無線電波知識(shí)

1、6.1 6.1 無線電波傳播特性無線電波傳播特性6.2 6.2 無線電波傳播模型無線電波傳播模型移動(dòng)通信系統(tǒng)-空中傳播無線電波信號(hào)無線電波信號(hào)了解無線電波傳播特性的原因如下：了解無線電波傳播特性的原因如下：l確定頻段 l分配頻率l確定無線電波的覆蓋范圍l計(jì)算通信的概率l計(jì)算系統(tǒng)間的電磁干擾l確定無線設(shè)備的參數(shù)u無線電波的分類主要是按照波段來劃分的。u無線電波分布在3Hz到3000GHz之間，在這個(gè)頻譜內(nèi)劃分為12個(gè)帶頻率越低，傳播損耗越小，覆蓋距離越遠(yuǎn)，繞射能力越強(qiáng)，但穿透能力弱。同時(shí)，低頻段頻率資源緊張，系統(tǒng)容量有限，因此主要應(yīng)用于廣播、電視、尋呼等系統(tǒng)。高頻段頻率資源豐富，系統(tǒng)容量大；但是

2、頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越近，繞射能力越弱。另外頻率越高，技術(shù)難度越大，系統(tǒng)的成本也相應(yīng)提高。 電場(chǎng)和磁場(chǎng)是互相垂直的，同時(shí)兩者又垂直于傳播方向通過電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互激勵(lì)作用，將能量傳到遠(yuǎn)方。電磁波的傳播速度就等于光的傳播速度磁場(chǎng)方向：垂直向上負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)：呈螺旋形上升影響傳播環(huán)境的主要因素：自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）；人工建筑的數(shù)量、高度、分布和材料特性；該地區(qū)的植被特征；天氣狀況；自然和人為的電磁噪聲狀況。 無線電波在空中所遇到的衰落由三部分組成路徑損耗路徑損耗 移動(dòng)用戶與基站之間相對(duì)距離產(chǎn)生變化而引起的傳播損耗。慢衰落（陰影衰落）慢衰落（陰影衰落）-場(chǎng)強(qiáng)中值服從對(duì)數(shù)正態(tài)分

3、布 移動(dòng)臺(tái)和基站中間的直達(dá)徑被障礙物遮擋，移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)到了障礙 物形成的陰影區(qū)中，接收信號(hào)強(qiáng)度下降而形成陰影效應(yīng)。快衰落快衰落 -場(chǎng)強(qiáng)服從瑞利分布 多徑效應(yīng)引起，接收端收到信號(hào)的合成波的振幅和相位隨移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)起伏變化很大，接收信號(hào)的瞬時(shí)值快速變化。變化速度變化速度場(chǎng)強(qiáng)分布場(chǎng)強(qiáng)分布與位置和環(huán)與位置和環(huán)境的關(guān)系境的關(guān)系可預(yù)測(cè)性可預(yù)測(cè)性快衰落快瑞利無關(guān)無慢衰落慢對(duì)數(shù)正態(tài)有關(guān)有概率密度函數(shù)：概率密度函數(shù)：快衰落又可以細(xì)分為以下快衰落又可以細(xì)分為以下3類：類：時(shí)間選擇性衰落：時(shí)間選擇性衰落： 用戶的快速移動(dòng)在頻域上產(chǎn)生多普勒效應(yīng)而引起頻率擴(kuò)散，從而引起時(shí)間選擇性衰落。空間選擇性衰落：空間選擇性衰落： 不

4、同的地點(diǎn)，不同的傳輸路徑衰落特性不一樣。頻率選擇性衰落：頻率選擇性衰落： 不同的頻率衰落特性不一樣，引起時(shí)延擴(kuò)散，從而引起頻率選擇性衰落?？焖俟β士刂品旨夹g(shù) 以上兩種手段主要是在發(fā)射端和接收端采用一定的技術(shù)手段進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)間分集： 主要靠交織、檢錯(cuò)和糾錯(cuò)編碼、RAKE接收等方法，使包含同一信息的不同部分在不同的時(shí)間發(fā)射和接收。不同交織和編碼方案所具備的抗衰落特性不一樣，這也是當(dāng)今移動(dòng)通信研究的前沿課題?？臻g分集： 主要采用兩根分集天線發(fā)射/接收的辦法來獲得抗衰落的能力?？臻g分集主要用于基站的接收端和發(fā)射端，而對(duì)于移動(dòng)臺(tái)而言，因?yàn)橹挥幸桓炀€，因而不具有這種空間分集功能。 另外，CDMA系統(tǒng)中，

