第三講無線通信的信道引言自由空間傳播地面視距傳播地面超視距傳播移動傳播第三講無線通信的信道1引言引言2

引言（1）：無線通信信道的分類理想無線信道？非理想無線信道？ 理想：無阻擋、無衰落、無時變、無干擾，自由空間傳播。固定無線信道？移動無線信道？視距無線信道？非視距無線信道？ 視距，如：地面視距、衛(wèi)星。 非視距，如：地面繞射、對流層散射、電離層折射。有干擾無線信道？無干擾無線信道？ 干擾，如：系統(tǒng)內(nèi)部的干擾、系統(tǒng)外部的非敵意干擾、敵意干擾。引言（1）：無線通信信道的分類理想無線信道？非理想無線信道3

引言（2）：無線通信信道的指標(biāo)傳播衰減 －衰減的平均值 －衰減的最大值 －衰減的統(tǒng)計特性傳播延時 －延時的平均值 －延時的最大值 －延時的統(tǒng)計特性延時擴展 －對信道色散效應(yīng)的描述多普勒擴展 －對信道時變效應(yīng)的描述干擾 －干擾的性質(zhì) －干擾的強度引言（2）：無線通信信道的指標(biāo)傳播衰減延時擴展4

引言（3）：無線傳播信道的模型信道響應(yīng)為h(,t)

，可以表示色散和時變假設(shè)：線性信道、加性干擾h(,t)s(t)r(t)n(t)引言（3）：無線傳播信道的模型信道響應(yīng)為h(,t)，5自由空間傳播自由空間傳播6

自由空間傳播（1）什么叫自由空間？無任何衰減、無任何阻擋、無任何多徑的傳播空間。無線電波在自由空間傳播時，其單位面積中的能量會因為擴散而減少。這種減少，稱為自由空間的傳播損耗。如圖所示，發(fā)射功率為PT，發(fā)射天線為各向均勻輻射，則以發(fā)射源為中心，d為半徑的球面上單位面積的功率為：

S＝PT/4d2球面上的功率流PTd自由空間傳播（1）什么叫自由空間？無任何衰減、無任何阻擋、7

自由空間傳播（2）由于天線有方向性（設(shè)發(fā)射天線增益為GT），故在主波束方向通過單位面積的功率為：

S=GTPT/4d2設(shè)接收天線的有效面積為A，則接收天線所截獲的功率為：Pr=SA=AGTPT/4d2對于拋物面天線，假定天線口面場具有等相、等幅分布，則天線的有效面積為：

A=Gr2/4

其中Gr為接收天線增益，為自由空間波長代入Pr公式。得到：

Pr=GrGTPT(/4d)2令：

Pr/PT=GrGT/LS

其中LS定義為自由空間傳播損耗。則：

LS=(4d/

)2 =(4fd/c

)2以分貝數(shù)表示：

LS=92.4+20lgf(GHz) +20lgd(km)dB自由空間傳播（2）由于天線有方向性（設(shè)發(fā)射天線增益為GT）8地面視距傳播地面視距傳播9

簡介地面微波通信屬于視距傳播。視距傳播的主要特點是收發(fā)天線都在視距范圍內(nèi)。視距傳播要考慮大氣效應(yīng)和地面效應(yīng)。視距和天線高度的關(guān)系 由于地球是一個曲面，天線高度h1、h2和視距d之間存在以下關(guān)系：

d=3.57()

