无线通信原理与应用-4.2 自由空间传播模型
无线电波空间传播模型
无线电波空间传播模型一、引言无线电波是一种电磁波，它的传播是通过空间介质进行的。
无线电波的传播模型是对无线电波在空间中传播过程的一种描述和模拟。
了解无线电波空间传播模型对于实现高效的无线通信系统设计和优化至关重要。
本文将介绍几种常见的无线电波空间传播模型，包括自由空间传播模型、二维和三维传播模型以及多径传播模型。
二、自由空间传播模型自由空间传播模型是最简单也是最常用的一种传播模型。
它假设无线电波在真空中传播，没有遇到任何障碍物和干扰。
根据自由空间传播模型，无线电波的传播损耗与距离的平方成反比。
具体而言，传播损耗（L）可以通过以下公式计算：L = 20log(d) + 20log(f) + 20log(4π/c)其中，d是发送端和接收端之间的距离，f是无线电波的频率，c是光速。
自由空间传播模型适用于开阔的空间环境，如农村、海洋等，但在城市和山区等环境中，由于有大量建筑物和地形等障碍物的存在，自由空间传播模型并不适用。
三、二维和三维传播模型二维和三维传播模型考虑了障碍物和地形等因素对无线电波传播的影响。
在二维传播模型中，地面被简化为平面，建筑物和其他障碍物被建模为二维形状。
在三维传播模型中，地面和建筑物等障碍物被建模为三维形状。
为了计算二维和三维传播模型中的传播损耗，常用的方法是射线追踪。
射线追踪将无线电波视为一束射线，通过计算射线与障碍物的相交点，从而确定传播路径和传播损耗。
射线追踪可以基于几何光学原理进行，也可以使用电磁波的波动性质进行更精确的计算。
四、多径传播模型多径传播模型是一种复杂的传播模型，考虑了多个传播路径和多个传播信号的叠加效应。
当无线电波传播过程中遇到建筑物、地形等障碍物时，会发生反射、折射和散射等现象，导致信号在接收端出现多个传播路径。
这些多个传播路径的信号叠加在一起，会引起传播信号的衰减和时延扩展。
多径传播模型通常使用统计方法进行建模和仿真。
常见的多径传播模型包括瑞利衰落模型和莱斯衰落模型。
自由空间传播模型
Pr
(d )
Pt Gt Gr λ2 (4π)2 d 2 L
10 log Pr
10 log Pt
10 log Gt
10 log Gr
10 log L 1obile Networks Technology
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2.2 无线传播模型 2.2.2 自由空间传播模型
为了给通信系统的规划和设计提供依据，人们通过理论分析或实测 等方法，对电磁波在某些特定环境下的传播特性进行统计分析，从 而总结和建立了一些具有普遍性的数学模型。我们将这些模型称为 无线传播模型（Propagation Model）。
自由空间传播模型（Free Space Propagation Model）是最简单、理 想情况的无线电波传播模型。
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2.2 无线传播模型 2.2.2 自由空间传播模型
自由空间路径损耗用于 描述信号衰减，定义为 有效发射功率和接收功 率之间的差值，不包括 天线增益
PL(dB) 10 log Pt Pr
147.56 20 log d 20 log f
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自由空间传播模型的传播特征
自由空间传播模型的传播特征自由空间传播模型的传播特征自由空间传播模型是一种用于描述无线传输信号在自由空间中传播的模型。
它是无线通信系统设计的基础，对于理解无线信号的传播规律具有非常重要的意义。
本文将从不同的角度分析自由空间传播模型的传播特征。
传播路径的影响传播路径是指从发射器到接收器之间的路径。
在自由空间中进行的无线通信，传播路径较为简单，大多都是直线传播，而且几乎没有额外的衰减。
但是，在实际应用中，由于建筑物、自然物体和地形等因素的影响，信号在传输过程中会发生反射、散射、绕射等现象，从而对传播路径产生很大的影响。
此时，需要通过一些传播模型，如瑞利衰落模型或射线追踪模型等来进行补偿。
信道特性的影响信道是指信号从发射器传输到接收器所经过的通道，它与传播路径不同，是在传输过程中形成的。
在自由空间中，信道是不稳定的，并且不同频率的信号在同一信道中的传播特性也是不同的，这就需要根据不同的应用需求选择合适的频率。
同时，信道容易受到干扰信号的影响，如多径效应、多普勒频移效应等，这些都会影响信道的传输特性。
天线特性的影响天线是无线通信系统中最重要的组成部分之一，它的质量和设计直接影响着信号的传输效果。
不同的天线类型、方向和高度都会对信号传输产生很大的影响。
比如，对于水平偏振天线来说，垂直方向的信号很弱，如果采用这种天线进行通信，就可能会出现信号盲区；又比如，如果天线高度过低，可能会受到地面反射等干扰，导致信号质量下降。
综上所述，自由空间传播模型的传播特征具有很高的复杂性，需要考虑很多因素的影响，如传播路径、信道特性和天线特性等。
