電波傳播與信道模型1

1、 通信是通過信道來傳送信息的，任何通信系統(tǒng) 首先必須分析和掌握信道的特點和實質(zhì)，圍繞著通 信傳輸?shù)臄?shù)量與質(zhì)量，進行不斷的優(yōu)化。才能針對 存在的問題對癥下藥，給出相應(yīng)的技術(shù)解決方案。 移動信道屬于無線信道，是開放式的客觀存在 的變參量信道，且通信用戶具有隨機移動性的特點。 移動通信中所采用的各種技術(shù)，都是針對移動通信 的信道特點，以解決移動通信中的有效性、可靠性 和安全性為目標(biāo)而設(shè)計的。分析移動環(huán)境的電波傳 播是解決移動通信關(guān)鍵問題的前提，是移動通信中 各種新技術(shù)的源泉和動力。 Maxwell建立了宏觀電磁場現(xiàn)象的統(tǒng)一理論，奠定了無 線電技術(shù)理論基礎(chǔ)。在時變電磁場中，變化的磁場激發(fā) 旋渦電場；而

2、變化的電場同樣可以激發(fā)渦旋磁場。電場 與磁場之間的相互激發(fā)可以脫離電荷和電流而發(fā)生。電 場與磁場的相互聯(lián)系， 相互激發(fā)，時間上周而復(fù)始， 空間上交鏈重復(fù)， 這一過程預(yù)示著波動是電磁場的基 本運動形態(tài)。 他的這一預(yù)言在Maxwell去世后（1879年） 不到10 年的時間內(nèi)，由德國科學(xué)家Hertz通過實驗證實。 從而證明了Maxwell的假設(shè)和推廣的正確性。 電磁波 無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無線電波 在真空中的傳播速度等于光速。我們用公里秒 表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：/ ，式中為傳播媒質(zhì)的介 電常數(shù)?？諝獾慕殡姵?shù)與真空的很接近，略大于。 因此，無線電波在空氣中 的傳播

3、速度略小于光速，通常 我們就認為它等于光速。 n 三者的關(guān)系用式V/f 描述。 其中中，V為速度，單位為米/秒；f為頻率，單位為赫茲；為波長， 單位為米。 由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質(zhì)中傳播時， 速度是不同的，因此波長也不一樣。 n 移動通信研究的對象為：10100cm (分米波）,f=3003000MHz， UHF （特高頻）頻段，屬于微波頻段。 以空間波LOS傳播為主 傳播受地平線限制 受反射、繞射和散射影響 無線電通信& 電視頻道等. 波長波長 B B l la ah h b la h bl ahblah 傳播方向 H方向 E方向 傳播方式:TEM波-橫電磁波 無

4、線電波是一種能量傳輸 形式，在傳播過程中，電場和 磁場在空間是相互垂直的，同 時這兩者又都垂直于傳播方向。 在自由空間中電磁波的電場矢量在空間的取向稱之為電磁波的極 化。 電磁波的極化有三種形式: 橢圓極化（沿傳播方向分：左旋極化、右旋極化） 圓極化（沿傳播方向分：左旋極化、右旋極化） 線極化 例如：電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。 如果電波的電場方向與地面平行，則稱它為水平極化波。這兩種 極化方式均屬于線極化。 當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，在接收過程 中通常都要產(chǎn)生極化損失（類似于光的偏振）。 電磁場的三個區(qū)域及其特點 三個尺度概念： 源區(qū)的尺度： 電磁波

5、的波長： 場點至原點的距離 Vk V djexp 4 0 rr rr rJ rA r r 1 rr 1 rr 1 rr n 在天線近區(qū)場中（ ），源直接產(chǎn)生的靜態(tài)電磁場遠大于電磁場 相互激發(fā)所產(chǎn)生的電磁場。 n 場點與源區(qū)的距離大約在一個波長的數(shù)量級（ ），在這個范圍 中，源直接產(chǎn)生的靜態(tài)場與變化電磁場相互激發(fā)所產(chǎn)生的電磁場同時 并存，量級上相當(dāng)。這一區(qū)域也稱為感應(yīng)區(qū)。 n 場點遠離源區(qū)（ ）。源直接激發(fā)的靜態(tài)場遠小于電磁場相互激 發(fā)而形成的電磁場。電磁場主要以波動形式將源的能量輻射出去。這 一區(qū)域稱為遠場區(qū)，或者稱為輻射區(qū)域。 l 遠場區(qū)的判斷條件：Fraunhofer（弗朗荷費）距離： d

