厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程第04讲：信道（2）第一页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程•地面视距传播•地面超视距传播•移动传播•移动传播的大尺度模型•移动传播的小尺度模型第二页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程地面视距传播第三页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程简介•地面微波通信属于视距传播。•视距传播的主要特点是收发天线都在视距范围内。•视距传播要考虑大气效应和地面效应。•视距和天线高度的关系由于地球是一个曲面，天线高度h1、h2和视距d之间存在以下关系：d=3.57()其中h1、h2的单位是m，d的单位是km。说明：此公式没有考虑大气及地面对传播的影响，所以只能用作大致的估计。21hh第四页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程大气效应之一：吸收衰减•主要发生在高频段水蒸汽的最大吸收峰在23GHz(1.3cm)；氧气的最大吸收峰在60GHz(5mm)；•对于12GHz(2.5cm)以下的频率，大气吸收衰减小于：0.015dB/km。第五页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程大气效应之二：雨雾衰减•在10GHz以下频段，雨雾衰减并不严重，一般只有几dB。•在10GHz以上频段，雨雾衰减大大增加，达到几dB/km。•下雨衰减是限制高频段微波传播距离的主要因素。第六页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程大气效应之三：大气折射•引入等效地球半径的概念：•大气折射现象是由于空气的折射率随高度变化引起的。在一般情况下，它随高度的增加而减少，使得电磁波在传播过程中向下弯曲，以致超越视距范围的接收点也能收到信号功率，这时，大气折射的最后效果相当于的一个等效半径为Re的地球上沿直线传播一样。3/4KKdhdnRRdhdn2R1RKRRee一般取值为等效地球半径因子折射率随高度的变化率实际地球半径等效地球半径其中：第七页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程地面效应之一：费涅尔半径和余隙•利用波动光学的惠更斯－费涅尔原理，在遇到障碍物时将产生附加损耗。•障碍物到T，R连线的垂直距离为hc，称为余隙。一阶费涅尔半径为h1，定义hc/h1为相对余隙。就可以从右图求出附加损耗。第八页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程地面效应之二：地面反射•这是产生电平衰落的主要原因之一。•模型如下图。由于两条路径的载波相位不同，就会产生接收场强的相互增强，或相互抵销。•假定：dht,hr,d1d2d,1,1,=,就可以得到路径损耗公式：dBdhh2sind44lg10Lrt22p第九页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程地面超视距传播第十页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程对流层散射传播•在地球表面10－12km处为对流层，存在大量随机运动的不均匀介质，能对电波产生折射、散射和反射。•散射通信是利用部分散射体内介质的前向散射信号。这是典型的多径信道。•通信距离可达几百－上千公里。•散射信道不存在电波的直射分量，是典型的瑞利衰落信道。•根据测试结果，接收电平小于其均方根值10dB,20dB,30dB的概率分别为10％，1％，0.1%。•快衰落服从瑞利分布。慢衰落服从对数正态分布。•克服散射信道衰落的主要方法是采用分集接收技术。第十一页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程电离层反射传播•在地球上空60km以上是电离层，可以分为D层、E层、F层。D层能吸收电波，E层能反射电波，然而在晚上都会消失。对电波起良好反射作用的是F层，并且能够在昼夜都保持一定的通信功能。第十二页，共四十六页。厦门大学通信工程系第04讲信道(2)无线通信工程电离层反射传播（续）•存在严重的多径效应，最大传播延时差可达毫秒量级。•存在严重的时变性，电离层的特性随时变化，并且很难准确预测•存在最高可用频率，为了实现较好的传输质量，工作频率应尽可能接近最高可用频率。这些频率都在短波波段（2－30MHz）。•存在多种附加损耗...