只有根据具体应用的需求，对这些因素进行精确的调整和控制，才能保证无线通信的质量和可靠性。
无线射频基础知识-无线传播原理与传播模型
P波段：230~1000MHz； L波段：1000MHz~2000MHz；
大家熟知的GPS系统，其工作频率就在此波段（1575MHz左右）；
S波段：2000MHz~4000MHz； C波段：4000MHz~8000MHz；目前主要用于卫星电视转播； X波段：8000MHz~12.5GHz；目前主要用于微波中继； Ku波段：12.5GHz~18GHz；目前主要用于微波中继和卫星电视转播； K波段：18GHz~26.5GHz； Ka波段：26.5GHz~40GHz； 频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远，绕射能力越强。但是，低频段频率 资源紧张，系统容量有限，因此主要应用于广播、电视、寻呼等系统。 高频段频率资源丰富，系统容量大；但是频率越高，传播损耗越大，覆盖距离 越近，绕射能力越弱。另外频率越高，技术难度越大，系统的成本也相应提高。
慢衰落损耗是由于在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻挡所产生的阴影 效应而产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而 产生的损耗，一般遵从对数正态分布。 快衰落损耗是由于多径传播而产生的损耗，它反映微观小范围内数十波长量级 接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从瑞利分布或莱斯分布。快衰落又 可以细分为以下3类：
从公式可以推导出以下结论：
无线电波在地面传播时，在同样的传播距离上，其传播损耗比自由空间传播时 要大得多：当取值为4时，距离d加倍，传播损耗增加12dB，即：信号衰减16 倍； 增加天线高度，可以减少传播损耗。
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无线射频基础知识－无线传播原理与传播模型
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、了解和据此得到的传播模型进行场强预测。
第3章 无线传播理论与模型
无线信号三种基本传播机制
2． 绕射（遇到尖角或薄边的阻挡物） 绕射使得无线电信号绕地球曲线表面传播，能够传播到阻挡物后面。尽管 接收机移动到阻挡体的阴影区时，接收场强衰减非常迅速，但绕射场依然 存在并常常具有足够的强度。 绕射现象可由Huygens原理解释，它说明波前上的所有点可作为产生次级 波的点源，这些次级波组合起来形成传播方向上新的波源。绕射由次级波 的传播进入阴影区而形成。阴影区绕射波场强为围绕阻挡物所有次级波的 矢量和。
G
4A
2
有效截面Ae 与天线的物理尺寸相关， 则与载频相关：
自由空间传播模型
c 2c f c
公式 （3）
其中， f为载频Hz； Wc为载频，rad/s；c为光速，m/s。 Pt和Pr 必须有相同单位， Gt和Gr为无量纲量。综合损耗L（L ≥1）通 常归因于传输线衰减、滤波损耗和天线损耗，L＝1则表明系统硬件中 无损耗。 由自由空间公式1可知，接收功率随T－R距离的平方衰减，即接收功 率衰减与距离的关系为20dB/10倍程。
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电离层反射波超视距通讯途径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山体绕射波阴影区域信号来源?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
第三章无线传播理论 与模型
自由空间传播模型
路径损耗，表示信号衰减，单位为dB的正值，定义为有效发射功率和 接收功率之间的差值，可以包括也可以不包括天线增益。 当包括天线增益时，自由空间路径损耗为：
Gt Gr 2 Pt PL(dB) 10 log 10 log 2 2 Pr ( 4 ) d
通信系统中的无线信号传播模型与特点
通信系统中的无线信号传播模型与特点无线通信是指通过无线电波或红外线等无线电磁波来实现信息传输的通信方式。
现如今，无线通信系统已经广泛应用于无线电、移动通信、卫星通信、无线局域网等多个领域。
无线信号传播模型与特点对于确保通信质量和提高通信效率非常重要。
一、信号传播模型无线信号传播模型是描述无线信号在空间传播过程中衰减和传播路径的模型。
常用的信号传播模型主要包括自由空间传播模型、自由路径传播模型和多径传播模型。
1. 自由空间传播模型：自由空间传播模型是最简单的无线信号传播模型，它假设空间中没有障碍物，信号在传播过程中不会受到衰减。
该模型适用于空旷的地区，如在广场上使用遥控器控制无人机。
2. 自由路径传播模型：自由路径传播模型考虑到了地面、建筑物等直射路径上的障碍物对信号传播的影响。
