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GM001无线基本传播理论（5%）1、了解协议03.30涉及到的内容；2、能够使用Okumura公式对基站覆盖范围进行估计，分析不同地形、天线高度等覆盖范围的影响；P313、了解900和1800的传播特性差异；1800在视距内比900要多衰落6dB,在视距外比900要多衰落10dB900M124个频道双工45M 1800M 372个频道双工95M4、能够结合我司设备特性进行上下行功率平衡估算；上下行功率平衡估算900M公式：900M最大下行损耗：基站发射功率-（EDU或双CDU损耗）-合路器输出到机柜顶跳线损耗-手机接收灵敏度46-1.0-0.35-（-102）=146.65dBm900M最大上行损耗：手机发射功率+分集接收-机顶接收灵敏度33+3.5-（-110）=146.5dBm1800M最大下行损耗: 基站发射功率-（EDU或双CDU损耗）-合路器输出到机柜顶跳线损耗-手机接收灵敏度46-1.0-0.5-(-102)=146.5dBm1800M最大上行损耗：手机发射功率+分集接收-机顶接收灵敏度30+3.5- ( -109 )＝142.5dBm在使用塔放情况下当上下行基本平衡时，有：基站机顶功率－移动台接收灵敏度＝移动台功率＋分集增益＋塔放带来的增益－基站接收灵敏度5、掌握慢衰落和快衰落基本特性；常常在移动台和基站之间有高大建筑物、树木和高低起伏的地势地貌，这些障碍物的阻挡赞成电磁场的阴影而产生阴影效应，此衰落服从对数正态衰落，它的接收信号的中值电场与基站和移动台的距离的四次方成反比，又叫长期衰落或阴影衰落。
移动通信信道是一种多径衰落信道，各条传播路径上的信号幅度时延及相位也在随时随地发生着变化，这些多径信号相互迭加产生的矢量和就会形成一个严重的衰落谷点，矢量和接近到0，迭加后的信号幅度变化符合瑞利分布，又称瑞利衰落，衰落最快时为每秒2v/入次（V为移动速度，入为信号波长）严重衰落时浓度达20—40Db, 在陆地移动通信系统中，主要的传播模式是视距内的直射波和反射波传播短期衰落的统计特性：（1）短期衰落是指接收的衰落信号的瞬时值（2）短期衰落形成的原因是由于传播受到移动台周围（50—100个波长内）的散射体（主要指人为建筑物）或自然障碍（主要指树木）的反射在地面上造成多径波干涉，结果形成驻波场，当移动台通过这个驻波场时，接收信号呈现短期衰落，场强会出现起伏。
5G网络中的无线传输技术5G网络是目前移动通信技术的最新版本，它不仅在速度和可靠性上比4G网络有了巨大的改进，同时还提供了更广泛的功能和更好的用户体验。
与此同时，5G网络的无线传输技术也进行了根本性的变革。
本文将从技术原理、发展状况和应用前景三个方面探讨5G网络中的无线传输技术。
一、技术原理5G的无线传输技术有两个主要方面：一是毫米波技术，二是大规模MIMO技术。
毫米波技术是指使用频率在30 GHz到300 GHz之间的电磁波进行通信。
与4G网络使用的频段相比，这些频段的带宽更宽，可以提供更高的数据传输速率。
但是，毫米波信号的传播距离较短，而且很容易受到障碍物和天气等因素的干扰。
因此，在5G网络中，毫米波技术主要用于城市中心区域，提供高速和低时延的服务。
大规模MIMO技术则采用了多个天线同时发送和接收信号，以实现更快的数据传输速率和更好的网络覆盖范围。
MIMO主要在3G和4G网络中得到了广泛应用，但是在5G网络中，大规模MIMO技术的规模更大，每个基站可以安装数百个天线，从而极大地提高网络的容量和效率。
二、发展状况5G网络的无线传输技术已经在全球范围内得到了广泛的研发和部署。
目前，各国已经开始建设5G网络，并逐步投入使用。
例如，在中国，自2019年以来，已经在数百个城市部署了5G网络，并计划在未来几年内进一步扩大网络覆盖范围，提供更多的应用和服务。
在美国，5G网络的建设也在加速进行中。
截至2020年底，美国已经有超过1500个5G基站，可以覆盖超过400个城市。
此外，欧洲、亚洲和其他地区的许多国家也在积极推动5G网络的发展。
三、应用前景5G网络的无线传输技术将为智能家居、自动驾驶和虚拟/增强现实等新型应用提供巨大的支持。
例如，5G网络可以大大提高智能家居设备的连接速度和稳定性，使得用户可以更快速地控制和监控家中的设备。
同时，5G网络还可以在自动驾驶领域得到广泛应用。
由于拥有更大的带宽和更低的时延，5G网络可以实现车辆之间的实时通信，从而提高自动驾驶汽车的安全性和效率。
