无线通信基础.ppt

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1、第2章 无线通信基础关于无线通信基础【1】现在学习的是第1页，共47页第2章 无线通信基础【2】提问提问平均信号强度平均信号强度(大尺度衰落大尺度衰落)和小尺度衰落和小尺度衰落 大尺度衰落：反映信号的平均功率随距离增大而产生的缓慢变化大尺度衰落：反映信号的平均功率随距离增大而产生的缓慢变化，包括大尺度路径损耗和阴影衰落，包括大尺度路径损耗和阴影衰落，主要影响通信距离或覆盖主要影响通信距离或覆盖范围范围。慢衰落慢衰落 小尺度衰落：主要表现为多径衰落，反映数十个波长区间小尺度衰落：主要表现为多径衰落，反映数十个波长区间内信号功率的快变化，内信号功率的快变化，是影响接收信号质量的主要因素是影响接收信

2、号质量的主要因素。快衰落快衰落1、无线信道的传播特征主要从哪两个方面加以描述的？、无线信道的传播特征主要从哪两个方面加以描述的？2、什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落？对通信系统、什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落？对通信系统 有什么影响？有什么影响？现在学习的是第2页，共47页第2章 无线通信基础【3】地球表面波传播、天波传播和空间波传播。地球表面波传播、天波传播和空间波传播。三个不同的区域：三个不同的区域：近场区、中间区和远场区。近场区、中间区和远场区。阴影效应；阴影效应；多径效应；远近效应；多普勒效应。多径效应；远近效应；多普勒效应。3、在无线通信系统中，对接收信号影响比较严重的四种、在

3、无线通信系统中，对接收信号影响比较严重的四种 效应是什么？效应是什么？4、辐射体向空间辐射电磁场，依据其空间特性不同，、辐射体向空间辐射电磁场，依据其空间特性不同，可以将其划分为哪三个不同的区域？可以将其划分为哪三个不同的区域？5、依据不同的频率，无线电波在空间有哪三种基本传播、依据不同的频率，无线电波在空间有哪三种基本传播 方式？方式？提问提问现在学习的是第3页，共47页第2章 无线通信基础【4】2.2 大尺度路径损耗大尺度路径损耗2.2.1 概述概述电磁波传播模型的电磁波传播模型的研究重点：研究重点：1、预测发射机在一定距离处的、预测发射机在一定距离处的平均接收信号强度平均接收信号强度(或

4、路或路径损耗径损耗)；预测平均信号强度描述的是发射机与接收机之间长距离预测平均信号强度描述的是发射机与接收机之间长距离上的信号强度变化，这种模型称为上的信号强度变化，这种模型称为大尺度传播模型大尺度传播模型。用于估。用于估计无线信号覆盖范围的传播模型。计无线信号覆盖范围的传播模型。2、对特定位置、对特定位置附近信号强度变化附近信号强度变化进行分析。进行分析。无线通信系统工作的地形多种多样，所以，一种单一的传无线通信系统工作的地形多种多样，所以，一种单一的传播模型是无法准确描述收发机之间电波的传播特性，需要根播模型是无法准确描述收发机之间电波的传播特性，需要根据不同的地域环境使用几种不同的模型。

5、据不同的地域环境使用几种不同的模型。现在学习的是第4页，共47页第2章 无线通信基础【5】为了建立比较贴合实际的大尺度损耗模型，需要将不同为了建立比较贴合实际的大尺度损耗模型，需要将不同的地域环境根据地形起伏或地物高度、密度进行分类。的地域环境根据地形起伏或地物高度、密度进行分类。1、根据地形起伏情况，分成、根据地形起伏情况，分成中等起伏地形和不规则地中等起伏地形和不规则地形形两大类。两大类。中等起伏地形中等起伏地形：指在无线传播路径的地形剖面图上，地：指在无线传播路径的地形剖面图上，地面起伏高度不超过面起伏高度不超过20米，并且起伏缓慢，起伏地形最高点与米，并且起伏缓慢，起伏地形最高点与最低

