无线传播模式
第3章 无线传播理论与模型
传播途径
无线电波可通过多种方式从发射天线传播到接收天线：直射波或地面反 射波、绕射波、对流层反射波、电离层反射波。如图所示。 还有了一种：表面波的传播方式，主要利用左边这两种。
学习完本课程，您应该能够：
掌握无线传播理论基本知识
掌握传播模型的作用，记住几种常用模型的名称和适用范围。
理解链路预算的基本参数和计算方法。
了解一些产品在覆盖规划中如何应用
无线传播理论概述
电磁波传播的机理是多种多样的，但总体上可以归结为反射、绕射和散 射。大多数蜂窝无线系统运作在城区，发射机和接收机之间一般不存在 直接视距路径，且存在高层建筑，因此产生了绕射损耗。此外由于不同 物体的多路径反射，经过不同长度路径的电磁波相互作用产生了多径损 耗，同时也存在随着发射机和接收机之间距离的不断增加而引起电磁强 度的衰减。 对传播模型的研究，传统上集中于给定范围内平均接收场强的预测，和 特定位臵附近场强的变化。对于预测平均场强并用于估计无线覆盖范围 的传播模型，由于它们描述的是发射机和接收机之间（T－R）长距离（ 几百米或几千米）上的场强变化，所以被称为大尺度传播模型。另一方 面，描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内的接收场强的快速波 动的传播模型，称为小尺度衰减模型。
无线传播理论概述
当移动台在极小的范围内移动时，可能引起瞬时接收场强的快速波动， 即小尺度衰减。其原因是接收信号为不同方向信号的合成。由于相位变 化的随机性，其合成信号变化范围很大。在小尺度衰减中，当接收机移 动距离与波长相当时，其接收场强可以发生3或4个数量级（30dB或 40dB）的变化。当移动台远离发射机时，当地平均场强逐渐减弱，该 平均接收场强由大尺度传播模型预测。典型地，当地平均接收场强由从 5 到40 范围内信号测量平均值计算得到，对于频段从1GHz到2GHz的蜂 窝系统，相应测量在1米到10米范围内。
传播模型
74第四章 室外传播模型4.1 室外无线传播概述在无线通信系统中，电波通常在非规则非单一的环境中传播。
在估计信道损耗时，需要考虑传播路径上的地形地貌，也要考虑到建筑物、树木、电线杆等阻挡物[1]。
不同的室外传播环境模型适用于不同的环境，图4-1-1显示了在不同的环境下接收信号强度的不同。
接收信号强度距离图4-1-1 不同环境下接收信号的变化 从图4-1-1中可以看出，随着距离的增大，接收信号强度逐渐减小，然而衰减的速率是不同的：空间自由传播的情况下衰减速率最小，其次是开阔地和郊区，城区的衰减速率最大。
一般来说，接收功率r P 与距离d 的指数n d -成正比，在空间自由传播环境中2=n ，在其他情况下有43≤≤n 。
图4-1-1只是给出了接收信号强度随距离变化的趋势，然而在实际无线传播中它们并不是线性关系（如图4-1-2所示）：接收信号强度距离图4-1-2 接收信号强度与距离的非线形关系第4章室外传播模型75 图4-1-2（采用的是对数坐标）中当发射机和接收机间的距离较小时为视距传输即2n，=此时包络服从莱斯分布，以小尺度衰落为主；当距离增大时有4≤n，此时以大尺度衰落3≤为主，包络服从瑞利衰落。
当然，由于地形不同，转折点的位置也是不同的[25]，如图4-1-3所示：(a)(b)图4-1-3 (a)城区(b)郊区的接收信号与距离的非线性关系f1937MHz，发送天线高度为8.7m，接收天图4-1-3给出了在城区和郊区分别对频率=线高度为 1.6m 的情况进行实测，得到的接收信号和距离的关系。
在城区图中，转折点在d=1000m 附近，而在郊区图中，转折点在d=100m 附近。
在实际的传播环境中，从覆盖区域来分，室外传播环境可以分为两类：宏蜂窝模型和微蜂窝模型。
宏蜂窝传播模型假设传输功率可达到几十瓦特；蜂窝半径为几十公里。
相比之下，微蜂窝传播模型的覆盖范围则小一些（200m~1000m ），在微蜂窝传播传播模型中假定基站不高（3m~10m ），发射功率有限(10mW~1W)，所预测的区域也只在基站附近。
公共传播的几种模式
公共传播的几种模式一、广播传播模式广播传播是指通过广播媒体进行信息传递和传播的模式。
广播传播具有传播范围广、信息传递快、覆盖面广的特点。
广播传播模式分为有线广播和无线广播两种。
有线广播是指通过有线电视、有线电台等有线传媒进行信息传播的模式。
有线广播可以通过有线电视网络传输信号，覆盖范围较广，可以传播各种类型的信息，如新闻、娱乐、教育等。
无线广播是指通过无线电波进行信息传播的模式。
无线广播可以通过无线电台、卫星广播等方式传播信息，覆盖范围更广，可以传播到全国甚至全球的各个地方。