一般采用二维平面模型或三维平面模型来描述信号的传播路径。
该模型可以应用于城市中高楼大厦之间的通信。
3. 多径传播模型：多径传播模型认为信号在传播过程中会经历多条传播路径，包括直射路径、反射路径和散射路径。
反射路径是信号经过建筑物等物体表面反射，并到达接收点。
散射路径是信号在随机散射体表面发生散射后到达接收点。
该模型可以应用于室内无线通信和城市中街道间的通信。
二、信号传播特点无线信号传播具有独特的特点，了解这些特点对于设计和优化无线通信系统非常重要。
1. 多径效应：多径效应是指信号在传播过程中经历了多条路径，导致接收信号中出现多个分量。
这些分量之间存在相位差和时间延迟，会造成信号的频谱扩展和码间干扰。
在调制解调、信道估计和误码控制等方面需要针对多径效应进行处理。
2. 反射和折射：无线信号在传播过程中会经过建筑物、树木等物体的表面，发生反射和折射。
这会导致信号的强度、相位和传播路径的改变。
因此，在设计信号传播模型时需要考虑建筑物和其他物体对信号传播的影响。
3. 阻塞效应：阻塞效应是指由于障碍物的存在，信号不能直接到达接收点。
这会导致信号衰减、散射和影子区等问题。
自由空间传播模型
2.2 无线传播模型
2.2.2 自由空间传播模型
为了给通信系统的规划和设计提供依据，人们通过理论分析或实测等方法，对电磁波在某些特定环境下的传播特性进行统计分析，从而总结和建立了一些具有普遍性的数学模型。
我们将这些模型称为无线传播模型（Propagation Model ）。
自由空间传播模型（Free Space Propagation Model ）是最简单、理想情况的无线电波传播模型。
PG G λ2 P (d ) = t t r r (4π)2 d 2 L ⎡⎛ 4πd
⎫2 ⎤ 10 l og P r = 10 log P t + 10 log G t + 10 log G r - 10 log L - 10 log ⎢ ⎢⎣⎝ ⎪ ⎥ λ ⎭ ⎥⎦
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2.2 无线传播模型
2.2.2 自由空间传播模型
自由空间路径损耗用于
描述信号衰减，定义为
有效发射功率和接收功
率之间的差值，不包括
天线增益
PL(dB) = 10 l og P t
P
r
=-147.56 + 20 log d + 20 log f
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无线电波传播原理及主要传播模型
无线电波传播原理1无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析1.1 电磁场与电磁波基础1820年奥斯特电磁1831年法拉第磁电产生产生变化的电场磁场变化的磁场电场激发?电磁场理论麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出了著名的电磁场理论（经典电磁场理论），指出变化电场和变化磁场形成了统一的电磁场，预言电磁场能以波动的形式在空间传播，称为电磁波；并得到电磁波在真空中传播的速度等于光速，从而断定光在本质上就是一种电磁波。
后来，赫兹用振荡电路产生了电磁波，使麦克斯韦的学说得到了实验证明，为电学和光学奠定了统一的基础。
因此，麦克斯韦的经典电磁场理论是人类对电磁规律的历史性总结，是19世纪物理学发展的最辉煌成就，是物理学发展史上一个重要的里程碑。
电磁波的诞生赫兹----德国物理学家赫兹对人类伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在，发现了光电效应。
1888年，成了近代科学史上的一座里程碑。
开创了无线电电子技术的新纪元。
赫兹用各种实验，证明了不仅电磁波的性质和光波相同，而且传播速度也相同，并可发生反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，即电磁波服从一般波动所具有的一切规律。
如果空间的电场或磁场变化是周期性的，我们用周期和频率来描述变化快慢。
电磁场变化过程中产生的电磁波的频率等于电磁场的变化频率；电磁波在传播中从一种介质进入另一种介质时，其频率不会发生改变，但其传播速度会发生改变。
电磁波的应用从1888年赫兹用实验证明了电磁波的存在，1895年俄国科学家波波夫发明了第一个无线电报系统。
1914年语音通信成为可能。
1920年商业无线电广播开始使用。
20世纪30年代发明了雷达。
40年代雷达和通讯得到飞速发展，自50年代第一颗人造卫星上天，卫星通讯事业得到迅猛发展。
如今电磁波已在通讯、遥感、空间控测、军事应用、科学研究等诸多方面得到广泛的应用。