其中h1、h2的單位是m，d的單位是km。說明：此公式?jīng)]有考慮大氣及地面對傳播的影響，所以只能用作大致的估計。

簡介地面微波通信屬于視距傳播。視距和天線高度的關(guān)系10大氣效應(yīng)之一：吸收衰減主要發(fā)生在高頻段水蒸汽的最大吸收峰在23GHz(1.3cm)；氧氣的最大吸收峰在60GHz(5mm)；對于12GHz(2.5cm)以下的頻率，大氣吸收衰減小于：0.015dB/km。大氣效應(yīng)之一：吸收衰減主要發(fā)生在高頻段11大氣效應(yīng)之二：雨霧衰減在10GHz以下頻段，雨霧衰減并不嚴(yán)重，一般只有幾dB。在10GHz以上頻段，雨霧衰減大大增加，達(dá)到幾dB/km。下雨衰減是限制高頻段微波傳播距離的主要因素。大氣效應(yīng)之二：雨霧衰減在10GHz以下頻段，雨霧衰減并不嚴(yán)重12大氣效應(yīng)之三：大氣折射引入等效地球半徑的概念：大氣效應(yīng)之三：大氣折射引入等效地球半徑的概念：13地面效應(yīng)之一：費涅爾半徑和余隙利用波動光學(xué)的惠更斯－費涅爾原理，在遇到障礙物時將產(chǎn)生附加損耗。障礙物到T，R連線的垂直距離為hc，稱為余隙。一階費涅爾半徑為h1，定義hc/h1為相對余隙。就可以從右圖求出附加損耗。地面效應(yīng)之一：費涅爾半徑和余隙利用波動光學(xué)的惠更斯－費涅爾原14地面效應(yīng)之二：地面反射這是產(chǎn)生電平衰落的主要原因之一。設(shè)：反射系數(shù)為m，反射相位為1800，自由空間衰減系數(shù)為，就可以求出接收點的場強：地面效應(yīng)之二：地面反射這是產(chǎn)生電平衰落的主要原因之一。15平衰落當(dāng)衰落較嚴(yán)重時，接收點的場強接近瑞利分布接收點場強小于某個值的概率通用公式例：

