第3讲 大尺度路径损耗

12024/2/27第三讲大尺度路径损耗3.1无线电波传播介绍3.2自由空间传播模型3.3反射传播模型3.4绕射传播模型3.5实际链路预算3.6室外传播模型22024/2/27第三讲大尺度路径损耗3.1无线电波传播介绍3.2自由空间传播模型3.3反射传播模型3.4绕射传播模型3.5实际链路预算3.6室外传播模型32024/2/27无线通信——

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。3.1无线电波传播介绍42024/2/27无线电波的极化

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。直线极化(垂直极化、水平极化、45度极化…)园极化椭圆极化(左旋极化、右旋极化)3.1无线电波传播介绍电场电场电场振子磁场磁场电波传输方向52024/2/273.1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。移动通信中采用的就是平面极化(线极化)。极化的一些基本概念62024/2/273.1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0～360°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。极化的一些基本概念72024/2/273.1无线电波传播介绍

若天线水平架设，则产生的电场也是水平方向的，称水平极化天线。若天线垂直架设，则产生的电场也是垂直方向的，称垂直极化天线。

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。但实际中，电磁波传播途中遇到反射折射，会引起极化方向偏转。极化的天线82024/2/27无线电波传播特点由移动所带来的随机性；复杂的路径带来信号电平的衰耗；移动台的速度也会对信号电平的衰落带来影响。3.1无线电波传播介绍92024/2/27长波 30－300KHz 10-1km 中波 0.3-1.5MHz 1000-200m短波 1.5-30MHz 100-10m超短波:米波 30-300MHz 10-1m微波：分米波 0.3－3GHz 100-10cm

厘米波 3-30GHz 10-1cm

毫米波 30-300GHz 10-1mm

亚毫米波 300-3000GHz 1-0.1mm光波：红外光 3103-3105GHz 100-1m

可见光 3105-3106GHz 0.8-0.4m无线通信的频谱环境

绕射性强反射性强3.1无线电波传播介绍当前陆地移动通信主要使用的频段VHF和UHF,即150MHz、450MHz、900MHz、1800MHz。其频率收发间隔分别为：5.7MHz、10MHz、45MHz、95MHz。102024/2/27移动通信中传播的方式主要有直射波、反射波、绕射波、散射波和地表面波等传播方式。在分析移动通信信道时，主要考虑直射波和反射波的影响。3.1无线电波传播介绍移动通信的电波传播路径112024/2/273.1无线电波传播介绍典型的移动信道电波传播路径122024/2/27移动无线信号衰落曲线3.1无线电波传播介绍132024/2/27传播模型的建立目的：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。分类：

大尺度传播模型：描述发射机和接收机之间长距离（几百米或几千米）上的场强变化模型。

小尺度传播模型：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模型。3.1无线电波传播介绍142024/2/27第三讲大尺度路径损耗3.1无线电波传播介绍3.2自由空间传播模型3.3反射传播模型3.4绕射传播模型3.5实际链路预算3.6室外传播模型152024/2/27自由空间中的视距传播3.2自由空间传播模型电波辐射球面发射点接收点Friis公式162024/2/27自由空间中的视距传播3.2自由空间传播模型路径损耗(当系统硬件无损耗，即L=1时)Friis自由空间模型适用条件：d为远场值。即d≥df＝2D2/l，且df>>D,

df>>l172024/2/27自由空间中的视距传播3.2自由空间传播模型

上式不包含d=0的情况，常用到参考距离d0

对比P46式(3.6)

例4.1,例4.2182024/2/27第三讲大尺度路径损耗3.1无线电波传播介绍3.2自由空间传播模型3.3反射传播模型3.4绕射传播模型3.5实际链路预算3.6室外传播模型192024/2/273.3反射传播模型移动通信中的基本传播机制202024/2/273.3反射传播模型移动通信中的基本传播机制212024/2/273.3反射传播模型移动通信中的基本传播机制222024/2/273.3反射传播模型双线地面反射模型232024/2/273.3反射传播模型双线地面反射模型视距和反射路径差：电波相位差：光速242024/2/273.3反射传播模型双线地面反射模型双线模型合成场强：双线模型的接收功率：距发射机d0处的场强k=4πE0d0hthr/λ

252024/2/273.3反射传播模型双线地面反射模型P85例4.6262024/2/27第三讲大尺度路径损耗3.1无线电波传播介绍3.2自由空间传播模型3.3反射传播模型3.4绕射传播模型3.5实际链路预算3.6室外传播模型272024/2/273.4绕射传播模型刃形绕射模型的一般图示282024/2/273.4绕射传播模型刃形绕射简化几何图示292024/2/273.4绕射传播模型刃形绕射的几个基本公式路径差：302024/2/273.4绕射传播模型刃形绕射的几个基本公式

绕射增益：312024/2/273.4绕射传播模型

绕射增益曲线图322024/2/273.4绕射传播模型刃形绕射例题P91

例4.7

例4.8332024/2/27第三讲大尺度路径损耗3.1无线电波传播介绍3.2自由空间传播模型3.3反射传播模型3.4绕射传播模型3.5实际链路预算3.6室外传播模型342024/2/273.5实际链路预算路径损耗模型注意是功率的损耗！不是接收功率！352024/2/273.5实际链路预算实际链路预算：P98例4.9362024/2/27第三讲大尺度路径损耗3.1无线电波传播介绍3.2自由空间传播模型3.3反射传播模型3.4绕射传播模型3.5实际链路预算3.6室外传播模型372024/2/273.6室外传播模型奥村（Okumura）模型公式：适用范围：p103382024/2/273.6室外传播模型奥村（Okumura）模型392024/2/273.6室外传播模型奥村（Okumura）模型P105

例4.10402024/2/273.6室外传播模型Hata模型

根据Okumura曲