无线电通信的起源1897 年：马可尼完成无线通信试验——电报发收两端距离为18 海里试验是在固定站与一艘拖船之间进行的20 世纪初：两次世界大战导致无线通信蓬勃发展步话机、对讲机等1941 年美陆军就开始装备步话机短波波段，电子管电磁波分类-按传输方式电磁波分类-按传输方式电磁波分类-按波长电磁波分类-按波长各波段电磁波特点长波通信：沿地面传播，衰减小、穿透能力强 中波通信：地波传播及夜晚电离层反射传播 短波通信：天波传播，适合远距离传输超短波通信：直线传播，视距通信，广播电视、移动通信微波通信：工作频带宽，长距离接力通信第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析传播途径①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析1.3 无线传播环境•问题：移动通信比较固定通信有那些特殊性呢?•多径无线传播无线路径是一个很复杂的传播媒介•手机发射功率有限手机的发射功率客观限制了蜂窝小区的服务范围手机电池寿命和对人体危害决定了发射功率大小•频率资源有限带宽一定信道编码等占用额外频率资源频率需要被重复利用==> 产生同频干扰•用户行为的不确定性第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析无线信道分析在移动通信研究中的意义无线通信系统的信道十分复杂：9地理环境的复杂性和多样性9用户移动的随机性9多径传播无线信道是制约移动通信质量的主要因素无线信道是研究各种技术的主要推动力量无线信道的建模对于整个移动通信系统仿真的正确性和可靠性有着举足轻重的意义1.4 无线信道分析•无线信道中的损耗一般分为三个层次：—大尺度（又称路径损耗）【path loss】—中等尺度（阴影衰落、慢衰落）【shadowing】—小尺度衰落（快衰落）【fast fading】无线信道分析场强平均值随距离增加而衰减（路径损耗，大尺度衰落）•电磁波在空间传播的损耗场强中值呈慢速变化（慢衰落，阴影衰落，中等尺度衰落）•由地形地貌导致场强瞬时值呈快速变化（快衰落，小尺度衰落）•多径效应——由移动体周围的局部散射体引起的多径传播，表现为快衰落•多普勒效应——由移动体的运动引起，多径条件下引起频谱展宽三种衰落区别•大尺度衰落主要是路径损耗，可用自由空间传播模型来近似；其特点是：慢变，信道在很长时间内可以认为是恒定的，而且衰落的幅度很小。
无线电波传播模型的应用与分析
无线电波传播模型的应用与分析在现代通信领域，无线电波传播模型扮演着至关重要的角色。
它们是我们理解和预测无线电信号在不同环境中传播特性的有力工具，对于无线通信系统的规划、设计、优化以及性能评估都具有不可或缺的意义。
无线电波传播模型的种类繁多，每种模型都有其适用的场景和局限性。
常见的传播模型包括自由空间传播模型、OkumuraHata 模型、COST 231-Hata 模型、射线跟踪模型等。
自由空间传播模型是最简单也是最基础的模型。
它假设信号在无障碍物的理想自由空间中传播，不考虑地形、建筑物等因素的影响。
这个模型适用于卫星通信等长距离、空旷环境下的粗略估计。
但在实际的城市、山区等复杂环境中，其预测结果往往与实际情况相差较大。
OkumuraHata 模型则是一种基于大量实测数据建立起来的经验模型，适用于频率在 150 MHz 到 1500 MHz 之间的城区环境。
它考虑了基站天线高度、移动台天线高度以及通信距离等因素对信号衰减的影响。
然而，对于一些特殊的地形地貌，如山区、水域等，该模型的准确性可能会有所下降。
COST 231-Hata 模型是在 OkumuraHata 模型的基础上发展而来，对频率范围进行了扩展，适用于 1500 MHz 到 2000 MHz 的频段。
它在城市环境中的预测效果相对较好，但在农村和郊区等场景的应用中仍存在一定的局限性。
射线跟踪模型是一种基于几何光学和电磁理论的确定性模型。
它通过追踪无线电波从发射源到接收点的传播路径，考虑了反射、折射、绕射等多种传播机制。
这种模型能够提供非常精确的预测结果，但计算复杂度较高，通常需要大量的计算资源和时间。
无线电波传播模型在无线通信系统的规划和设计中发挥着重要作用。
在网络规划阶段，工程师们可以利用传播模型来估算基站的覆盖范围、信号强度以及容量，从而确定基站的位置、数量和发射功率等关键参数。
例如，在城市中心区域，由于建筑物密集，信号衰减较大，需要增加基站密度以保证良好的覆盖；而在郊区或农村地区，由于地形开阔，信号传播条件较好，可以适当减少基站数量，降低建设成本。
无线通信的原理与应用
无线通信的原理与应用1. 引言无线通信是指通过无线电波或红外线等无线媒介传输信息的通信方式。
它已经成为现代社会中不可或缺的一部分，广泛应用在移动通信、卫星通信、无线网络等领域。
本文将介绍无线通信的基本原理和应用。
2. 无线通信的基本原理无线通信的基本原理是利用无线电波传输信息。
无线电波是一种电磁波，通过改变电磁场的强度和频率来传输信息。
下面列举了无线通信的基本原理：•调制与解调：调制是将信息信号转化为适合无线传输的信号，解调则是将接收到的信号还原为原始信号。
常用的调制技术有频率调制、幅度调制和相位调制等。
•信道编码：为了提高无线传输的可靠性和抗干扰能力，对信号进行编码是必要的。
常用的信道编码技术有卷积码、纠错码等。
