传播路径与信号衰落

图 3 – 7

典型信号衰落特性

移动通信

3.2.1–

传播路径与信号衰落

长期衰落：是指接收信号的平均值或包络。这个平均值双称为本地

均值或小段中值，是由传播路径上的地形和为为环境结构的变化而造成的，地形变化引起本地均值的衰减和起伏，而人为环境的改变只引起本地均值的衰减。

–

短期衰落：是指接收信号的瞬时值。短期衰落是由移动台周围(半径50~100波长内)的散射体(例如建筑物和构筑物)或自然障碍物 (例如树林)对电波的反射在接收天线上造成多径波干涉的结果。所以，短期衰落有时对称我径衰落。场强起伏可达20~30dB,甚至达到40dB。

移动通信

3.2.2

多径效应与瑞利衰落

y θi S i (t) x

基站天线

图 3-8 移动台接收N条路径信号

移动通信

3.2.2

多径效应与瑞利衰落

多普勒频移

远端信号源

X和Y点的路径差：

接收信号相位变化值：

频率变化值(多普勒频移):

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