第3讲1通信技术与系统应用提纲上一讲回顾2.3电波传播特性预测 2.3.1 OM模型2.3.2 任意地形地物信号中值的预测2.3.3 场强中值变动分布及预测2.3.4 覆盖设计3.1 移动通信中的噪声3.1 噪声的类型3.2 噪声系数 3.3 降低噪声的方法2通信技术与系统应用电波传播的衰落特性1.衰落阴影衰落（慢衰落）多径衰落（快衰落）2.表征衰落的统计数字特征量场强中值：当场强值场强值高于规定值规定值的持续时间，占统计时间的一半时，规定值规定值为场强中值（接收信号的场强）场强中值（接收信号的场强）衰落深度：接收电平与场强中值电平之差（dB）衰落速率：接收信号场强变化的快慢衰落持续时间：场强低于某一给定电平值得持续时间3通信技术与系统应用一、地形、地物分类不同地形和传播环境条件下的电波传播特性是不同的，一不同地形和传播环境条件下的电波传播特性是不同的，一般通过对地形和传播环境分类进行电波船工的估算，即估般通过对地形和传播环境分类进行电波船工的估算，即估算移动信道中信号电场强度中值。算移动信道中信号电场强度中值。实际地形虽然千差万别，但从电波传播的角度考虑，可分实际地形虽然千差万别，但从电波传播的角度考虑，可分为两大类，即为两大类，即准平坦地形准平坦地形和和不规则地形。不规则地形。除了地形加以分类外，不同地物环境的条件也不同，可根除了地形加以分类外，不同地物环境的条件也不同，可根据地物的密集程度，把传播环境分为四类：据地物的密集程度，把传播环境分为四类：开阔地区开阔地区 郊区郊区 中小城市和大城市地区中小城市和大城市地区 隧道区隧道区4通信技术与系统应用二、中等起伏地形上传播损耗的中值 移动通信中电波传播的实际情况复杂多变的。人们通过大量移动通信中电波传播的实际情况复杂多变的。人们通过大量的实测和分析，总结归纳除了多种经验模型和公式，在一定的实测和分析，总结归纳除了多种经验模型和公式，在一定的条件下，使用这些模型对移动通信电波传播特性进行估计，的条件下，使用这些模型对移动通信电波传播特性进行估计，都能得到比较准确的预测结果。都能得到比较准确的预测结果。Okumura模型提供的数据较齐全，应用较广泛，适用于模型提供的数据较齐全，应用较广泛，适用于VHF和和UHF频段。频段。该模型的特点是：以该模型的特点是：以准平坦地形大城市地区准平坦地形大城市地区的场强中值路径的场强中值路径损耗作为基准，对于不同的传播环境和地形条件等因素用校损耗作为基准，对于不同的传播环境和地形条件等因素用校正因子加以修正。正因子加以修正。5通信技术与系统应用电波传播特性预测l设设计计无无线线通通信信系系统统时时，首首要要的的问问题题是是在在给给定定条条件件下下如如何何算算出接收信号的场强，或接收信号中值。出接收信号的场强，或接收信号中值。l这这些些给给定定条条件件包包括括发发射射机机天天线线高高度度、位位置置、工工作作频频率率、接接收天线高度收天线高度、收发信机之间距离收发信机之间距离等。等。l这这就就是是电电波波传传播播的的路路径径损损耗耗预预测测问问题题，又又称称为为信信号号中中值值预预测。这里的信号中值是长区间中值。测。这里的信号中值是长区间中值。6通信技术与系统应用1、市区传播损耗的中值 准平坦地形大城市地区的中值路径损耗准平坦地形大城市地区的中值路径损耗,okumura模型中准平模型中准平坦地形大城市地区的中值路径损耗（坦地形大城市地区的中值路径损耗（dB）由下式给出）由下式给出:LT=Lbs+Am(f,d)LT=Lbs+Am(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)在考虑了基站天线高度修正因子与移动台天线高度修正在考虑了基站天线高度修正因子与移动台天线高度修正因子的情况下，准平滑地形，市区路径损耗中值应该为因子的情况下，准平滑地形，市区路径损耗中值应该为:7通信技术与系统应用式中，式中，Lbs为自由空间路径损耗，由计算公式给出；为自由空间路径损耗，