移动通信无线电波传播

第1章  基本概念  1
 1.1  移动通信  1
 1.2  电磁理论基础  2
 1.2.1  麦克斯韦方程  2
 1.2.2  边界条件  4
 1.2.3  波动方程  5
 1.2.4  矢量位和标量位  5
 1.2.5  无界媒质中的均匀平面电磁波  6
 1.2.6  正弦平面电磁波入射到不同媒质分界面上  7
 1.2.7  电流元的辐射  8
 1.2.8  麦克斯韦方程组的二重性  9
 1.2.9  小电流环  10
 1.2.10  辐射区  10
 1.3  无线频谱  11
 1.4  自由空间传播损耗  12
 1.4.1  点对面链路  12
 1.4.2  点对点链路  13
 1.4.3  变换公式  14
 1.4.4  接收场强和功率的关系  15
 1.4.5  功率(链路)预算  15
 1.5  富莱斯(Friis)传输公式  16
 1.6  惠更斯-菲涅耳原理和菲涅耳区  16
 1.7  近似分析方法——几何光学法  18
 1.7.1  射线  18
 1.7.2  象散波  20
 1.8  惠更斯-基尔霍夫(Huygens-Kirchhoff)原理  20
 1.9  几何绕射理论和UTD法  22
 1.9.1  引言  22
 1.9.2  均匀媒质中的射线场  23
 1.9.3  边缘绕射射线  24
 1.9.4  边缘绕射场的计算  26
 1.9.5  UTD法——一致性劈绕射理论  29
 1.9.6  任意指向直劈上的绕射点计算  33
 参考文献  34
 第2章  地球表面大气分层概况  35
 2.1  对流层  35
 2.1.1  对流层的弯曲传播  35
 2.1.2  流星余迹散射通信  37
 2.1.3  对流层散射  39
 2.2  平流层  40
 2.3  电离层  40
 2.3.1  电离层的成分  41
 2.3.2  电离层的分层  41
 2.3.3  电离气体的相对介电常数  42
 2.3.4  最高可用频率(MUF)  43
 2.3.5  各频段在电离层传播的情况  44
 2.4  磁层  45
 参考文献  45
 第3章  地球表面均匀大气中的电波传播  46
 3.1  平坦地面上的电波传播  46
 3.1.1  反射的有效区域  46
 3.1.2  平坦地面上的反射系数  49
 3.1.3  双射线传播模式  53
 3.1.4  路径余隙对无线电波的影响  56
 3.2  多个障碍物地面上的电波传播  57
 3.3  有植被地面上的电波传播  64
 3.3.1  侧面波传播的确定性模式  64
 3.3.2  并矢格林函数法计算树林传播损耗  67
 3.3.3  威斯鲍格(Weissberger)经验模式  74
 3.3.4  树冠散射的随机模式  74
 参考文献  75
 第4章  利用地球轨道卫星的移动通信  77
 4.1  引言  77
 4.2  卫星轨道基本知识  77
 4.2.1  轨道机理  77
 4.2.2  轨道类型  78
 4.3  卫星无线路径  79
 4.3.1  卫星链路中的路径损耗  80
 4.3.2  降雨衰耗  81
 4.3.3  电离层闪烁  85
 4.3.4  多普勒频移  87
 4.3.5  卫星的覆盖  88
 4.3.6  来自地球轨道卫星的链路特性  89
 4.4  来自轨道卫星信号中的极化影响  90
 4.4.1  反射和绕射的影响  91
 4.4.2  极化的法拉第旋转  92
 参考文献  94
 第5章  陆地移动通信无线传播机制  95
 5.1  引言  95
 5.2  随机场  97
 5.2.1  随机变量与分布函数  97
 5.2.2  随机变量的矩  99
 5.2.3  平稳随机过程  100
 5.3  路径损耗  102
 5.3.1  幂定律传播机制  102
 5.3.2  对蜂窝设计的影响  105
 5.4  阴影遮挡  109
 5.4.1  引言  109
 5.4.2  阴影衰落服从的对数正态分布  111
 5.4.3  阴影遮挡和路径损耗的结合  112
 5.4.4  阴影遮挡对系统设计的影响  113
 5.4.5  合成的瑞利-对数正态(Suzuki分布)信号分布  115
 5.4.6  合成的伽马—对数正态分布  117
 5.5  多径衰落  118
 5.5.1  多径衰落的物理基础  119
 5.5.2  多径衰落的数学模型——Clarke模型  120
 5.5.3  信号包络的瑞利分布  123
 5.5.4  信号功率的指数分布  124
 5.5.5  信号包络的莱斯分布  126
 5.5.6  Nakagami-m 分布  128
 附录5-1  用误差函数表示高斯(正态)分布  130