二、电视传播模式电视传播是指通过电视媒体进行信息传递和传播的模式。
电视传播具有图像传递清晰、声音传递真实的特点。
电视传播模式分为有线电视和卫星电视两种。
有线电视是指通过有线电视网络传输信号进行信息传播的模式。
有线电视可以传播各种类型的信息，如新闻、娱乐、教育等，覆盖范围较广。
卫星电视是指通过卫星进行信息传播的模式。
卫星电视可以通过卫星信号传输信息，覆盖范围更广，可以传播到全国甚至全球的各个地方。
三、互联网传播模式互联网传播是指通过互联网进行信息传递和传播的模式。
互联网传播具有传播速度快、传播范围广、互动性强的特点。
互联网传播模式包括网站、微博、微信、论坛等多种形式。
网站是指通过互联网发布信息的平台。
网站可以传播各种类型的信息，如新闻、娱乐、教育等，用户可以通过浏览器访问网站获取信息。
微博是指通过微博平台发布信息的模式。
微博可以传播短文、图片、视频等多种形式的信息，用户可以通过关注其他用户获取信息。
微信是指通过微信平台进行信息传播的模式。
微信可以传播文字、语音、图片、视频等多种形式的信息，用户可以通过关注公众号获取信息。
论坛是指通过论坛平台发布信息的模式。
论坛可以传播各种类型的信息，用户可以通过发帖、回帖等方式进行互动交流。
四、社交媒体传播模式社交媒体传播是指通过社交媒体平台进行信息传递和传播的模式。
社交媒体传播具有用户参与度高、信息传播迅速的特点。
无线信道的四种典型传输模式
无线信道的四种典型传输模式无线通信技术是当前最为广泛应用的通信技术之一，主要涉及到无线信道的传输模式。
在无线通信中，有着四种典型的无线信道传输模式，分别是直射传输、反射传输、绕射传输和散射传输。
一、直射传输直射传输模式是指无线信号直接沿直线传输。
这种传输模式最为简单，也是最为常见的一种方式。
其主要特点是传输距离短，信噪比高，传输速率快。
通常情况下，在室外的空旷环境下，直射传输模式的信号能够覆盖一定范围，但是在山谷、森林、较高的建筑物等地方，直射传输模式的效果下降，甚至无法传输。
二、反射传输反射传输模式是指无线信号在传输过程中会经过墙壁、建筑物、山脉等物体的反射，反射后形成新的传输路径进行传输的一种方式。
这种传输模式能够弥补直射传输模式传输距离较短的问题，同时也能够大大提高传输速率。
但是反射传输模式也存在着一些问题，例如反射后的信号可能会和原信号发生干扰，导致传输质量下降。
三、绕射传输绕射传输是指无线信号在传输过程中会在物体的边缘发生折射和衍射，形成一条新的路径进行传输的一种方式。
这种传输模式能够弥补反射传输的一些问题，例如信号反射后可能会发生干扰的问题。
同时绕射传输模式也有着一些限制，例如绕射路径的长度往往相对较短，而其在传播方向上又具有一定的相对限制。
四、散射传输散射传输是指无线信号在传输过程中会和空气、水分子等细小的物体相碰撞或反射，从而以多个角度进行散射的一种传输模式。
这种传输模式能够有效地改善信号传输的质量，并且能够在短距离内进行传输。
散射传输模式可以在城市建筑群密集、发射器与接收器之间存在遮挡物的情况下进行有效传输，但同时其传输距离也往往相对较短。
总之，以上四种无线信道传输模式各有优劣，其在不同的应用场景中会有着不同的使用情形。
理解并掌握这些典型的传输模式，能够有效地提高无线通信技术的传输效率和质量，为各种无线应用提供更加可靠的服务。
无线传播原理
无线传播原理无线传播技术是指通过无线电波或其他电磁波进行信息传输的技术。
在现代社会中，无线传播技术已经广泛应用于移动通信、卫星通信、无线局域网、无线传感器网络等领域。
无线传播原理是指无线电波在空间中传播的规律和特性，了解无线传播原理对于设计和优化无线通信系统至关重要。
首先，我们来了解一下无线传播的基本原理。
无线传播是指无线电波在空间中传播的过程，其传播路径可以是直射传播、反射传播、绕射传播和散射传播。
直射传播是指无线电波直接从发射天线到达接收天线，反射传播是指无线电波被地面、建筑物等物体反射后到达接收天线，绕射传播是指无线电波在物体的边缘发生绕射现象到达接收天线，散射传播是指无线电波在传播过程中被物体散射后到达接收天线。
这些传播路径的存在会导致无线信号的多径传播、多普勒效应等现象，对于无线通信系统的设计和优化具有重要影响。
其次，我们需要了解无线传播的衰减特性。
无线电波在传播过程中会受到自由空间传播损耗、多径衰减、大气衰减等影响，导致信号强度衰减。
自由空间传播损耗是指无线电波在自由空间中传播时由于能量扩散而引起的信号强度衰减，其衰减程度与传播距离的平方成反比。
