无线传播理论

无线传播理论

学习完本课程，您将能够：掌握无线电波传播原理，为后续的链路预算等做理论准备。课程目标Page2内容介绍第一章无线电波基本原理第二章无线电波传播特性第三章无线电波传播模型Page3基本原理－无线频谱不同的频段内的频率具有不同的传播特性FrequencyClassificationDesignation3-30Hz

30-300HzExtremelyLowFrequencyELF300-3000HzVoiceFrequencyVF3-30KHzVery-lowFrequencyVLF30-300KHzLowFrequencyLF300-3000KHzMediumFrequencyMF3-30MHzHighFrequencyHF30-300MHzVeryHighFrequencyVHF300-3000MHzUltraHighFrequencyUHF3-30GHzSuperHighFrequencySHF30-300GHzExtremelyHighFrequencyEHF300-3000GHz

Page4电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场基本原理－电磁波的传播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极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，为垂直极化波如果电波的电场方向与地面平行，为水平极化波Page5基本原理－电磁波的传播池塘中的波纹：能量从源点向四周传播，并逐渐减弱电磁波的传播与此类似，不同之处（当辐射源是各向同性的理想点源时）：在三维空间以球面波的形式传播传播介质不同，空气、障碍物、反射物Page6直射波及地面反射波（最一般的传播形式）对流层反射波（传播具有很大的随机性）山体绕射波（阴影区域信号来源）电离层反射波（超视距通讯途径）基本原理－传播途径Page7①建筑物反射波②绕射波③直达波④地面反射波基本原理－传播路径Page8内容介绍第一章无线电波基本原理第二章无线电波传播特性第三章无线电波传播模型Page9无线传播环境电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素：自然地形（高山、丘陵、平原、水域）人工建筑的数量、分布、材料特性该区域植被特征天气状况Page10RTTR地形分类准平滑地形表面起伏平缓，起伏高度小于等于20米的地形不规则地形除了准平滑地形之外的其余地形，可按状态分为：丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形等Page11距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落信号衰落Page12快衰落的类型空间选择性衰落在不同地点（空间）衰落特性不一样一般是由于物体反射形成时间选择性衰落在不同时间衰落特性不一样主要是快速移动用户引起的多普勒频移造成频率选择性衰落在不同频率衰落特性不一样主要由宽带信号的时间色散引起Page13克服快衰落的手段－分集技术空间选择性衰落空间分集：采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式。分集天线水平距离大于12倍波长极化分集：两接收天线极化方向正交发射分集：克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别而导致的阴影区引起）Page14克服快衰落的手段－分集技术时间选择性衰落时间分集－符号交织、检错、纠错编码、RAKE接收技术频率选择性衰落频率分集－GSM体制采用跳频、CDMA体制采用扩频Page15分集接收合并技术最大比合并在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，在送入检测器进行监测等增益合并在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照相等的增益系数，同相相加，在送入检测器进行监测选择性合并在N个分集支路中选择具有最大信噪比的支路作为输出Page16解决均衡、RAKE技术电波时延扩展起源于反射，主要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题，当多径信号不能被接收机区分时就产生同信道干扰（CCI），对于移动通信系统，多径时延必须大于一个码片周期(0.26µs)才能被识别Page17Doppler效应的例子：火车经过你的身边V：移动台速度：信号到达角度Doppler频移移动通信中的Doppler频移Page18TR绕射损耗电磁波在绕射点四处扩散绕射波覆盖除障碍物外的所有方向扩散损耗最为严重计算公式复杂，随不同绕射常数变化Page19XdBmWdBm穿透损耗=X-W=BdB电磁波穿透墙体的反射和折射穿透损耗（1）室内信号取决于建筑物的穿透损耗室内窗口处与室内中部信号差别较大建筑物材质对穿透损耗影响较大电磁波的入射角对穿透损耗影响较大Page20TR穿透损耗（2）物体阻挡/穿透损耗为：隔墙阻挡：5－20dB楼层阻挡：＞20dB，室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层家具和其它障碍物的阻挡：2－15dB厚玻璃：6－10dB火车车厢的穿透损耗为：15－30dB电梯的穿透损耗：30dB左右茂密树叶损耗：10dBPage21内容介绍第一章无线电波基本原理第二章无线电波传播特性第三章无线电波传播模型Page22常用传播模型自由空间传播模型Okumura(奥村)/Hata模型COST231-Hata模型COST231Walfish-Ikegami模型Keenan-Motley模型计算机辅助计算模型Page23自由空间传播模型自由空间传播模型适用于具有各向同性传播介质（如真空）的无线环境，是理论模型。该环境在现实中并不存在，但空气介质近似于各向同性介质。Lo=91.48+20lgd,forf=900MHzLo=97.51+20lgd,forf=1800MHzLo=98.84+20lgd,forf=2100MHzPage24适用范围： 频率范围f: 150~1500MHz 基站天线高度Hb:30~200m 移动台高度Hm: 1~10m 距离d: 1~20kmOkumura-Hata模型宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过1500MHz以上时不适用Page25适用范围： 频率范围f: 1500~2000MHz 基站天线高度Hb:30~200m 移动台高度Hm: 1~10m 距离d: 1~20kmCOST231-Hata模型宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过2000MHz或低于1500MHz时不适用Page26适用范围： 频率范围f: 800~2000MHz 基站天线高度Hbase: 4~50m 移动台高度Hmobile: 1~3m 距离d: 0.02~5km

建筑物高度Hroof(m)

路面宽度w(m)

建筑物间距b(m)

相对直射波方向的街道走向α()COST231Walfish-Ikegami模型市区环境，宏蜂窝或微蜂窝郊区环境或乡村环境不适用Page27Keenan-Motley模型在自由空间传播模型的基础上增加了墙壁和地板的穿透损耗

P－墙壁损耗参考值，W－墙壁数目主要适用室内环境没有考虑到多径的影响Page28Pathloss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff)+K6lg(Heff)lg(d)+K7+KclutterPathloss：路径损耗(dB)K1： 与频率相关的常数K2： 距离衰减常数K3、K4：移动台天线高度修正系数K5、K6：基站天线高度修正系数K7： 绕射修正系数Kclutter：地物衰减修正系数d： 基站与移动台之间的距离(km)Hms、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m)ASSET规划软件模型K参数参考值K1152/1800MUrbanK244.90K3-2.55K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.80计算机辅助计算模型Page29计算机辅助计算模型Pathloss：路径损耗(dB)K1： 偏置常数K2： 距离衰减常数K3： 基站天线高度修正系数K4： 绕射计算的乘数（必须为正数）K5： log(HTxeff)log(d)的乘数K6： 移动台天线高度修正系数Kclutter： 地物衰减修正系数d： 基站与移动台之间的距离(m)Hmeffs、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m)U-net规划软件模型K参数参考值K1-52.92K268.6K35.83K41K5-6.55K60Pathloss=K1+K2logd+K3log(Heff)+K4Diffraction +K5log(d)log(Heff)+K6(Hmeff)+Kclutterf(clutter)Page30理论传播模型射线跟踪模型－Volcano传播模型利用计算机辅助计算，计算每一条从发射机经过传播路径到达接收机的信号，并加以合成要求高精度的电子地图－精度5米以上Page31小结本章主要讲述了无线电波的相关知识，