本章要求：

• 理解電波傳播的基本特性；
• 了解3種電波傳播的機(jī)制；
• 掌握自由空間和陰影衰落的概念；
• 掌握多徑衰落的特性和多勒普頻移；
• 掌握多徑信道模型的原理和多徑信道的主要參數(shù)；
• 掌握多徑信道的統(tǒng)計(jì)分析及多徑信道的分量；
• 掌握多徑衰落信道的特征量的概念和計(jì)算；
• 了解衰落信道的建模和仿真；
• 理解傳播損耗和傳播預(yù)測(cè)模型的基本概念，理解幾種典型模型；
• 了解模型校正的概念和基本方法。

2.2-自由空間的電波傳播

電磁波的基本特性：
移動(dòng)信道的基本特性就是衰落特性。
分類A：

• 陰影衰落：由于傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其他障礙物對(duì)電磁波的遮蔽所引起的衰落；
• 多徑衰落：無(wú)線電波在傳播路徑上收到周圍環(huán)境中地形地物的作用而產(chǎn)生的反射、繞射和散射，是的其到達(dá)接收機(jī)時(shí)是從多條路經(jīng)傳來(lái)的多個(gè)信號(hào)的疊加，這種多徑傳播所引起的信號(hào)在接受段幅度、相位和到達(dá)時(shí)間的隨機(jī)變化將導(dǎo)致嚴(yán)重的衰落，即所謂多徑衰落；
• 多普勒（Doppler）效應(yīng)：移動(dòng)臺(tái)在傳播徑向方向的運(yùn)動(dòng)將使接受信號(hào)產(chǎn)生多普勒（Doppler）效應(yīng)，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致接受信號(hào)在頻域的擴(kuò)展，同時(shí)改變了信號(hào)電平的變化率。這就是所謂的多普勒頻移，它的影響會(huì)產(chǎn)生附加的調(diào)頻噪聲，出現(xiàn)接受信號(hào)的失真。

分類B：

• 大尺度模型：主要是用于描述發(fā)射機(jī)與接收機(jī)（T-R）之間的長(zhǎng)距離（幾百或幾千米）上信號(hào)強(qiáng)度的變化。
• 小尺度模型：用于描述短距離（幾個(gè)波長(zhǎng)）或短時(shí)間（秒級(jí)）內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度的快速變化。

這兩種衰落并不是獨(dú)立，可以同時(shí)存在。因此，無(wú)線信道的衰落特性可用下式描述：


2.3 三種基本電波傳播機(jī)制

3種電波傳播機(jī)制

• 反射：反射發(fā)生于 地球表明、建筑物和墻壁表面，當(dāng)電磁波遇到比其波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)就會(huì)發(fā)生反射。反射是產(chǎn)生多徑衰落的主要因素。
• 繞射：當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無(wú)線路徑被尖利的邊緣阻擋時(shí)會(huì)發(fā)生繞射。又阻擋表面產(chǎn)生的二次波分布于整個(gè)空間，甚至繞射于阻擋體背面。當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間不存在視距路徑（Line Of Sight, LOS，視距路徑是指移動(dòng)臺(tái)可以看見(jiàn)基站天線；非視距NLOS，非視距是指移動(dòng)臺(tái)看不見(jiàn)基站天線），圍繞阻擋體也產(chǎn)生波的彎曲。
• 散射：散射波產(chǎn)生于粗糙表面、小物體或其他不規(guī)則物體。

2.5 移動(dòng)無(wú)線信道及特性參數(shù)

多徑衰落的基本特性：

• 一般來(lái)講，模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)主要考慮多徑效應(yīng)引起的接受信號(hào)的幅度變化；
  數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)主要考慮多徑效應(yīng)引起的脈沖信號(hào)的時(shí)延擴(kuò)展。

• 具體來(lái)說(shuō)
  1） 從空間角度：接受信號(hào)的幅度將隨著移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)距離的變動(dòng)而衰落，其中本地反射物所引起的多徑效應(yīng)表現(xiàn)為較快的幅度變化，而其局部均值是隨距離增加而起伏的，反映了地形變化所引起的衰落以及空間擴(kuò)散損耗；
  2） 從時(shí)間角度：由于信號(hào)的傳播路徑不同，所以到達(dá)接收端的時(shí)間也就不同，當(dāng)基站發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，接受信號(hào)不僅包含該脈沖，還將包括此脈沖的各個(gè)時(shí)延信號(hào)。