多径衰减是指由于多条传播路径引起的信号相位叠加和干涉效应导致的信号强度衰减，其衰减程度与多径间的时间延迟和相位差有关。
大气衰减是指由于大气介质对无线电波的吸收、散射和折射等效应引起的信号强度衰减，其衰减程度与传播频率、大气湿度等因素有关。
了解无线传播的衰减特性对于合理规划无线通信系统的覆盖范围和容量具有重要意义。
最后，我们需要了解无线传播的信道特性。
无线信道是指无线电波在传播过程中所经历的传播媒介，其特性受到多种因素的影响，如多径传播、多普勒效应、信号衰减等。
了解无线信道的特性对于设计合适的调制解调方案、信道编解码方案具有重要意义。
此外，无线信道还存在时变性、时频选择性衰落等特性，这对于无线通信系统的抗干扰能力和传输性能提出了挑战。
总之，无线传播原理是无线通信领域的基础理论，了解无线传播原理对于设计和优化无线通信系统至关重要。
无线电波传播特性与频段的划分
无线电波传播特性与频段的划分
1.3 无线电管理
2、无线电管理的内容
（1）无线电台设置和使用管理 设置、使用无线电台（站）的单位或个人，必须
提出书面申请，办理设台审批手续，领取电台执 照。
（2）频率管理 国家无线电管理机构对无线电频率实行统一划分
和分配。频率使用期满，需要继续使用，必须办理 续用手续。
天 波 传 播
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性 (4)散射传播 :包括对流层散射传播和电离层散射传播两种模
式
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性 (5)地空传播:穿透电离层的直射传播模式称为地空传播 模式
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性
高频电子技术
无线电波传播特性与频段的划分
1.1 无线电频段和波段的划分 按频率高低划分的称为频段，按波长划分的称为波段。
无线电波传播特性与频段的划分
1.1 无线电频段和波段的划分
各个频段无线电波的应用范围也有所不同，下 表给出了不同频段无线电波的主要应用。
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性 1、无线电波的传播模式：
2、介质对无线电波传播的影响 (1)金属对于无线电波的屏蔽作用
金属是良导体，电磁波在金属中传播时会感应 出传导电流，这一电流在金属中流动时发热，电 磁波能量转化为热能，无线电波很快衰减。因此， 无线电波不能在金属等良导体介质中传播。根据 这个道理，用金属板围成一个密闭的房间，外面 的无线电信号就无法进入这个房间，这表明金属 对于无线电波有屏蔽作用。
管理的主要内容有以下三个方面：Biblioteka 无线电波传播特性与频段的划分
第2讲无线传输技术基础
2．2．3 天线增益
天线增益(antenna gain)是天线定向性的度 量。与由理论的全向天线(各向同性天线)在各个
方向所产生的输出相比，天线增益定义为在一特
定方向上的功率输出。天线增益主要是为了定 向性。
天线增益与有效面积的关系：
G
4
Ae
2
4
f 2 Ae c2
Ae 天线的有效面积，f：载波频率，c：光速
无线电频谱特点
☆有限性 ☆排它性 ☆复用性 ☆非耗尽性 ☆传播性 ☆易干扰性
无线电管理部门
☆联邦通信委员会(FCC) FCC是美国专门负责管理其国内及对
外有线、无线和电视通信业务的行政决策 机构，管理无线电广播、电视、电信、卫 星和电缆等业务，协调国内和国际通信， 涉及美国各州及所属地区。
☆中国无线电管理局
我国的专业无线电管理部门，依据 《中华人民共和国无线电管理条例》等法 律法规，负责无线电管理。
无线电频谱的划分
根据无线电波传播及使用的特点，国际上将无 线电波频谱划分为12个频段。
值得一提的是ISM (Industrial Scientific Medical， 工业科学医疗)频段，即2.4~2.4835GHz主要开放 给这三类机构使用，该频段是依据FCC的定义， 无需许可证授权，属于免费使用。只需要遵守一 定的发射功率(一般低于1W)，并且不要对其它频 段造成干扰即可。
☆按方向性分 全向天线、定向天线等
☆按外形分 线状天线、面状天线等
2．2．2 天线类型
偶级天线 抛物反射天线
简单（偶级）天线
半波偶级天线由等长度的两个 在同一直线上 的导线组成。
应用于汽车无线电或便携无线电
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。
华为技术有限公司 版权所有 未经许可不得扩散