6、点之间的水平距离大于它们之间的高度差。最低点之间的水平距离大于它们之间的高度差。不规则地形不规则地形：如水路混合地形、孤立的山岳、丘陵地等。：如水路混合地形、孤立的山岳、丘陵地等。通常以通常以中等起伏地形作为研究基准中等起伏地形作为研究基准，其他情况下的传播，其他情况下的传播模型则通过对基准情况模型进行修正得到。模型则通过对基准情况模型进行修正得到。现在学习的是第5页，共47页第2章 无线通信基础【6】2、按服务区域的人口密度、建筑物密度及高度、经济发、按服务区域的人口密度、建筑物密度及高度、经济发展水平及前景等情况进行分类，无线覆盖区域可以划分成如展水平及前景等情况进行分类，无线覆盖区域可以

7、划分成如下类型：下类型：大城市、中等城市、小城镇和农村大城市、中等城市、小城镇和农村。建筑物的密度与高度对电波传播会产生两方面的影响：建筑物的密度与高度对电波传播会产生两方面的影响：1、高大密集的建筑物对电波传播会产生反射、散射、能量吸、高大密集的建筑物对电波传播会产生反射、散射、能量吸收等，这些因素综合起来会加快电波传播的大尺度损耗；收等，这些因素综合起来会加快电波传播的大尺度损耗；2、高大建筑物还会造成电波阴影，阴影区的信号强度可能会、高大建筑物还会造成电波阴影，阴影区的信号强度可能会非常弱。非常弱。这些地域类型的具体描述如表这些地域类型的具体描述如表2-2所示。所示。现在学习的是第6页，

8、共47页第2章 无线通信基础【7】表2-2 无线覆盖区域类型划分现在学习的是第7页，共47页第2章 无线通信基础【8】3.按照地物的密集程度不同可以分为三类地区：按照地物的密集程度不同可以分为三类地区：开阔地：开阔地：在电波传播的路径上无高大树木、建筑物等在电波传播的路径上无高大树木、建筑物等障碍物，呈开阔状地面，如农田、荒野、广场、沙漠障碍物，呈开阔状地面，如农田、荒野、广场、沙漠和戈壁滩等；和戈壁滩等；郊区：郊区：在靠近移动台近处有些障碍物但不稠密，在靠近移动台近处有些障碍物但不稠密，如有少量的低层房屋或小树林等如有少量的低层房屋或小树林等 市区：市区：有较密集的建筑物和高层楼房有较密集的

9、建筑物和高层楼房现在学习的是第8页，共47页第2章 无线通信基础【9】2.2.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 电波向周围空间扩散传播时，距离越远，单位面积电波向周围空间扩散传播时，距离越远，单位面积上所接收的能量就越少，这种电波扩散引起的衰耗称为上所接收的能量就越少，这种电波扩散引起的衰耗称为自由空间传播损耗自由空间传播损耗。自由空间传播模型自由空间传播模型的作用的作用：用于预测接收机和发射：用于预测接收机和发射机之间完全无遮挡时的视线路径接收信号强度。机之间完全无遮挡时的视线路径接收信号强度。自由空间传播自由空间传播的条件：的条件：理想的均匀介质；无阻挡、理想的均匀介质；无阻挡、无反射

10、、无绕射、无散射，无吸收。无反射、无绕射、无散射，无吸收。现在学习的是第9页，共47页第2章 无线通信基础【10】通常可以把满足以下条件的空间近似视为自由空间：通常可以把满足以下条件的空间近似视为自由空间：a)地面上空大气层是各向同性的均匀介质地面上空大气层是各向同性的均匀介质b)无损耗的无限大空间（只有传播损耗）无损耗的无限大空间（只有传播损耗）如卫星通信系统和微波视距无线链路是典型的自由空间如卫星通信系统和微波视距无线链路是典型的自由空间传播。传播。直射波直射波可近似按自由空间传播模型进行预测，是电可近似按自由空间传播模型进行预测，是电磁波传播的最简单情况。磁波传播的最简单情况。Friis

11、公式给出了在自由空间中，距发射机公式给出了在自由空间中，距发射机d 处接收处接收天线的接收功率。天线的接收功率。现在学习的是第10页，共47页第2章 无线通信基础【11】Ptdn发射天线为全向均匀辐射，发射功率为发射天线为全向均匀辐射，发射功率为Pt，则以发射源为中心，则以发射源为中心，d为半径的球面上单为半径的球面上单位面积功率为：位面积功率为：S Pt/4 d2n 发射天线增益：发射天线增益：Gtn发射天线在距离发射天线在距离d处的辐射功率密度为处的辐射功率密度为Friis公式（公式（1）：定义）：定义2tt4 dGPPd信号强度随着信号强度随着距离的平方成反比衰减距离的平方成反比衰减。（