5、移動(dòng)臺(tái)處于軟切換的情況時(shí)，也可以認(rèn)為是一種空間分集的形式。極化分集： 主要是指在接收端采用雙極化天線，能夠接收兩路獨(dú)立的快衰落特性不相關(guān)的無線信號(hào)，處理之后能夠帶來抗衰落的能力。頻率分集： 對(duì)于GSM等窄帶系統(tǒng)而言，頻率分集主要通過跳頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于WCDMA等寬帶系統(tǒng)而言，由于采用了直序擴(kuò)頻技術(shù)，信道帶寬較寬，本身就具有頻率分集的能力。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)-無線電波傳播模型無線電波傳播模型的確定步驟：u 實(shí)際的測(cè)量，u 借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行曲線擬合u 勾勒電波的傳播公式 另外，無線傳播模型還受到系統(tǒng)工作頻率和移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀況的影響。 自由空間是指充滿均勻、線性、各向同性理想介質(zhì)的無限大空間，是一種

6、理想情況，如衛(wèi)星的電波傳播就很接近自由空間的傳播條件。 經(jīng)推導(dǎo)，自由空間的傳播損耗為： 從上面的公式可以看出，距離每增加一倍，路徑損耗增加6dB，頻率每增加一倍，路徑損耗也增加6dB。 自由空間傳播模型是其他傳播模型分析的基礎(chǔ)，其它傳播模型都是在它之外考慮了別的實(shí)際傳播環(huán)境的影響因素而形成的。)(lg20)(lg204 .32MHzfkmdPathLoss 它是規(guī)劃軟件通常采用的傳播模型，適用于1500MHz以下的大于1公里范圍的宏蜂窩。 傳播模型公式如下： f為頻率，單位：MHz； hb為基站天線高度，單位：米； d為基站與移動(dòng)臺(tái)之間的距離，單位：km； hm為移動(dòng)臺(tái)天線高度，單位：米； A

7、(hm)函數(shù)與不同的無線傳播環(huán)境有關(guān))(lg)lg55. 69 .44(lg82.13lg16.2655.69mbbhAdhhfPathLoss 它是根據(jù)Okumura-Hata模型進(jìn)行一定的修改得到的。 COST231-Hata模型適用于1500 2000MHz，在1km以內(nèi)預(yù)測(cè)不準(zhǔn) 傳播模型公式如下： f為頻率，單位：MHz； hb為基站天線高度，單位：米； hm為移動(dòng)臺(tái)天線高度，單位：米； d為基站與移動(dòng)臺(tái)之間的距離，單位：km； A(hm)函數(shù)與不同的無線傳播環(huán)境有關(guān)； Cm是一個(gè)修正因子，對(duì)于中等城市和郊區(qū)中心區(qū)，Cm為0dB，對(duì)于大城市，Cm為3dB。CmdhhAhfLbmbulg

8、)lg55. 69 .44()(lg82.13lg9 .333 .46對(duì)于農(nóng)村準(zhǔn)開闊地來說， Lrqo(dB)=Lu-4.78*log(f)2 + 18.33*log(f)-35.94；對(duì)于農(nóng)村開闊地來說，Lro(dB)=Lu-4.78*log(f)2+18.33*log(f)-40.94。適用于基站天線一般比周圍建筑物低的微蜂窩中對(duì)于基站和移動(dòng)臺(tái)之間有直達(dá)徑的情況，傳播模型公式為： 當(dāng)d20米 當(dāng)d20米 其中Lo為自由空間傳播損耗對(duì)于基站和移動(dòng)臺(tái)之間有直達(dá)徑的情況，傳播模型公式為： 當(dāng)LrtsLmsd0時(shí)，LbLo Lrts為屋頂和街道之間的衍射和散射損耗（對(duì)應(yīng)慢衰落）； Lmsd為多徑損耗（對(duì)應(yīng)快衰落）。fdLblg20lg266 .42obLL SPM是華為無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具所采用的宏蜂窩傳播模型傳播模型公式為： D為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離，單位：米； Htxeff為發(fā)射機(jī)天線的有效高度，單位：米； Diffraction loss為傳播路徑上障礙物衍射損耗； HRxeff為接收機(jī)天線有效高度，單位：米； f(clutter)為地貌加權(quán)平均損耗。