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。
陆地移动通信无线传播—三种传播机制
第5章陆地移动通信无线传播—三种传播机制5.1 引言为了设计高频谱效率的移动通信系统，就需要对无线传播特性有较详细的了解。
移动无线通信的传播特性除了和工作频率有关以外，还和移动无线环境包括地形起伏与周围建筑物等、天线高度以及传播情况，例如视距（line of sight，LOS）无线链路还是非视距（NLOS）无线链路、反射、绕射/散射有极大的关系。
对在这样复杂环境中传播的信号变化的精确特征描述是一项非常艰巨的任务。
在本节中，重点是讨论陆地移动无线通信的传播特性，其中许多概念也将适用于其它类型的无线通信。
前面我们已经讨论了自由空间、平坦地面，刃锋绕射等传播模式。
这些模式属于确定性方法，它们是通过电磁理论的直接求解或射线理论的近似求解所得到的无线链路中的传播情况，虽然它们只适用于非常简单的环境，但是它们在提供基本的传播机理时是有用的。
另一类传播模式是通过大量实验结果得到的用曲线和/或公式描述的经验模式，如在无线覆盖规划中经常用到的Okumura-Hata模式、Lee 模式、COST 231模式等。
这些传播模式的共同特点是可以预测离基站一定距离处的平均接收信号强度，为无线覆盖规划提供依据。
由于实际移动台接收到的信号如图5.1所示，所以由传播模式得到的平均信号强度是代表在足够大的空间距离上取平均的值，通常称为区域平均（area mean），如图5.2所示。
区域平均直接和路径损耗有关，路径损耗描述平均接收信号电平随基站和移动台之间的距离变化而衰减的情况。
图5.1当移动台驶离基站时典型的接收功率电平如果对图5.1所示的测量信号包络或其平方包络（功率），在40个波长的空间距离上取平均的话，就可以得到均值包络或均方包络。
这个量有时被称为本地均值（local mean），因为它和特定地点的平均值相对应，见图5.2。
由于诸如高层建筑物和丘陵这样的地形地物特征的出现，通常，本地均值也将会在几十个波长的距离上经历慢的随机变化。
无线电波传播模型与覆盖预测
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。
无线电波传播
无线电波传播无线电波通过介质或在介质分界面的连续折射或反射，由发射点传播到接收点的过程。
无线电通信是利用无线电波的传播特性而实现的。
因此，研究无线电波的传播特性和模式，是提高无线电通信质量的重大课题。
传播模式通常指电磁波在各种介质中传播的一些典型方式。
在地球上，无线电波的传播介质有地壳、海水、大气等。
根据物理性质，可将地球介质由下而上地分为地壳高温电离层、地壳介质岩层、地壳表面导电层、大气对流层、高空电离层。
不同频率的无线电波，在各层介质中传播的折射率n和吸收衰减常数ɑ各不相同。
因而各种频段的无线电波在介质中传播均有其衰减较小的传播模式。
适于通信的传播模式主要有以下九种。
地壳波导传播以地壳表面导电层和地壳高温电离层为界面，以地壳介质岩层为介质形成地壳波导的传播模式。
超长波或更长波段的电波可以在地壳波导中传播到千余公里。
但由于深入地下数公里的天线难以建造，现在还不能实际应用于通信。
水下传播无线电波在海水中传播的传播模式。
电波在海水中的吸收衰减随频率升高而增大，目前仅用于超长波水下通信。
地表波传播无线电波沿地壳表面传播的传播模式，又称地波传播。
地面吸收衰减导致波阵面前倾，使单位距离吸收衰减率随传播距离的增大而增大。
地面吸收衰减随频率升高而增大。
地波传播无线电波传播无线电波传播用于中频（中波）以下频段。
电离层传播利用电离层和地面对电磁波的一次或多次反射进行传播的传播模式，又称天波传播。
电离层按高度由下而上地分为D、E、F1和F2等几个主要层次。
各个层次中部的电子密度最大值由下而上逐层增加，而电子和中性气体分子的单位时间碰撞次数则逐层减少。
电离层的高度和电子密度均随季节、昼夜和太阳黑子活动而变化（见图）。
无线电波只能在折射率n值随高度递减的区域开始折返地面，电波途径最高点处的折射率n值等于电波入射角θ0的正弦函数。
对应于某一折射角，存在一个最高频率，其传播途径的最高点可以达到F2层的最大电子密度区。
此频率称为最高可用频率MUF。
无线电波的传播特性
无线电波的传播特性电波在不同的地形地貌和移动速度的环境下传播，表现为直射波、反射波、绕射波、折射波、散射波等传播方式。
首先在无阻挡物的自由空间中:电波以直射波形式传播，即视距传播LOS （line-of-sight) ，比如卫星通信。
