第2章无线移动信道.

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1、无线移动信道特性无线移动信道特性2.1无线环境下的噪声与干扰无线环境下的噪声与干扰2.2电磁波与无线电频谱电磁波与无线电频谱2.3无线电波传输环境无线电波传输环境2.4移动信道传播损耗预测模型移动信道传播损耗预测模型2.8无线电波传播机制无线电波传播机制2.5阴影效应概念阴影效应概念2.6多径效应多径效应2.7掌握无线移动信道的特征；掌握无线移动信道的特征；掌握无线环境下的噪声与干扰；掌握无线环境下的噪声与干扰；掌握阴影效应和多径效应；掌握阴影效应和多径效应；掌握多普勒效应、多径信道描述方法、多掌握多普勒效应、多径信道描述方法、多径接收信号的特点；径接收信号的特点；掌握奥村模型。掌握奥村模型。

2、信道是信号在通信系统中传输的通道。信道是信号在通信系统中传输的通道。任何一个通信任何一个通信系统，信道是必不可少的组成部分。系统，信道是必不可少的组成部分。信道 有线信道 无线信道 架空明线 电缆 光纤 中、长地表面波传播 短波电离层反射传播 超短波和微波直射传播 各种散射传播按传输媒质按传输媒质2.1.1 2.1.1 无线移动信道对无线电信号的影响无线移动信道对无线电信号的影响 移动通信系统的性能主要取决于信号通过无线移动信道的能力。 根据信道特性参数随外界各种因素的影响而变化的快慢将信道分为恒参信恒参信道和变参信道。道和变参信道。根据信道特性参数随外界各种因素的影响根据信道特性参数随外界各

3、种因素的影响而变化的快慢，通常分为而变化的快慢，通常分为“恒参信道”和和“变参信道”。“恒参信道”是指其传输特性的变化量极是指其传输特性的变化量极微且变化速度极慢。微且变化速度极慢。“变参信道”与此相反，其传输特性随时与此相反，其传输特性随时间的变化较快。无线移动信道为典型的间的变化较快。无线移动信道为典型的“变参信道变参信道”。移动通信信道的主要特点移动通信信道的主要特点1.信道的开放性信道的开放性一切无线信道都是以开放的自由空间为传输介质，一切无线信道都是以开放的自由空间为传输介质，具有无限的开放性。具有无限的开放性。2. 发射和接收地理环境的复杂性和多样性发射和接收地理环境的复杂性和多样

4、性发射和接收地理环境可以是高楼林立的城市繁华发射和接收地理环境可以是高楼林立的城市繁华区，郊区；以山丘、湖泊、平原为主的农村地区；区，郊区；以山丘、湖泊、平原为主的农村地区；屏蔽电磁波的地铁、隧道、坑道、地下车库、电屏蔽电磁波的地铁、隧道、坑道、地下车库、电梯等空间；高速移动的汽车、火车、轻轨、高铁、梯等空间；高速移动的汽车、火车、轻轨、高铁、飞机，以及船舶等交通工具。飞机，以及船舶等交通工具。3.用户移动的随机性和用户密度的动态时变用户移动的随机性和用户密度的动态时变性性 移动用户的移动用户的移动是随机移动是随机的，且有大致三种的，且有大致三种类型的移动速度：室内、步行和高速交通工类型的移动

5、速度：室内、步行和高速交通工具移动。这也导致覆盖区用户的密度具有动具移动。这也导致覆盖区用户的密度具有动态时变性，且三种移动速度对覆盖区用户密态时变性，且三种移动速度对覆盖区用户密度动态时变性的影响各不相同。度动态时变性的影响各不相同。 移动通信科学家和工程师正是针对移动通信信道的这移动通信科学家和工程师正是针对移动通信信道的这些特点不断采用各种技术，以便实现移动通信系统的些特点不断采用各种技术，以便实现移动通信系统的有效性、可靠性和安全性有效性、可靠性和安全性，这些也是衡量任何一种通，这些也是衡量任何一种通信系统的基本指标。信系统的基本指标。有效性，有效性，是指在占有尽可能少的信道资源，如频