B＝1C＝3.5A=1.410－8

Q=1平衰落當(dāng)衰落較嚴(yán)重時，接收點的場強接近瑞利分布通用公式16頻率選擇性衰落根據(jù)W.D.Rummler提出的偽三徑模型，得到頻率選擇性衰落的頻率響應(yīng)函數(shù)，如下圖所示。頻率選擇性衰落根據(jù)W.D.Rummler提出的偽三徑模型，得17地面超視距傳播地面超視距傳播18對流層散射傳播在地球表面10－12km處為對流層，存在大量隨機運動的不均勻介質(zhì)，能對電波產(chǎn)生折射、散射和反射。散射通信是利用部分散射體內(nèi)介質(zhì)的前向散射信號。這是典型的多徑信道。通信距離可達(dá)幾百－上千公里。散射信道不存在電波的直射分量，是典型的瑞利衰落信道。根據(jù)測試結(jié)果，接收電平小于其均方根值10dB,20dB,30dB的概率分別為10％，1％，0.1%?？焖ヂ浞娜鹄植?。慢衰落服從對數(shù)正態(tài)分布?？朔⑸湫诺浪ヂ涞闹饕椒ㄊ遣捎梅旨邮占夹g(shù)。對流層散射傳播在地球表面10－12km處為對流層，存在大量19電離層反射傳播在地球上空60km以上是電離層，可以分為D層、E層、F層。D層能吸收電波，E層能反射電波，然而在晚上都會消失。對電波起良好反射作用的是F層，并且能夠在晝夜都保持一定的通信功能。電離層反射傳播在地球上空60km以上是電離層，可以分為D層、20電離層反射傳播（續(xù)）存在嚴(yán)重的多徑效應(yīng)，最大傳播延時差可達(dá)毫秒量級。存在嚴(yán)重的時變性，電離層的特性隨時變化，并且很難準(zhǔn)確預(yù)測存在最高可用頻率，為了實現(xiàn)較好的傳輸質(zhì)量，工作頻率應(yīng)盡可能接近最高可用頻率。這些頻率都在短波波段（2－30MHz）。存在多種附加損耗。如：吸收損耗（6－25dB），地面反射損耗（20dB），系統(tǒng)額外損耗（15－18dB）存在嚴(yán)重的干擾，這是短波通信的一大特點。包括：大氣噪聲、工業(yè)干擾、天電干擾、其它電臺的干擾。技術(shù)措施：自適應(yīng)均衡、自動線路建立、分集。電離層反射傳播（續(xù)）存在嚴(yán)重的多徑效應(yīng)，最大傳播延時差可達(dá)毫21流星余跡傳播據(jù)統(tǒng)計，每晝夜有數(shù)百億的流星進入大氣層，和空氣碰撞產(chǎn)生電離。在地面80－120km處形成電離氣體帶，這就是流星余跡。利用流星余跡的散射和反射進行通信。工作頻率30－80MHz，傳輸距離200－2000km，傳輸速率低，用于突發(fā)通信。流星余跡傳播據(jù)統(tǒng)計，每晝夜有數(shù)百億的流星進入大氣層，和空氣碰22衛(wèi)星傳播靜止衛(wèi)星信道穩(wěn)定，可以按照自由空間傳播損耗計算長延時，要考慮對話音質(zhì)量和通信協(xié)議的影響移動衛(wèi)星要考慮地面的影響，包括多徑和遮蔽接收信號電平服從萊斯分布要考慮多普勒頻移衛(wèi)星傳播靜止衛(wèi)星移動衛(wèi)星23移動傳播移動傳播24說明移動無線傳播面臨的是隨時變化的、復(fù)雜的環(huán)境。首先，傳播環(huán)境十分復(fù)雜，傳播機理多種多樣。幾乎包括了電波傳播的所有過程，如：直射、繞射、反射、散射。其次，由于用戶臺的移動性，傳播參數(shù)隨時變化，引起接收場強的快速波動。為此，提出大尺度傳播模型和小尺度傳播模型。說明移動無線傳播面臨的是隨時變化的、復(fù)雜的環(huán)境。25四種傳播機制直射：自由空間傳播反射：當(dāng)電磁波遇到比波長大得多的物體時，發(fā)生反射。反射發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。繞射：當(dāng)發(fā)射機和接收機之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時，發(fā)生繞射。散射：當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長的物體、并且單位體積內(nèi)這種障礙物體的數(shù)目非常巨大時，發(fā)生散射。散射發(fā)生在粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體，如：樹葉、街道標(biāo)志和燈柱等。四種傳播機制直射：自由空間傳播26二種傳播模型：大尺度模型和小尺度模型二種傳播模型：大尺度模型和小尺度模型27大尺度路徑損耗傳播模型 描述發(fā)射機和接收機之間長距離上平均場強的變化，用于預(yù)測平均場強并估計無線覆蓋范圍。小尺度多徑衰落傳播模型 描述移動臺在極小范圍內(nèi)移動時，短距離或短時間上接收場強的快速變化，用于確定移動通信系統(tǒng)應(yīng)該采取的技術(shù)措施。二種傳播模型（續(xù)）大尺度路徑損耗傳播模型二種傳播模型（續(xù)）28對數(shù)距離路徑衰減規(guī)律根據(jù)理論和測試結(jié)果，無論室內(nèi)還是室外信道，平均接收信號功率隨距離的對數(shù)衰減，其路徑損耗指數(shù)如下表所示：對數(shù)距離路徑衰減規(guī)律根據(jù)理論和測試結(jié)果，無論室內(nèi)還是室外信道29多徑擴散和相干帶寬的關(guān)系

多徑擴散和相干帶寬多徑擴散和相干帶寬的關(guān)系多徑擴散和相干帶寬30多普勒擴散和相干時間的關(guān)系多普勒擴散和相干時間多普勒擴散和相干時間的關(guān)系多普勒擴散和相干時間31基于多徑時延擴散平衰落信號帶寬<相干帶寬時延擴散<符號周期頻率選擇性衰落信號帶寬>相干帶寬時延擴散>符號周期基于多普勒擴散

