GSM无线传播理论

无线产品课程开发室无线传播理论课程内容第一章无线传播原理第二章无线传播环境第三章无线传播模型第四章传播模型校正频谱划分300-3000GHzEHFExtremelyHighFrequency30-300GHzSHFSuperHighFrequency3-30GHzUHFUltraHighFrequency300-3000MHzVHFVeryHighFrequency30-300MHzHFHighFrequency3-30MHzMFMediumFrequency300-3000KHzLFLowFrequency30-300KHzVLFVery-lowFrequency3-30KHzVFVoiceFrequency300-3000HzELFExtremelyLowFrequency30-300Hz3-30HzDesignationClassificationFrequency不同的频段内的频率具有不同的传播特性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）传播途径①建筑物反射波②绕射波③直达波④地面反射波传播途径课程内容第一章无线传播原理第二章无线传播环境第三章无线传播模型第四章传播模型校正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•人为环境乡村地区准郊区郊区市区•地形结构开阔区平滑地形丘陵地形山区无线传播环境信号衰落距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落信号衰落抗快衰落措施－分集•时间分集符号交织、检错、纠错编码•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通信采用跳频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时间色散解决自适应均衡技术、站址调整Ploss=32.44+20lgfMHz+20lgdkm设f=900MHz，该传播损耗可描述为：Ploss=91.52+20lgd=L0+10lgdL0=91.52=2路径损耗斜率在实际通信环境中，一般在3至5之间自由空间传播损耗传播损耗传播损耗平坦地形传播损耗Ploss=10lgd-20lghb-20lghm=4路径损耗斜率hb：基站天线高度hm：移动台高度基站天线高度增加一倍，可补偿6dB的路径损耗传播损耗准平滑地形及不规则地形传播损耗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其它传播损耗TRTR传播损耗•绕射损耗•穿透损耗•地物损耗绕射损耗特点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建筑物穿透损耗θθε0μ0εμε0μ0dDw1w2E1E2XdBmWdBm穿透损耗=X-W=BdB电磁波穿透墙体的反射和折射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建筑物穿透损耗•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：10dB反射损耗地面性质水面稻田田野城市、山地、森林等效地面反射系数0.9～10.6～0.80.3～0.50.1～0.2反射损耗（dB）0～12～46～1014～20课程内容第一章无线传播原理第二章无线传播环境第三章无线传播模型第四章传播模型校正无线传播模型传播模型用于预测地形、障碍物及人为环境对电波传播中路径损耗的影响。GSM常用传播模型Okumura(奥村)/Hata模型适用于900M宏蜂窝预测COST231-Hata模型适用于1800M宏蜂窝预测COST231Walfish-Ikegami模型适用于900M和1800M的微蜂窝规划软件ASSET的传播模型适用于900M和1800M的宏蜂窝常见传播模型无线传播模型无线传播模型Lp=69.55+26.16logf-13.82loghb+(44.9-65.5loghb)logd-a(hm)hb：基站天线高度；hm：移动台天线高度对中等城市或大城市：A(hm)=(1.1logf-0.7)hm-(1.56logf-0.8)对于郊区：Lps=Lp-2[log(f/28)]2-5.4对于开阔地：Lpo=Lp-4.78[log(f)]2+18.33logf-40.94Okumura(奥村)/Hata模型无线传播模型Ploss=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)华为规划软件模型（一）K参数参考值K1146/900MUrban,154/1800MUrbanK244.90K3-2.88K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.70无线传播模型华为规划软件模型（二）Clutter衰耗值参考值InlandWater-3.00Wetland-3.00OpenAreas-2.00Rangeland-1.00Forest13.00Industrial&CommercialAreas5.00Village-2.90Parallel_Low_Buildings-2.50Suburban-2.50Urban0Denseurban5HighBuilding16无线传播模型应用环境最低接收功率备注：手机接收电平=天线口功率-路径传播损耗大楼室内-70dBm手机灵敏度-102dBm，快衰落保护3dB，慢衰落保护7dB，穿透损耗16dB，干扰保护2dB，环境噪声2dB小卧车内，或市区一般建筑物一层室内-80dBm手机灵敏度-102dBm，快衰落保护3dB，慢衰落保护5dB，穿透损耗10dB，干扰保护2dB，环境噪声2dB室外-90dBm手机灵敏度-102dBm，快衰落保护3dB，慢衰落保护5dB，干扰保护2dB，环境噪声2dB课程内容第一章无线传播原理第二章无线传播环境第三章无线传播模型第四章传播模型校正模型校正•目的：通过连续波（CW）测试，校正传播模型参数，增加无线覆盖预测的准确性。即将连续波测试结果与预测结果相比较，调整模型中的K参数，使模型符合实际地理环境。•采样符合李氏定律：40波长，采样50个样点•校正方法：最小方差法模型校正——站点选取•服务区内具有代表性的传播环境，如密集城区、一般城区、郊区等，分别选取测试点•站址的选择原则是要使它能覆盖足够多的地物类型（电子地图提供）•对每一种人为环境，最好有三个或三个以上的测试站点，以尽可能消除位置因素模型校正——测试设备•基站系统-发射天线-馈线-高功放-高频信号源•测试系统-GPS-测试软件-便携机-测试接收机模型校正——天馈数据确定采用全向天线记录天线高度、增益、基站发射功率模型校正——测试路线确定考虑点不同距离不同方向的测试数据某个距离至少4～5个测试数据以消除位置影响尽可能经过各种地物尽量避免高速公路车速上限：Vmax=0.8λ/Tsample螺旋测试路径模型校正——数字地图数字高程模型DEM地物覆盖模型DOM线状地物模型LDM建筑物矢量模型BDM数字化地图的数据数字化地图的精度城区宏蜂窝20M精度微蜂窝预测选5M精度郊区农村50M/100M精度深圳市区模型校正结果(深圳密集市区)K1=164.20K2=45.00K3=-2.88K4=0K5=-13.82K6=-6.55K7=0.20模型校正实例模型校正实例