6、 2 /并且d D且d （其中D為天線最大尺寸，d為與天線的距離）。 l 例如：GSM900，天線長2米，遠區(qū)條件為： d 2 /=24/0.333=24m并考慮d D，遠區(qū)條件應(yīng)在50m以上。 1 rr 1 rr 1 rr 2 D 2 D 如前文所說：無線電波傳播的實質(zhì)是一種能量傳輸?shù)男问健?功率P?W(或mW、kW) 有量綱（瓦、毫瓦、千瓦） 功率傳輸系數(shù)(增益或損耗）A?倍 無量綱（0） 輸出功率Pout=APin 級聯(lián)系統(tǒng)傳輸系數(shù)AA1A2A3An（非線性） 無線電信號在傳播路徑損耗上是路徑的冪函數(shù)，具有對數(shù)線性。 功率增益（或損耗）A(dB)=10lgA（單位為dB或分貝 無量綱 ）

7、 例：某功率放大器放大倍數(shù)200倍，則功率增益10lg200=23dB 級聯(lián)系統(tǒng)傳輸系數(shù)A (dB)=10lg（A1A2A3An） = 10lgA1+10lgA2+10lgA3+10lgAn （單位為dB） 功率的對數(shù)標(biāo)度定義： P(dBm)=10lgP （單位為dBm/dB毫瓦 有量綱 ）例：100mW=20dBm 0dBKW=30dBW=60dBm n 自由空間功率通量密度（W/ ）： 通過球表面積的輻射功率密度： 不考慮天線增益。 n 在此覆蓋區(qū)域范圍內(nèi)，接收機天線“捕獲”此通 量的一小部分。 2 m 2 4 d P P t d d Fraunhofer（弗朗荷費）距離： d 2 /（滿

8、足遠 場條件）。 天線增益和天線孔徑： nG為接收機天線增益，與Ae（天線孔徑）和波長有 關(guān)。 n天線孔徑，直觀地為垂直于通量的天線面積 n接收功率( Pr) = 功率通量密度( Pd) Ae 2 D 在距離d處，接收信號功率為： 通過球表面積的輻射功率 功率傳輸系數(shù) n式中， Pt為發(fā)射機輸出功率，單位Watts n系統(tǒng)因子K取決于天線增益、系統(tǒng)損耗因子和載波頻率。 2 )( d P KdP t r 2 )( d K p dP A t r n功率傳輸系數(shù) n式中： L為系統(tǒng)損耗因子 nPt為射機輸出功率 nGt和Gr為收、發(fā)天線增益 n為載波波長 Ld GG p dP A rt t r 2

9、2 )4( )( 假設(shè)d 處于遠場區(qū)（Fraunhofer region）即d D且d ，其中 nD為天線最大直線長度 n為載波波長 無干擾，無阻擋。 kmMHzbf dfLlog20log205 .32 1、菲涅爾區(qū)：恒時延橢圓軌跡的 邊界 2、傳播余隙：第一菲涅爾區(qū)半徑的0.577倍。 滿足f(n)與f(n-1)的曲面之間的區(qū)域稱為第n菲涅爾區(qū)。N=1時，稱為 第一菲涅爾區(qū)，其是一個橢球體，第一菲涅爾區(qū)包含全部發(fā)射能量 的1/2。另外測試和理論表明，若間隙大于第一菲涅爾區(qū)半徑的0.577 倍，則損耗近似等于自由空間的損耗。 f(n)=ST+RT=SR+n*/2 S R T 間隙(第一菲涅爾

10、半徑） 反射與透射 電磁波在不同介質(zhì)交界處 會產(chǎn)生反射和折射。 良導(dǎo)體反射無衰減。 絕緣體只反射入射波能量 的一部分： n另一部分能量折射入新介質(zhì)繼續(xù) 傳播 n“Brewster角”：全反射 n直角入射：100%透射？ 非理想介質(zhì)會吸收電磁波 能量，產(chǎn)生穿透衰落。 反射角=入射角并產(chǎn)生相移。 環(huán)境損耗（dB）環(huán)境損耗（dB） 城市密集建筑物1830郊區(qū)建筑物1015 普通城區(qū)建筑物1520鄉(xiāng)村建筑物10 混凝土墻面（單）15車輛6 金屬材料2530走廊拐角810 輕質(zhì)織物35金屬制品車間512 木板(15mm)35玻璃01 石灰板(7mm) 35金屬樓梯5 穿透損耗大小不僅與電磁波頻率有關(guān)，而