•多址技术：多址技术允许多个用户同时共享同一频段的无线电资源。
常见的多址技术有时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）等。
•信号传播：无线电波在空间中传播时会受到各种衰落和干扰。
常见的信号传播方式有地面传播、空气传播和卫星传播等。
无线通信的基本原理为无线设备之间的信息传输提供了基础。
接下来，我们将介绍无线通信在各个领域的应用。
3. 无线通信的应用3.1 移动通信移动通信是无线通信的典型应用之一，它指的是通过无线技术实现移动设备之间的通信。
移动通信分为不同的代际，如1G、2G、3G、4G和5G。
下面列举了移动通信的一些应用：•手机通话：人们可以通过手机进行语音通话，实现双方之间的实时交流。
•短信和彩信：手机可以通过短信和彩信功能发送和接收文字、图片、视频等信息。
•移动互联网：通过移动通信网络，人们可以使用手机上网，浏览网页、使用社交媒体、在线购物等。
3.2 卫星通信卫星通信利用卫星作为中继器，将信号从发送方传输到接收方。
它具有覆盖范围广、无需铺设大量线缆的优势，广泛应用于以下领域：•远程通信：卫星通信可以实现国际长途电话、远程视频会议等远程通信服务。
•广播和电视传输：卫星通信可用于广播和电视节目的传输，实现全球范围的广播和电视覆盖。
无线通信的原理及应用
无线通信的原理及应用1. 引言无线通信是指通过无线电波、红外线、激光等无线传输技术，实现信息传递和交流的方式。
随着科技的不断进步和移动互联网的普及，无线通信在我们日常生活中扮演着重要的角色。
本文将介绍无线通信的基本原理以及其在不同领域中的应用。
2. 无线通信的原理无线通信的基本原理是利用电磁波传递信息。
无线通信系统由发送端和接收端组成，通过发送端将电信号转换成电磁波进行传输，接收端再将接收到的电磁波转换回电信号进行处理。
下面是无线通信的原理概述：•调制与解调：发送端将要传输的信息信号进行调制，通过调制将信息信号转换为调制信号，然后将调制信号和载波信号进行叠加。
接收端则需要进行解调过程，将接收到的调制信号分离出来，并还原为信息信号。
•频谱分配：为了实现多个无线设备同时进行通信，需要对频谱进行合理分配。
不同通信技术可以使用不同的频段进行通信，通过对频谱的分配和管理，各个通信设备可以相互独立进行通信。
•信道编码：为了提高通信的可靠性，可以对要传输的信息进行编码，增加冗余信息，从而在信道传输过程中可以进行错误检测和错误纠正。
•信号传输：通过无线电波、激光或红外线等传输介质，将调制后的信号进行无线传输。
无线信号的传播受到信号干扰、衰减和多径效应的影响。
•功率控制：为了保证通信质量和节约能源，需要根据通信环境和需求对发送功率进行控制。
3. 无线通信的应用无线通信技术在各个领域都有广泛的应用。
下面介绍一些常见的应用领域：3.1 移动通信移动通信是无线通信技术最常见的应用之一。
移动通信通过基站网络实现手机与手机之间的通信，使人们可以随时随地沟通交流。
现代移动通信采用数字化技术，不仅支持语音通话，还支持短信、数据传输和互联网接入等功能。
3.2 无线局域网无线局域网（WLAN）是一种无线网络技术，用于在局域网范围内实现无线数据传输。
WLAN可以通过Wi-Fi技术连接多个设备，使设备可以无线访问互联网或共享文件和打印机等资源。
无线通信技术的原理与应用
无线通信技术的原理与应用1. 无线通信技术的概述•无线通信技术是指通过无线电波、红外线、可见光等无线介质进行信息传输和通信的技术。
•无线通信技术在现代社会得到广泛应用，包括移动通信、卫星通信、无线传感器网络等领域。
2. 无线通信技术的分类•无线通信技术可以按照传输介质、传输距离和传输速率等因素进行分类。
•常见的无线通信技术包括蓝牙、Wi-Fi、移动通信等。
3. 无线通信技术的原理•无线通信技术的原理主要包括调制解调、信道编码与解码、多址接入等。
•调制解调是将数字信号转换为模拟无线信号的过程，信道编码与解码用于增加传输可靠性，多址接入用于实现多个终端同时访问信道。
4. 无线通信技术的应用4.1 移动通信•移动通信是指通过无线方式实现移动终端之间的语音、数据和图像等信息交换的通信方式。
•常见的移动通信技术包括2G、3G、4G、5G等，它们在传输速率、覆盖范围和接入容量等方面有所不同。
4.2 卫星通信•卫星通信是指利用卫星作为信号中继站，实现信号传输的通信方式。
•卫星通信在广播、电视、互联网接入等领域有着广泛的应用，可以实现长距离的通信。
4.3 无线传感器网络•无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的网络，能够实时感知、采集和传输环境中的信息。
•无线传感器网络在环境监测、智能交通等领域发挥着重要作用。
5. 无线通信技术的发展趋势•无线通信技术在不断发展，未来可能出现更高速率、更广覆盖范围的通信技术。
•5G技术的推出将带来更低的延迟和更高的传输速率，为物联网、人工智能等应用提供更好的支持。
6. 结论•无线通信技术在现代社会中起着重要的作用，不仅方便了人们的生活，也推动了许多行业的发展。
