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1、会计学1无线传播理论无线传播理论Page 2第一章第一章第一章第一章 无线电波基本原理无线电波基本原理无线电波基本原理无线电波基本原理第二章第二章第二章第二章 无线电波传播特性无线电波传播特性无线电波传播特性无线电波传播特性第三章第三章第三章第三章 无线电波传播模型无线电波传播模型无线电波传播模型无线电波传播模型第1页/共30页Page 3基本原理无线频基本原理无线频谱谱不同的频段内的频率具有不同的传播特性不同的频段内的频率具有不同的传播特性FrequencyClassificationDesignation3-30Hz30-300HzExtremely Low FrequencyELF300
2、-3000HzVoice FrequencyVF3-30KHzVery-low FrequencyVLF30-300KHzLow FrequencyLF300-3000KHzMedium FrequencyMF3-30MHzHigh FrequencyHF30-300MHzVery High FrequencyVHF300-3000MHzUltra High FrequencyUHF3-30GHzSuper High FrequencySHF30-300GHzExtremely High FrequencyEHF300-3000GHz第2页/共30页Page 4电场电场电场电场电场电场振振子子
3、电波传输方向电波传输方向磁场磁场磁场磁场基本原理电磁波的传播基本原理电磁波的传播n n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。无线电波的电无线电波的电场方向称为电波的极化方向。场方向称为电波的极化方向。n n如果电波的电场方向垂直于地如果电波的电场方向垂直于地面，为垂直极化波面，为垂直极化波n n如果电波的电场方向与地面平如果电波的电场方向与地面平行，为水平极化波行，为水平极化波第3页/共30页Page 5基本原理电磁波的传播基本原理电磁波的传播n n池塘中的波纹：能量从源点向四周传播，并逐渐减弱n n电磁波的传播与此类似，不同之处（当辐射源是各向同
4、性的理想点源时）：n n在三维空间以球面波的形式传播在三维空间以球面波的形式传播n n传播介质不同，空气、障碍物、传播介质不同，空气、障碍物、反射物反射物第4页/共30页Page 6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）基本原理传播途径基本原理传播途径第5页/共30页Page 7建筑物反射建筑物反射建筑物反射建筑物反射波波波波绕射波绕射波绕射波绕射波直达波直达波直达波直达波地面反射波地面反射波地面反射波地面反射波基本原理传播路径基本原理传播路径第6页/共30页Page 8第一章第一章 无线电波基本原
5、理无线电波基本原理第二章第二章 无线电波传播特性无线电波传播特性第三章第三章 无线电波传播模型无线电波传播模型第7页/共30页Page 9无线传播环境无线传播环境n n电波传播受地形结构和人为环境的影响，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。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：影响环境的主要因素：n n 自然地形（高山、丘陵、平原、水自然地形（高山、丘陵、平原、水域）域）n n 人工建筑的数量、分布、材料特性人工建筑的数量、分布、材料特性n n 该区域植被特征该区域植被特征n n 天气状况天气状况第8页/共30页Page 10RTTR地形分
6、类地形分类n n准平滑地形准平滑地形 表面起伏平缓，起伏高度小于等于20米的地形n n不规则地形不规则地形 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、水陆混合地形等第9页/共30页Page 11距离距离(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落信号衰落信号衰落第10页/共30页Page 12信号分集信号分集抗快衰落措施分集抗快衰落措施分集n n时间分集n n符号交织、检错、纠错编码、符号交织、检错、纠错编码、RAKERAKE接收技术接收技术n n空间分集n n采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信采用主、分集天线
7、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。分集的形式。n n极化分集n n频率分集n nGSMGSM体制采用跳频体制采用跳频n nCDMACDMA体制采用扩频技术体制采用扩频技术第11页/共30页Page 13解解 决决均衡、均衡、RAKE技术技术电波时延扩展电波时延扩展n n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，当多径信号不能被接收机区分时就产生同信道干扰（CCI），n n对于W
8、CDMA系统，多径时延必须大于一个码片周期(0.26s)才能被识别n n典型值(s)：Open 0.2，Suburban=0.5，Urban=3第12页/共30页Page 14n nDoppler效应的例子：火车经过你的身边V：移动台速度：信号到达角度Doppler频移频移l移动通信中的Doppler频移第13页/共30页Page 15TR绕射损耗绕射损耗n n电磁波在绕射点四处扩散n n绕射波覆盖除障碍物外的所有方向n n扩散损耗最为严重n n计算公式复杂，随不同绕射常数变化第14页/共30页Page 16XdBmWdBm穿透损耗穿透损耗=X-W=B dB电磁波穿透墙体的反射和折射穿透损耗（