快衰落多普勒頻移大相干時間<符號周期信道變化快于基帶信號的變化

慢衰落多普勒頻移小相干時間>符號周期信道變化慢于基帶信號的變化衰落信道的分類基于多徑時延擴散平衰落頻率選擇性衰落基于多普勒擴散32大尺度模型：室外模型Longley-Rice模型適用頻率范圍：40MHz-10GHz。不同種類地形的點對點系統(tǒng)。利用路徑幾何學(xué)及對流層繞射性，預(yù)測大尺度中值傳播損耗。有計算機程序，根據(jù)輸入的路徑參數(shù)，進行點對點預(yù)測或區(qū)域預(yù)測。缺點：不能提供對環(huán)境因素的修正，沒有考慮多徑效應(yīng)。Durkin模型描述不規(guī)則地形場強預(yù)測的計算機仿真器。已被聯(lián)合無線電委員會用于進行有效移動無線覆蓋區(qū)的研究。主要用于大尺度路徑損耗的預(yù)測。缺點：不能精確預(yù)測由于樹葉、建筑物、其它人造結(jié)構(gòu)引起的傳播效應(yīng)，不能計算除地面反射以外的多徑傳播。大尺度模型：室外模型Longley-Rice模型Durkin33大尺度模型：室外模型（續(xù)）Okumura模型適用頻率范圍150MHz-3GHz，距離1－100km，天線高度30－1000m。預(yù)測城區(qū)信號時使用最廣泛的模型，在日本已經(jīng)成為系統(tǒng)規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)。開發(fā)了一套在特定條件下自由空間中值損耗的曲線。缺點：對城區(qū)和郊區(qū)的快速變化反應(yīng)較慢，和實際情況偏差約10－14dB。大尺度模型：室外模型（續(xù)）Okumura模型34大尺度模型：室外模型（續(xù)）Hata模型適用頻率范圍150MHz-1.5GHz根據(jù)Okumura曲線圖所作的經(jīng)驗公式，以市區(qū)傳播損耗為標(biāo)準(zhǔn)，并對其它地區(qū)進行修正。市區(qū)路徑損耗的標(biāo)準(zhǔn)公式。在1km以上的情況下，預(yù)測結(jié)果和Okumura模型非常接近。缺點：適用于大區(qū)制移動系統(tǒng)，不適用于小區(qū)半徑為1km的個人通信系統(tǒng)。其它模型Hata模型的PCS擴展WalfishBertoni模型寬帶PCS微蜂窩模型大尺度模型：室外模型（續(xù)）Hata模型其它模型35大尺度模型：室內(nèi)模型一般說明室內(nèi)傳播特點：覆蓋距離更小，環(huán)境變化更大受到影響的因素很多，如：門窗是開還是關(guān)？天線放置的位置？人員的分布情況？室內(nèi)信道可以分為視距（LOS）和阻擋（OBS）兩種。分隔損耗同樓層的分隔損耗給出不同頻段、不同材料不同分隔方式的損耗值。如：混凝土墻在1300MHz的損耗為8－15dB。樓層間的分隔損耗和建筑物的材料、類型、層數(shù)、窗戶及頻段有關(guān)。一層的衰減要大，而五、六層以上的衰減很小。大尺度模型：室內(nèi)模型一般說明分隔損耗36大尺度模型：室內(nèi)模型（續(xù)）對數(shù)距離路徑損耗模型室內(nèi)路徑損耗公式大尺度模型：室內(nèi)模型（續(xù)）對數(shù)距離路徑損耗模型37大尺度模型：室內(nèi)模型（續(xù)）Ericsson多重斷點模型通過測試多層辦公室建筑，獲得Ericsson無線系統(tǒng)模型此模型提供特定地形路徑損耗范圍的確定限度右圖給出此模型的室內(nèi)路徑損耗圖大尺度模型：室內(nèi)模型（續(xù)）Ericsson多重斷點模型38

小尺度模型（1）小尺度傳播的主要效應(yīng)：信號強度的快速變化時變引起的多普勒頻移多徑引起的延時擴展多徑信道的沖激響應(yīng)模型：移動信道可以看成線性時變信道，輸入x(t)和輸出y(t)存在以下關(guān)系小尺度模型（1）小尺度傳播的主要效應(yīng)：多徑信道的沖激響應(yīng)模39

小尺度模型（2）移動多徑信道的參數(shù)：延時擴展及相干帶寬，描述色散延時擴展的典型值如下表所示相干帶寬估算：小尺度模型（2）移動多徑信道的參數(shù)：延時擴展及相干帶寬，描40

小尺度傳播模型（3）移動多徑信道的參數(shù)：多普勒擴展及相干時間，描述時變多普勒頻移計算：相干時間計算：對于高速行駛的車輛，只要傳輸速率大于幾百bits/s，多普勒效應(yīng)就可以忽略，信道就成為慢衰落信道。