由计算公式给出；Am(f，d)为在大城市地区当基站天线高度为在大城市地区当基站天线高度hb=200m、移动台天线高度、移动台天线高度hm=3m时相对于自由空间的中值损耗，又称基本中值损耗；时相对于自由空间的中值损耗，又称基本中值损耗；Hb(hb，d)为基站天线高度为基站天线高度增益因子增益因子（dB），即实际基站天），即实际基站天线高度相对于以标准天线高度线高度相对于以标准天线高度hb=200m的增益，为距离的函的增益，为距离的函数；数；Hm(hm，f)为移动台天线高度为移动台天线高度增益因子增益因子（dB），即实际移动），即实际移动台天线高度相对于以标准天线高度台天线高度相对于以标准天线高度hm=3m的增益为频率的函的增益为频率的函数。数。说明：说明：8通信技术与系统应用3.23.2 陆地移动信道的场强估算与损耗陆地移动信道的场强估算与损耗陆地移动信道的场强估算与损耗陆地移动信道的场强估算与损耗 图图2-8 2-8 准平滑地形准平滑地形 大城市市区大城市市区 基本衰耗中值基本衰耗中值9通信技术与系统应用图图2-9 基站天线高度增益因子基站天线高度增益因子 图图2-10 移动台天线高度增益因子移动台天线高度增益因子 3.23.2 陆地移动信道的场强估算与损耗陆地移动信道的场强估算与损耗陆地移动信道的场强估算与损耗陆地移动信道的场强估算与损耗 10通信技术与系统应用例2-1：计算准平滑地形，城市地区的路径衰减中值。已知：hb=200m,hm=3m,d=20km,f=900MHz。解：首先求得自由空间的传播衰耗中值解：首先求得自由空间的传播衰耗中值L Lbsbs为：为：查教材图查教材图2-82-8，可求得，可求得Am(f,d)，即，即城市街道地区的传播衰耗中值：城市街道地区的传播衰耗中值：11通信技术与系统应用若hb=60m,hm=1.5m，其他条件不变，求损耗中值查图查图2-9得得查图查图2-10得得 在上题结果的基础上，要再加入基站和移动台的高度增益基站和移动台的高度增益因子因子。则修正后的路径衰耗中值为：则修正后的路径衰耗中值为：12通信技术与系统应用2不规则地形及不同环境中的中值路径损耗（1）计算自由空间的传播衰耗）计算自由空间的传播衰耗Lbs为：为：（2 2）计算准平滑地形市区的信号中值）计算准平滑地形市区的信号中值 （3 3）计算任意地形地物情况下的信号中值计算任意地形地物情况下的信号中值 K KT T为地形地物修正因子为地形地物修正因子TTAKLL-=0sspjshfhrmrTkkkkkQQkK+=13通信技术与系统应用式中：式中：Kmr：郊区修正因子；：郊区修正因子；Q0，Qr：开阔区，准开阔区修正因子；：开阔区，准开阔区修正因子；Kh，Khf：丘陵地形修正因子及丘陵地微小修正值；：丘陵地形修正因子及丘陵地微小修正值；Kjs：孤立山丘地形修正因子；：孤立山丘地形修正因子；Ksp：斜坡地形修正因子；：斜坡地形修正因子；Ks：水路混合地形修正因子：水路混合地形修正因子根据实际的地形地物情况，根据实际的地形地物情况，KT因子可能只有其中的某几因子可能只有其中的某几项或为零。项或为零。14通信技术与系统应用例2-2 若将例2-1中的地形改为郊区，正斜坡地形，且 ，其他条件不变，则传播衰耗中值为多少？查图2-11 得郊区修正因子 查图2-15得斜坡地形修正因子 根据地形可得改地形情况下的传播衰耗中值为15通信技术与系统应用3.其它因素的影响街道走向的影响街道走向的影响电波传播的衰耗中值与街道的走向（相对于电波电波传播的衰耗中值与街道的走向（相对于电波传播方向）有关。在传播方向）有关。在纵向街道上衰耗较小，横向纵向街道上衰耗较小，横向街道上衰耗较大街道上衰耗较大。也就是说，在纵向街道上的场。也就是说，在纵向街道上的场强中值高于基准场强中值，在横向街道上的场强强中值高于基准场强中值，在横向街道上的场强中值低于基准场强中值。中值低于基准场强中值。建筑物的穿透衰耗建筑物的穿透衰耗l一一般般来来说说波波长长越越短短，穿穿透透能能力力越越强强。