移动通信电波传播和传播预测模型介绍

第一章概述1、个人通信的主要特点是：每个用户有一个属于个人的唯一通信号码，取代了以设备为基础的传统通信的号码。

2、目前最具发展潜力的宽带无线移动技术是：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX。

3、移动通信的主要特点有：（1）利用无线电波进行信息传输；（2）在强干扰环境下工作；（3）通信容量有限；（4）通信系统复杂；（5）对移动台的要求高。

4、移动通信产生自身产生的干扰：互调干扰，邻道干扰，同频干扰，多址干扰。

第二章移动通信电波传播与传播预测模型1、移动信道的基本特性就是衰落特性。

2、移动信道的衰落一般表现为：（1）随信号传播距离变化而导致的传播损耗和弥散；（2）由于传播环境中的地形起伏，建筑物以及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落，一般称为阴影衰落；（3）无线电波在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使得其到达接收机时，是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播所引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落，即所谓多径衰落。

3、大尺度衰落主要是由阴影衰落引起的，小尺度衰落主要是由多径衰落引起的。

4、一般认为，在移动通信系统中一项传播的3种最基本的机制为反射、绕射和散射。

5、移动无线信道的主要特征是多径传播。

6、多径衰落的基本特性表现在信号的幅度衰落和时延扩展。

一般来说，模拟移动通信系统主要考虑多径效应引起的接收信号的幅度变化；数字移动通信系统主要考虑多径效应引起的脉冲信号的时延扩展。

7、描述多径信道的主要参数：（1）时间色散参数和相关带宽；（2）频率色散参数和相关时间；（3）角度色散参数和相关距离。

P288、相关带宽是信道本身的特性参数，与信号无关。

9、相关带宽：频率间隔靠得很近的两个衰落信号存在不同的时延，这可使两个信号变得相关，使得这一情况经常发生的频率间隔就是相关带宽。

10、相关时间：一段间隔，在此间隔内，两个到达信号具有很强的相关性，换句话说在相关时间内信道特性没有明显的变化。

第5章移动通信系统中的场强预测模型☐场强预测——所谓场强预测是指根据移动通信的不同环境得到通信范围内的场强分布（路径损耗），建立电波传播的模型，以便对通信网进行规划和设计（天线、基站站址、小区半径、频率……）☐传播模式——分为经验模式、半经验或半确定模式、确定性模式。

经验模式是根据大量测量结果统计分析后导出的公式，应用经验模式可以容易和快速地预测路径损耗，不需要有关环境的详细信息，但是不能提供非常精确的路径损耗估算值。

确定性模式是对具体现场环境直接应用电磁场理论进行计算，如射线追踪方法，环境的描述可以从地形地物数据库中得到。

半经验或半确定模式是基于把确定性方法用于一般的市区或室内环境中导出的公式，为了改善半经验或半确定模式和实验结果的一致性，有时需要根据实验结果对公式进行修正，得到的公式是天线周围某个规定特性的函数。

传播环境——蜂窝移动通信的最大特点就是小区制。

小区的大小和范围直接和传播条件有关，可以根据需要选择小区的大小和范围。

移动通信系统中主要采用宏小区、微小区（微蜂窝）和微微小区（微微蜂窝）三种形式。

经验模式或半经验模式对具有均匀特性的宏小区是合适的。

半经验模式还适用于均匀的微小区，在那里模式所考虑的参数能很好的表征整个环境。

确定性模式适合于微小区和微微小区不管它们的形状如何。

确定性模式对宏小区是不能胜任的，因为对这种环境所需的计算机CPU时间使人无法忍受☐四种电波传播模型——电波传播模型是指通过对电波传播的环境进行不同方法的分析后所得到的电波传播的某些规律、结论以及具体方法。

利用电波传播模型不仅可以估算服务区内的场强分布，而且还可以对移动通信网进行规划与设计。

统计模型（Statistical Model）——通过对移动通信服务区内的场强进行实地测量，在大量实测数据中用统计的方法总结出场强中值随频率、距离、天线高度等因数的变化规律并用公式或曲线表示出来。

实验模型（Empirical Model）——通过实验方法得出某些电波传播规律，但不像统计模型那样用公式或曲线表示出来。

无线电波传播模型与覆盖预测河北全通通信有限责任公司工程部网络服务组二0 0二年四月二十日第一节无线传播理论1.1 无线传播基本原理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1-1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1-1（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1-1（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1-1（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1-1（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1-1（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。

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三、室内覆盖无线电波传播及模型（一）、室内覆盖模型的选用1、室内覆盖模型的选用下面进行室内模型的比较，如下表所示：表3-1 室内模型的比较上面介绍的Oku mura传播模型，对于室外覆盖预测应用较好，但不适合室内电波传播的预测，因为室内电波传播的特点是微小区，直射波。

在大厅内的传播更接近于自由空间的传播模型情况：Lm=32.45+20lgf+20lgd 式3.1.1根据公式，可计算出对应不同距离的损耗值如表3-2所示。

表3-2对应不同距离的损耗值一般情况室内分布系统天线口的辐射功率不大于17dBm,当综合考虑建筑物结构的衰耗，较多取13dBm,此时不同距离对应的场强值如下表3-3所示。

表3-3不同距离对应的场强值考虑到楼内多层之间的传播情况，加上传播环境的差异较大，因此也经常使用ITU推荐的室内传播模型进行设计。

其计算公式是：Lm=20lgf+Nlgd+L f(n)-28dB 式3.1.2式中：N——距离损耗系数；f——频率（MHz）；d——距离；L f——楼层穿透损耗（dB）；N——楼层数。

2、设计原则（1）、设计原则以最少的设备满足设计要求；（2）、不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能；（3）、兼容所有移动通信体制：CDMA800，GSM900，DCS1800，3G(2GHz 频段，增加新的系统简单方便；)（4）、使用寿命长，具有远程监控能力，管理维护方便；（5）、综合考虑性价比。

a根据现场实测和OMC统计，室内通话质量良好，无乒乓切换发生.b95%室内覆盖，保证在95%以上所需要室内覆盖的地区，不论空闲和通话状态用户占用室内信道。

c95%室内用户占用，保证95%以上的信道占用由室内用户产生。

并尽可能达到100%。

d无信号泄漏，保证室内信号不对室外网络产生干扰，室内信号在覆盖边界（如窗口）在保证室内通话基础上不会太强。

e环保性，保证室内信号在规定的最高电平以内，一般规定在人员经常停留地区最高信号接收电平不超过-25dBm。