11、且穿透損耗大小不僅與電磁波頻率有關(guān)，而且 與穿透物體的材料、尺寸有關(guān)。與穿透物體的材料、尺寸有關(guān)。 n 當(dāng)波撞擊在障礙物邊緣 時發(fā)生繞射。 “次級球面波” 傳播進 入陰影區(qū)； 超出直射路徑的長度導(dǎo) 致相移，費涅爾區(qū)表達 了相對于障礙物位置的 相移。 若無LOS，繞射可幫助 覆蓋。 n 繞射傳播功率是多少? 第一費涅爾區(qū)阻擋：與自由空間相比低5 至25dB 在實際移動無線環(huán)境中，接收信號比單獨繞射和反射 模型預(yù)測的要強，這是因為當(dāng)電波遇到小于信號波長 障礙物或粗糙表面的多面體時，反射能量由于散射而 散布于所有方向，給接收機提供了額外的能量和干擾。 臨近的金屬物體（街頭標(biāo)志等）、樹葉都會產(chǎn)生散射：

12、 通常采用統(tǒng)計模型。 傳播環(huán)境的復(fù)雜性傳播環(huán)境的復(fù)雜性 由于移動臺的天線比較低，傳播路徑總是受到地形及人為環(huán)境的 影響；各種地形環(huán)境和復(fù)雜的人為建筑物、樹林等使得接收信號 為大量的散射、反射信號的迭加。 移動臺的隨機移動性移動臺的隨機移動性 移動臺總是在移動，即使移動臺不同，周圍環(huán)境也一直在變化， 如人、車的移動、風(fēng)吹動樹葉等；使得基站與移動臺之間的傳播 路徑不斷發(fā)生變化。還有是移動臺相對與基站的移動方向、移動 速度的不同，都會導(dǎo)致信號電平的變化。 信號電平隨機變化信號電平隨機變化 信號電平隨時間和位置的變化而變化；只能用隨機過程的概率分 布來描述。 傳播的開放性傳播的開放性 空間干擾現(xiàn)象嚴(yán)重

13、，比較常 見的有同頻干擾、鄰頻干擾； 還有互調(diào)干擾等；隨著頻率 復(fù)用系數(shù)的提高，同鄰頻干 擾將成為主要因素。 人為噪聲現(xiàn)象嚴(yán)重人為噪聲現(xiàn)象嚴(yán)重 人為噪聲主要是機動車的點 火噪聲；還有電力線噪聲和 工業(yè)噪聲。 影響接收信號強度的兩個因素： n距離 路徑衰減 n多徑 相位差 綠色信號比藍色信號到達紅接收點的傳輸 距離長（K+1/2） K=0、1、2、3、 對900MHz 信號， (波長) =33cm。 自由空間傳播（LOS）。（最強） 反射：當(dāng)電波信號傳播碰撞到大大地大于信號波長 的障礙物時發(fā)生反射。（次強） 繞射：信號能量繞過障礙物傳播的機制稱為繞射。 （次強） 散射：當(dāng)電波信號傳播碰撞到小于信

14、號波長障礙物 或粗糙多面體時發(fā)生散射。（最弱） 從接收信號的角度進行統(tǒng)計分析： n接收信號的幅度變化及分布 n接收信號的到達角分布 從多徑的數(shù)學(xué)表達式角度分析： n研究多徑中每徑幅度的分布 n研究每徑的到達角和分布 n研究每徑的時延特性及分布 從模型的角度。 尺度不同： n大尺度（ 范圍內(nèi)的平均值） n小尺度（在波長量級范圍內(nèi)的測量值） 環(huán)境特征不同： 室外、室內(nèi)、陸地、海洋、空間等等。 應(yīng)用區(qū)域不同： 宏蜂窩（2km）、微蜂窩（500m）、微 微蜂窩。 l 大尺度衰落預(yù)測距離 的電波傳 播行為： 是由于電波傳播路徑上收到建筑物 及山體等的阻擋所產(chǎn)生的陰影效應(yīng) 而產(chǎn)生的損耗。 距離和主要環(huán)境特