12、2-2-1）现在学习的是第11页，共47页第2章 无线通信基础【12】n 接收天线接收天线有效面积：有效面积：Ae=Gr 2/4 其中：其中：Gr为接收天线增益，为接收天线增益，为信号波长。为信号波长。自由空间中距发射机自由空间中距发射机d处天线的接收功率为：处天线的接收功率为：2244ttrettrPGPAPG Gdd其中：其中：Pt为发射功率；为发射功率；Gt是发射天线增益是发射天线增益 Pr为接收功率；为接收功率；Gr是接收天线增益是接收天线增益 d是是T-R间距离，单位为间距离，单位为m；为波长，单位为为波长，单位为m；（2-2-2）现在学习的是第12页，共47页第2章 无线通信基础【

13、13】工程上常用的工程上常用的dB为单位，正值表示衰减，则式为单位，正值表示衰减，则式(2-2-3)可写成可写成式（式（2-2-4）说明，对于自由空间的电磁波传播，距离增加一）说明，对于自由空间的电磁波传播，距离增加一倍时，传播衰减增加倍时，传播衰减增加6 dB(20lg2dB)；传播距离增加到；传播距离增加到10倍时，倍时，衰减增加衰减增加20 dB。（2-2-4）4lg20lg10lg20)4(lg10lg10)dB(PLet22rtrtAGddGGPP2（2-2-3）222rttr)4(dGGPP自由空间的传播衰减为自由空间的传播衰减为接收功率衰减与距离接收功率衰减与距离的关系为的关系为

14、20dB/20dB/十倍十倍程程现在学习的是第13页，共47页第2章 无线通信基础【14】Friis公式（公式（2）：适用范围）：适用范围Friis自由空间传播模型仅适用于天线远场区。【定义定义】远场区为接收天线与发射天线的距离远场区为接收天线与发射天线的距离df 满足下满足下列条件的区域：列条件的区域：df D 和和 df 远场距离远场距离df 计算公式：计算公式：22Ddf（D为天线的最大物理线性尺寸）为天线的最大物理线性尺寸）现在学习的是第14页，共47页第2章 无线通信基础【15】参考距离 T-R以距离以距离d0作为接收功率的参考点。得到距离为作为接收功率的参考点。得到距离为d处处的接

15、收功率的接收功率Pr与与距离为距离为d0的接收功率的接收功率Pr(d0)的关系：的关系：fddd0222tt00rr0220(4)rPG GddP(d)P(d)ddd d0必须满足远场区条件。必须满足远场区条件。Pr(d0)可以用式（可以用式（2-2-2）预测得到）预测得到（2-2-5）现在学习的是第15页，共47页第2章 无线通信基础【16】以以dBm为单位表示时，式（为单位表示时，式（2-2-5）变为）变为式中，式中，Pr（d0）的单位为）的单位为mW。（2-2-6）dddPdP00rrlg20)(lg10)dBm)(在实际常用的移动通信系统中（频率在在实际常用的移动通信系统中（频率在12

16、 GHz附近），室内环附近），室内环境参考距离典型值取境参考距离典型值取1 m，室外环境取，室外环境取100 m或或1 km。这样选取参。这样选取参考距离后，式（考距离后，式（2-2-5）和式（）和式（2-2-6）中的分子就是）中的分子就是10的倍数，这使的倍数，这使得以得以dB为单位的传播损耗计算很容易。为单位的传播损耗计算很容易。现在学习的是第16页，共47页第2章 无线通信基础【17】明确几个常用单位：单位单位dB：10log dBW表示大于或小于表示大于或小于1瓦的分贝瓦的分贝数：数：10log1WdBmW（dBm）表示大于或小于）表示大于或小于1毫瓦的分贝毫瓦的分贝数：数：10log