在地面无线通信中，由于发射机与接收机之间通常不存在直接的视距路径，因此地面无线通信主要依靠的是反射、绕射和散射。
当电磁波遇到比波长大得多的物体时，会发生反射；当接收机和发射机之间的无线路径被尖锐的边缘阻挡时，会发生绕射；当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，会发生散射。
一、反射反射发生在地面以及建筑物的表面，当电磁波遇到比其波长大得多的物体时就会发生反射。
通常，在考虑地面对电波的反射时，按平面波处理，即电波在反射点的反射角等于入射角。
电磁波的反射发生在不同物体界面上，这些界面可能规则也可能不规则，可能平滑也可能粗糙。
为了简化，我们考虑反射表面都是平滑的，也称为理想介质表面。
电磁波通过理想介质表面后反射，电磁波的能量会全波反射回来。
二、绕射绕射也指衍射。
绕射是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。
当信号遇到大于波长的不可穿透物的边缘，如无线电波中途遇到的尖锐不规则的边缘物时，即使没有来自发送器的视线信号，也可接收到信号。
下图表示了无线电波的绕射现象。
三、散射在实际的无线环境中，接收的信号通常比单独绕射和反射模型预测的要强一些。
这是因为当电磁波在传播中遇到粗糙表面时，反射能量由于散射而散布于所有方向，像灯柱、树叶等这样的物体都会在所有方向上散射能量，这就给接收机提供了额外的能量。
四、传播路径在一个典型的蜂窝移动通信环境中，移动台总是比基站天线矮很多，接收机与发射机之间的直达路径被建筑物或其他物体所阻碍。
所以，在蜂窝基站与移动台之间的通信不是通过直达路径，而是通过许多其他路径完成的。
在无线通信频段中，从发射机到接收机电磁波的主要传播模式有反射、绕射和散射。
无线通讯有哪些常见技术
⽆线通讯有哪些常见技术近年来，随着电⼦技术、计算机技术的发展，⽆线通信技术蓬勃发展，出现了各种标准的⽆线数据传输标准，它们各有其优缺点和不同的应⽤场合，本⽂将⽬前应⽤的、⽆线通信种类进⾏了分析对⽐，⽅便⼤家参考了解。
⼀、⽆线通信(数据)传输⽅式及技术原理⽆线通信是利⽤电磁波信号在⾃由空间中传播的特性进⾏信息交换的⼀种通信⽅式。
⽆线通信技术⾃⾝有很多优点，成本较低，⽆线通信技术不必建⽴物理线路，更不⽤⼤量的⼈⼒去铺设电缆，⽽且⽆线通信技术不受⼯业环境的限制，对抗环境的变化能⼒较强，故障诊断也较为容易，相对于传统的有线通信的设置与维修，⽆线⽹络的维修可以通过远程诊断完成，更加便捷;扩展性强，当⽹络需要扩展时，⽆线通信不需要扩展布线;灵活性强，⽆线⽹络不受环境地形等限制，⽽且在使⽤环境发⽣变化时，⽆线⽹络只需要做很少的调整，就能适应新环境的要求。
常见的⽆线通信(数据)传输⽅式及技术分为两种：“近距离⽆线通信技术”和“远距离⽆线传输技术”。
1. 近距离⽆线通信技术短(近)距离⽆线通信技术是指通信双⽅通过⽆线电波传输数据，并且传输距离在较近的范围内，其应⽤范围⾮常⼴泛。
近年来，应⽤较为⼴泛及具有较好发展前景的短距离⽆线通信标准有：Zig-Bee、蓝⽛(Bluetooth)、⽆线宽带(Wi-Fi)、超宽带(UWB)和近场通信(NFC)。
(1) Zig-BeeZig-Bee是基于IEEE802.15.4标准⽽建⽴的⼀种短距离、低功耗的⽆线通信技术。
Zig-Bee来源于蜜蜂群的通信⽅式，由于蜜蜂(Bee)是靠飞翔和‘嗡嗡’(Zig)地抖动翅膀的来与同伴确定⾷物源的⽅向、位置和距离等信息，从⽽构成了蜂群的通信⽹络。
其特点是距离近，其通常传输距离是10-100m;低功耗，在低耗电待机模式下，2节5号⼲电池可⽀持1个终端⼯作6-24个⽉，甚⾄更长;其成本，Zig-Bee免协议费，芯⽚价格便宜;低速率，通Zig-Bee常⼯作在20-250kbps的较低速率;短时延，Zig-Bee的响应速度较快等。
几种无线技术的比较
无线传播技术比较无线传播技术按技术领域大体分为：无线能量（电能）传播技术与无线通信（数据）传播技术。
1.无线能量（电能）传播技术无线能量（电能）传播方式及技术原理：无线电力传播是一种传播电力旳新技术，它将电力通过电磁耦合、射频微波、激光等载体进行传播。
这种技术解除了对于导线旳依赖，从而得到愈加以便和广阔旳应用。
无线电力传播旳基本原理：(1)电磁感应——短程传播。
电磁感应现象是电磁学中最重大旳发现之一，它显示了电、磁现象之间旳互相联络与转化。
电磁感应是电磁学中旳基本原理，变压器就是运用电磁感应旳基本原理进行工作旳。
运用电磁感应进行短程电力传播旳基本原理为：发射线圈L1和接受线圈L2之间运用磁耦合来传递能量。
