第3讲 大尺度路径损耗

1、1 2021-6-24 第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗 n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 n3.3 反射传播模型反射传播模型 n3.4 绕射传播模型绕射传播模型 n3.5 实际链路预算实际链路预算 n3.6 室外传播模型室外传播模型 2 2021-6-24 第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗 n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 n3.3 反射传播模型反射传播模型 n3.4 绕射传播模型绕射传播模型 n3.5 实际链路预算实际链路预算 n3.6 室外传播模型室外传播模型

2、3 2021-6-24 采用无线电波来进行信息的传输。采用无线电波来进行信息的传输。 无线电波是一种能量传输形式，在传播过程无线电波是一种能量传输形式，在传播过程 中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这 两者又都垂直于传播方向。两者又都垂直于传播方向。 3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 4 2021-6-24 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一无线电波在空间传播时，其电场方向是按一 定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的 极化。极化。 直线极化直线极化( (垂直极化、水平极化、垂直极化、水平极化、4

3、545度极化度极化) ) 园极化园极化 椭圆极化椭圆极化( (左旋极化、右旋极化左旋极化、右旋极化) ) 3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 电场电场 电场电场 电场电场 振振 子子 磁场磁场 磁场磁场 电波传输方向电波传输方向 5 2021-6-24 3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 【极化方向】极化电磁波的电场方向称为极 化方向。 【极化面】极化电磁波的极化方向与传播方 向所构成的平面称为极化面。 【平面极化】极化方向保持固定的方向称为 平面极化，也称线极化。垂直极化和水平极 化都是平面极化的特例。移动通信中采用的移动通信中采用的 就是平面极化就是平面极化(线极化线极化)。

4、6 2021-6-24 3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 【垂直极化】极化面(电场方向)与地面垂直。 【水平极化】极化面(电场方向)与地面平行。 【圆极化】极化面与地面夹角从0360周期 变化，即电场幅度不变，方向轨迹为圆。 【椭圆极化】电场幅度变化，方向轨迹为椭圆。 7 2021-6-24 3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 若若天线水平架设，天线水平架设，则则产生的电场也是水平方向的，产生的电场也是水平方向的， 称称水平极化天线。水平极化天线。若若天线垂直架设，天线垂直架设，则则产生的电场也是产生的电场也是 垂直方向垂直方向的，称的，称垂直极化天线。垂直极化天线。 只有收信天

5、线的极化方向与所接收电磁波的极化方只有收信天线的极化方向与所接收电磁波的极化方 向一致才能感应出最大的信号。但实际向一致才能感应出最大的信号。但实际中中，电磁波传播，电磁波传播 途中遇到反射折射，会引起极化方向偏转途中遇到反射折射，会引起极化方向偏转。 8 2021-6-24 n由移动所带来的随机性；由移动所带来的随机性； n复杂的路径带来信号电平的衰耗；复杂的路径带来信号电平的衰耗； n移动台的速度也会对信号电平的衰落移动台的速度也会对信号电平的衰落 带来影响。带来影响。 3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 9 2021-6-24 绕绕 射射 性性 强强 反反 射射 性性 强强 3.1

6、 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 当前陆地移动通信主要使当前陆地移动通信主要使 用的频段用的频段VHF和和UHF, 即即 150MHz、450MHz、 900MHz、1800MHz。 其频率收发间隔分别为：其频率收发间隔分别为： 5.7MHz 、 10MHz 、 45MHz 、 95MHz。 10 2021-6-24 n移动通信中传播的方式主要有移动通信中传播的方式主要有直射直射 波波、反射波反射波、绕射波绕射波、散射波散射波和和地地 表面波表面波等传播方式。等传播方式。 n在分析移动通信信道时，主要考虑在分析移动通信信道时，主要考虑 直射波和反射波的影响。直射波和反射波的影响。 3.1 无

7、线电波传播介绍无线电波传播介绍 移动通信的电波传播路径移动通信的电波传播路径 11 2021-6-24 3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 典型的移动信道电波传播路径典型的移动信道电波传播路径 12 2021-6-24 移动无线信号衰落曲线移动无线信号衰落曲线 3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 13 2021-6-24 传播模型的建立传播模型的建立 n目的：目的：预测给定范围内的平均接收场强预测给定范围内的平均接收场强 和特定位置附近场强的变化。和特定位置附近场强的变化。 n分类：分类： 大尺度传播模型：大尺度传播模型：描述发射机和接收机之间长距描述发射机和接收机之间长距 离（几

8、百米或几千米）上的场强变化模型。离（几百米或几千米）上的场强变化模型。 小尺度传播模型：小尺度传播模型：描述短距离（几个波长）或短描述短距离（几个波长）或短 时间（秒级）内的接收场强的快速波动的传播时间（秒级）内的接收场强的快速波动的传播 模型。模型。 3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 14 2021-6-24 第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗 n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 n3.3 反射传播模型反射传播模型 n3.4 绕射传播模型绕射传播模型 n3.5 实际链路预算实际链路预算 n3.6 室外传播模型室外传播模型 1

