无线传播理论

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.无线传播理论ISSUE1.0HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage2在规划和建设一个移动通信网时，从频段的确定、频率的分配、无线电波的覆盖范围、计算通信概率及系统间电磁干扰，知道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、理解和据此进行的场强预测。它时进行系统工程设计和研究频谱有效利用、电磁兼容性等所必须了解和掌握的基本理论。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage3学习完此课程：了解电磁波的传播途径理解不同环境下的无线传播掌握无线传播模型及其用于场景了解传播模型校正HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage4第1章无线电波基本原理第2章无线电波传播特性第3章无线电波传播模型第4章电波传播模型校正HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage5基本原理－无线频谱不同的频段内的频率具有不同的传播特性300-3000GHzEHFExtremelyHighFrequency30-300GHzSHFSuperHighFrequency3-30GHzUHFUltraHighFrequency300-3000MHzVHFVeryHighFrequency30-300MHzHFHighFrequency3-30MHzMFMediumFrequency300-3000KHzLFLowFrequency30-300KHzVLFVery-lowFrequency3-30KHzVFVoiceFrequency300-3000HzELFExtremelyLowFrequency30-300Hz3-30HzDesignationClassificationFrequencyHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage6电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场基本原理－电磁波的传播无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，为垂直极化波如果电波的电场方向与地面平行，为水平极化波HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage7基本原理－传播途径直射波及地面反射波（最一般的传播形式）对流层反射波（传播具有很大的随机性）山体绕射波（阴影区域信号来源）电离层反射波（超视距通讯途径）HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage8基本原理－传播路径①建筑物反射波②绕射波③直达波④地面反射波HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage9第1章无线电波基本原理第2章无线电波传播特性第3章无线电波传播模型第4章电波传播模型校正HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage10无线传播环境电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素：自然地形（高山、丘陵、平原、水域）人工建筑的数量、分布、材料特性该区域植被特征天气状况自然和人为的电磁噪声状况HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage11准平滑地形表面起伏平缓，起伏高度小于等于20米的地形不规则地形除了准平滑地形之外的其余地形，可按状态分为：丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形等RTTR地形分类HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage12信号衰落距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage13抗快衰落措施－分集信号分集时间分集符号交织、检错、纠错编码、RAKE接收机技术空间分集采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式。频率分集GSM采用跳频CDMA采用扩频技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage14解决均衡、RAKE技术电波时延扩展起源于反射，主要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题发射信号来自远离接收天线的物体HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage15TR绕射损耗电磁波在绕射点四处扩散绕射波覆盖除障碍物外的所有方向扩散损耗最为严重计算公式复杂，随不同绕射常数变化HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage16θθε0μ0εμε0μ0dDw1w2E1E2XdBmWdBm穿透损耗=X-W=BdB电磁波穿透墙体的反射和折射穿透损耗（1）室内信号取决于建筑物的穿透损耗室内窗口处与室内中部信号差别较大建筑物材质对穿透损耗影响较大电磁波的入射角对穿透损耗影响较大HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage17TR穿透损耗（2）物体阻挡/穿透损耗为：隔墙阻挡：5－20dB楼层阻挡：＞20dB，室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层家具和其它障碍物的阻挡：2－15dB厚玻璃：6－10dB火车车厢的穿透损耗为：15－30dB电梯的穿透损耗：30dB左右茂密树叶损耗：10dBHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage18第1章无线电波基本原理第2章无线电波传播特性第3章无线电波传播模型第4章电波传播模型校正HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage19常用传播模型自由空间传播模型Okumura(奥村)/Hata模型COST231-Hata模型COST231Walfish-Ikegami模型Keenan-Motley模型计算机辅助计算模型HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage20Lo=91.48+20lgd,forf=900MHzLo=97.98+20lgd,forf=1900MHzLo=99+20lgd,forf=2100MHz自由空间传播模型自由空间传播模型适用于具有各向同性传播介质（如真空）的无线环境，是理论模型。该环境在现实中并不存在，但空气介质近似于各向同性介质。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage21适用范围：频率范围f:150~1500MHz基站天线高度Hb:30~200m移动台高度Hm:1~10m距离d:1~20kmOkumura-Hata模型宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过1500MHz以上时不适用HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage22适用范围：频率范围f:1500~2000MHz基站天线高度Hb:30~200m移动台高度Hm:1~10m距离d:1~20km宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过2000MHz或低于1500MHz时不适用COST231-Hata模型HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage23适用范围：频率范围f:800~2000MHz基站天线高度Hbase:4~50m移动台高度Hmobile:1~3m距离d:0.02~5km建筑物高度Hroof(m)路面宽度w(m)建筑物间距b(m)相对直射波方向的街道走向α()COST231Walfish-Ikegami模型市区环境，宏蜂窝或微蜂窝郊区环境或乡村环境不适用HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage24Ploss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff)+K6lg(Heff)lg(d)+K7+KclutterPathloss：路径损耗(dB)K1：与频率相关的常数K2：距离衰减常数K3、K4：移动台天线高度修正系数K5、K6：基站天线高度修正系数K7：绕射修正系数Kclutter：地物衰减修正系数d：基站与移动台之间的距离(km)Hms、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m)ASSET规划软件模型K参数参考值K1152/1800MUrbanK244.90K3-2.55K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.80无线传播模型HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage25无线传播模型Pathloss：路径损耗(dB)K1：偏置常数K2：距离衰减常数K3：基站天线高度修正系数K4：绕射计算的乘数（必须为正数）K5：log(HTxeff)log(d)的乘数K6：移动台天线高度修正系数Kclutter：地物衰减修正系数K(hill,los)：山区区域的校正因子（NLos＝0）d：基站与移动台之间的距离(m)Hmeffs、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m)U-net规划软件模型K参数参考值K1-52.92K268.6K35.83K41K5-6.55K60Ploss=K1+K2logd+K3log(Heff)+K4Diffraction+K5log(d)log(Heff)+K6(Hmeff)+Kclutterf(clutter)+K(hill,los)HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage26第1章无线电波基本原理第2章无线电波传播特性第3章无线电波传播模型第4章电波传播模型校正HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage27模型校正模型校正的意义：传播模型是移动通信网小区规划的基础，传播模型的准确与否密切关系到小区规划是否合理，运营商能否以比较经济合理的投资满足用户的需求。因此为了获得符合本地区实际环境的无线传播模型，提高覆盖预测的准确性，为网络规划打好基础，需要进行传播模型的校正。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage28目标传播环境选定传播模型CW数据采集实测传播路径损耗参数设置预测传播路径损耗比较误差满足要求？结束模型校正基本原理和流程HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage295m站址选择选择站址标准a、天线高度大于20米b、天线高于最近的障碍物5米以上；c、在此障碍物主要指天线所在屋顶上的最高建筑物，作为站址的建筑物应高于周围建筑物的平均高度。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage30发射子系统：发射天线、馈线、高频信号源、天线支架接收子系统：测试接收机、GPS接收机、测试软件、便携机等信号源功放电源发射天线接收天线路测仪（内置GPS）便携机RF电缆1RF电缆2高频信号源测试平台HUAWEITECHNOLOGIESCO