9、穿透损耗（1）n n室内信号取决于建筑物的穿透损耗n n室内窗口处与室内中部信号差别较大n n建筑物材质对穿透损耗影响较大n n电磁波的入射角对穿透损耗影响较大第15页/共30页Page 17TR穿透损耗（穿透损耗（2）n n物体阻挡/穿透损耗为：n n隔墙阻挡：隔墙阻挡：5 520dB20dBn n楼层阻挡：楼层阻挡：20dB20dB，n n室内损耗值是楼层室内损耗值是楼层高度的函数，高度的函数，-1.9dB/1.9dB/层层n n家具和其它障碍物家具和其它障碍物的阻挡：的阻挡：2 215dB15dBn n厚玻璃：厚玻璃：6 610dB10dBn n火车车厢的穿透损火车车厢的穿透损耗为：耗为
10、：151530dB30dBn n电梯的穿透损耗：电梯的穿透损耗：30dB30dB左右左右n n茂密树叶损耗：茂密树叶损耗：10dB10dB第16页/共30页Page 18第一章第一章 无线电波基本原理无线电波基本原理第二章第二章 无线电波传播特性无线电波传播特性第三章第三章 无线电波传播模型无线电波传播模型第17页/共30页Page 19常用传播模型常用传播模型n n自由空间传播模型n nOkumura(奥村)/Hata模型n nCOST231-Hata模型n nCOST231 Walfish-Ikegami模型n nKeenan-Motley模型n n计算机辅助计算模型第18页/共30页Pa
11、ge 20自由空间传播模型自由空间传播模型n n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。Lo=91.48+20lgd,for f=900MHzLo=97.51+20lgd,for f=1800MHzLo=98.84+20lgd,for f=2100MHz第19页/共30页Page 21适用范围：适用范围：频率范围 f:1501500MHz基站天线高度 Hb:30200m移动台高度 Hm:110m距离 d:120kmOkumura-Hata模型模型n n宏蜂窝模型n n基站天线高度高于周围建筑物n n1km
12、以内预测不适用n n频率超过1500MHz以上时不适用第20页/共30页Page 22适用范围：适用范围：频率范围 f:15002000MHz基站天线高度 Hb:30200m移动台高度 Hm:110m距离 d:120kmCOST 231-Hata模型模型n n宏蜂窝模型n n基站天线高度高于周围建筑物n n1km以内预测不适用n n频率超过2000MHz或低于1500MHz时不适用第21页/共30页Page 23适用范围：适用范围：频率范围 f:8002000MHz基站天线高度 Hbase:450m移动台高度 Hmobile:13m距离 d:0.025km建筑物高度 Hroof(m)路面宽度
13、w(m)建筑物间距 b(m)相对直射波方向的街道走向()COST 231 Walfish-Ikegami模型模型n n市区环境，宏蜂窝或微蜂窝n n郊区环境或乡村环境不适用第22页/共30页Page 24Keenan-Motley模型模型l在自由空间传播模型的基础上增加了墙壁和地板的穿透损耗l P墙壁损耗参考值，W墙壁数目l主要适用室内环境l没有考虑到多径的影响 第23页/共30页Page 25Pathloss=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
14、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规划软件规划软件模型模型K参数参数参考值参考值K1152/1800M UrbanK244.90K3-2.55K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.80计算机辅助计算模型（计算机辅助计算模型（1）第24页/共30页Page 26计算机辅助计算模型（计算机辅助计算模型（2）Pathloss：路径损耗(dB)K1：偏置常数K2：距离衰减常数K3：基站天线
15、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规划软件规划软件模型模型K参数参数参考值参考值K1-52.92K268.6K35.83K41K5-6.55K60Pathloss=K1+K2logd+K3log(Heff)+K4Diffraction +K5log(d)log(Heff)+K6(Hmeff)+Kclutterf(clutter)第25页/共30页Page 27理论传播模型理论
16、传播模型n n射线跟踪模型Volcano传播模型n n利用计算机辅助计算，计利用计算机辅助计算，计算每一条从发射机经过传算每一条从发射机经过传播路径到达接收机的信号，播路径到达接收机的信号，并加以合成并加以合成n n要求高精度的电子地图要求高精度的电子地图精度精度5 5米以上米以上第26页/共30页Page 28思考题思考题n n移动通信系统使用的是无线电波的哪个频段？n n无线电波主要有哪几种传播方式？n n无线传播环境中，信号衰落主要有哪两种形式？各自的特点及产生原因是什么？n n无线传播环境中，信号传播损耗主要有哪几种形式？n n常见的传播模型有哪些？各自的应用环境是什么？第27页/共30页Page 29课程小结课程小结n n本章主要讲述了无线电波的相关知识，需要掌握的知识包括：n n无线电波的传无线电波的传播途径播途径n n无线电波的损无线电波的损耗和色散特性，耗和色散特性，以及主要的补以及主要的补偿方案偿方案n n常用的无线电常用的无线电波模型，掌握波模型，掌握主要涉及的参主要涉及的参数数第28页/共30页第29页/共30页