应用

Rv (垂直极化反射系数) Rh (水平极化反射系数) 1
接收天线的极化方式同被接收的电磁波的极化形式一致 时，才能有效地接收到信号，否则将产生极化失配 不同极化形式的天线也可以互相配合使用
多 径 信 号
A
两径传播模型
2 Pr Pt G G 1 Re ( 1 R ) Ae .... r t 4d 2
d
发 射 天 线
直射波
B
接 收 天 线
直射波
hb
反射波
C
hm

Pr Pt G G 1 Re r t 4d
2
2
图4-2 两径传播模型
多径传播模型
2

2l

2
l ( AC CB) AB
N 1 Pr Pt G r G t 1 Ri exp( j i ) 4 d i 1
短期快衰落
大尺度衰落
大尺度衰落与小尺度衰落
大尺度衰落 小尺度衰落（主要特征是多径） 描述 长距离上信号强度的缓慢变化 短距离上信号强度的快速波动 原因 信道路径上固定障碍物的阴影 移动台运动和地点的变化 影响 业务覆盖区域 信号传输质量
多径传播



陆地室外移动信道的主要特征是多径传播。 传播过程中会遇到很多建筑物，树木和以及起伏的地 形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射 及绕射等，这样，移动信道是充满了反射波的传播环 境。 在移动传播环境中，到达移动台天线的信号不是单一 路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。 由于电波通过各个路径的距离不同，因而个路径来的 反射波到达时间不同，相位也就不同。 不同相位的多个信号在接收端迭加，有时同相迭加而 加强，有时反向迭加而减弱。这样，接收信号的幅度 将急剧变化，即产生了衰落。 这种衰落是由多径引起的，所以称为多径衰落。
接收功率
式中，Pt ，λ为工 作波长，Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d为发 射天线和接收天线间的距离。
2Gr Ar 4 为发射功率，以球面波辐射，
P r
Ar P t Gt 2 4d
自由空间的传播损耗
L
4d L
2
当Gt=Gr=1时， L 32.45 20log f 分贝式
极 化 特 性


极化：电磁波在传播过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间 变化的状态。 电磁波的极化形式： 线极化、圆极化和椭圆极化。

线极化的两种特殊情况

水平极化（电场方向平行于地面） 垂直极化（电场方向垂直于地面）

极化反射系数： 对于地面反射，当工作频率高于150MHz 1 ，算得 （ 2m ）时，
P t P r
20logd
接收换算
P r (dBm) 10log P r (mW ) P r (dBW ) 10log P r (W )
反
射
理想介质表面的反射 极化特性 多径信号
两径传播模型 多径传播模型
理想介质表面的反射


如果电磁波传输到理想介质表面，则能量都将反射 回来 反射系数（R） sin z R 入射波与反射波的比值 sin z 入射角θ 0 cos2 式中 z (垂直极化） 0 z 0 cos2 （水平极化） 而 0 j 60 其中，ε为介电常数，σ为电导率，λ为波长。

在不同的传播环境中做电波实测实验，通过对测试数据进行统 计分析，来建立预测模型
4.2 电波的传播方式 阻挡体 反射 比传输波长 （引起多径衰落） 大的多的物体 绕射 尖利边缘 散射 粗糙表面
自由空间的电波传播
自由空间的传播损耗
在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，只存在电磁 波能量扩散而引起的传播损耗

由移动通信信道路径上的固定障碍物（建筑物、山 丘、树林等）的阴影引起的。

场强特性曲线的瞬时值呈快速变化---短期快 衰落（小尺度多径衰落传播模型）

由收发信双方的相对运动和环境地点的变化而产生。
大尺度衰落与小尺度衰落
衰落特性的算式描述
衰落特性的算式描述
r ( t ) m( t ) r0 ( t )
式中，r(t)表示信道的衰落因子；m(t)表示 大尺度衰落；r0(t)表示小尺度衰落。
接 收 功 率
小尺度衰落 r0 ( t)
大尺度衰落
m( t)
图4－1 无线信道中的大尺度和小尺度衰落
信道的分类
信道的分类
根据不同距离内信号强度变化的快慢分为{ 小 尺 度 衰 落 根据信号与信道变化快慢程度的比较分为{ 长 期慢衰落
移动通信环境的场强测试曲线
阴影衰落的基本特性


阴影衰落（慢衰落） 移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对 电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应 特点 衰落与传播地形和地物分布、高度有关
表达式 传播路径损耗和阴影衰落 l (r , ) r m 1010 分贝式 10log l (r , ) 10m log r 式中, r 移动用户和基站之间的距离 ζ 由于阴影产生的对数损耗（dB），服从零平均和标准偏差 σdB的对数正态分布 m 路径损耗指数 实验数据表明m＝4，标准差σ＝8dB，是合理的
多径传播模型
无线电传播特性的研究

考虑问题

衰落的物理机制 功率的路径损耗 接收信号的变化和分布特性

应用成果

传析方法（如射线跟踪法）

基本方法




应用电磁传播理论分析电波在移动环境中的传播特性来建立预 测模型
现场测试方法（如冲激响应法）
第四章 无线电波传播特性
华北电力大学电子系 赵建立 hdzjl2306@ 2011年
主要内容

无线电波传播特性分析 移动无线信道及特性参数 移动环境下的信道分析 其他无线信道
4.1 无线电波传播特性

移动通信环境下场强变化剧烈 场强变化的平均值随距离增加而衰减 场强特性曲线的中值呈慢速变化---长期慢衰 落（大尺度路径损耗传播模型）