清华大学：《无线通信工程》第03讲 信道

无线通信工程 姚彦教授 清华大学微波与数字通信国家重点实验室 2001年11月17日

无线通信工程 姚彦教授 清华大学微波与数字通信国家重点实验室 2001年11月17日

第三讲 无线通信的信道 引言 自由空间传播 地面视距传播 地面超视距传播 移动传播

第三讲 无线通信的信道 引言 自由空间传播 地面视距传播 地面超视距传播 移动传播

引言

引 言

引盲(1):无线通信信道的分类 理想无线信道?非理想无线信道? 理想:无阻挡、无衰落、无时变、无干扰,自由空间 传播。 固定无线信道?移动无线信道? 视距无线信道?非视距无线信道? 视距,如:地面视距、卫星。 非视距,如:地面绕射、对流层散射、电离层折射。 有干扰无线信道?无干扰无线信道? 干扰,如:系统內部的干扰、系统外部的非敌意干扰、 敌意干扰

引言（1）：无线通信信道的分类 理想无线信道？非理想无线信道？ 理想：无阻挡、无衰落、无时变、无干扰，自由空间 传播。 固定无线信道？移动无线信道？ 视距无线信道？非视距无线信道？ 视距，如：地面视距、卫星。 非视距，如：地面绕射、对流层散射、电离层折射。 有干扰无线信道？无干扰无线信道？ 干扰，如：系统内部的干扰、系统外部的非敌意干扰、 敌意干扰

引盲(2):无线通信信道的指标 传播衰减 延时扩展 衰减的平均值 对信道色散效应的描 衰减的最大值 述 衰减的统计特性 多普勒扩展 传播延时 对信道时变效应的描 延时的平均值 述 延时的最大值 干扰 延时的统计特性 干扰的性质 干扰的强度

引言（2）：无线通信信道的指标 传播衰减 －衰减的平均值 －衰减的最大值 －衰减的统计特性 传播延时 －延时的平均值 －延时的最大值 －延时的统计特性 延时扩展 －对信道色散效应的描 述 多普勒扩展 －对信道时变效应的描 述 干扰 －干扰的性质 －干扰的强度

引言(3):无线传播信道的模型 h(τ,t) ∑ s( 信道响应为h(τ,t),可以表示色散和时变 假设:线性信道、加性干扰

引言（3）：无线传播信道的模型 信道响应为h(, t) ，可以表示色散和时变 假设：线性信道、加性干扰 h(, t)  s(t) r(t) n(t)

自由空间传播

自由空间传播

自由空间传播(1) 什么叫自由空间?无任何衰球面上的功率流 减、无任何阻挡、无任何多 径的传播空间。 无线电波在自由空间传播时 其单位面积中的能量会因为 扩散而减少。这种减少,称 为自由空间的传播损耗。 如图所示,发射功率为Pr, 发射天线为各向均匀辐射, 则以发射源为中心,d为半 径的球面上单位面积的功率 为 S=P/4πd2

自由空间传播（1） 什么叫自由空间？无任何衰 减、无任何阻挡、无任何多 径的传播空间。 无线电波在自由空间传播时， 其单位面积中的能量会因为 扩散而减少。这种减少，称 为自由空间的传播损耗。 如图所示，发射功率为PT， 发射天线为各向均匀辐射， 则以发射源为中心，d为半 径的球面上单位面积的功率 为： S ＝ PT / 4 d 2 球面上的功率流 PT d

自由空间传播(2) 由于天线有方向性(设发射代入P公式。得到 天线增益为Gr),故在主波 P=GGrP1(λ/4d)2 束方向通过单位面积的功率 为 S=GP/4πd2 P/pt= gr gr/L 设接收天线的有效面积为A, 其中L定义为自由空间传 则接收天线所截获的功率为 播损耗。 P=SA=AGrP/4πd 则 对于抛物面天线,假定天线 Ls=(4πd/)2 口面场具有等相、等幅分布, (4πfd/c)2 则天线的有效面积为: 以分贝数表示 A=G122/4π =924+20lgf (GHz) 其中G为接收天线增益,λ为 +20 lg d(km) dB 自由空间波长

自由空间传播（2） 由于天线有方向性（设发射 天线增益为GT），故在主波 束方向通过单位面积的功率 为： S = GT PT / 4 d 2 设接收天线的有效面积为A， 则接收天线所截获的功率为： Pr = S A = A GT PT / 4 d 2 对于抛物面天线，假定天线 口面场具有等相、等幅分布， 则天线的有效面积为： A = Gr  2 / 4 其中Gr为接收天线增益， 为 自由空间波长 代入Pr公式。得到： Pr = Gr GT PT ( / 4 d)2 令： Pr / PT = Gr GT / LS 其中LS定义为自由空间传 播损耗。 则： LS = (4 d /  ) 2 = (4 f d / c ) 2 以分贝数表示： LS = 92.4 + 20 lg f(GHz) +20 lg d(km) dB

地面视距传播

地面视距传播