15、征的函數(shù)，粗略 地認為與頻率無關(guān)，一般遵從對數(shù) 正態(tài)分布； 當(dāng)距離減小到一定程度時，模型就 不成立了； 用于無線系統(tǒng)覆蓋和粗略的容量規(guī) 劃建模。 小尺度（衰落）模型描述信號在小尺度（衰落）模型描述信號在尺度內(nèi)的變化：尺度內(nèi)的變化： 是由于多徑傳播而產(chǎn)生的衰落，反映小范圍波長量級 （短時間）的接受電平的變化； 與載波頻率和信號帶寬有關(guān)，一般遵從瑞利分布或萊 斯分布； 著眼于“衰落”建模：在短距離或數(shù)個波長范圍內(nèi)信 號快速變化。 小尺度（快）衰落可細分為三類：空間選擇性衰落、 頻率選擇性衰落、時間選擇性衰落。 兩種傳播模型并不是相互獨立的，在同一個無線信道 中，既存在大尺寸衰落，也存在小尺寸衰落。

16、 空間選擇性衰落，即在不同地點（空間）衰落特性不一樣； 結(jié)論：由于電波波束的角度擴散，空間選擇性衰落周期S=/ ，分集接收機間的距離S。 頻率選擇性衰落，即在不同的頻率衰落特性不一樣； 結(jié)論：由于時延擴散引起了頻率選擇性衰落，頻率衰落周期 F=1/L。時延展寬是決定相干帶寬的唯一因素，RAKE多徑接收 機的頻率區(qū)間F。 時間選擇性衰落，即在不同時間衰落特性不一樣； 結(jié)論：由于高速移動引起的頻率擴散，時間選擇性衰落周期T=/ B， 信道編碼交織區(qū)間T。 電平通過率（Level Crossing Rate）：指在單位時間內(nèi)信號電 平以正斜率通過某一給定電平A 的次數(shù) 衰落速率：指單位時間內(nèi)信號以正

17、斜率通過中值電平的次數(shù)。 衰落深度：指信號的有效值(均方根值)與最小值之間的差值。 衰落持續(xù)時間及其分布：指信號電平低于某一電平（門限電平） 的持續(xù)時間，衰落平均持續(xù)時間將引起傳輸數(shù)據(jù)的突發(fā)差錯。 n 指在無直射波的N 個路徑中，若每條路徑的信號幅 度均為高斯分布、相位均為02均勻分布，則合成 信號包絡(luò)分布為瑞利分布（標(biāo)準(zhǔn)偏差取決于不同 的應(yīng)用環(huán)境）： n 指含有一個強直射波的N 個路徑，傳播時若每條路 徑的信號幅度均為高斯分布、相位在02為均勻分 布，則合成信號包絡(luò)分布為萊斯分布（標(biāo)準(zhǔn)偏差取 決于不同的應(yīng)用環(huán)境） ： 環(huán)境（dB）環(huán)境（dB） 商店8.7室內(nèi)農(nóng)貿(mào)市場5.2 辦公室9.2工廠(

18、LOS)5.0 郊區(qū)室內(nèi)5.0工廠(NLOS)9.7 市區(qū)室內(nèi)（36層）5.66.8市區(qū)室內(nèi)（12層）8.09.2 n 多徑信號的構(gòu)成主要由三類： 1.快速移動用戶附近物體的反射而形成的多徑干擾，在 頻域上產(chǎn)生擴散而引起的時間選擇性衰落； 2.是從遠地反射體產(chǎn)生的回波，這種回波的時延較長且 較穩(wěn)定；在時域和空間角度產(chǎn)生擴散，從而引起空間 選擇性衰落和頻率選擇性衰落； 3.是從移動臺附近半徑為50400波長（16130m）的建 筑物和樹林反射和散射的回波，這類回波數(shù)量大，時 延短，它們是構(gòu)成多徑信號的主要部分；嚴(yán)重影響到 達天線的空間角度分布，從而引起空間選擇性衰落； n 空間傳播路徑損耗（Pa

19、th loss）。 n 陰影效應(yīng)：由地形、地物結(jié)構(gòu)引起，表現(xiàn)為慢衰落。 n 多徑效應(yīng)：由于傳播受到移動臺周圍（50400個波長內(nèi)） 的自然障礙（主要指人為建筑物）或散射體（主要指樹林） 的反射在地面上造成多徑波干涉，結(jié)果形成駐波場。當(dāng)移 動臺通過這個駐波場時，接收信號呈現(xiàn)短期衰落，場強會 劇烈起伏。引起的多徑傳播，表現(xiàn)為快衰落。 n 多普勒效應(yīng)：由于移動體的運動速度和方向引起多徑條件 下多普勒頻譜展寬。 導(dǎo)線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與 導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān).如果導(dǎo)線位置如由于兩導(dǎo)線的距離很近，兩導(dǎo) 線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo) 線張開，