 附录5-2  (5.83)式中随机变量sc(dB)的均值和方差  131
 附录5-3  (5.86)式中随机变量sc的均值和方差  133
 附录5-4  (5.112)式中随机变量sdB的均值和方差  134
 附录5-5  (5.117)式中随机变量r的均值  135
 参考文献  136
 第6章  陆地移动通信路径损耗传播模式  138
 6.1  传播模式的分类  138
 6.2  宏小区传播模式  139
 6.2.1  Okumura-Hata模式  139
 6.2.2  COST 231-Hata模式  143
 6.2.3  Lee模式  143
 6.2.4  Ibrahim和Parsons模式  144
 6.2.5  McGeehan和Griffiths模式  145
 6.2.6  Atefi和Parsons模式  145
 6.2.7  Sakagami-Kuboi模式  146
 6.2.8  Ikegami模式  146
 6.2.9  Walfisch和Bertoni模式  147
 6.2.10  Xia和Bertoni模式  147
 6.2.11  COST 231-Walfisch-Ikegami模式  150
 6.2.12  基于绕射屏布局的其他模式  153
 6.2.13  根据900MHz频段的测试情况来估算1800MHz频段的市区传输损耗  154
 6.3  微小区传播模式  154
 6.3.1  双射线模式  154
 6.3.2  多射线模式  155
 6.3.3  多隙缝波导模式  155
 6.3.4  Lund大学模式  158
 6.4  室内传播模式  158
 6.4.1  对数距离路径损耗模式  159
 6.4.2  衰减因子模式  159
 6.4.3  软隔墙和混凝土墙衰减因子模式  161
 6.4.4  Keenau-Motley模式  161
 6.4.5  多层墙模式  161
 6.5  建筑物内. 靠近建筑物和进入建筑物的传播  162
 6.5.1  理论上的建筑物内传播  162
 6.5.2  靠近建筑物的传播  163
 6.5.3  进入建筑物的传播  164
 6.6  IMT-2000模式  165
 6.6.1  室内办公环境  165
 6.6.2  室外到室内和步行的环境  166
 6.6.3  车载环境  166
 6.6.4  IMT-2000模式中的迟延扩展值  166
 6.7  第三代移动系统用的混合预测算法[44]  167
 6.7.1  模式的基本考虑  167
 6.7.2  数学描述  167
 参考文献  170
 第7章  陆地移动通信无线传播——多径信道特性  174
 7.1  多径信道的数学模型  174
 7.2  多普勒扩展和延迟扩展  176
 7.2.1  相干时间和多普勒扩展  176
 7.2.2  相干带宽和延迟扩展  178
 7.3  非频率选择性(平坦)多径衰落  182
 7.3.1  接收信号的相关性和功率谱  183
 7.3.2  接收信号包络和相位的分布  189
 7.3.3  包络的相关性和谱  191
 7.3.4  电平通过率和衰落持续时间  195
 7.3.5  谱相关  201
 7.4  频率选择性多径衰落  204
 7.5  分集技术  208
 7.5.1  微分集技术  209
 7.5.2  宏分集技术  214
 7.5.3  RAKE接收机  216
 参考文献  216
 第8章  射线跟踪  219
 8.1  引言  219
 8.2  几何模型和形态模型  220
 8.2.1  几何模型  220
 8.2.2  形态模型  220
 8.2.3  多面体面模型  221
 8.3  射线跟踪用的基本原理  223
 8.3.1  阴影测试  223
 8.3.2  可视化和UHF传播的射线跟踪技术  224
 8.4  三维(3-D)射线跟踪技术  226
 8.4.1  射线发射的射线跟踪技术  226
 8.4.2  射线管的射线跟踪技术  231
 8.4.3  传统镜像法的射线跟踪技术  236
 8.4.4  SBR/镜像法的射线跟踪技术  239
 8.5  射线跟踪加速技术  242
 8.5.1  二元空间分区算法  243
 8.5.2  空间体积分区算法  248
 8.5.3  角度的Z缓存区算法  250
 8.5.4  SVP和AZB技术之间的比较  256
 8.6  二次绕射时绕射点的精确计算  256
 8.7  射线跟踪用的基本算法  257
 8.7.1  具有任意3-D多面体面的射线求交算法  258
 8.7.2  具有特殊3-D多面体面的射线求交算法  262
 附录8A  任意多面体面的法向矢量  262
 附录8B  背面采集  263
 参考文献  263