各各个个建建筑筑物物对对电电波波的的吸吸收收也也是是不不同同的的。不不同同的的材材料料，结结构构和和楼楼房房层层数数，其其吸吸收收衰衰耗耗的的数数据据都都不不一一样样。例例如如，砖砖石石的的吸吸收收较较小小，钢钢筋筋混混凝凝土土的的大大些些，钢钢结结构构的的最大。最大。l如如果果移移动动台台要要在在室室内内使使用用，在在计计算算传传播播衰衰耗耗和和场场强强时时，需需要要把把建建筑物的穿透衰耗也计算进去，才能保持良好的可通率。筑物的穿透衰耗也计算进去，才能保持良好的可通率。16通信技术与系统应用3.其它因素的影响 隧道中的传播衰耗隧道中的传播衰耗l空空间间电电波波在在隧隧道道中中传传播播时时，由由于于隧隧道道壁壁的的吸吸收收及及电电波波的的干干涉涉作作用用而而受受到较大的衰耗。到较大的衰耗。l电电波波在在隧隧道道中中的的衰衰耗耗还还与与工工作作频频率率有有关关，频频率率越越高高，衰衰耗耗越越小小。当当隧隧道出现分支或转弯时，衰耗会急剧增加，道出现分支或转弯时，衰耗会急剧增加，弯曲度越大，衰耗越严重弯曲度越大，衰耗越严重。植被衰耗植被衰耗l树木、植被对电波有吸收作用。在传播路径上，由树木、植被引起树木、植被对电波有吸收作用。在传播路径上，由树木、植被引起的附加衰耗不仅取决于树木的高度、种类、形状、分布密度、空气湿的附加衰耗不仅取决于树木的高度、种类、形状、分布密度、空气湿度及季节变化，还取决于工作频率、天线极化、通过树木的路径长度度及季节变化，还取决于工作频率、天线极化、通过树木的路径长度等多方面因素。等多方面因素。l一般来说，一般来说，垂直极化波比水平极化波的衰耗稍大些垂直极化波比水平极化波的衰耗稍大些。17通信技术与系统应用解决电波在隧道中的传播问题，通常可采用两解决电波在隧道中的传播问题，通常可采用两种措施：种措施：在较高频段（数百兆赫），使用在较高频段（数百兆赫），使用强方向性天线强方向性天线，把电，把电磁波集中射入隧道中内，但传播距离也不能很长。磁波集中射入隧道中内，但传播距离也不能很长。在隧道中，在隧道中，纵向沿隧道壁铺设导波线纵向沿隧道壁铺设导波线(通常为泄漏电缆通常为泄漏电缆)，使电磁波沿着导波线在隧道中传播，从而减小传播，使电磁波沿着导波线在隧道中传播，从而减小传播衰耗。衰耗。18通信技术与系统应用提纲上一讲回顾2.3电波传播特性预测 2.3.1 OM模型2.3.2 任意地形地物信号中值的预测2.3.3 场强中值变动分布及预测2.3.4 覆盖设计3.1 移动通信中的噪声3.1 噪声的类型3.2 噪声系数 3.3 降低噪声的方法19通信技术与系统应用2.3.3 场强中值变动分布及预测快衰落由多径效应引起的多径衰落，场强瞬时值有快速、大幅度的变化瑞利分布-瑞利衰落慢衰落由阴影效应和气象条件变化引起的场强中值的缓慢变化对数正态分布（log Normal）-以分贝数表示信号中值电平20通信技术与系统应用通信概率通信概率是指移动台在无线覆盖区域边缘进行满意通话的成功概率-包括位置概率和时间概率为了确保服务区域内规定的可靠通信概率，必须有足够的抗衰落储备。接收机要求输入的最低保护电平和系统余量的大小决定了可靠通信的概率。21通信技术与系统应用覆盖设计传播模型的选用及修正基站覆盖预测使用的频率、服务质量要求、发射机输出功率、接收机可用灵敏度、使用的天线、通信地点的传播环境、选用的传播模型等系统均衡移动通信是一个双向通信系统，从基站到移动台的信道成为“下行链路”，从移动台到基站的信道为“上行链路”。基站和移动台的发射和接收灵敏度不同，所以需要系统均衡22通信技术与系统应用上下行链路示意图Pinm-Pinb=Poutb-Poutm-Lcb-Gdb(移动台接收灵敏度与基站接收灵敏度之差)23通信技术与系统应用小知识-国内3G频段划分中国移动：TD-SCDMA；采用TDD方式18801920 MHz（40MHz）20102025MHz（15MHz）中国联通：WCD