20、這時由于兩導(dǎo)線的電流方向相同，由兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電 動勢方向相同，因而輻射較強。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線 稱為振子。 1/2波長波長 1/4波長波長 1/4波長波長 1/2波長波長 振子振子 波長波長 兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一 波長。全長與波長相等的振子，稱為全波對稱振子。 一個1/2波長的對稱振子 在 900MHz 約 167mm長 1800MHz 約 83mm長 俯視圖 側(cè)視圖 在地平面上，把信號集中到所需要的地 方，要求把“面包圈” 壓成扁平的。 天線的方向性是指天線控制輻射能量的去向的能力。對于接收天 線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有

21、的接收能力。 天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示. 方向圖可用來說明天線在空間各個方向上所具有的發(fā)射或接收電磁 波的能力。一個單一的對稱振子具有“面包圈” 形的方向圖。 立體視圖 在這兒產(chǎn)生的增益在這兒產(chǎn)生的增益= 10log(4mW/1mW) = 6dB 一個對稱振子 假設(shè)在接收機中有1mW功率 在陣中有4個對稱振子 在接收機中就有4 mW功率 對稱振子組陣能夠控制輻射能構(gòu)成 “扁平的面包圈” 在扇形覆蓋天線中，反射面把功率聚焦到 一個方向進一步提高了增益。 這里, “扇形覆蓋天線” 與單個對稱振子相 比的增益為10log(8mW/1mW) = 9dB “扇形覆蓋天線 ” 將在接收機中

22、有8mW功率 “全向陣” 例如在接收機中為4mW功率 (俯視) 天線 反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線 前向功率前向功率 后向功率后向功率 以以dB表示的前后比表示的前后比 = 10 log 典型值為典型值為 25dB 目的是有一個盡可能小的反向功率目的是有一個盡可能小的反向功率 (前向功率前向功率) (反向功率反向功率) 方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向 接收性能就好。基本半波振子天線的前后比為，所以對來自振子 前后的相同信號電波具有相同的接收能力 水平面方向圖 120 (eg) 峰值峰值 - 10dB點點 - 10dB點點 10dB 波束寬度波束寬度 60 (eg

23、) 峰值峰值 - 3dB點點 - 3dB點點 3dB 波束寬度波束寬度 15 (eg) Peak Peak - 3dB Peak - 3dB 32 (eg) Peak Peak - 10dB Peak - 10dB 在方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣， 其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣 寬度。稱為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾 能力越強。 俯仰面方向圖 上旁瓣抑制 下旁瓣抑制 兩個天線為一個整體，傳輸兩個獨立的波 V/H (垂直/水平)傾斜 (+/- 45) 極化隔離度代表饋送到一種 極化的信號在另外一種極化中出 現(xiàn)的比例

24、。 例：隔離度為 10log(1000mW/1mW) = 30dB 1W1mW u 八木天線是一種引向天線，由一個有源振子和 多個無源振子放置 在同一平面上。一個無源振 子為反射器，其余的無源振子為引向器。 u 二單元34.5dB 三單元68dB 四單元710dB 五單元911dB u 八木天線的單元越多，方向性越強。但是單元 的增加不與方向性、增益成正比。單元過多時， 導(dǎo)致工作頻帶變窄，整個天線尺寸也將偏大， 單元數(shù)不宜超過9。 u 有較高的方向性系數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便， 重量輕。在米波、分米波段應(yīng)用廣泛， 反射器 有源振子 引向器 最大輻射方向 至接收機 或發(fā)射機 /4 增益這個概念是在

25、有源器件中有放大器時才會產(chǎn)生 的概念。那為什么會有天線的增益呢？ 天線的增益就是相對于一個等功率各向同性的輻射 器，改變了其功率的分配，使之產(chǎn)生了增益。 增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理 想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的場強的平方之比， 即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣 越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。 一個單一對稱振子具有面包 圈形的方向圖輻射 一個各向同性的輻射器在所 有方向具有相同的輻射 一個天線與對稱振子相比較的增益 用“dBd”表示 一個天線與各向同性輻射器相比較的 增益用“dBi”表示 例如: 13dBd = 15.15dBi 2.15dB 對稱振子的

26、增益為2.15dB 90 180 360 半功率波瓣寬度 半波振子 帶反射板的半波振子 帶反射板的兩個半波振子 以半波振子 為參考的增益 0dBd 3dBd 6dBd 理論輻射圖 HE idBG 505022 32000 10 . log)( HE idBG 505022 27000 10 . log)( 一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益越高。 當(dāng)旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示 反射面天線，則由于有效照射效率因素的影響，故 連接天線和發(fā)射（或接收）機輸出（或輸入）端的 導(dǎo)線稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳 輸信號能量。 因此它應(yīng)能將天線接收的信號以最小的損

