无线电波知识

第6章无线电波知识6.1无线电波传播特性6.2无线电波传播模型6.1无线电波传播特性

移动通信系统----空中传播无线电波信号了解无线电波传播特性的原因如下：确定频段分配频率确定无线电波的覆盖范围计算通信的概率计算系统间的电磁干扰确定无线设备的参数无线电波的分类主要是按照波段来划分的。无线电波分布在3Hz到3000GHz之间，在这个频谱内划分为12个带无线电波传播特性

频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远，绕射能力越强，但穿透能力弱。同时，低频段频率资源紧张，系统容量有限，因此主要应用于广播、电视、寻呼等系统。高频段频率资源丰富，系统容量大；但是频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越近，绕射能力越弱。另外频率越高，技术难度越大，系统的成本也相应提高。频率特性

电场和磁场是互相垂直的，同时两者又垂直于传播方向通过电场和磁场的相互激励作用，将能量传到远方。电磁波的传播速度就等于光的传播速度电磁波的传播方式洛伦兹力示意图（一）洛伦兹力示意图（二）磁场方向：垂直向上负电荷的运动：呈螺旋形上升影响传播环境的主要因素：自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）；人工建筑的数量、高度、分布和材料特性；该地区的植被特征；天气状况；自然和人为的电磁噪声状况。

多径传播无线电波在空中所遇到的衰落由三部分组成路径损耗

移动用户与基站之间相对距离产生变化而引起的传播损耗。慢衰落（阴影衰落）----场强中值服从对数正态分布移动台和基站中间的直达径被障碍物遮挡，移动台运动到了障碍物形成的阴影区中，接收信号强度下降而形成阴影效应。快衰落----场强服从瑞利分布

多径效应引起，接收端收到信号的合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化很大，接收信号的瞬时值快速变化。快衰落和慢衰落的区别变化速度场强分布与位置和环境的关系可预测性快衰落快瑞利无关无慢衰落慢对数正态有关有概率密度函数：瑞利分布概率密度函数：对数正态分布快衰落又可以细分为以下3类：时间选择性衰落：

用户的快速移动在频域上产生多普勒效应而引起频率扩散，从而引起时间选择性衰落。空间选择性衰落：

不同的地点，不同的传输路径衰落特性不一样。频率选择性衰落：

不同的频率衰落特性不一样，引起时延扩散，从而引起频率选择性衰落。快速功率控制分集技术

以上两种手段主要是在发射端和接收端采用一定的技术手段进行补偿快衰落的补偿手段时间分集：

主要靠交织、检错和纠错编码、RAKE接收等方法，使包含同一信息的不同部分在不同的时间发射和接收。不同交织和编码方案所具备的抗衰落特性不一样，这也是当今移动通信研究的前沿课题。空间分集：

主要采用两根分集天线发射/接收的办法来获得抗衰落的能力。空间分集主要用于基站的接收端和发射端，而对于移动台而言，因为只有一根天线，因而不具有这种空间分集功能。另外，CDMA系统中，移动台处于软切换的情况时，也可以认为是一种空间分集的形式。常用的分集方法极化分集：

主要是指在接收端采用双极化天线，能够接收两路独立的快衰落特性不相关的无线信号，处理之后能够带来抗衰落的能力。频率分集：

对于GSM等窄带系统而言，频率分集主要通过跳频技术实现。对于WCDMA等宽带系统而言，由于采用了直序扩频技术，信道带宽较宽，本身就具有频率分集的能力。6.2无线电波传播模型移动通信网络规划的基础----无线电波传播模型无线电波传播模型的确定步骤：

实际的测量，

借助计算机进行曲线拟合

勾勒电波的传播公式另外，无线传播模型还受到系统工作频率和移动台运动状况的影响。自由空间是指充满均匀、线性、各向同性理想介质的无限大空间，是一种理想情况，如卫星的电波传播就很接近自由空间的传播条件。

经推导，自由空间的传播损耗为：

从上面的公式可以看出，距离每增加一倍，路径损耗增加6dB，频率每增加一倍，路径损耗也增加6dB。自由空间传播模型是其他传播模型分析的基础，其它传播模型都是在它之外考虑了别的实际传播环境的影响因素而形成的。自由空间传播模型：

它是规划软件通常采用的传播模型，适用于1500MHz以下的大于1公里范围的宏蜂窝。传播模型公式如下：f为频率，单位：MHz；hb为基站天线高度，单位：米；d为基站与移动台之间的距离，单位：km；hm为移动台天线高度，单位：米；A(hm)函数与不同的无线传播环境有关Okumura-Hata模型：

它是根据Okumura-Hata模型进行一定的修改得到的。COST231-Hata模型适用于1500－2000MHz，在1km以内预测不准传播模型公式如下：f为频率，单位：MHz；hb为基站天线高度，单位：米；hm为移动台天线高度，单位：米；d为基站与移动台之间的距离，单位：km；A(hm)函数与不同的无线传播环境有关；Cm是一个修正因子，对于中等城市和郊区中心区，Cm为0dB，对于大城市，Cm为3dB。COST231-Hata模型：

对于农村准开阔地来说，

Lrqo(dB)=Lu-4.78*[log(f)]2+18.33*log(f)-35.94；对于农村开阔地来说，Lro(dB)=Lu-4.78*[log(f)]2+18.33*log(f)-40.94。适用于基站天线一般比周围建筑物低的微蜂窝中对于基站和移动台之间有直达径的情况，传播模型公式为：

当d≥20米

当d<20米其中Lo为自由空间传播损耗对于基站和移动台之间有直达径的情况，传播模型公式为：

当Lrts＋Lmsd≤0时，Lb＝LoLrts为屋顶和街道之间的衍射和散射损耗（对应慢衰落）；Lmsd为多径损耗（对应快衰落）。COST231WalfishIkegami模型SPM是华为无线网络规划工具所采用的宏蜂窝传播模型传播模型公式为：D为发射机和接收机之间的距离，单位：米；Htxeff为发射机天线的有效高度，单位：米；Diffractionloss为传播路径上障碍物