若线圈L1中通已交变电流，该电流将在周围介质中形成一种交变磁场，线圈L2中产生旳感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。
(2)电磁耦合共振——中程传播。
中程无线电力传播方式是以电磁波‘射频’或者非辐射性谐振‘磁耦合’等形式将电能进行传播。
它基于电磁共振耦合原理，运用非辐射磁场实现电力高效传播。
在电子学旳理论中，当交变电流通过导体，导体旳周围会形成交变旳电磁场，称为电磁波。
在电磁波旳频率低于1000khz时，电磁波就会被地表吸取，不能形成有效旳传播，当电磁波频率高于1000khz 时，电磁波便可以在空气中传播，并且经大气层外缘旳电离层反射，形成较远距离传播能力，人们把具有较远距离传播能力旳高频电磁波称为射频（即：RF）。
将电信息源（模拟或者数字）用高频电流进行调制（调幅或者调频），形成射频信号后，通过天线发射到空中；较远旳距离将射频信号接受后需要进行反调制，再还原成电信息源，这一过程称为无线传播。
中程传播是运用电磁波损失小旳天线技术，并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签等等，实现效率较高旳无线电力传播。
（3）微波/激光——远程传播。
理论上讲，无线电波旳波长越短，其定向性越好弥散就越小。
因此可以运用微波或激光形式来实现电能旳远程传播，这对于新能源旳开发运用处理未来能源短缺问题也有着重要意义。
(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。
无线网络第二章无线传输技术基础
典型的无线传输数字性能
损伤的另一个原因是干扰，随着无线应用的不断增 多，传输区域重叠，干扰始终是一个威胁。因此， 频带的分配需要严格控制。 （ITU-R） 频率越高衰减越大，较高的微波频率对长途传输没 有什么用处，但却非常适用于近距离传输。（λ=v/f）
L 10 lg
4d
安全性问题，卫星微波是广播设施，站点可以向卫星发送 信息，同时从卫星上传送下来的信息也会被众多站点接收。
红外线
使用发送器/接收器调制出不相干的可见光就可实现 红外通信。发光二极管或激光二极管用于发射信号； 光电管则能接收信号。 红外线传输无法穿透墙体。微波系统中遇到的安全 性和干扰问题在红外线传输中都不存在。 频率高，距离短。 易受强烈光源的影响 红外线不需要频率分配许可。
无线传输媒体
典型的无线传输数字性能
无线传输的主要损耗来源于衰减。无线的损耗公式： 4d L 10 lg
2
有线网络中的损耗与距离的关系式为：L=Ed 其中d代 表距离，E代表其他关系变量。 无线传输的损耗随距离的平方而变化 而双绞线与同轴电缆的损耗随距离的指数变化。因 此无线的中继设备比电缆的中继设备可以放得更远。
地面微波
地面微波系统主要用于长途电信服务，可代替同轴 电缆和光纤，通过地面接力站中继。 传输距离相等 情况下需要的放大器和中继器比电缆传输少很多。 但需要视距传输。广泛应用于电视（12Ghz CATV） 和语音传播以及区域长途电话业务。 常见的用于传输的频率范围为2GHz～40GHz。频率 越高，可能的带宽就越宽，因此可能的数据传输速 率也就越高。
2
无线电波
L
4d 10 lg
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
无线传播模型⏹ 微蜂窝的传播模型 1.Okumura 信号预测模型Okumura 和他的同事在东京附近的地方，测量宽频带信号通过一些固定的天线高度和变化的天线高度在各种无规律的地形和各种环境条件下传输后的信号强度。
然后他们得到了一组在一定频率范围内和距固定天线高度相关的信号强度变化曲线。
从得到的曲线能够较精确的分析出在市区和郊区根据距离变化的无线信号的中值场强。
他们给出了适应郊区无线环境的曲线的修正因子，使得曲线可以适应固定天线高度和移动天线高度的信号传播强度变化，此外对于各种不同的地形和植被也加入了修正因子。
试验在200, 435, 922, 1,320, 1,430和1,920 MHz 的频率进行，并借此大量的数据推断和以内插值的方法得出在频率100和3,000 MHz 之间的传播特性。
他们成功的制作了一个标准的传播模型，但是一旦传输曲线是有效的，则他们很难找到合适的公式和具体的地点来适合Okumura 曲线。
2.Hata 模型和修正的Hata 公式Hata[3] 将Okumura’s 测量的结果用一个比较简单的公式表达出来： Loss = A + B log(d )。
这里A 和B 分别代表频率和天线高度，d 代表到天线的距离。