•随着科技的不断进步，无线通信技术将继续创新，为人类社会带来更多的便利与发展机遇。
无线通信的原理及应用论文
无线通信的原理及应用1. 介绍随着科技的不断发展，无线通信成为当代生活中不可或缺的一部分。
本文将介绍无线通信的原理及应用，并讨论其在各个领域中的应用情况。
2. 无线通信的原理2.1 无线通信的定义无线通信是指通过无线电波等无线媒介进行信息传输和交流的过程。
它通过无线设备和系统来实现，在信号的传输过程中，不需要使用任何物理的接触。
2.2 无线通信的基本原理无线通信的基本原理是利用电磁波在空间中传播的特性。
无线通信系统通常由发送端、接收端和信道三部分组成。
发送端将信息转换成电磁波信号，并通过天线将信号发送出去。
接收端接收到信号后，通过天线将信号转换成可用的信息。
2.3 无线通信的频谱分配为了避免不同无线通信系统之间的干扰，无线通信频谱进行了分配。
不同的无线通信系统被分配了不同的频段，以避免信号相互干扰。
频谱分配主要由国际电信联盟和各国政府来协调管理。
3. 无线通信的应用3.1 移动通信移动通信是无线通信的一个重要应用领域。
通过无线通信技术，人们可以在移动状态下进行语音通话、短信发送和互联网访问等操作。
目前，移动通信技术已经发展到第五代（5G），其具有更高的传输速度和更低的延迟。
3.2 无线局域网无线局域网（WLAN）是指通过无线通信技术在局域网范围内进行数据传输的网络。
它利用无线接入点将移动设备连接到网络中，使得设备可以无线上网。
无线局域网在家庭、办公室和公共区域中广泛应用。
3.3 卫星通信卫星通信是利用人造卫星来进行信息传输的无线通信技术。
通过卫星的覆盖，可以实现全球范围内的通信连接。
卫星通信在远程农村地区、船舶和飞机等场景中发挥了重要作用。
3.4 物联网物联网是指利用无线通信技术将物理设备、传感器、互联网和人们进行连接的网络。
物联网可以实现智能家居、智能交通、智能工厂等应用，通过无线通信实现设备之间的互联互通。
3.5 无线传感网络无线传感网络是由多个无线传感器节点组成的网络系统。
无线传感器节点可以通过无线通信技术进行数据采集和传输。
无线通信技术的原理及应用
无线通信技术的原理及应用1. 简介无线通信技术是一种通过无线电波传输信息的技术，已经广泛应用于手机、无线网络和卫星通信等领域。
本文将介绍无线通信技术的原理和应用。
2. 无线通信技术的原理无线通信技术是利用无线电波进行信息的传输和接收。
其原理主要包括以下几个方面：2.1 无线信号传输无线通信技术通过调制将电信号转换为无线电波信号，然后通过天线进行传输。
无线电波信号以电磁波的形式传播，并在空中传输到接收端。
在接收端，通过解调将无线电波信号转换回电信号。
2.2 调制技术调制是将要传输的信息信号与载波信号进行合成的过程。
常见的调制技术包括频率调制、相位调制和振幅调制。
通过调制技术，可以将信息信号传输到无线电波中进行传播，并在接收端进行解调。
2.3 天线技术天线是无线通信中的重要组成部分，用于发送和接收无线电波信号。
不同类型的天线适用于不同的通信场景。
常见的天线类型有单极天线、双极天线和定向天线等。
2.4 频谱管理无线通信技术需要合理利用频谱资源进行信息传输。
频谱是指一定范围内的无线电频率，不同频段对应着不同的通信标准和服务。
频谱管理是指对频谱资源进行有效分配、规划和管理，以确保不同无线通信系统之间的互相干扰。
3. 无线通信技术的应用无线通信技术的应用非常广泛，涵盖了各个领域。
以下是几个典型的应用场景：3.1 移动通信移动通信是无线通信技术最常见的应用之一。
通过手机网络，人们可以随时随地进行语音通话、短信发送和互联网访问。
移动通信技术包括2G、3G、4G和5G 等多种标准，不断提升通信速度和可靠性。
3.2 无线网络无线网络技术使得移动设备可以无线连接到互联网。
无线局域网（WiFi）和蓝牙技术是常见的无线网络技术，使得个人电脑、智能手机和其他设备能够无线连接到Internet，并进行数据传输和共享。
3.3 卫星通信卫星通信是一种通过人造卫星进行通信的技术，广泛应用于广播、电视传输和互联网接入等领域。
卫星通信可以覆盖广阔的地理区域，使得信息传输更加便捷和高效。
自由空间传播模型
自由空间传播模型
2.2 无线传播模型
2.2.2 自由空间传播模型
为了给通信系统的规划和设计提供依据，人们通过理论分析或实测等方法，对电磁波在某些特定环境下的传播特性进行统计分析，从而总结和建立了一些具有普遍性的数学模型。
我们将这些模型称为无线传播模型（Propagation Model ）。
自由空间传播模型（Free Space Propagation Model ）是最简单、理想情况的无线电波传播模型。
PG G λ2 P (d ) = t t r r (4π)2 d 2 L ?? 4πd
2 ? 10 l og P r = 10 log P t + 10 log G t + 10 log G r - 10 log L - 10 log ? ??? ? ? λ ? ??
