《無線通信技術(shù)》PPT課件

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1、第三章鏈路傳輸工程3.1星-地鏈路傳輸特性傳播損耗：自由空間傳播損耗大氣、雨、云、雪、霧等造成的吸收和散射損耗衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)還會因?yàn)槭艿侥撤N陰影遮蔽(例如樹木、建筑物的遮擋等)而增加額外的損耗3.1.1自由空間傳播損耗自由空間電波傳播是無線電波最基本、最簡單的傳播方式。若以dB為單位，則Lf可以表示為：Lf=92.44+20lgd+20lgf其中，d的單位為km，f的單位為GHz。下面兩圖分別給出了自由空間傳播損耗與傳播路徑長度的關(guān)系圖和距離為36000km時自由空間傳播損耗隨頻率變化的關(guān)系曲線。例題衛(wèi)星和地面站之間的距離為42,000km

2、。計(jì)算6GHz時的自由空間損耗：解：由書上公式（3－8），[FSL]=(92.4+20log42000+20log6)=200.4dB3.1.2鏈路附加損耗大氣吸收損耗雨衰折射、散射與反射、電離層閃爍與多徑等引起的附加損耗。鏈路附加損耗－－大氣分層地球大氣層的結(jié)構(gòu)對流層：地面上0~10km平流層：約10～60km電離層：約60～400km地面對流層平流層電離層10km60km0km1.大氣吸收損耗在大氣各種氣體中，氧氣、水蒸汽對電波的吸收衰減起主要作用，水蒸汽的第一吸收峰在22．3GHz，氧氣在60GHz(50－70GHz間)。對非常低的水蒸

3、汽密度，衰減可假定與水蒸汽密度成正比。在0.3~l0GHz的頻段，大氣損耗小，適合于電波傳播，這一頻段是當(dāng)前應(yīng)用最多的頻段。30GHz附近也有一個低損耗區(qū)。2.雨衰產(chǎn)生：雨滴的吸收和散射。影響：雨滴會吸收入射電波的一部分電能，轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉，同時又把部分電波能量散射到周圍空間，即雨滴變成了二次輻射源。１雨衰的產(chǎn)生及影響2不同波段信號受雨衰的影響雨衰的大小取決于雨滴直徑和電磁波的波長當(dāng)其波長遠(yuǎn)大于雨滴的直徑時，降雨衰減差不多是由吸收引起的，而當(dāng)雨滴直徑增加或者波長較短時，散射引起的衰減較大。仰角為θ的傳播路徑上的降雨衰減量為：LR=γR·lR

4、(θ)γR是降雨衰減系數(shù)，定義為由雨滴引起的單位長度上的衰減，單位dB／km。lR(θ)是降雨地區(qū)的等效路徑長度。3降雨衰減量計(jì)算3.大氣折射的影響在大氣層中，離地球表面越高，空氣密度越低，對電波的折射率也隨之減小，使電磁波在大氣層中的傳播路徑出現(xiàn)彎曲。4.電離層、對流層閃爍電離層、對流層中電子密度的隨機(jī)不均勻性，造成了穿越其中的電波的散射。5多徑地面或環(huán)境設(shè)施(包括建筑物和樹木等)對信號的反射，可形成多徑傳播。對于天線高度低、增益小的移動終端更容易出現(xiàn)這樣的情況，如圖3-6所示。信號通過多徑信道到達(dá)接收端時，由于不同路徑的信號延時不一樣，接

5、收端多徑信號可能同相疊加，合成信號增強(qiáng)；也可能各多徑信號反相抵消，合成信號被減弱，從而形成信號的衰落。3.2衛(wèi)星移動通信鏈路特性向用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的移動通信服務(wù)調(diào)制方式、多址訪問方式、編碼方式信道傳播特性1.Rician傳播模型接收信號由建筑物、樹木或其它反射物形成的反射波構(gòu)成的多徑信號分量與直射波信號分量合成。包絡(luò)r(t)服從分布，相位服從的均勻分布，r(t)可表示為概率密度函數(shù)曲線(z=1,σ=2.4)r----接收信號的包絡(luò)z----直射波信號的幅度σ2----平均多徑功率----是第一類零階修正貝塞爾函數(shù)2.Rayleigh傳播模型R

6、ayleigh密度是Rician分布的特殊情況，即當(dāng)沒有直射分量(z＝0)時，接收信號全部由多徑信號組成，其信號包絡(luò)r的概率密度函數(shù)為：式中，是平均多徑功率。瑞利分布的概率密度信號包絡(luò)低于σ的概率為3.lognormal傳播模型衛(wèi)星與地面站之間的直射信號被路邊的樹木或其它障礙物吸收或散射掉時，陰影效應(yīng)出現(xiàn)。此時的信號包絡(luò)r由于陰影而成為lognormal的。概率密度函數(shù)曲線（）其中，和分別是的均值和方差。1.天線方向圖：描述天線在整個空間內(nèi)輻射功率的分布情況。方向圖通常都有兩個或多個瓣，其中輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。3

7、.3天線的方向性和電極化問題天線方向圖的主要參數(shù):主瓣的半功率角（波束寬度）在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低3dB（功率密度降低一半）的兩點(diǎn)間的夾角。波束寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)。通過副瓣發(fā)送的某些功率，可能對其他無線電系統(tǒng)形成干擾；反之，它本身也可能接收到由其他站發(fā)出、通過副瓣進(jìn)來的干擾信號。注意喇叭天線（horn）3.4噪聲干擾衛(wèi)星通信系統(tǒng)涉及空間段和地面段，存在有各種各樣的噪聲和干擾，主要包括系統(tǒng)熱噪聲、宇宙噪聲和外部環(huán)境干擾等。3.4.1系統(tǒng)熱噪聲熱噪聲通信系統(tǒng)中使用的所有有源器件都會產(chǎn)生熱噪聲。只要傳導(dǎo)

8、媒質(zhì)不處于熱力學(xué)溫度的零度，其中的帶電粒子就存在隨機(jī)運(yùn)動，產(chǎn)生對信號形成干擾的噪聲，稱為熱噪聲。噪聲的大小以功率譜密度n0來量度，它與溫度有關(guān)：其中：k為波爾茲曼常