第3讲 大尺度路径损耗

【平面极化】极化方向保持固定的方向称为 平面极化，也称线极化。垂直极化和水平极 化都是平面极化的特例。移动通信中采用的 就是平面极化(线极化)。
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5
3.1 无线电波传播介绍
极化的一些基本概念
【垂直极化】极化面(电场方向)与地面垂直。 【水平极化】极化面(电场方向)与地面平行。 【圆极化】极化面与地面夹角从0～360°周期 变化，即电场幅度不变，方向轨迹为圆。 【椭圆极化】电场幅度变化，方向轨迹为椭圆。
超短波: 米波
微波： 分米波

厘米波

毫米波

亚毫米波
光波： 红外光

可见光
30－300 KHz
10-1km
0.3-1.5 MHz
1000-200m
1当.5-前30陆MH地z 移动通信10主0-1要0m使 3用0-3的00频MH段z VHF和U1H0-F1,m 即 01.53－03MGHHzz、450MH10z0、-10cm 39-0300GMHzHz、1800M1H0-z1。cm
3.1 无线电波传播介绍 3.2 自由空间传播模型 3.3 反射传播模型
3.4 绕射传播模型
3.5 实际链路预算 3.6 室外传播模型
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3.4 绕射传播模型
刃形绕射模型的一般图示
T

d1
ht

h h

R
d2
hr
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3.4 绕射传播模型
刃形绕射简化几何图示
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
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费涅尔绕射参数
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3.4 绕射传播模型
刃形绕射例题
P91 例4.7 例4.8
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第三讲 大尺度路径损耗
3.1 无线电波传播介绍 3.2 自由空间传播模型 3.3 反射传播模型 3.4 绕射传播模型
第三讲 大尺度路径损耗
3.1 无线电波传播介绍 3.2 自由空间传播模型 3.3 反射传播模型 3.4 绕射传播模型 3.5 实际链路预算 3.6 室外传播模型
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第三讲 大尺度路径损耗
3.1 无线电波传播介绍
3.2 自由空间传播模型 3.3 反射传播模型 3.4 绕射传播模型 3.5 实际链路预算 3.6 室外传播模型
100m
-90dB
300m
-105dB
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3.6 室外传播模型
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3.6 室外传播模型
奥村（Okumura）模型
公式：
适用范围：p103
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3.6 室外传播模型
奥村（Okumura）模型
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3.6 室外传播模型
奥村（Okumura）模型
P105 例4.10
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3.6 室外传播模型
3其0-3频00率GH收z 发间隔分10别-1m为m ： 350.07-3M00H0 zGH、z 10MH1z-0、.1mm 34510M3-3Hz105、GHz95MHz1。00-1m
3105-3106 GHz
0.8-0.4m
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3.1 无线电波传播介绍
移动通信的电波传播路径
移动通信中传播的方式主要有直射 波、反射波、绕射波、散射波和地 表面波等传播方式。
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3.2 自由空间传播模型
自由空间中的视距传播
接收点 发射点
Friis公式
Pr
(d )

Pt Gt Gr 2 (4 )2 d 2L
Fra Baidu bibliotek
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电波辐射球面
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3.2 自由空间传播模型
自由空间中的视距传播
路径损耗(当系统硬件无损耗，即L=1时)
PL(dB) 10log
双线地面反射模型
T（发射机） ELOS
ETOT ELOS Eg R（接收机）
ht
Ei
Er Eg
hr
i
0
d
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3.3 反射传播模型
双线地面反射模型
视距和反射路径差：
∆= (ℎ������ + ℎ������ )2 + ������2 − (ℎ������ − ℎ������ )2 + ������2
Hata模型
根据Okumura曲线图做 的经验公式。
适用范围：P105
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作业
1：习题4.1、4.23(a)(c)(d)
2：实测数据如下，仿照例4.9求出路径衰减指 数n，并预测当接收功率为-95dB时的距离d
距离
接收功率
10m（d0） 20m
-50dB -55dB
50m
-70dB
3.5 实际链路预算
3.6 室外传播模型
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3.5 实际链路预算
路径损耗模型
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注意是功率的损耗！不是接收功率！
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3.5 实际链路预算
实际链路预算： P98 例4.9
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第三讲 大尺度路径损耗
3.1 无线电波传播介绍 3.2 自由空间传播模型 3.3 反射传播模型 3.4 绕射传播模型 3.5 实际链路预算
2

d

d0
Pr
(d )dBW
10log
Pr
(d0 )