27、耗傳送到 接收機輸入端，或?qū)l(fā)射機發(fā)出的信號以最小的損耗傳 送到發(fā)射天線的輸入端，同時它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜 散干擾信號。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽。 當(dāng)傳輸線的幾何長度等于或大于所傳送信號的波長 時就叫做長傳輸線，簡稱長線。 天線和饋線的連接端，即饋電點兩端感應(yīng)的信號電 壓與信號電流之比，稱為天線的特性阻抗。特性阻抗有 電阻分量和電抗分量。特性阻抗的電抗分量會減少從天 線進入饋線的有效信號功率。因此，必須使電抗分量盡 可能為零，使天線的特性阻抗為純電阻。 饋線的特性阻抗與導(dǎo)體直徑、導(dǎo)體間距和導(dǎo)體間介 質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。 天線的特性阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長有關(guān)。 通信常用的。 9.5 W80

28、 ohm 50 ohm 朝前朝前: 10W 返回返回: 0.5W 當(dāng)饋線和天線匹配時，高頻能量全部被負載吸收，饋線上只有 入射波，沒有反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁?，饋線上各處的電壓幅 度相等，饋線上任意一點的阻抗都等于它的特性阻抗。 而當(dāng)天線和饋線不匹配時，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻 抗時，負載就不能全部將饋線上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收 部分能量。入射波的一部分能量反射回來形成反射波。 這里的反射損耗為 10log(10/0.5) = 13dB VSWR 是反射損耗的另一種計量 在不匹配的情況下,饋線上同時存在入射波和反射波。兩者疊 加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成

29、波腹； 而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相減為最小，形成波節(jié)。 其它各點的振幅則介于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱為駐波。 反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。 反射波幅度 （LO） 反射系數(shù) 入射波幅度 （LO） 駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐 波比(VSWR) 駐波波腹電壓幅度最大值max （1+） 駐波系數(shù) 駐波波節(jié)電壓輻度最小值min （1-） 終端負載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數(shù)越小，駐波系數(shù)越 接近于，匹配也就越好。 電壓駐波比（VSWR）對網(wǎng)絡(luò)的影響： VSWR 反射功率比 輻射功率減少 覆蓋面積減少 3.0 25% 2.15dB 40% 2.0 11

30、% 0.86dB 18% 1.8 8% 0.67dB 14% 1.5 4% 0.36dB 8.0% 1.4 2.8% 0.21dB 4.7% 1.3 1.7% 0.13dB 2.9% 1.2 0.8% 0.07dB 1.1% 按照地物的密集程度分為： n 開闊地環(huán)境：在電波傳播路徑上無高大樹木、建筑物 等障礙物，呈開闊狀地面。 n 郊區(qū)環(huán)境平坦地形：在移動臺附近有些障礙物，但稠 密建筑物多為13層樓房。 n 城市環(huán)境：有較稠密的建筑物和高層樓房。 大都市高樓大廈稠密建筑區(qū) 中等稠密建筑區(qū)：多為28 層建筑，間或40 層高樓 中小建筑區(qū)：多為25 層建筑，間或20 層高樓 平房建筑區(qū)：多為24

31、層建筑 計入其它環(huán)境因素的對數(shù)距離路徑損耗模型： PL(d)dB = PL(d0) + 10 n log( d/d0) 在遠場選擇d0 測量PL( d0) 或計算自由空間損耗 測量并根據(jù)經(jīng)驗得到n n 當(dāng)障礙物阻擋收發(fā)信機間的LOS 時發(fā)生陰影。 n 可用一簡單的統(tǒng)計模型說明不可預(yù)測的“陰影”。 n 在對數(shù)距離PL 公式中，增加一個0均值的高斯隨機變 量： PL(d)dB = PL( d0) + 10 n log( d/d0) + X 式中： X為一零均值高斯隨機變量（dB） 和n 根據(jù)測量數(shù)據(jù)，基于線性遞歸法使測量值與估計 值的均方誤差最小計算得到。 n GSM900MHz主要采用CCIR推薦的Okumura電波傳播衰減計算模式該模式 是以準(zhǔn)平坦地形大城市區(qū)的中值場強或路徑損耗作為參考對其他傳播環(huán)