Wireless and Mobile Networks Technology Zhenzhou Tang @ Wenzhou University 13
2.2 无线传播模型
2.2.2 自由空间传播模型
自由空间路径损耗用于
描述信号衰减，定义为
有效发射功率和接收功
率之间的差值，不包括
天线增益
PL(dB) = 10 l og P t
P
r
=-147.56 + 20 log d + 20 log f
Wireless and Mobile Networks Technology Zhenzhou Tang @ Wenzhou University 1 4。
无线通信原理与应用
无线通信原理与应用无线通信原理与应用无线通信技术是一种能够使用无线电波传输信息的技术，它可以实现远距离的信息传输和多种多样的功能。
无线通信技术是当今无线技术发展的关键，它不仅扩大了人们的生活范围，而且为社会带来了更多的便利。
无线通信的原理是将信号从发射端传至接收端，可以采用天线技术来实现这一目的。
在信号传播的过程中，信号会受到干扰、衰减和变形。
所以要求在发射端和接收端都采用高效的信号处理技术，如压缩信号、抗干扰技术、多址信号传输等，以实现较好的传输效果。
无线通信技术的应用也十分广泛，主要包括无线电对讲机、微波通信、卫星通信、移动电话、蓝牙技术、Wi-Fi等，各种技术都有其特殊的优势和功能。
无线电对讲机是以无线电波传播的简易通信装置，利用收发双方的天线实现对讲，它可以实现远距离的声音传输，是工作领导者之间沟通的有效工具。
微波通信技术是利用微波传播来实现远距离的通信，它可以实现高速接入，可以支持诸如语音、数据、图像等多种应用，是当今智能社会中重要的通信手段之一。
卫星通信技术是以人造卫星为媒介，通过卫星传播信号实现的远距离通信技术，它具有极强的传输范围性和全球覆盖性，可以用来实现电话、数据和视频信号的传输。
移动电话也是采用无线通信技术，它利用移动电话网络进行传输，可以实现远距离的语音传输，也可以实现数据、图像和视频等多种多样的功能。
蓝牙技术是利用蓝牙无线通信技术实现的一种短距离的无线通信方式，它可以将不同的设备连接在一起，实现数据的传输和共享。
Wi-Fi技术是一种用来实现无线网络的无线通信技术，它可以实现无线网络的搭建，使用户可以在任何地方上网，具有便捷性和易用性。
以上就是无线通信原理与应用情况的详细介绍，无线通信技术为我们的社会发展和生活带来了极大的便利，其重要性不言而喻。
(完整版)无线信号传播模型简介
无线信号传播模型简介1概述无线电波信道要成为稳定而高速的通信系统的媒介要面临很多严峻的挑战。
它不仅容易受到噪声、干扰、阻塞（blockage）和多径的影响，而且由于用户的移动,这些信道阻碍因素随时间而随机变化。
在这里，由于路径损耗和信号阻塞,我们试图找出接收信号强度随距离而变化的规律。
路径损耗（path loss）——被定义成接收功率和发射功率之差——是发射机的辐射和信道传播效应引起的功率损耗引起的。
路径损耗模型假设在相同的发射——接收距离下，路径损耗是相同的。
信号阻塞（signal blockage）是接收机和发射机之间吸收功率的障碍物引起的。
路径损耗引起的变化只有距离改变很大(100-1000米）时才明显；而信号阻塞（signal blockage）引起的变化对距离要敏感得多,变化的尺度与障碍物体的尺寸成比例（室外环境是10—100米,室内环境要小一些)。
由于路径损耗和信号阻塞引起的变化都是在较大的距离变化下才比较明显,它们有时候被称为大尺度传播效应。
而由于大量多径信号分量相互之间的相加(constructive）干涉和相消（destructive）干涉引起的信号强度变化在很短的距离下-—接近信号的波长-—就很明显，因此这种改变被称为小尺度传播效应。
下图是综合了路径损耗、阻塞和多径三种效应后，接收功率和发射功率的比值随距离而变化的假设图。
在简单介绍了信号模型后，我们先从最简单的信号传播模型讲起-—自由空间损耗。
两点之间既没有衰减又没有反射的信号传播遵循自由空间传播规律。
接着我们介绍射线追踪(ray tracing)传播模型。
这些模型都是用来近似模拟可以由麦克斯韦方程组严格计算的电磁波传播模型。
当信号的多径分量比较少时，这些模型的准确度很高。
射线追踪(ray tracing）传播模型受信号传播所在区域的几何形状和导电特性的影响很大。
我们还列出了一些更简化的、参数更少的、主要应用于实际网络的工程分析和无需复杂计算的网络设计的通用传播模型。
无线电波传播模型及其在通信中的应用
无线电波传播模型及其在通信中的应用无线电波是一种电磁波，它可以在空气、水、岩石等多种介质中进行传播。
无线电波的传播模式受许多因素影响，比如频率、天线高度、地形、气象条件等等。
了解和研究无线电波的传播模型，对于设计和优化各种通信系统具有重要意义。
一、无线电波的传播特性通常情况下，无线电波的传播路径可以被分为三种类型：直射、地面反射、散射。
直射是指无线电波沿着直线路径进行传播，这种方式是传播距离最远的方式，但障碍物会对直射路径的传播造成干扰。
地面反射是指无线电波从地面上的障碍物上反射，这种方式可以使无线电波避免直接穿过障碍物而产生的信号衰减，但地形变化会对传播产生影响。
散射是指无线电波在散射体上的反射和弯曲，这种方式适用于频率较高、障碍物相对较小的情况下，可以使无线电波在障碍物周围进行传播。
二、无线电波传播模型根据无线电波传播的特性，人们发展了多种无线电波传播模型，用于预测和分析无线电信号的传播。
这些模型中，最为常见的有自由空间传播模型、多重透射传播模型、广义二元模型、射线跟踪模型等，它们各自适用于不同的场景和网络环境。
1.自由空间传播模型自由空间传播模型是最为简单的一种传播模型，它认为传播距离较远时无线电波是直线传播的，且无线电波的功率和距离的平方成反比。
自由空间传播模型可以用于开放区域的预测，如广场、停车场等场景，但实际应用中由于考虑到突发性事件有限，不是首选的模型。
2.多重透射传播模型多重透射传播模型是指无线电波在传播过程中会经历多次反射、散射等传播方式，而且在传播的过程中会衰减。
该模型适用于室内、室外街道和城市环境等场景，但对于地形变化较大的场景不适用。