本文描述WCDMA网规网优普通（高端）班各个课程的授课重点，这些重点主要侧重于胶片中没有直接说明的内容，但是在授课过程中不应局限于这些重点内容，其它胶片当中明显列出的重点也应引起重视。
无线网络规划业务流程：P2（移动网络建设过程）：建网目标包括覆盖、容量、质量三个方面。
建网目标是在网络规划阶段确定的，后期的工作都是围绕着建网目标来进行。
为什么优化后面又会跟着有规划？P3（无线网络规划流程介绍）：整个流程串讲，重点突出网络估算、预规划和规划三个大阶段的概念以及主要内容。
输出文档和监控点。
P7（无线网络估算）：无线网络估算的输入：覆盖、容量、质量三方面的要求。
无线网络估算的输出：大致的建网规模，包括小区半径和基站数量等。
无线网络估算包括覆盖估算和容量估算两部分，最后的输出结果是同时满足覆盖和容量要求的结果。
质量要求已经包含在覆盖和容量要求之中了。
无线网络估算由RND完成。
P9（CW测试及模型校正（可选））：传播模型是网络估算中的关于覆盖要求的输入项，描述了规划区域的无线传播环境特征，即对应于一定的路径损耗，覆盖半径是多少。
不同区域的无线传播环境特征不同，需要对通用的传播模型进行校正。
CW测试能够获取一些描述无线传播环境特征的样本数据，据此进行模型校正。
若已有类似传播环境的传播模型，可以直接利用，以节省人力、物力和时间。
P11（地图辅助规划及初始站点选择）：网络估算输出了小区半径和基站数量，可以依据蜂窝通信系统的特点，在地图上标注备选站点。
注意利旧。
搜索半径的概念，R/8。
P13（基站勘测）：确定备选站点是否符合建站条件。
确定站点的基本信息和工程参数等。
P15（电磁背景测试）：用于检查系统外干扰。
就是清频测试。
P17（系统仿真）：通过系统仿真得到规划站点的性能情况。
仿真的大致原理。
可以进行调整，以得到满意的结果。
无线传播理论：P3（基本原理－无线频谱）：无线电波划分，目前的移动通信系统使用分米波段。
传播损耗、穿透损耗、绕射损耗与无线电波频率之间的关系。
通信技术中的无线传输原理无线传输已成为现代通信技术的重要组成部分，它在我们的日常生活中起着不可或缺的作用。
本文将详细介绍通信技术中的无线传输原理，包括无线信号传输的基本原理、常见的无线传输技术以及它们在不同领域的应用。
一、无线信号传输的基本原理无线信号传输是通过以电磁波形式传输信息的方式，它基于电磁波的特性实现了信号的传输和接收。
无线信号传输与有线信号传输相比，具有更大的灵活性和移动性。
无线信号的传输基于调制和解调的过程。
调制是将原始信号转换为适合在无线传输介质中传播的信号形式，而解调则是将接收到的信号转换为原始信号。
调制通常使用调频（FM）或调幅（AM）等技术，根据不同的需求和应用选择合适的调制方式。
在无线信号传输中，还需要考虑信道特性和噪声干扰。
信道特性是指无线信号在传输过程中受到的衰减、多径效应等影响，这些因素可能导致信号质量的下降。
噪声干扰是指无线信号在传输过程中受到的外界干扰，如其他电子设备的干扰、大气的干扰等。
二、常见的无线传输技术1. 蜂窝网络技术：蜂窝网络技术是无线通信中最常见的技术之一，它将通信区域划分为多个小区域，每个小区域由一个基站负责覆盖。
蜂窝网络技术可以实现移动通信，如2G、3G、4G和5G等。
2. Wi-Fi技术：Wi-Fi技术是基于无线局域网（WLAN）标准的技术，它允许设备通过无线方式连接到互联网或局域网。
Wi-Fi技术在家庭、办公室、公共场所等提供了方便的无线上网方式。
3. 蓝牙技术：蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，它允许不同设备之间进行数据传输和通信。
蓝牙技术常用于手机、耳机、键盘等设备的无线连接。
4. RFID技术：射频识别（RFID）技术是一种用于无线识别和跟踪物体的技术，它使用了无线电波通过无源或有源标签与读写器之间进行通信。
RFID技术广泛应用于物流、仓库管理、门禁系统等领域。
三、无线传输技术的应用1. 移动通信：无线传输技术的应用之一是移动通信，如通过蜂窝网络实现的手机通信。
无线传播原理无线传播技术是指通过无线电波或其他电磁波进行信息传输的技术。
在现代社会中，无线传播技术已经广泛应用于移动通信、卫星通信、无线局域网、无线传感器网络等领域。
无线传播原理是指无线电波在空间中传播的规律和特性，了解无线传播原理对于设计和优化无线通信系统至关重要。
首先，我们来了解一下无线传播的基本原理。
无线传播是指无线电波在空间中传播的过程，其传播路径可以是直射传播、反射传播、绕射传播和散射传播。