20 log
d0 d d

d0
对比P46式(3.6)
例4.1,例4.2
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第三讲 大尺度路径损耗
3.1 无线电波传播介绍 3.2 自由空间传播模型
3.3 反射传播模型
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3.1 无线电波传播介绍
极化的天线
若天线水平架设，则产生的电场也是水平方向的， 称水平极化天线。若天线垂直架设，则产生的电场也是 垂直方向的，称垂直极化天线。
只有收信天线的极化方向与所接收电磁波的极化方 向一致才能感应出最大的信号。但实际中，电磁波传播 途中遇到反射折射，会引起极化方向偏转。
在分析移动通信信道时，主要考虑 直射波和反射波的影响。
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3.1 无线电波传播介绍
典型的移动信道电波传播路径
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3.1 无线电波传播介绍
移动无线信号衰落曲线
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3.1 无线电波传播介绍
传播模型的建立
目的：预测给定范围内的平均接收场强和 特定位置附近场强的变化。
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3.1 无线电波传播介绍
无线电波传播特点
由移动所带来的随机性； 复杂的路径带来信号电平的衰耗； 移动台的速度也会对信号电平的衰落
带来影响。
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3.1 无线电波传播介绍
绕 射 性 强
反 射 性 强
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无线通信的频谱环境
长波
中波
短波
分类：
大尺度传播模型：描述发射机和接收机之间长距 离（几百米或几千米）上的场强变化模型。
小尺度传播模型：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。
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第三讲 大尺度路径损耗
3.1 无线电波传播介绍
3.2 自由空间传播模型
3.3 反射传播模型 3.4 绕射传播模型 3.5 实际链路预算 3.6 室外传播模型
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3.1 无线电波传播介绍
无线通信——
采用无线电波来进行信息的传输。
无线电波是一种能量传输形式，在传播过程 中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这 两者又都垂直于传播方向。
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3.1 无线电波传播介绍
无线电波的极化
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。
≈
2ℎ������ ℎ������ ������
(������ ≫ ℎ������ + ℎ������ )
电波相位差：
θ∆
=
2������∆

=
∆������������ ������
光速
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3.3 反射传播模型
双线地面反射模型
双线模型合成场强：
ETOT (d )

2
E0d d
0
sin V
2
距发射机d0处的场强

k d2

V
m当d

20ht hr

时
双线模型的接收功率： k=4πE0d0hthr /λ
Pr

PtGtGr
ht2hr2 d4
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3.3 反射传播模型
双线地面反射模型
P85 例4.6
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第三讲 大尺度路径损耗
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3.4 绕射传播模型
刃形绕射的几个基本公式
绕射增益：
F (
)

Ed Eo
(Eo:无地面和障碍时自由空间场强)
Gd (dB)=20log F ( )
近似公式见书90页式(4.61)
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3.4 绕射传播模型
绕射增益曲线图
5
0
刃 形 绕 射 增 益 (GddB)
Pt Pr

10
log
GtGr 2 (4 )2 d 2
Friis自由空间模型适用条件：d为远场值。
即d≥df＝2D2/l，且df>>D, df>>l
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3.2 自由空间传播模型
自由空间中的视距传播
上式不包含d=0的情况，常用到参考距离d0
Pr
(d )

Pr
(d0
)

d0 d
T

ht-hr
d1
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hobs-hr
d2
R
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3.4 绕射传播模型
刃形绕射的几个基本公式
路径差： h2 d1 d2 , 2
2 d1d2

Fresnel Kirchoff 绕射参数:
h
2d1 d2
d1d2
2d1d2
d1 d2
3.4 绕射传播模型 3.5 实际链路预算 3.6 室外传播模型
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3.3 反射传播模型
移动通信中的基本传播机制
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3.3 反射传播模型
移动通信中的基本传播机制
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3.3 反射传播模型
移动通信中的基本传播机制
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3.3 反射传播模型
直线极化(垂直极化、水平极化、45度极化…) 园极化 椭圆极化(左旋极化、右旋极化)
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子振 电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
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3.1 无线电波传播介绍
极化的一些基本概念
【极化方向】极化电磁波的电场方向称为极 化方向。
【极化面】极化电磁波的极化方向与传播方 向所构成的平面称为极化面。