17、1mW0dBm=10lg(1mW)0dBW=10lg(1W)(是个相对值，表示两个量的相对大小关系是个相对值，表示两个量的相对大小关系)(表示功率绝对值的单位表示功率绝对值的单位)0dBW=10lg(1W)=10lg(1000mW)=30dBm30dBm-0dBm=30dB现在学习的是第17页，共47页第2章 无线通信基础【18】例子1 假设发射机和接收机为单位增益天线，发射机的发射功率假设发射机和接收机为单位增益天线，发射机的发射功率 为为50W。A)将其换算成将其换算成dBm；B)将其换算成将其换算成dBW；C)如果如果d0=100m的接收功率为的接收功率为0.0035mW，请问，请问 1

18、0km处的接收功率是处的接收功率是多少？多少？现在学习的是第18页，共47页第2章 无线通信基础【19】解A)Pt(W)=50W.Pt(dBm)=10lgPt(mW)/1mW)Pt(dBm)=10lg(50*1000)Pt(dBm)=47 dBmB)Pt(dBW)=10lgPt(W)/1W)Pt(dBW)=10lg(50)Pt(dBW)=17 dBW现在学习的是第19页，共47页第2章 无线通信基础【20】C)Pr(d)=Pr(d0)(d0/d)2将已知量代入公式可得：将已知量代入公式可得：Pr(10km)=Pr(100m)*(100m/10km)2Pr(10km)=0.0035mW*(10-

19、4)Pr(10km)=3.5x10-10WPr(10km)dBm=10lg(3.5x10-10W/1mW)=10lg(3.5x10-7)=-64.5dBm现在学习的是第20页，共47页第2章 无线通信基础【21】例题例题2：发射机和接收机均为单位增益天线，发射机的功：发射机和接收机均为单位增益天线，发射机的功率为率为50W，载频为，载频为900MHz。求自由空间中距离天线求自由空间中距离天线100m和和10Km处的接收功率为多少处的接收功率为多少dBm？现在学习的是第21页，共47页第2章 无线通信基础【22】22(100)222633(100m)(dBm)(100)mWmW0.3350(4)

20、(43.14100)3.510 W3.510 mW.10lg10lg(3.510/1)24.5 dBmtrrmtrrmG GPPWdPP 例题例题2：发射机和接收机均为单位增益天线，发射机的功：发射机和接收机均为单位增益天线，发射机的功率为率为50W，载频为，载频为900MHz。求自由空间中距离天线求自由空间中距离天线100m和和10Km处的接收功率为多少处的接收功率为多少dBm？解：883 100 33 m9 10c.f 20(10km)(100m)(100m)(dBm)100()20lg64.5 dBm.10000rrrdPPPd 100m处的处的接收功率为接收功率为10km处的处的接收功

21、率为接收功率为现在学习的是第22页，共47页第2章 无线通信基础【23】例例2-2 一个发射机通过天线发射出去的功率为1 W，载波频率为2.4 GHz，如果收发天线的增益均为1.6，收发天线之间的距离为1.6 km。请问：（1）接收天线的接收功率是多少（dBm）？（2）路径损耗为多少？（3）传播时延为多少？解解：已知Pt=1 W，Gt=Gr=1.6，f=2.4 GHz，d=1.6 km。（1）以dBm表示发射功率为t1 W1 W10101030 dBm1mW0 001lg(P)lglg.现在学习的是第23页，共47页第2章 无线通信基础【24】取参考距离为取参考距离为100 m，利用式（2-2

22、-4）求得参考点的功率为22trr(100m)t22221 6 1 60 125P1010301044100 3075 9645 96 dBmG G.lg(P)lglg()d().根据式（2-2-6），接收天线在1.6 km处的接收功率为0r(1.6km)45 962045 9624 170 06 dBmdP.lg.d 电磁波波长为m 125.0104.210398fc现在学习的是第24页，共47页第2章 无线通信基础【25】（2）以dBm为单位时，根据式（2-2-4），路径损耗为（3）传播时延为dB 06.100)06.70(30 )lg(10)lg(10lg10PL(dB)rtrtPPPP