直射传播是指无线电波直接从发射天线到达接收天线，反射传播是指无线电波被地面、建筑物等物体反射后到达接收天线，绕射传播是指无线电波在物体的边缘发生绕射现象到达接收天线，散射传播是指无线电波在传播过程中被物体散射后到达接收天线。
这些传播路径的存在会导致无线信号的多径传播、多普勒效应等现象，对于无线通信系统的设计和优化具有重要影响。
其次，我们需要了解无线传播的衰减特性。
无线电波在传播过程中会受到自由空间传播损耗、多径衰减、大气衰减等影响，导致信号强度衰减。
自由空间传播损耗是指无线电波在自由空间中传播时由于能量扩散而引起的信号强度衰减，其衰减程度与传播距离的平方成反比。
多径衰减是指由于多条传播路径引起的信号相位叠加和干涉效应导致的信号强度衰减，其衰减程度与多径间的时间延迟和相位差有关。
大气衰减是指由于大气介质对无线电波的吸收、散射和折射等效应引起的信号强度衰减，其衰减程度与传播频率、大气湿度等因素有关。
了解无线传播的衰减特性对于合理规划无线通信系统的覆盖范围和容量具有重要意义。
最后，我们需要了解无线传播的信道特性。
无线信道是指无线电波在传播过程中所经历的传播媒介，其特性受到多种因素的影响，如多径传播、多普勒效应、信号衰减等。
了解无线信道的特性对于设计合适的调制解调方案、信道编解码方案具有重要意义。
此外，无线信道还存在时变性、时频选择性衰落等特性，这对于无线通信系统的抗干扰能力和传输性能提出了挑战。
总之，无线传播原理是无线通信领域的基础理论，了解无线传播原理对于设计和优化无线通信系统至关重要。
华为5G技术的原理及应用随着人们对移动互联网依赖度的不断提高，传统的技术已经难以满足市场需求。
为此，华为公司推出了全球领先的5G技术，以满足人们对更高速网络、更丰富的应用和更高质量的连接服务的需求。
本文从5G技术的基本原理、应用场景和发展前景三个方面进行探究。
1. 5G技术的基本原理5G网络是由三部分组成的，即无线接入网、核心网和终端设备。
5G的技术实现主要依靠三个关键技术，即高频率、大带宽和低延迟。
这三个关键技术使得5G网络有更高的传输速率、更低的延迟和更大的容量。
其实现方法主要有以下几种：（1）提高频段5G网络使用的频率更高，主要在20GHz以上，其中部分甚至可以达到100GHz以上。
这种高频率带有更大的带宽和更高的传输速率，但同时信号的穿透力较弱。
为了弥补这种不足，5G网络也使用了更多的小型微基站来实现覆盖。
（2）多输入多输出技术（MIMO）MIMO技术是指在相同时间内，多个发射天线与多个接收天线进行通信。
在5G网络中，MIMO技术可以大幅提高网络的吞吐量和覆盖范围，进一步提高用户体验。
（3）网络切片技术网络切片技术是一种将网络分成多个独立的、可配置的虚拟网络的技术。
在5G网络中，可以通过网络切片技术将网络分成多个不同的虚拟网络，每个虚拟网络都可以按照不同的需求进行配置。
这种技术可以为不同的应用场景提供不同的网络服务，使得网络更加灵活。
2. 5G技术的应用场景5G技术的高速传输和低延迟特性为许多新兴技术提供了更广阔的应用场景。
以下是5G技术的几个主要应用场景：（1）车联网5G网络的高速传输和低延迟特性为车联网的发展提供了更好的资源。
车联网可以将车辆与互联网连接起来，实现远程控制、实时监测、自动驾驶和智能导航等功能。
（2）工业互联网5G网络的高信号穿透力和网络延迟特性可以为工业互联网中的工业自动化提供更好的支持。
工业互联网可以通过5G技术实现设备监测、生产调度、优化控制和远程维护等功能，从而提高生产效率和产品质量。
产品版本GSM 工程师使用对象无线产品产品名称资料编码无线传播理论描述作 者修订版本日 期修 订 记 录日 期批 准日 期审 核2001/12/15日 期工程部资料开发部审 核2001/12/10日 期移动通信工程部拟 制华 为 技 术 有 限 公 司目 录204.3 传播模型校正及实例 (18)4.2 CW 测试的方法 (18)4.1 CW 测试的原理 (18)第四章 传播模型校正 (15)3.5 规划软件ASSET 使用的传播模型 (15)3.4 室内传播模型 (13)3.3 COST231 Walfish Ikegami 模型 (13)3.2 COST231-Hata 模型 (12)3.1 Okumura-Hata 模型 (11)第三章 无线传播模型 (8)2.4 传播损耗 (7)2.3 分集接收 (7)2.2 多谱勒频移 (4)2.1 快衰落和慢衰落 (4)第二章 无线传播环境 (2)第一章 无线传播基本原理 (1)无线传播理论...................................................................