6、段、时是指在占有尽可能少的信道资源，如频段、时隙和功率等的条件下尽可能多地传输信息，是通信数隙和功率等的条件下尽可能多地传输信息，是通信数量上的指标。量上的指标。可靠性，可靠性，是指在传输过程中抵抗各类自然干扰实现正确是指在传输过程中抵抗各类自然干扰实现正确传输的能力。在军事通信中，还包含抵抗敌方人为设传输的能力。在军事通信中，还包含抵抗敌方人为设置干扰的能力。置干扰的能力。安全性，安全性，是指在传输过程中的保密性能，即防窃听、伪是指在传输过程中的保密性能，即防窃听、伪造和篡改的能力。造和篡改的能力。1电磁波的基本概念电磁波的基本概念 在空间或媒质中以波动形式传播的在空间或媒质中以波动形式传播

7、的交变电磁场，就称为电磁波。交变电磁场，就称为电磁波。 电磁波频率是电磁波在单位时间内重电磁波频率是电磁波在单位时间内重复变化的次数，一般用复变化的次数，一般用f表示，单位为表示，单位为Hz （赫）。（赫）。 常用单位：常用单位：kHz（千赫）、（千赫）、MHz（兆（兆赫）和赫）和GHz（吉赫）。（吉赫）。 波长是电磁波在单个周期内传播的波长是电磁波在单个周期内传播的距离，一般用距离，一般用 表示，单位是表示，单位是m（米），（米），常用的单位还有常用的单位还有cm（厘米）、（厘米）、mm（毫（毫米）、米）、nm（纳米）。（纳米）。 电磁波的传播速度是电磁波在单位电磁波的传播速度是电磁波在单位

8、时间内传播的距离，一般用时间内传播的距离，一般用v表示，单位表示，单位是是m/s（米（米/秒）。秒）。 电磁波在自由空间中的传播速度是电磁波在自由空间中的传播速度是恒定的，其传播速度为恒定的，其传播速度为c=3108m/s，即，即每秒每秒30万千米。万千米。 电磁波的频率、波长与速度的关系电磁波的频率、波长与速度的关系如下：如下：f=c/ 思考：在通信系统中为什么要进行调制？思考：在通信系统中为什么要进行调制？原因之一是需要与天线尺寸匹配。原因之一是需要与天线尺寸匹配。当导线长度为信号波长的当导线长度为信号波长的1/4时，辐射的强度时，辐射的强度最大，所以一般天线尺寸为（最大，所以一般天线尺寸

9、为（1/4） 。以。以4kHz的语音信号为例，那么适合的天线尺寸的语音信号为例，那么适合的天线尺寸是多少？是多少？3X108m/s/4000次次/sX1/4=18750(m) 中华人民共和国无线电频率划分规定中华人民共和国无线电频率划分规定把把3 000 GHz以下的电磁频谱（无线电波）按以下的电磁频谱（无线电波）按十倍方式划分为十倍方式划分为14个频带，其频带序号、频个频带，其频带序号、频带名称、频率范围以及波段名称、波长范围带名称、频率范围以及波段名称、波长范围如表如表2-1所示。所示。 无线电无线电波频波频段段波波 长（波长（波 段）段）频频 率（率（频频 段）段） 通通 用用 名名 主

10、主 要要 应应 用用100 km以上以上3 kHz极低频极低频(ELF) 水下通信水下通信10010km330 kHz甚低频甚低频(VLF) 海上通信海上通信101km30300 kHz低频低频(LF)或长波或长波(LW) 调幅广播调幅广播1000100m3003000 kHz中频中频(MF)或中或中波波(MW)调幅广播调幅广播10010m330 MHz高频高频(HF)或短波或短波(SW)调幅广播、业余无线调幅广播、业余无线电电101m30300 MHz甚高频甚高频(VHF)、米波、米波调频广播、电视调频广播、电视1.00.1m3003000 MHz特高频特高频(UHF)、分米波分米波电视、电

11、视、蜂窝电话蜂窝电话10010mm330 GHz超高频超高频(SHF)、厘米、厘米波波蜂窝电话蜂窝电话、固定固定无线、卫星通信无线、卫星通信101mm30300 GHz极高频极高频(EHF)、毫米、毫米波波卫星通信、雷达卫星通信、雷达（1）频谱资源的有限性）频谱资源的有限性（2）频谱资源的非消耗性）频谱资源的非消耗性（3）频谱资源的三维性）频谱资源的三维性（4）频谱资源的易受污染性）频谱资源的易受污染性（5）频谱资源的共享性）频谱资源的共享性2022-5-31湖南科技学院计算机与通信工程系通信教研室湖南科技学院计算机与通信工程系通信教研室早期的移动通信主要使用早期的移动通信主要使用VHF和和U