小尺度傳播模型（3）移動多徑信道的參數(shù)：多普勒擴展及相干時41

小尺度傳播模型（4）平坦衰落的Clarke模型 這是一種基于散射的統(tǒng)計模型。接收信號的包絡(luò)服從瑞利分布：射頻信號受到多普勒衰落影響的功率譜密度如右圖所示。小尺度傳播模型（4）平坦衰落的Clarke模型42

小尺度傳播模型（5）電平交叉率（LCR）： 瑞利衰落包絡(luò)歸一化為本地rms電平后，沿正向穿過某一指定電平的速率。表示為：平均衰落時段：

接收信號低于某指定電平R的平均時間段的值。表示為：小尺度傳播模型（5）電平交叉率（LCR）：平均衰落時段：43

小尺度傳播模型（6）雙線瑞利衰落模型

Clarke模型及瑞利衰落統(tǒng)計模型只適用于平衰落，而不考慮多徑時延。為此，采用一種常用的獨立雙線瑞利衰落信道模型。其沖激響應(yīng)為：小尺度傳播模型（6）44

小尺度傳播模型（7）Saleh和Valenzuela室內(nèi)統(tǒng)計模型根據(jù)測試結(jié)果，提出一個簡單的室內(nèi)信道多徑模型。該模型假設(shè)多徑分量以簇的形式到達(dá)。接收信號的幅度是獨立的瑞利隨機變量，相位在（0，2）之間獨立分布。各個簇和簇內(nèi)的多徑分量構(gòu)成不同速率的泊松過程，到達(dá)次數(shù)成指數(shù)分布。SIRCIM和SMRCIM室內(nèi)和室外統(tǒng)計模型基于離散沖激響應(yīng)信道模型提出了一個來源于實際的統(tǒng)計模型，并編寫了計算機程序SIRCIM。后來又有人編寫了一個類似的程序SMRCIM，用以產(chǎn)生市區(qū)蜂窩及微蜂窩信道的沖激響應(yīng)。目前全世界有100多家機構(gòu)使用這種程序。小尺度傳播模型（7）Saleh和Valenzuela室內(nèi)統(tǒng)45第三講無線通信的信道引言自由空間傳播地面視距傳播地面超視距傳播移動傳播第三講無線通信的信道46引言引言47

引言（1）：無線通信信道的分類理想無線信道？非理想無線信道？ 理想：無阻擋、無衰落、無時變、無干擾，自由空間傳播。固定無線信道？移動無線信道？視距無線信道？非視距無線信道？ 視距，如：地面視距、衛(wèi)星。 非視距，如：地面繞射、對流層散射、電離層折射。有干擾無線信道？無干擾無線信道？ 干擾，如：系統(tǒng)內(nèi)部的干擾、系統(tǒng)外部的非敵意干擾、敵意干擾。引言（1）：無線通信信道的分類理想無線信道？非理想無線信道48

引言（2）：無線通信信道的指標(biāo)傳播衰減 －衰減的平均值 －衰減的最大值 －衰減的統(tǒng)計特性傳播延時 －延時的平均值 －延時的最大值 －延時的統(tǒng)計特性延時擴展 －對信道色散效應(yīng)的描述多普勒擴展 －對信道時變效應(yīng)的描述干擾 －干擾的性質(zhì) －干擾的強度引言（2）：無線通信信道的指標(biāo)傳播衰減延時擴展49

引言（3）：無線傳播信道的模型信道響應(yīng)為h(,t)

，可以表示色散和時變假設(shè)：線性信道、加性干擾h(,t)s(t)r(t)n(t)引言（3）：無線傳播信道的模型信道響應(yīng)為h(,t)，50自由空間傳播自由空間傳播51

自由空間傳播（1）什么叫自由空間？無任何衰減、無任何阻擋、無任何多徑的傳播空間。無線電波在自由空間傳播時，其單位面積中的能量會因為擴散而減少。這種減少，稱為自由空間的傳播損耗。如圖所示，發(fā)射功率為PT，發(fā)射天線為各向均勻輻射，則以發(fā)射源為中心，d為半徑的球面上單位面積的功率為：