无线传播理论1. 概要说明无线传播方式决定了蜂窝系统的设计从频段的确定频率分配无线电波的覆盖范围计算通信概率及系统间的电磁干扰直到最终确定无线设备的参数和进行场强预测本文主要讲述了蜂窝系统的传播环境介绍了传播过程中出现的快衰落和慢衰落现象以及传播损耗现象本文还介绍了GSM移动通信系统的信号损耗中值计算模型和具有代表性的几种传播模型同时对CW测试原理测试方法和传播模型的校正进行了介绍全文分为四节第一节无线传播基本原理讲述了电磁波的不同传播模式第二节无线传播环境讲述了快衰落和慢衰落多普勒频移分集接收以及传播损耗第三节无线传播模型讲述了Okumura-Hata COST231-Hata COST231Walfish Ikegami室内传播模型和规划软件ASSET使用的传播模型第四节传播模型校正讲述了CW测试的原理和方法并列举了模型校正的实例2. 关键词无线传播衰落损耗传播模型模型校正 CW测试第一章无线传播基本原理要点掌握电磁波的多种传播途径在规划和建设一个移动通信网时从频段的确定频率分配无线电波的覆盖范围计算通信概率及系统间的电磁干扰直到最终确定无线设备的参数都必须依靠对电波传播特性的研究了解和据此进行的场强预测它是进行系统工程设计与研究频谱有效利用电磁兼容性等课题所必须了解和掌握的基本理论众所周知无线电波可通过多种方式从发射天线传播到接收天线直达波或自由空间波地波或表面波对流层反射波电离层波如图1所示就电波传播而言发射机同接收机间最简单的方式是自由空间传播自由空间指该区域是各向同性沿各个轴特性一样且同类均匀结构自由空间波的其他名字有直达波或视距波如图1(a)直达波沿直线传播所以可用于卫星和外部空间通信另外这个定义也可用于陆上视距传播两个微波塔之间见图1(b)第二种方式是地波或表面波地波传播可看作是三种情况的综合即直达波反射波和表面波表面波沿地球表面传播从发射天线发出的一些能量直接到达接收机有些能量经从地球表面反射后到达接收机有些通过表面波到达接收机表面波在地表面上传播由于地面不是理想的有些能量被地面吸收当能量进入地面它建立地面电流这三种的表面波见图1(c)第三种方式即对流层反射波产生于对流层对流层是异类介质由于天气情况而随时间变化它的反射系数随高度增加而减少这种缓慢变化的反射系数使电波弯曲如图1(d)所示对流层方式应用于波长小于10米即频率大于30MHz的无线通信中第四种方式是经电离层反射传播当电波波长小于1米频率大于300MHz时电离层是反射体从电离层反射的电波可能有一个或多个跳跃见图1(e)这种传播用于长距离通信除了反射由于折射率的不均匀电离层可产生电波散射另外电离层中的流星也能散射电波同对流层一样电离层也具有连续波动的特性在这种波动上是随机的快速波动蜂窝系统的无线传播利用了第二种电波传播方式这一点将在后文中论述在设计蜂窝系统时研究传播有两个原因第一它对于计算覆盖不同小区的场强提供必要的工具因为在大多数情况下覆盖区域从几百米到几十公里地波传播可以在这种情况下应用第二它可计算邻信道和同信道干扰预测场强有两种方法第一种纯理论方法适用于分离的物体如山和其他固体物体但这种预测忽略了地球的不规则性第二种基于在各种环境的测量包括不规则地形及人为障碍尤其是在移动通信中普遍存在的较高的频率和较低的移动天线第三种方法是结合上述两种方法的改进模型基于测量和使用折射定律考虑山和其他障碍物的影响在蜂窝系统中至少有两种传播模型第一种是FCC建议的模型第二种设计模型由Okumura提供覆盖边界应考虑实际经验结果a bcde电离层地波散射体(e) 无线电波通过电离层反射传播(d) 对流层对无线电波的不规则散射(c) 地波传播(b) 视距通信的应用(a) 直达波沿直线传播图1 不同的传播模式第二章无线传播环境要点掌握快衰落和慢衰落的概念掌握多普勒频移的概念掌握分集接收的方法掌握典型地形传播损耗的计算方法2.1 快衰落和慢衰落根据上一节的论述在一个典型的蜂窝移动通信环境中由于接收机与发射机之间的直达路径被建筑物或其他物体所阻碍所以在蜂窝基站与移动台之间的通信不是通过直达路径而是通过许多其他路径完成的在UHF频段从发射机到接收机的电磁波的主要传播模式是散射即从建筑物平面反射或从人工自然物体折射如图2所示地面反射波直达波 绕射波 建筑物反射波图2 多径传播模型所有的信号分量合成产生一个复驻波它的信号的强度根据各分量的相对变化而增加或减小其合成场强在移动几个车身长的距离中会有2030dB 