9、5 2021-6-24 自由空间中的视距传播自由空间中的视距传播 3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 电波辐射球面电波辐射球面 发射点发射点 接收点接收点 Ld GGP dP rtt r 22 2 )4( )( Friis公式公式 16 2021-6-24 自由空间中的视距传播自由空间中的视距传播 3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 2 22 (dB)10log10log (4 ) ttr r PGG PL Pd 路径损耗路径损耗(当系统硬件无损耗，即当系统硬件无损耗，即L=1时时) Friis自由空间模型适用条件：自由空间模型适用条件：d为远场值。为远场值。 即即ddf2D2/

10、，且，且dfD, df 17 2021-6-24 自由空间中的视距传播自由空间中的视距传播 2 0 00 ( )() rr d P dP ddd d 3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 上式不包含上式不包含d=0的情况，常用到参考距离的情况，常用到参考距离d0 0 00 ( )dBW10log()20log rr d P dP ddd d 对比对比P46式式(3.6) 例例4.1,例例4.2 18 2021-6-24 第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗 n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 n3.3 反射传播模型反射传播模型 n3

11、.4 绕射传播模型绕射传播模型 n3.5 实际链路预算实际链路预算 n3.6 室外传播模型室外传播模型 19 2021-6-24 3.3 反射传播模型反射传播模型 20 2021-6-24 3.3 反射传播模型反射传播模型 21 2021-6-24 3.3 反射传播模型反射传播模型 22 2021-6-24 3.3 反射传播模型反射传播模型 0 i d T（发射机） R（接收机） r h t h LOS E i E rg EE TOTLOSg EEE 23 2021-6-24 3.3 反射传播模型反射传播模型 视距和反射路径差：视距和反射路径差： 电波相位差：电波相位差： 光速光速 24 20

12、21-6-24 3.3 反射传播模型反射传播模型 00 2 ( )2sin 2 20 V m TOT tr E d Ed d hhk d d 当时 双线模型合成场强：双线模型合成场强： 双线模型的接收功率：双线模型的接收功率： 22 4 tr rttr h h PPGG d 距发射机距发射机d0处的场强处的场强 k=4E0d0hthr / 25 2021-6-24 3.3 反射传播模型反射传播模型 P85 例例4.6 26 2021-6-24 第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗 n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 n3.3 反射传播模

13、型反射传播模型 n3.4 绕射传播模型绕射传播模型 n3.5 实际链路预算实际链路预算 n3.6 室外传播模型室外传播模型 27 2021-6-24 3.4 绕射传播模型绕射传播模型 d1 ht hr h h d2 T R 28 2021-6-24 3.4 绕射传播模型绕射传播模型 d1 d2 ht-hr T R hobs-hr 29 2021-6-24 3.4 绕射传播模型绕射传播模型 2 12 12 12 12 1212 2 , 2 22 ddh d d ddd d h d ddd 路径差：路径差： FresnelKirchoff绕射参数: 30 2021-6-24 3.4 绕射传播模型绕

14、射传播模型 ( )() (dB)=20log( ) 904.61) d o o d E FE E GF :无地面和障碍时自由空间场强 近似公式见书页式( 绕射增益：绕射增益： 31 2021-6-24 3.4 绕射传播模型绕射传播模型 绕射增益曲线图绕射增益曲线图 -3-2-1012345 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 刃 形 绕 射 增 益 (GddB) 费 涅 尔 绕 射 参 数 32 2021-6-24 3.4 绕射传播模型绕射传播模型 P91 例例4.7 例例4.8 33 2021-6-24 第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗 n3.1 无线电波传播介绍

15、无线电波传播介绍 n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 n3.3 反射传播模型反射传播模型 n3.4 绕射传播模型绕射传播模型 n3.5 实际链路预算实际链路预算 n3.6 室外传播模型室外传播模型 34 2021-6-24 3.5 实际链路预算实际链路预算 注意是功率的损耗！不是接收功率！注意是功率的损耗！不是接收功率！ 35 2021-6-24 3.5 实际链路预算实际链路预算 P98 例例4.9 36 2021-6-24 第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗 n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 n3.3 反射传播模型反射传播模型 n3.4 绕射传播模型绕射传播模型 n3.5 实际链路预算实际链路预算 n3.6 室外传播模型室外传播模型 37 2021-6-24 3.6 室外传播模型室外传播模型 公式：公式： 适用范围：适用范围：p103 38 2021-6-24 3.6 室外传播模型室外传播模型 39 2021-6-24 3.6 室外传播模型室外传播模型 P105 例例4.10 40 2021-6-24 3.6 室外传播模型室外传