S＝PT/4d2球面上的功率流PTd自由空間傳播（1）什么叫自由空間？無任何衰減、無任何阻擋、52

自由空間傳播（2）由于天線有方向性（設(shè)發(fā)射天線增益為GT），故在主波束方向通過單位面積的功率為：

S=GTPT/4d2設(shè)接收天線的有效面積為A，則接收天線所截獲的功率為：Pr=SA=AGTPT/4d2對于拋物面天線，假定天線口面場具有等相、等幅分布，則天線的有效面積為：

A=Gr2/4

其中Gr為接收天線增益，為自由空間波長代入Pr公式。得到：

Pr=GrGTPT(/4d)2令：

Pr/PT=GrGT/LS

其中LS定義為自由空間傳播損耗。則：

LS=(4d/

)2 =(4fd/c

)2以分貝數(shù)表示：

LS=92.4+20lgf(GHz) +20lgd(km)dB自由空間傳播（2）由于天線有方向性（設(shè)發(fā)射天線增益為GT）53地面視距傳播地面視距傳播54

簡介地面微波通信屬于視距傳播。視距傳播的主要特點是收發(fā)天線都在視距范圍內(nèi)。視距傳播要考慮大氣效應(yīng)和地面效應(yīng)。視距和天線高度的關(guān)系 由于地球是一個曲面，天線高度h1、h2和視距d之間存在以下關(guān)系：

d=3.57()

其中h1、h2的單位是m，d的單位是km。說明：此公式?jīng)]有考慮大氣及地面對傳播的影響，所以只能用作大致的估計。

簡介地面微波通信屬于視距傳播。視距和天線高度的關(guān)系55大氣效應(yīng)之一：吸收衰減主要發(fā)生在高頻段水蒸汽的最大吸收峰在23GHz(1.3cm)；氧氣的最大吸收峰在60GHz(5mm)；對于12GHz(2.5cm)以下的頻率，大氣吸收衰減小于：0.015dB/km。大氣效應(yīng)之一：吸收衰減主要發(fā)生在高頻段56大氣效應(yīng)之二：雨霧衰減在10GHz以下頻段，雨霧衰減并不嚴(yán)重，一般只有幾dB。在10GHz以上頻段，雨霧衰減大大增加，達(dá)到幾dB/km。下雨衰減是限制高頻段微波傳播距離的主要因素。大氣效應(yīng)之二：雨霧衰減在10GHz以下頻段，雨霧衰減并不嚴(yán)重57大氣效應(yīng)之三：大氣折射引入等效地球半徑的概念：大氣效應(yīng)之三：大氣折射引入等效地球半徑的概念：58地面效應(yīng)之一：費涅爾半徑和余隙利用波動光學(xué)的惠更斯－費涅爾原理，在遇到障礙物時將產(chǎn)生附加損耗。障礙物到T，R連線的垂直距離為hc，稱為余隙。一階費涅爾半徑為h1，定義hc/h1為相對余隙。就可以從右圖求出附加損耗。地面效應(yīng)之一：費涅爾半徑和余隙利用波動光學(xué)的惠更斯－費涅爾原59地面效應(yīng)之二：地面反射這是產(chǎn)生電平衰落的主要原因之一。設(shè)：反射系數(shù)為m，反射相位為1800，自由空間衰減系數(shù)為，就可以求出接收點的場強：地面效應(yīng)之二：地面反射這是產(chǎn)生電平衰落的主要原因之一。60平衰落當(dāng)衰落較嚴(yán)重時，接收點的場強接近瑞利分布接收點場強小于某個值的概率通用公式例：