的衰落其最大值和最小值发生的位置大约相差1/4波长大量传播路径的存在就产生了所谓的多径现象其合成波的幅度和相位随移动台的运动产生很大的起伏变化通常把这种现象称为多径衰落或快衰落如图3所示在性质上多径衰落属于一种快速变化研究表明如移动单元所收到的各个波分量的振幅相位和角度是随机的那么合成信号的方位角和幅度的概率密度函数分别为02 2-1✕✜r 0 2-2其中r 为标准偏差2-1式和2-2式分别表明方位角在02是均匀分✕✜布的而电场强度概率密度函数是服从瑞利分布的故多径衰落也称瑞利衰落大量研究结果表明移动台接收的信号除瞬时值出现快速瑞利衰落外其场强中值随着地区位置改变出现较慢的变化这种变化称为慢衰落见图3它是由阴影效应引起的所以也称作阴影衰落电波传播路径上遇有高大建筑物树林地形起伏等障碍物的阻挡就会产生电磁场的阴影当移动台通过不同障碍物阻挡所造成的电磁场阴影时就会使接收场强中值的变化变化的大小取决于障碍物的状况和工作频率变化速率不仅和障碍物有关而且与车速有关研究这种慢衰落的规律发现其中值变动服从对数正态分布另外由于气象条件随时间变化大气介电常数的垂直梯度发生慢变化使电波的折射系数随之变化结果造成同一地点的场强中值随时间的慢变化统计结果表明此中值变化也服从对数正态分布分布的标准偏差为rt 由于信号中值变动在较大范围内随地点和时间的分布均服从对数正态分布所以它们的合成分布仍服从对数正态分布在陆地移动通信中通常信号中值随时间的变动远小于随地点的变动因此可以忽略慢衰落的影响r=rL 但是在定点通信中需要考虑慢衰落图3 快衰落和慢衰落总的来说在蜂窝环境中有两种影响第一种是多路径由于从建筑物表面或其他物体反射散射而产生的短期衰落通常移动距离几十米第二种是直接可见路径产生的主要接收信号强度的缓慢变化即长期场强变化也就是说信道工作于符合瑞利分布的快衰落并叠加有信号幅度满足对数正态分布的慢衰落2.2 多普勒频移快速运动的移动台还会发生多普勒频移现象这是因为在移动台高速运动时接收和发送信号将导致信号频率将发生偏移而引起的干扰多普勒频移符合下面的公式fI=f0-fDcos I= f0-v/cos IfI为合成后的频率f0为工作频率fD为最大多普勒频移I为多径信号合成的传播方向与移动台行进方向的夹角v为移动台的运动速度为波长当移动台快速远离基站时为fI=f0-fD当移动台快速靠近基站时为fI=f0+fD当运动速度过高时多普勒频移的影响必须考虑而且工作频率越高频移越大2.3 分集接收多径衰落和阴影衰落产生的原因是不同的随着移动台的移动瑞利衰落随着信号的瞬时值快速变动而对数正态衰落随着信号平均值变动这两者是构成移动通信接收信号不稳定的主要因素使接收信号被大大恶化虽然通过增加发信功率天线尺寸和高度等方法能取得改善但采用这些方法在移动通信中比较昂贵有时也显得不切实际而采用分集方法即在若干支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号然后通过合并技术再将各个支路的信号合并输出那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率由于衰落具有频率时间和空间的选择性因此分集技术包括空间分集时间分集频率分集极化分集和角度分集等五种空间分集若在空间设立两副接收天线独立接收同一信号由于其传播环境及衰落各不相同具有不相干或相干性很小的特点采用分集合并技术并使输出较强的有用信号降低了传播因素的影响在移动通信中空间的间距越大多径传播的差异就越大所收场强的相关性就越小天线间隔可以是垂直间隔也可以是水平间隔但是垂直间隔的分集性能太差不主张用这种方式为获得相同的相关系数基站两分集天线之间的垂直距离应大于水平距离这种方式在移动通信中是最有效的也是应用最普遍的一种分集方式时间分集可采用通过一定的时延来发送同一消息或在系统所能承受的时延范围以内在不同时间内的各发送消息的一部分在GSM中采用的是后面会讲到的交织技术来实现时间分集的频率分集这种分集技术在GSM 中是通过调频来实现的极化分集它是通过采用垂直电子天线垂直磁性天线和环状天线来实现的角度分集由于地形地貌和建筑物等环境的不同到达接收端的不同路径的信号可能来自于不同的方向在接收端采用方向性天线分别指向不同的信号到达方向则每个方向性天线接收到的多径信号是不相关的2.4 传播损耗在研究传播时特定收信机功率接收的信号电平是一个主要特性由于传播路径和地形干扰传播信号减小这种信号强度减小称为传播损耗在研究电波传播时首先要研究两个天线在自由空间各向同性无吸收电导率为零的均匀介质条件下的特性以理想全向天线为例经推导自由空间的传播损耗为 2-3Lp =32.4+20log (f MHz )+20log (d km )其中f 为频率d 为距离公里上式与距离d 成反比当d 增加一倍自由空间路径损耗增加6分贝同时当减小波长l 提高频率f路径损耗增大我们可以通过增大辐射和接收天线增益来补偿这些损耗当已知工作频率时2-3式还可以写成2-4Lp =L 0+10✏log (d km )式中称为路径损耗斜率在实际的蜂窝系统中根据测量结果显示✏=2✏的取值范围一般在35之间✏有了自由空间的路径损耗公式后可以考虑在平坦的但不理想的表面上2个天线之间的实际传播情况假设在整个传播路径表面绝对平坦无折射基站和移动台的天线高度分别为和如图4所示h c h mAAAA'BBB(c) 仰角g路径长度d(b) 是单反射情况(a) 是多反射情况图4 平坦表面的传播与自由空间的路径损耗相比平坦地面传播的路径损耗为L p =10✏log d −20log hc −20log h m 式中该式表明增加天线高度一倍可补偿6dB 损耗而移动台接收功✏=4率随距离的4次方变化即距离增大一倍接收到的功率减小12dB地形地物的种类千差万别对移动通信电波传播损耗的影响也是错综复杂的在实际应用中是不可能存在绝对的平坦地形的对于复杂的地形一般可分为两类即准平滑地形和不规则地形准平滑地形指表面起伏平缓起伏高度小于等于20米的地形平均表面高度差别不大Okumura 将起伏高度定义为距离移动台天线前方10公里内地形起伏10%与90%的差CCIR定义为收信机前方1050公里处地形高度超过90%与超过10%的差除此以外的其它地形统称为不规则地形按其状态可分为丘陵地形孤立山岳倾斜地形和水陆混合地形等在对市区及其附近地区分析传输损耗时还可以依据地理区域的拥挤程度分类如分成开阔区密集市区中等市区郊区等在分析山区或者城市中摩天大楼密布的密集市区的传输损耗时通常还要分析绕射损耗绕射损耗是对障碍物高度和天线高度的一种测量障碍物高度必须同传播波长比较同一障碍物高度对长波长产生的绕射损耗小于短波长预测路径损耗时把这些障碍物看作尖形障碍即刃形用物理光学中常用的方法可计算损耗图5中有两种障碍物第一种情况下高H 处的视距路径无障碍物第二种情况下障碍物在电波路径中第一种中我们假设障碍物高度是负数第二种假设障碍物高度是正数绕射损耗F 可通过绕射常数v 求出v由下式给出v=−H 2/✘(1/d 1+1/d 2)不同绕射损耗的近似值由下式求出F =0v m 1=20log (0.5+0.62v )0[v <1=20log (0.5e 0.45v )−1[v [0=20log (0.4−0.12−(0.1v +0.38)2)−2.4[v <−1=20log (−0.225/v )v <−2.4(b) 正高度(a) 负高度图5 经过刀刃的无线传播第三章无线传播模型要点掌握几种典型的传播模型传播模型是非常重要的传播模型是移动通信网小区规划的基础模型的价值就是保证了精度同时节省了人力费用和时间在规划某一区域的蜂窝系统之前选择信号覆盖区的蜂窝站址使其互不干扰是一个重要的任务如果不用预期方法唯一的方法就是尝试法通过实际测量进行这就要进行蜂窝站址覆盖区的测量在所建议的方案中选择最佳者这种方法费钱费力利用高精度的预期方法并通过计算机计算通过比较和评估计算机输出的所有方案的性能我们就能够很容易地选出最佳蜂窝站址配置方案因此可以说传播模型的准确与否关系到小区规划是否合理运营商是否以比较经济合理的投资满足了用户的需求由于我国幅员辽阔各省市的无线传播环境千差万别例如处于丘陵地区的城市与处于平原地区的城市相比其传播环境有很大不同两者的传播模型也会存在较大差异因此如果仅仅根据经验而无视各地不同地形地貌建筑物植被等参数的影响必然会导致所建成的网络或者存在覆盖质量问题或者所建基站过于密集造成资源浪费随着我国移动通信网络的飞速发展各运营商越来越重视传播模型与本地区环境相匹配的问题一个优秀的移动无线传播模型要具有能够根据不同的特征地貌轮廓像平原丘陵山谷等或者是不同的人造环境例如开阔地郊区市区等做出适当的调整这些环境因素涉及了传播模型中的很多变量它们都起着重要的作用因此一个良好的移动无线传播模型是很难形成的为了完善模型就需要利用统计方法测量出大量的数据对模型进行校正传播模型的校正问题将在第4节中做具体的介绍一个好的模型还应该简单易用模型应该表述清楚不应该给用户提供任何主观判断和解释因为主观判断和解释往往在同一区域会得出不同的预期值一个好的模型应具有好的公认度和可接受性应用不同的模型时得到的结构有可能不一致良好的公认度就显得非常重要了多数模型是预期无线电波传播路径上的路径损耗的所以传播环境对无线传播模型的建立起关键作用确定某一特定地区的传播环境的主要因素有(1)自然地形高山丘陵平原水域等(2)人工建筑的数量高度分布和材料特性(3)该地区的植被特征(4)天气状况(5)自然和人为的电磁噪声状况另外无线传播模型还受到系统工作频率和移动台运动状况的影响在相同地区工作频率不同接收信号衰落状况各异静止的移动台与高速运动的移动台的传播环境也大不相同 