公式包括了高度和地形的修正因子。
公式受限的频率范围为100~1,500 MHz, 距离为1~20 km, 天线高度的范围为30~200 m, 车载天线高度的范围为1~10 m 。
对于中值路径损耗，下列公式被ITU-T[2]采用作为基本的计算公式。
L p = 69.55+ 26.16log f c -13.82log(H b ) + [44.9-6.55log(H b )]log(d ) + a x (H m ) 其中： f c : frequency(MHz): 100 ~ 3000(MHz)h b: 基站有效天线的高度 (m) : 30 ~ 300(m)h m : 车载天线的高度(m) : 1 ~ 10(m) d : 距离: 1 ~ 100(Km)在上述公式种， a(h m ) 作为车载天线高度的修正因子。
☐对于中小城市a h f h f m c m c ()(.log .)(.log .) 110715608对于大城市a h h f MHz a h h f MHz m m c m m c 224282915411200321175497400().(log .).().(log .). ; ;修正能够使得Hata 公式相对于Okumura 曲线提高精度。
修正的Hata 公式可以写成： L dB L S a S B mh p x ks ()=++++00 (2-1)(2) S 0 : 对于郊区或城市一般的路径损耗计算公式S dB U U L U L r r po r ps 01124()()[()]=--+whereL f f po c c =-+-478183340942.(log ).log .L f ps =--228542(log(/)). U r = 0 （开放地带）= 0.5 （郊区）= 1（市区）(3) a x : 高度的修正因子a U a h U a h F a h F x m m m ()()[()()]12142F f 1444300300 F f f 2444300其中 U = 0 对于中小城市 U = 1对于大城市(4) S ks : 地球曲率的修正因子其中 r 的单位为Km ，f 的单位为 MHz.(5) B o : 建筑物密度的修正因子 B dB B 012530()log()其中 B 1 是覆盖区域内建筑物的密度 (range : 3 ~ 50%) (when B 1 = 15.849 %, B 0 = 0 dB)S f H H d f ks b b272301720172013557502log ()().公式[2-1] 和Okumura 曲线相对比的结果如图1所示。
在频率100~3,000 MHz ，距离1~100 km，固定站址天线高度30~1,000 m.的范围内，修正的Hata 模型和Okumura 曲线的误差大约在3 dB 内。
Fig.1 修正的Hata模型和Okumura数据的比较微蜂窝的传播模型一般的标准的微蜂窝的定义也就是和基站天线的高度相关联的。
对于典型微蜂窝基站的天线高度是低于四周建筑物平均的屋顶高度，或者和其处于相同的高度。
这样就导致了基站的覆盖半径大约为250~500m。
处于市区环境的无线传播属于增强型的多径传播。
为了得到好的传播模型的效果，掌握支配所有传播路径的经验是非常重要的。
这些路径主要的取决于基站天线的高度和四周建筑物的高度的情况。
为了将传播模型简化成几个两维空间的模型，只能将周围的建筑物假设成无限高，因此这些模型只考虑电波在建筑物之间传播。
实际上，预测时的效果，解析路径损耗模型都源自将建筑物的形状作为简单的几何形状来考虑。
万一建筑物的高度低，那么屋顶以上的无线传播也要引起重视。
以经验为主的逼近法解析和简单的模型的扩充和修正等如下给出，[1], [2], [3], [4], [5]。
一般的微蜂窝模型仅对市区内平坦的地带有效，通过地形对微蜂窝无线传播的研究，其表现为[6]和[7]，进一步对市区内植被（成排的树木，停车场等）对微蜂窝无线传播模型的影响不考虑在内。
但是对于工程角度和为了以后进一步发展这些模型来看，这两方面都非常重要。
1.对于低于屋顶的两维无线传播模型下面列出了具有代表性的微蜂窝模型的简要说明Uni-Lund model微蜂窝的路径损耗预测是经过两个独立的模型LOS 和NLOS来分别进行的[9], [10]。
两种模型是建立在自由空间传播的基础上的，所有的参数均根据经验获得。
LOS模型符合双斜率的路径损耗规律，其中第一部分为对于收发距离功d的率功能(衰落指数为n 2)，根据市区无线环境得到断点处的功率衰落复数n1和n2 ，这样，他们可以获得在预测地区进行路径损耗测量的结果。