3.广义二元模型广义二元模型是一种统计模型，它通过对地理信息等参考数据的分析建立了一种预测模型，适用于城市区域或者局部地区的预测。
该模型可以在特定的地理信息和环境下准确地预测无线电波的传播情况。
4.射线跟踪模型射线跟踪模型是一种基于射线理论的模型，它通过将传播路径划分成很小的零部件，计算每个部件对信号的影响，是一种高精度的传播模型。
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Wireless Communications Principles and Practice
第四章 移动无线电传播：大尺度路径损耗
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无线通信原理与应用
Wireless Communications Principles and Practice
§4.2 自由空间传播模型
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例4.2：如果发射机发射50瓦的功率，将其换算成(a)dBm和(b)dBW。如果该发射 机为单位增益天线，并且载频为900MHz，求出在自由空间中距天线100m处接收 功率为多少dBm。10km处Pr为多少？假定接收天线为单位增益。 解： 已知： 发射功率，Pt= 50W，载频fc= 900MHz，使用公式(4.9) (a)发射功率
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例题4.1：求解最大尺寸为1m，工作频率为900M Hz的天线的远场 距离。
解： 已知： 天线最大尺寸，D=1m 工作频率 f= 900MHz
使用公式(4.7a)可获得远地距离为：
自由空间中距发射机d处天线的接收功率由公式4.1给出（Friis公式 或自由空间公式）
其中：
Pt： 为发射功率；
Pr(d)：是接收功率，为T-R距离的函数；
Gt： 是发射天线增益；
Gr： 是接收天线增益；
D： 是T-R间距离，单位为米；
L： 是与传播无关的系统损耗因子（L大于等于1）；
：
为波长，单位米。
D为天线的最大物理线性尺寸。 此外对于远地地区df必须满足公式4.7b和公式4.7c：
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显而易见，公式(4.1)不包括d=0的情况。为此，大尺度传播模型 使用近地距离d0作为接收功率的参考点。当d> d0时，接收功率Pr 与d0的Pr(d0)相关。可由公式(4.1)预测或由测量的平均值得到。 参考距离必须选择在远场区，即d0≥df，同时d0小于移动通信系 统中所用的实际距离。
其中： f：为载频，单位是Hz;
：为载频，单位是rad/s; c：为光速，单位是m/s。 Pt和Pr：必须具有相同单位； Gt和Gr：为无量纲量。 综合损耗L（L≥1）通常归因于传输线衰减、滤波损耗和天线损耗，L=1则表明系 统硬件中无损耗。
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同一传输系统，ERP比EIRP低2.15dB。 ③ 实际上，天线增益是以dBi为单位（与全向天线相比的dB增益）
或以dBd为单位
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• 路径损耗：定义为有效发射功率和接收功率之间的差值，可以包 括也可以不包括天线增益，表示信号衰减，单位为dB的正值。
各方向具有相同单位增益的理想全向天线，通常作为无线通信系 统的参考天线。
有效全向发射功率(EIRP) 表示同全向天线相比，可由发射机获 得的在最大天线增益方向上的最大发射功率，定义为公式4.4 ：
说明： ① 实际上用有效发射功率(ERP)代替EIRP来表示同半波耦级子天线
相比的最大发射功率。 ② 由于耦级子天线具有1.64的增益（比全向天线2.15dB），因此对
• 自由空间传播模型：用于预测接收机和发射机之间是完全无 阻挡的视距路径时的接收信号场强。
I. 卫星通信系统和微波视距无线链路是典型的自由空间传播。 II. 与大多数大尺度无线电波传播模型类似，自由空间模型预测
接收功率的衰减为T-R距离的函数（幂函数）。
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使用公式(4.1)，当距离大于d0时，自由空间中接收功率为公式4.8 ：
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• 在移动无线系统中，经常发现Pr在几平方公里的典型覆盖区内， 要发生几个数量级的变化。因为接收电平的动态范围非常大，经 常以dBm或dBW为单位来表示接收电平。
由式(4.1)可知：接收机功率随T-R距离的平方衰减，即接收功率衰 减与距离的关系为20dB/10倍程。
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天线增益与它的有效截面Ae相关，即公式4.2：
有效截面Ae与天线的物理尺寸相关，波长 则与载频相关，即 公式4.3：
当包括天线增益时，自由空间路径损耗为（公式4.5）：
当不包括天线增益时，设定天线具有单位增益。其路径损耗为 （公式4.6）：
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Friis自由空间模型仅当d为发射天线远场值时适用！ 天线的远场或Fraunhofer区：定义为超过远场距离df的地区，df 与发射天线截面的最大线性尺寸和载波波长有关。Fraunhofer距离 为（公式4.7a）：
• 公式(4.8)可以表示成以dBm或dBW为单位，只要公式两边均乘 以10。例如，如果Pr单位为dBm，接收功率为公式4.9：
其中，Pr( d0)单位为瓦。
在实际使用低增益天线，1 - 2GHz地区的系统中，参考距离do在室 内环境典型值取为1m，室外环境取为100m或lkm，这样式(4.8)和式 (4.9)中的分子为10的倍数。这就使以dB为单位的路径损耗计算很容 易。