一般分为室外传播模型和室内传播模型常用的模型如表1所示表1 几种常见的传播模型适用于900和1800MHz 宏蜂窝预测规划软件ASSET 中使用适用于900和1800MHz 室内环境预测Keenan-Motley适用于900和1800MHz 微蜂窝预测Cost231 Walfish-Ikegami 适用于1800MHz 宏蜂窝预测Cost231-Hata适用于 900MHz 宏蜂窝预测Okumura-Hata 适用范围模 型 名 称3.1 Okumura-Hata 模型Okumura-Hata 模型由在日本测得的平均测量数据构成市区的路径损耗中值可以用下面的近似解析式表示L p =69.55+26.16log f −13.82log h b+(44.9−65.5log h b )log d −A h m式中从基站到移动台的路径损耗单位dBL p载波频率单位MHzf基站天线高度单位米h b移动台天线高度单位米h m基站到移动台之间的距离单位kmd 对于中等城市或大城市修正A m =(1.1log f −0.7)h m −(1.56log f −0.8)在郊区传播模型可以修正为L ps =L p (市区)−2[log (f /28)]2−5.4在开阔地传播模型可以修正为L po =L p (市区)−4.78(log f )2+18.33log f −40.943.2 COST231-Hata模型适合频段15002000 MHz基站的天线高度Hb30200 m移动台天线高度 Hm 1 10 m覆盖距离 1 20 km大城市区域在农村地区和郊区可以从图3中得到校正因子Lu (dB) = 46.3 + 33.9log(f) - 13.82log(Hb) - a(Hm) +[44.9 - 6.55log(Hb)]log(d) + Cm其中a(Hm) =[1.1log(f) - 0.7]Hm -[1.56log(f) - 0.8]Cm = 0 dB 对于中等城市和郊区中心区Cm = 3 dB 对于大城市对于农村准开阔地Lrqo (dB) = Lu - 4.78[log(f)]2 + 18.33log(f) - 35.94对于农村开阔地Lro (dB) = Lu - 4.78[log(f)]2 + 18.33log(f) - 40.943.3 COST231 Walfish Ikegami 模型该模型适合于大城市环境适合频段800 2000 MHz使用的天线挂高 4 50 m移动台高度 1 3 m覆盖距离0.02 5kmHeight of buildings Hroof (m)Width of road w (m)Building separation b (m)Road orientation with respect to the direct radio path Phi (°)Urban areas1. 基站和移动台之间没有直射径的情况small cellsLb = Lo + Lrts + Lmsd (or Lb = Lo for Lrts + Lmsd <= 0)其中Lo为自由空间的损耗Lo = 32.4 + 20log(d) + 20log(f)Lrts为屋顶和街道之间的衍射和散射损耗(对应慢衰落)Lrts = -16.9 - 10log(w) + 10 log(f) + 20log(Hr - Hm) + Lcri其中Lcri = -10 + 0.354Phi for 0<= Phi < 35°Lcri = 2.5 + 0.075(Phi-35) for 35<= Phi < 55Lcri = 4.0 - 0.114(Phi-55) for 55<= Phi <90Lmsd为多径损耗对应快衰落Lmsd = Lbsh + ka + kd log(d) + kf log(f) - 9log(b)其中Lbsh= -18log(1 +Hb - Hroof)for Hb > Hroof= 0for Hb <= Hroofka= 54for Hb > Hroof= 54 - 0.8(Hb - Hroof)for d >= 0.5 and Hb <=Hroof = 54 - 0.8(Hb - Hroof)(d/0.5)for d<0.5 and Hb<=Hroofkd= 18for Hb > Hroof= 18 - 15(Hb - Hroof)/Hroof for Hb <= Hroofkf= -4 + 0.7(f/925 - 1)for medium sized cities andsuburban centres with moderatetree density= -4 + 1.5(f/925 - 1)for metropolitan centres2. 