23、s 33.5m/s 103m 160082trr(1.6km)t222226P101041 6 1 60 125301070 06 dBm41 610G Glg(P)lg()d.lg.().也可直也可直接计算接计算现在学习的是第25页，共47页第2章 无线通信基础【26】2.2.3 辐射电场与功率的关系辐射电场与功率的关系1、辐射电场与接收功率的关系、辐射电场与接收功率的关系远区辐射场的电场与磁场方向相互垂直，电场幅度与远区辐射场的电场与磁场方向相互垂直，电场幅度与磁场幅度之比称为磁场幅度之比称为电磁波的波阻抗电磁波的波阻抗。用。用表示表示:00120 377 EEHH 为自由空间固有阻抗为自

24、由空间固有阻抗 120 磁导率磁导率 介电常数介电常数 现在学习的是第26页，共47页第2章 无线通信基础【27】则自由空间中的能流密度为则自由空间中的能流密度为(即天线在该点处的辐射功率密即天线在该点处的辐射功率密度度)则距离发射天线则距离发射天线d处的接收天线的接收功率为处的接收天线的接收功率为 式（式（2-2-8）就把接收点的辐射电强与接收功率联系起来了。就把接收点的辐射电强与接收功率联系起来了。能流密度能流密度指单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的能量。指单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的能量。（2-2-7）2ttd24PGEPEHd (W/m2)（2-2-8）22r2e2e

25、dr480120)(GEAEAPdP(W)E其中，表示远场电场辐射部分的幅度现在学习的是第27页，共47页第2章 无线通信基础【28】2、接收机输入电压与接收功率之间的关系、接收机输入电压与接收功率之间的关系 Vant天线的感应电势天线的感应电势Rant接收天线的等效内阻接收天线的等效内阻Rin接收机的输入电阻接收机的输入电阻Vin接收机的输入电压接收机的输入电压显然，显然，Vin Vant图2-12 接收机的等效电路（2-2-9）222antantinrinantant24(V/)VVP(d)RRR 当接收机与天线匹配连接时，当接收机与天线匹配连接时，Rin=Rant，接收机功率最大，接收机

26、功率最大 式（式（2-2-9）给出了接收机输入电压与天线接收功率之间的关系）给出了接收机输入电压与天线接收功率之间的关系注意：无负载时，注意：无负载时，Vin=Vant现在学习的是第28页，共47页第2章 无线通信基础【29】例例2-3 假设发射机在自由空间以50 W功率发射，载频为900 MHz，Gt=1,Gr=2，接收天线阻抗为50 的纯电阻。假设无线通信系统处于最佳接收状态，并且接收机与接收天线理想匹配。试求：（1）10km处接收机收到的功率；（2）接收天线的感应电场幅度；（3）接收机的输入电压。现在学习的是第29页，共47页第2章 无线通信基础【30】解解：已知Pt=50 W,fc=9

27、00 MHz,Gt=1,Gr=2，接收天线的50 纯实数阻抗与接收机匹配。（1）先计算电磁波的波长：所以10 km处的接收功率为m 3110910388fc2210ttrr222250 1 2(1/3)()7.036 10 W(4)(4)10000PG GP dd 用dBW或dBm为单位表示则有：Pr(d)=10 lg(7.0361010)91.5 dBW=61.5 dBm现在学习的是第30页，共47页第2章 无线通信基础【31】(2)用式（2-2-8）计算接收电场幅度:(3)用式（2-2-9）计算接收机输入电压为:mV 0039.0)3/1(248010036.7480)(22102r2rG

28、dPEantrantin10/2/2/2()47.036 104 500.1875 mVVVP dR（2-2-8）222rre2120480E GEP(d)A (W)（2-2-9）22antinrinant4VVP(d)RR 现在学习的是第31页，共47页第2章 无线通信基础【32】作业：作业：有一室内无线局域网，载波频率有一室内无线局域网，载波频率900MHz，小区，小区半径半径10m，使用单位增益天线。在自由空间路径，使用单位增益天线。在自由空间路径损耗模型下，若要求小区内所有终端的最小接损耗模型下，若要求小区内所有终端的最小接收功率为收功率为10W，则发射功率应该是多大？若工，则发射功率