B＝1C＝3.5A=1.410－8

Q=1平衰落當(dāng)衰落較嚴(yán)重時，接收點的場強接近瑞利分布通用公式61頻率選擇性衰落根據(jù)W.D.Rummler提出的偽三徑模型，得到頻率選擇性衰落的頻率響應(yīng)函數(shù)，如下圖所示。頻率選擇性衰落根據(jù)W.D.Rummler提出的偽三徑模型，得62地面超視距傳播地面超視距傳播63對流層散射傳播在地球表面10－12km處為對流層，存在大量隨機運動的不均勻介質(zhì)，能對電波產(chǎn)生折射、散射和反射。散射通信是利用部分散射體內(nèi)介質(zhì)的前向散射信號。這是典型的多徑信道。通信距離可達(dá)幾百－上千公里。散射信道不存在電波的直射分量，是典型的瑞利衰落信道。根據(jù)測試結(jié)果，接收電平小于其均方根值10dB,20dB,30dB的概率分別為10％，1％，0.1%。快衰落服從瑞利分布。慢衰落服從對數(shù)正態(tài)分布。克服散射信道衰落的主要方法是采用分集接收技術(shù)。對流層散射傳播在地球表面10－12km處為對流層，存在大量64電離層反射傳播在地球上空60km以上是電離層，可以分為D層、E層、F層。D層能吸收電波，E層能反射電波，然而在晚上都會消失。對電波起良好反射作用的是F層，并且能夠在晝夜都保持一定的通信功能。電離層反射傳播在地球上空60km以上是電離層，可以分為D層、65電離層反射傳播（續(xù)）存在嚴(yán)重的多徑效應(yīng)，最大傳播延時差可達(dá)毫秒量級。存在嚴(yán)重的時變性，電離層的特性隨時變化，并且很難準(zhǔn)確預(yù)測存在最高可用頻率，為了實現(xiàn)較好的傳輸質(zhì)量，工作頻率應(yīng)盡可能接近最高可用頻率。這些頻率都在短波波段（2－30MHz）。存在多種附加損耗。如：吸收損耗（6－25dB），地面反射損耗（20dB），系統(tǒng)額外損耗（15－18dB）存在嚴(yán)重的干擾，這是短波通信的一大特點。包括：大氣噪聲、工業(yè)干擾、天電干擾、其它電臺的干擾。技術(shù)措施：自適應(yīng)均衡、自動線路建立、分集。電離層反射傳播（續(xù)）存在嚴(yán)重的多徑效應(yīng)，最大傳播延時差可達(dá)毫66流星余跡傳播據(jù)統(tǒng)計，每晝夜有數(shù)百億的流星進入大氣層，和空氣碰撞產(chǎn)生電離。在地面80－120km處形成電離氣體帶，這就是流星余跡。利用流星余跡的散射和反射進行通信。工作頻率30－80MHz，傳輸距離200－2000km，傳輸速率低，用于突發(fā)通信。流星余跡傳播據(jù)統(tǒng)計，每晝夜有數(shù)百億的流星進入大氣層，和空氣碰67衛(wèi)星傳播靜止衛(wèi)星信道穩(wěn)定，可以按照自由空間傳播損耗計算長延時，要考慮對話音質(zhì)量和通信協(xié)議的影響移動衛(wèi)星要考慮地面的影響，包括多徑和遮蔽接收信號電平服從萊斯分布要考慮多普勒頻移衛(wèi)星傳播靜止衛(wèi)星移動衛(wèi)星68移動傳播移動傳播69說明移動無線傳播面臨的是隨時變化的、復(fù)雜的環(huán)境。首先，傳播環(huán)境十分復(fù)雜，傳播機理多種多樣。幾乎包括了電波傳播的所有過程，如：直射、繞射、反射、散射。其次，由于用戶臺的移動性，傳播參數(shù)隨時變化，引起接收場強的快速波動。為此，提出大尺度傳播模型和小尺度傳播模型。說明移動無線傳播面臨的是隨時變化的、復(fù)雜的環(huán)境。70四種傳播機制直射：自由空間傳播反射：當(dāng)電磁波遇到比波長大得多的物體時，發(fā)生反射。反射發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。繞射：當(dāng)發(fā)射機和接收機之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時，發(fā)生繞射。散射：當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長的物體、并且單位體積內(nèi)這種障礙物體的數(shù)目非常巨大時，發(fā)生散射。散射發(fā)生在粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體，如：樹葉、街道標(biāo)志和燈柱等。四種傳播機制直射：自由空間傳播71二種傳播模型：大尺度模型和小尺度模型二種傳播模型：大尺度模型和小尺度模型72大尺度路徑損耗傳播模型 描述發(fā)射機和接收機之間長距離上平均場強的變化，用于預(yù)測平均場強并估計無線覆蓋范圍。小尺度多徑衰落傳播模型 描述移動臺在極小范圍內(nèi)移動時，短距離或短時間上接收場強的快速變化，用于確定移動通信系統(tǒng)應(yīng)該采取的技術(shù)措施。二種傳播模型（續(xù)）大尺度路徑損耗傳播模型二種傳播模型（續(xù)）73對數(shù)距離路徑衰減規(guī)律根據(jù)理論和測試結(jié)果，無論室內(nèi)還是室外信道，平均接收信號功率隨距離的對數(shù)衰減，其路徑損耗指數(shù)如下表所示：對數(shù)距離路徑衰減規(guī)律根據(jù)理論和測試結(jié)果，無論室內(nèi)還是室外信道74多徑擴散和相干帶寬的關(guān)系