对于NLOS传播模型是基于一定的位置观测得到的，此位置位于拐角处信号和LOS 一样大小的地方，如果再远一步的话路径损耗将迅速的衰落到信号覆盖的最低要求，此时的功率衰落指数大约为n 2.5~3.0。
Ericsson micro-cell model(Berg)此模型为精确的路径损耗预测方法，它是递归的，相互的，相当简单的并且是计算是简单、有效的。
损耗是由不同的街道走向决定的，因此这种方法适合于跟踪技术，同样适合于垂直正交的十字路口。
此模型对于任何角度的交叉道口的预测和直线型的街道的效果一样好，对于预测两个等方向天线的路径损耗处理的公式是非常著名的，在两个天线之间的实际距离被假定的距离所取代，这样将街道的角度和有关距离定义为低归性的数字节点方式带入模型中，这样就可以得到较精确的传播损耗。
CNET 微小区模型（wiart）这个模型基于一种解析的，半确定型的方法，此模型考虑了反射及衍射的情况。
只考虑低于屋顶在建筑物和街道路口的电波传播。
路口的角度可以是任意的，还包括LOS情况中的9种反射波和NLOS中的9种反射波。
地面反射和街角衍射也被考虑进去。
Uniform Theory of Diffraction用于街角衍射计算，其中墙壁的有限传导型也用相关的系数引入。
TLM基础模型（Chopard/Luthi/Wagen/Li）这是一种用于城区微蜂窝的传播模型，其技术与传输线相似。
这种方法的基础是：将建筑物离散化并摆放于二维格子状的平面中。
基于TLM的方法可以归结于所谓的LBM模型。
这种模型描述了一种物理系统：在格子上运动的一个个点。
TLM提供属于LBM模型范围的电波传输动力学应用。
按照Huygens原理，波的前面包含许多球面微波源。
这里使用的方法是是这个原理的离散化方程。
出于此目的，时间和空间都是有限的，即 r 和 t。
LBM非常适合于大量的并行计算机系统。
动力学流量的引入使边界条件的处理很容易。
其与传统电磁学TLM方法的关系有待进一步检查。
假定有限的建筑物高度，基于TLM原理的仿真结果只是一种二维效果，但按照收发信机的距离通过计算重正化的预测结果，可以转化为三维效果。
2.对于屋顶无线传播的两维模型COST-Walfish-Ikegami modelCOST231被认为是Walfish[13]和Ikegami[14]相结合的模型。
对于COST231不同传播小组模型，这个公式有不同的作用[3]。
它叫做COST-Walfish-Ikegami模型。
此模型允许通过考察更多的市区环境特征数据来提高路径损耗预测的精度，也就是：建筑物的高度h roof，公路的宽度w，建筑物的密度b和与无线传播方向和道路的方向的夹角 。
三书的定义如图1和2所示，然而由于仅输入建筑的特征值而没有将有关建筑物地形学数据库的所有数据详细的加以考虑，所以这个模型仅是静态的统计和不确定的。
此模型对于line-of-sight(LOS)和non-line-of-sight(NLOS)建筑物预测的结果是不同的。
对于LOS情况，当基站和移动天线间只存在一条街道时，此时简单的传播损耗公式和在开阔地带的传播损耗公式不同，下面的传播损耗是基于斯德哥尔摩Stockholm城市进行测量得到的：L b(dB) = 42.6 +26log(d/km) + 20log(f/MHz) for d 20 m其中第一个常数是由L b等于free-space 的损耗为d= 20 m 时决定的，在NLOS的情况下，基本的发射损耗由free space损耗L0，多种屏蔽衍射损耗L msd和屋顶到街道的衍射及散射损耗L rts组成。
L0 + L rts + L msd for L rts + L msd > 0L b = L0for L rts + L msd <= 0MS另一个街道的方向性功能。
Whereh Mobile = h Roof – h Mobileandh Base = h Base – h Roof图2 街道方向性角度 的定义多种屏蔽衍射的电磁标量的公式化的结果，导致了对于基站天线位置高于周围建筑物的情况L w m f MHz h mL mobile ori rts 169101020.loglog log L ori1003543525007535554001145590.deg ..deg ..degfor 0for 35for 55o o o o o oBuildingBuildingL L k k d k f bmmsd bsh a d f loglog log km MHz 9下将Walfisch和Bertoni综合在一起精确的解决方案。