多普勒頻移：
多普勒頻移與移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的方向、速度以及無(wú)線電波入射方向之間的夾角有關(guān)。若移動(dòng)臺(tái)朝向入射波方向運(yùn)動(dòng)，則多普勒頻移為正（接受信號(hào)頻率上升）；反之若移動(dòng)臺(tái)背向入射波方向運(yùn)動(dòng)，則多普勒頻移為負(fù)（接受信號(hào)頻率下降）。信號(hào)經(jīng)過(guò)不同方向傳播，其多徑分量造成接收機(jī)信號(hào)的多普勒擴(kuò)散，因而增加了信號(hào)帶寬。

多徑信道模型的原理：
不會(huì)

多徑衰落的主要參數(shù)：
1） 時(shí)間色散參數(shù)；
2） 相關(guān)帶寬；

多徑信道的統(tǒng)計(jì)分析：

• 瑞利分步；
• 萊斯分布：當(dāng)接收信號(hào)中有視距傳播的直達(dá)波信號(hào)時(shí)，視距信號(hào)成為主接收分量，同時(shí)還有不同角度隨機(jī)到達(dá)的多徑分量疊加在這個(gè)主信號(hào)分量上，這時(shí)的接受信號(hào)就呈現(xiàn)為萊斯分布，甚至是高斯分布。
• Nakagami-m分布：

衰落特性的特征量：
1） 衰落速率和衰落深度：
衰落率，定義為信號(hào)包絡(luò)在單位時(shí)間內(nèi)以正斜率通過(guò)中值電平的次數(shù)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，衰落率就是信號(hào)包絡(luò)衰落的速率。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)行進(jìn)方向朝著或背著電波傳播方向時(shí)，衰落最快。頻率越高，速度越快，則平均衰落率的值越大。

• 平均衰落率：
• 衰落深度：即信號(hào)的有效值與該次衰落的信號(hào)最小值的差值。

2） 電平通過(guò)率和平均衰落持續(xù)時(shí)間

• 電平通過(guò)率：是信號(hào)包絡(luò)單位時(shí)間內(nèi)以正斜率通過(guò)某一規(guī)定電平值R的平均此時(shí)，描述衰落次數(shù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。
• 平均衰落持續(xù)時(shí)間：信號(hào)包絡(luò)低于某個(gè)給定電平值的概率與該電平所對(duì)應(yīng)的電平通過(guò)率之比。由于衰落是隨機(jī)發(fā)生的，所以只能給出平均衰落持續(xù)時(shí)間。

衰落信道的建模與仿真簡(jiǎn)介：
1） 衰落信道的建模
平坦衰落的Clarke信道模型：其移動(dòng)臺(tái)接受信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)特性是基于散射的。
2） 衰落信道的仿真：
簡(jiǎn)單介紹了Jakes仿真的基本原理。

2.6 電波傳播損耗預(yù)測(cè)模型

室外傳播模型：

• Okumura-Hata模型：是根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出的經(jīng)驗(yàn)公式，應(yīng)用頻率在150~1500MHz之間，適用于小區(qū)半徑大于1Km的宏蜂窩系統(tǒng)，基站有效天線高度在30m到200m之間，移動(dòng)臺(tái)有效天線高度在1m到10m之間。
• COST-231 Hata模型：該模型是EURO-COST組成的COST工作委員會(huì)開(kāi)發(fā)的Hata模型的擴(kuò)展版本，應(yīng)用頻率在1500~2000MHz，適用于小區(qū)半徑大于1km的宏蜂窩系統(tǒng)，發(fā)射有效天線高度在30m到200m之間，接受有效天線高度在1m到10m之間。
• CCIR模型：給出了反映自由口空間路徑損耗和地形引入人的路徑損耗聯(lián)合效果的經(jīng)驗(yàn)公式。
• LEE模型：LEE模型用處廣泛，主要原因是模型中的主要參數(shù)易于根據(jù)測(cè)量值調(diào)整，適合本地?zé)o線傳播環(huán)境，模型準(zhǔn)確性大大提高。另外，路徑損耗預(yù)測(cè)算法簡(jiǎn)單，計(jì)算速度快，很多無(wú)線系統(tǒng)（AMPS, DAMPS, GSM,IS-95, PCS等）采用這種模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中又分為：1）LEE宏蜂窩模型；2）LEE微蜂窩模型。
• COST-231 WI模型：COST-231 WI模型基于Walfisch-Bertoni模型和Ikegami模型，廣泛地用于建筑物高度近似一致的郊區(qū)環(huán)境，經(jīng)常在移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM/PCS/DECT/DCS）的設(shè)計(jì)中使用。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《移动通信原理与系统》——第二章《移动通信电波传播与传播预测模型》——笔记的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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