29、应该是多大？若工作频率换为作频率换为5GHz，相应的所需发射功率又为多，相应的所需发射功率又为多少？少？P73-74 2-7、2-8现在学习的是第32页，共47页第2章 无线通信基础【33】2.2.4 电磁波基本传播机制电磁波基本传播机制 自由空间传播是电磁波传播的最简单情况。自由空间传播是电磁波传播的最简单情况。实际情况下，电磁波传播路径上一般存在不同的障实际情况下，电磁波传播路径上一般存在不同的障碍物，发生碍物，发生反射、透射、绕射（也叫衍射）和散射反射、透射、绕射（也叫衍射）和散射等。等。现在学习的是第33页，共47页第2章 无线通信基础【34】1.电磁波的反射和透射电磁波的反射和透射反

30、射的条件：反射的条件：当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，如果界面的面时，如果界面的尺寸远大于电波的波长尺寸远大于电波的波长时，产生反射。时，产生反射。假设平面波入射到两种电介质的交界面，会发生反射和透射：假设平面波入射到两种电介质的交界面，会发生反射和透射：a)若第二介质为理想导体，则仅有反射，无透射，无损耗；若第二介质为理想导体，则仅有反射，无透射，无损耗；b)若是非理想电介质，则有能量损耗。若是非理想电介质，则有能量损耗。反射波与传输波的电场强度反射波与传输波的电场强度取决于取决于反射系数反射系数R和透射系数和透射系数；反射系数与介质的属性有关，

31、并且与电波的极化方式、；反射系数与介质的属性有关，并且与电波的极化方式、入射角、频率有关。入射角、频率有关。现在学习的是第34页，共47页第2章 无线通信基础【35】2.地面反射和传播环境对功率衰减的影响（地面反射和传播环境对功率衰减的影响（地面反射双线模型地面反射双线模型）在移动无线信道中，在移动无线信道中，MS和和BS之间很少存在单一之间很少存在单一LOS传播，所以传播，所以只考虑了只考虑了直射波的自由空间模型直射波的自由空间模型在很多情况下不能正确地预测大尺在很多情况下不能正确地预测大尺度衰减情况。度衰减情况。在存在直射波的情况下，无线通信的在存在直射波的情况下，无线通信的双线模型双线模

32、型能够准确地预测能够准确地预测几千几千米通信范围米通信范围的大尺度信号衰落。的大尺度信号衰落。适用于适用于农村和城郊等比较平坦、农村和城郊等比较平坦、开阔的传播环境，并且对城区微蜂窝环境下的开阔的传播环境，并且对城区微蜂窝环境下的LOS链路也比较链路也比较准确。准确。该模型以几何光学为基础，考虑了直射、反射路径。并且认为地面该模型以几何光学为基础，考虑了直射、反射路径。并且认为地面发生发生全反射全反射，反射前后信号相位相差，反射前后信号相位相差180，反射系数，反射系数R=-1。现在学习的是第35页，共47页第2章 无线通信基础【36】假设发射机和接收机均处于地平线上，其中间是平坦的地面。假设

33、发射机和接收机均处于地平线上，其中间是平坦的地面。电磁波的传播路径有两条：电磁波的传播路径有两条：1、与自由空间传播相同的、与自由空间传播相同的LOS（视线路径），（视线路径），2、经地面反射后到达接收机的路径。、经地面反射后到达接收机的路径。这两条路径的传播距离是不相同的，使得同时到达接收机这两条路径的传播距离是不相同的，使得同时到达接收机的两路信号之间存在的两路信号之间存在相位差相位差，从而对传播衰减产生影响。，从而对传播衰减产生影响。图2-14 无线传播环境下的双线模型现在学习的是第36页，共47页第2章 无线通信基础【37】221()trddhh直线传播距离：直线传播距离：222()t

34、rddhh反射路径传播距离：反射路径传播距离：u 双线模型双线模型现在学习的是第37页，共47页第2章 无线通信基础【38】22222122()()1()1()trtrtrtrdddhhdhhdhhhhdddtrhhd通常：10trdhh221 11(1)2aaa 有：则则d1与与d2的路径差的路径差d为为22trtrtr111()1()222hhhhdddddh hd（2-2-16）现在学习的是第38页，共47页第2章 无线通信基础【39】并参考式（并参考式（2-2-5）中引入参考点距离）中引入参考点距离d0的思想，可以导出的思想，可以导出经经直射路径直射路径到达接收机的信号电场强度为到达接

