無線電波知識

第6章無線電波知識6.1無線電波傳播特性6.2無線電波傳播模型6.1無線電波傳播特性

移動通信系統(tǒng)----空中傳播無線電波信號了解無線電波傳播特性的原因如下：確定頻段分配頻率確定無線電波的覆蓋范圍計算通信的概率計算系統(tǒng)間的電磁干擾確定無線設(shè)備的參數(shù)無線電波的分類主要是按照波段來劃分的。無線電波分布在3Hz到3000GHz之間，在這個頻譜內(nèi)劃分為12個帶無線電波傳播特性

頻率越低，傳播損耗越小，覆蓋距離越遠，繞射能力越強，但穿透能力弱。同時，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。頻率特性

電場和磁場是互相垂直的，同時兩者又垂直于傳播方向通過電場和磁場的相互激勵作用，將能量傳到遠方。電磁波的傳播速度就等于光的傳播速度電磁波的傳播方式洛倫茲力示意圖（一）洛倫茲力示意圖（二）磁場方向：垂直向上負電荷的運動：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。

多徑傳播無線電波在空中所遇到的衰落由三部分組成路徑損耗

移動用戶與基站之間相對距離產(chǎn)生變化而引起的傳播損耗。慢衰落（陰影衰落）----場強中值服從對數(shù)正態(tài)分布移動臺和基站中間的直達徑被障礙物遮擋，移動臺運動到了障礙物形成的陰影區(qū)中，接收信號強度下降而形成陰影效應(yīng)。快衰落----場強服從瑞利分布

多徑效應(yīng)引起，接收端收到信號的合成波的振幅和相位隨移動臺的運動起伏變化很大，接收信號的瞬時值快速變化?？焖ヂ浜吐ヂ涞膮^(qū)別變化速度場強分布與位置和環(huán)境的關(guān)系可預(yù)測性快衰落快瑞利無關(guān)無慢衰落慢對數(shù)正態(tài)有關(guān)有概率密度函數(shù)：瑞利分布概率密度函數(shù)：對數(shù)正態(tài)分布快衰落又可以細分為以下3類：時間選擇性衰落：

用戶的快速移動在頻域上產(chǎn)生多普勒效應(yīng)而引起頻率擴散，從而引起時間選擇性衰落。空間選擇性衰落：

不同的地點，不同的傳輸路徑衰落特性不一樣。頻率選擇性衰落：

不同的頻率衰落特性不一樣，引起時延擴散，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)手段進行補償快衰落的補償手段時間分集：

主要靠交織、檢錯和糾錯編碼、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，而對于移動臺而言，因為只有一根天線，因而不具有這種空間分集功能。另外，CDMA系統(tǒng)中，移動臺處于軟切換的情況時，也可以認為是一種空間分集的形式。常用的分集方法極化分集：

主要是指在接收端采用雙極化天線，能夠接收兩路獨立的快衰落特性不相關(guān)的無線信號，處理之后能夠帶來抗衰落的能力。頻率分集：

對于GSM等窄帶系統(tǒng)而言，頻率分集主要通過跳頻技術(shù)實現(xiàn)。對于WCDMA等寬帶系統(tǒng)而言，由于采用了直序擴頻技術(shù)，信道帶寬較寬，本身就具有頻率分集的能力。6.2無線電波傳播模型移動通信網(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：

實際的測量，

借助計算機進行曲線擬合

勾勒電波的傳播公式另外，無線傳播模型還受到系統(tǒng)工作頻率和移動臺運動狀況的影響。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際傳播環(huán)境的影響因素而形成的。自由空間傳播模型：

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為基站與移動臺之間的距離，單位：km；hm為移動臺天線高度，單位：米；A(hm)函數(shù)與不同的無線傳播環(huán)境有關(guān)Okumura-Hata模型：

它是根據(jù)Okumura-Hata模型進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)測不準傳播模型公式如下：f為頻率，單位：MHz；hb為基站天線高度，單位：米；hm為移動臺天線高度，單位：米；d為基站與移動臺之間的距離，單位：km；A(hm)函數(shù)與不同的無線傳播環(huán)境有關(guān)；Cm是一個修正因子，對于中等城市和郊區(qū)中心區(qū)，Cm為0dB，對于大城市，Cm為3dB。COST231-Hata模型：

對于農(nóng)村準開闊地來說，

Lrqo(dB)=Lu-4.78*[log(f)]2+18.33*log(f)-35.94；對于農(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于基站和移動臺之間有直達徑的情況，傳播模型公式為：

當(dāng)d≥20米

當(dāng)d<20米其中Lo為自由空間傳播損耗對于基站和移動臺之間有直達徑的情況，傳播模型公式為：

當(dāng)Lrts＋Lmsd≤0時，Lb＝LoLrts為屋頂和街道之間的衍射和散射損耗（對應(yīng)慢衰落）；Lmsd為多徑損耗（對應(yīng)快衰落）。COST231WalfishIkegami模型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)射機和接收機之間的距離，單位：米；Htxeff為發(fā)射機天線的有效高度，單位：米；Diffractionloss為傳播路徑上障礙物