多徑擴散和相干帶寬多徑擴散和相干帶寬的關(guān)系多徑擴散和相干帶寬75多普勒擴散和相干時間的關(guān)系多普勒擴散和相干時間多普勒擴散和相干時間的關(guān)系多普勒擴散和相干時間76基于多徑時延擴散平衰落信號帶寬<相干帶寬時延擴散<符號周期頻率選擇性衰落信號帶寬>相干帶寬時延擴散>符號周期基于多普勒擴散

快衰落多普勒頻移大相干時間<符號周期信道變化快于基帶信號的變化

慢衰落多普勒頻移小相干時間>符號周期信道變化慢于基帶信號的變化衰落信道的分類基于多徑時延擴散平衰落頻率選擇性衰落基于多普勒擴散77大尺度模型：室外模型Longley-Rice模型適用頻率范圍：40MHz-10GHz。不同種類地形的點對點系統(tǒng)。利用路徑幾何學(xué)及對流層繞射性，預(yù)測大尺度中值傳播損耗。有計算機程序，根據(jù)輸入的路徑參數(shù)，進行點對點預(yù)測或區(qū)域預(yù)測。缺點：不能提供對環(huán)境因素的修正，沒有考慮多徑效應(yīng)。Durkin模型描述不規(guī)則地形場強預(yù)測的計算機仿真器。已被聯(lián)合無線電委員會用于進行有效移動無線覆蓋區(qū)的研究。主要用于大尺度路徑損耗的預(yù)測。缺點：不能精確預(yù)測由于樹葉、建筑物、其它人造結(jié)構(gòu)引起的傳播效應(yīng)，不能計算除地面反射以外的多徑傳播。大尺度模型：室外模型Longley-Rice模型Durkin78大尺度模型：室外模型（續(xù)）Okumura模型適用頻率范圍150MHz-3GHz，距離1－100km，天線高度30－1000m。預(yù)測城區(qū)信號時使用最廣泛的模型，在日本已經(jīng)成為系統(tǒng)規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)。開發(fā)了一套在特定條件下自由空間中值損耗的曲線。缺點：對城區(qū)和郊區(qū)的快速變化反應(yīng)較慢，和實際情況偏差約10－14dB。大尺度模型：室外模型（續(xù)）Okumura模型79大尺度模型：室外模型（續(xù)）Hata模型適用頻率范圍150MHz-1.5GHz根據(jù)Okumura曲線圖所作的經(jīng)驗公式，以市區(qū)傳播損耗為標(biāo)準(zhǔn)，并對其它地區(qū)進行修正。市區(qū)路徑損耗的標(biāo)準(zhǔn)公式。在1km以上的情況下，預(yù)測結(jié)果和Okumura模型非常接近。缺點：適用于大區(qū)制移動系統(tǒng)，不適用于小區(qū)半徑為1km的個人通信系統(tǒng)。其它模型Hata模型的PCS擴展WalfishBertoni模型寬帶PCS微蜂窩模型大尺度模型：室外模型（續(xù)）Hata模型其它模型80大尺度模型：室內(nèi)模型一般說明室內(nèi)傳播特點：覆蓋距離更小，環(huán)境變化更大受到影響的因素很多，如：門窗是開還是關(guān)？天線放置的位置？人員的分布情況？室內(nèi)信道可以分為視距（LOS）和阻擋（OBS）兩種。分隔損耗同樓層的分隔損耗給出不同頻段、不同材料不同分隔方式的損耗值。如：混凝土墻在1300MHz的損耗為8－15dB。樓層間的分隔損耗和建