35、收机的信号电场强度为 式中，式中，k=2/，为自由空间波数；，为自由空间波数；E0为距发射机参考距离为距发射机参考距离d0处的电场强度。处的电场强度。1j1001ekdddEE（2-1-1）00j(/)j(/)0 020jsinej e4td ctd ci lEEc d 远场区辐射电场表达式远场区辐射电场表达式现在学习的是第39页，共47页第2章 无线通信基础【40】则经则经反射路径反射路径到达接收机的信号电场强度可以表示为到达接收机的信号电场强度可以表示为 由于反射系数由于反射系数R=1，因此接收信号总的场强为，因此接收信号总的场强为2j2002ekdddEE（2-2-14）21j200j1

36、0021eekdkdddEddEREEE在全反射的情况下，由于在全反射的情况下，由于d1和和d2相差不大，和的差别对信号幅相差不大，和的差别对信号幅度的影响就可以忽略，可以认为度的影响就可以忽略，可以认为 但是，对于处在相位项上的但是，对于处在相位项上的d1和和d2可能产生对信号幅度有很大影响的可能产生对信号幅度有很大影响的相位差相位差，故其距离差不能忽略。，故其距离差不能忽略。11d21dddd11121现在学习的是第40页，共47页第2章 无线通信基础【41】将将d2=d1+d代入式（代入式（2-2-14）得到：）得到：式中，式中，=kd为两个到达信号之间的相位差。为两个到达信号之间的相位

37、差。（2-2-15）1111jj()jj000000jj00ee(1e)e(1e)ekdk ddkdk dkdE dE dE dEdddE dd42trh hdk dd相位差：由路径差由路径差d的表达式可以的表达式可以得到得到现在学习的是第41页，共47页第2章 无线通信基础【42】根据式（根据式（2-2-15）可以得到接收信号电场强度的包络为）可以得到接收信号电场强度的包络为（2-2-17）j001eE dEd考虑到相位差，接收信号功率为考虑到相位差，接收信号功率为：22()1e4jrttrP dPG Gd2222221 e1 cosjsin1 cossin2 2cos4sin4sin2jd

38、 22()4sin4rttrdP dPGGd其中：现在学习的是第42页，共47页第2章 无线通信基础【43】222222trttr42()4sin424=4trrttrtrttrh hP dPGGddh hh hPGGPG Gddd （2-2-19）tr2h hdd因22sintrdhh和距离距离d处接收机的接收功率为处接收机的接收功率为以以dB为单位表示的路径损耗计算公式为为单位表示的路径损耗计算公式为PL(d)=40 lgd(10lgGt+10 lgGr+20 lght+20 lghr)（2-2-18）00tr24E d hhEd同理可得接收点处场强为同理可得接收点处场强为40dB/10倍

39、程倍程现在学习的是第43页，共47页第2章 无线通信基础【44】2.4 大尺度路径损耗与阴影衰落224trrttrh hPPG Gd双线模型几个重要结论 发射机与接收机之间的距离发射机与接收机之间的距离d 很大时，接收功率随距离的很大时，接收功率随距离的4 4次次方成反比衰减，这表明其接收功率衰减比自由空间（方成反比衰减，这表明其接收功率衰减比自由空间（2 2次方衰次方衰减）要快的多。减）要快的多。显示了发射天线和接收天线的高度对路径损耗的明显影响。显示了发射天线和接收天线的高度对路径损耗的明显影响。路径损耗与信号频率无关。路径损耗与信号频率无关。PL(d)=40 lgd(10lgGt+10

40、lgGr+20 lght+20 lghr)现在学习的是第44页，共47页第2章 无线通信基础【45】2.4 大尺度路径损耗与阴影衰落第一费涅尔区距离：4trh hd 35thm3rhm900fMHz1260dm工程上一般认为：工程上一般认为：小于小于第一费涅尔区距离，路径第一费涅尔区距离，路径损耗损耗2次方衰减；次方衰减；大于大于第一费涅尔区距离，路径第一费涅尔区距离，路径损耗损耗4次方衰减。次方衰减。是是衰减指数变化的拐点。衰减指数变化的拐点。对实际传播环境，功率衰减指数的具体数值可能在26之间。现在学习的是第45页，共47页第2章 无线通信基础【46】现在学习的是第46页，共47页第2章 无线通信基础感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第47页，共47页