2.4G天线信号传输损耗

2 4G 天线信号传输损耗 损耗是指在传输过程中因传输介质等因素引起的能力损失 无线信道空间传输损耗 超高频和微波波段信号的空间传播 会对信号带来多种传输损伤 很大衰减和多径衰落 1 直线传播损伤 衰减和失真 自由空间损耗 噪声 大气吸收 多径和折射 2 衰减因素 双绞线 电缆到光纤 波导等传输媒体 都是导向媒体 而在自由空间长距离的电磁波传 播 属于非导向媒体传输 因此衰减是较为复杂的距离函数 并在地球周围受到充满大气层 的影响 传播衰减主要影响因素是 传播频段 f 传播距离 L 电磁波速率 C 近于光速 自由空间传播损耗 1 微波段信号远程传播如卫星到地面约 36000km 信号波束随传播距离而发散 上行链路 的发射信号功率 由大功率速调管可达上千瓦 而卫星转发器只能靠太阳能供电 由于卫 星表面积受限 因此下行链路发射功率很难达到上百瓦 因此地球站接收信号功率不过微 瓦级 并且还包含了收 发天线增益几十个 dB 的补偿效果 2 空间传播损耗 dB 多径传播和多径衰落 1 多径传播 天线辐射的信号以三种方式传播 地波 天波和空间波 后者即称谓的直线波 当电磁波遇有比其波长要大的障碍物时 则发生反射 并在该物体边界进行衍射 绕射 若障碍物尺寸不大于电磁波长 会发生散射 即散射成几路弱信号 多径衰落 2 多径传播后果 多径到达的信号 由于相位不同 强弱相差很大 若无序混迭 相位抵消 就使接收信 号难以检测与恢复质量良好的信息 产生严重的码间干拢 ISI 特别是在较高速度的移动台天线发出的信号 运动方向 障碍物环境较快变化 多径信 号中主路径不稳定等因素导致的接收信号更难处理 3 衰落类型 慢衰落 平坦衰落 flat fading 快衰落 fast fading 选择性衰落 Selective fading 4 衰落信道的 3 种类型 高斯信道 是最简单的信道模型 同时它更符合于通信恒参传输媒体 本书各种传 输系统 均是基于高斯信道进行性能分析 瑞利衰落信道 多径衰落导致多条均很弱的路径信号 而不存在一条主路径 赖斯衰落信道 是较瑞利衰落利于处理的情况 它具有明显的主路径和多个较弱的 间接路径 5 多径衰落环境下的信号接收 选用适当的分集技术与合并处理 自适应均衡 前向纠错编码 高性能传输技术 如 TCM 复合编码 OFDM 等 电波在自由空间传播的损耗公式为 Lbs dB 32 45 20lgf MHz 20lgd km 式中 Lbs 为自由空间的路径传播损耗 它与收发天线增益 Gr Gt 无关 仅与传输路径有 关 如果将其他参数保持不变 仅使工作频率 f 或传输距离 d 提高一倍 则其自由空间 的路径损耗就增加 6dB 对于 WLAN 工作在 2 4GHz 在自由空间中传播损耗为 f 2400MHz Lbs 100 20lgd km Lbs 100 20lgd km 距离 m 1 5 20 30 40 50 80 100 损耗 dB 40 54 66 70 72 74 78 80 而实际中 电波还要受到诸如地面的吸收 反射 障碍物的阻挡等影响 在室内的障碍物 通常为墙壁 隔断 地板等 障碍物对电波的阻挡效果与障碍物的结构有关 木质结构的 损耗为 5dB 钢筋混凝土结构的损耗为 25dB 以型号 FH AP2400 的无线接入节点设备和 FH 325 的无线 PCMCIA 网卡为例 分析 AP 在室内 覆盖范围的大小 为分析简单起见 只考虑空间传播和障碍物 墙壁 隔断 地板 阻挡对电波的损耗 下 表列出了电波通过不同的障碍物后 FH AP2400 ISP 的有