基站和手机之间有直射路径的情况Street Canyon微小区天线低于屋顶高度路径损耗模型如下Lb = 42.6 + 26log(d) + 20log(f) for d >= 0.020 km3.4 室内传播模型室内传播环境与室外微蜂窝宏蜂窝不同天线高度覆盖距离等因此原先的Okomula-Hata 模型COST-231模型已不再适用应使用Keenan-Motley模型L Indoor = L BS + k F(k) + p W(k) + D(d - d b )其中L BS 为自由空间传播损耗L BS = 32.5 + 20logf + 20logdL indoor 室内传播损耗f 频率MHzd 传播距离km k 直达波穿透的楼层数f 楼层衰减因子(dB)p 直达波穿透的墙壁数W 墙壁衰减因子(dB)D线性衰减因子(dB/m)d b 室内转折点(m)典型值为65m 大于该值增加0.2dB/m3.5 规划软件ASSET 使用的传播模型在实际无线传播环境中还应考虑各种地物地貌的影响华为公司使用的规划软件ASSET 正是考虑到这一点对传播模型进行了改进考虑了现实环境中各种地物地貌对电波传播的影响从而更好的保证了覆盖预测结果的准确性模型表示式如下L p =K 1+K 2log d +K 3(h m )+K 4log h m +K 5log (H eff )+K 6log (H eff )log d +K 7diffn+K clutter式中与频率有关常数K 1距离衰减常数K 2移动台天线高度修正系数K 3K 4基站天线高度修正系数K 5K 6绕射修正系数K 7地物衰减修正系数K clutter基站和移动台之间的距离单位kmd 移动台天线和基站天线的有效高度单位米h mh eff在分析不同地区不同城市的电波传播时K 值会因地形地貌的不同以及城市环境的不同而选取不同的值表2例举了一个曾经用于中等城市电波传播分析时的K 值以及一些Clutter 衰耗值表2 K 参数值-1.00Suburban2.30Order Urban 1.40Dense Urban 1.30Industrial & Commercial Areas-1.60High Buildings1.50Rangeland 1.00Open Areas in Urban-1.50Wetland-2.00Inland Water Clutter 衰 耗 值 0.20K7-6.55K6-13.82K5 0.00K4 -2.88K344.90K2160.93K1参 数 值K 参 数 名 称根据这些K 参数可以计算出传播损耗中值但是由于环境的复杂性还要进行适当的修正当蜂窝移动通信系统用于室内时要考虑建筑损耗建筑损耗是墙壁结构钢玻璃砖等楼层高度建筑物相对于基站的走向窗户区所占的百分比等的函数由于变量的复杂性建筑物的损耗只能在周围环境的基础上统计预测我们可以有以下一些结论y 位于市区的建筑平均穿透损耗大于郊区和偏远区y 有窗户区域的损耗一般小于没有窗户区域的损耗y 建筑物内开阔地的损耗小于有走廊的墙壁区域的损耗y街道墙壁有铝的支架比没有铝的支架产生更大的衰减y只在天花板加隔离的建筑物比天花板和内部墙壁都加隔离的建筑物产生的衰减小平均的楼层穿透损耗是楼层高度的函数据资料记载损耗线的斜率是-1.9dB/层第一层楼的平均穿透损耗市区为18dB 左右郊区在13dB 左右特定楼层的测量表明建筑物内的损耗特性可看作是带衰减的损耗波导例如当电波沿着与室外窗户垂直的方向的走廊方向传播的时候损耗可以达到0.4dB/m当计算隧道中的电波传播情况时需要考虑隧道的传播损耗这时可以把隧道简化成一个有耗波导来考虑实验结果显示在特定距离传播损耗随频率增加而下降当工作频段在2GHz 以下时损耗曲线与工作频率的关系呈指数衰减对于GSM 频段可以近似认为损耗与距离呈现4次方的反指数变化即两个天线之间距离增加一倍损耗增大12dB在UHF 频段还要考虑树叶对传播的影响研究表明一般夏天树木枝叶繁茂因此夏天信号的损耗会比冬天的时候大10dB 左右垂直极化的信号损耗大于水平极化信号的损耗。
