无线电波传播基础理论
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300-3000GHz
Classification
Extremely Low Frequency Voice Frequency Very-low Frequency Low Frequency MediumFrequency High Frequency Very High Frequency Ultra High Frequency Super High Frequency Extremely High Frequency
电离层反射波 （超视距通讯途径）
4
传播途径
•直射：自由空间传播； •反射：在电波传播的路径上有一个体积远大于电波波长的物体，电 波不能绕射过该物体； •绕射：在发射机与接收机之间有边缘光滑且不规则的阻挡物体，该 物体的尺寸与电波波长接近，电波可以从该物体的边缘绕射过去； •衍射：当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体、并且单位体积 内这种障碍物体的数目非常巨大时，发生衍射。衍射发生在粗糙表面、 小物体或其它不规则物体，如：树叶、街道标志和灯柱等
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=L0+10 lgd •其中:L0=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
中国移动通信集团设计院有限公司
13
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
无线电波传播基础理论
中国移动通信集团设计院有限公司无线所 2008年3月
Module und Variations_E 1
第一节 无线电波传播基本原理
•频谱划分 •传播途径
中国移动通信集团设计院有限公司
2
频谱划分
Frequency 3-30Hz 30-300Hz
300-3000Hz 3-30KHz 30-300KHz 300-3000KHz 3-30MHz 30-300MHz 300-3000MHz 3-30GHz 30-300GHz
11
信号衰落
时间色散 •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
解 决 自适应均衡技术、站址调整
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12
传播损耗
自由空间传播损耗
•Ploss=32.44+20lgfMHz+20lgdkm •设f=900MHz，该传播损耗可描述为： •Ploss=91.52+20lgd
中国移动通信集团设计院有限公司
14
传播损耗
准平滑地形及不规则地形传播损耗
T
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、
T
孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形
等
中国移动通信集团设计院有限公司
R R
15
传播损耗
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
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10
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
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T
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R
16
传播损耗
穿透损耗
•室内信号取决于建筑物的穿透损耗
T
•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
R
•电磁波的入射角对穿透损耗影响较大
d w1 D w2
ε 0μ 0 ε μ ε 0μ 0
E2
θ
WdBm XdBm
θ E1
穿透损耗=X-W=B dB来自电磁波穿透墙体的反射和折射
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17
传播损耗
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
Designation
ELF
VF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF
不同的频段内的频率具有不同的传播特性
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3
传播途径
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）
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18
传播损耗
反射损耗
地面性质
等效地面反射系数 反射损耗（dB）
水面
稻田
田野
0.9～1 0.6～0.8 0.3～0.5 0～1 2～4 6～10
城市、山地、 森林
0.1～0.2
14～20
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19
谢谢
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20
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几乎任何一次通信的过程，都是这多种传播方式的组合
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5
传播环境
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①建筑物反射波 ②绕射波 ③直达波 ④地面反射波
6
第二节 无线电波传播环境
•传播环境 •信号衰落 •传播损耗
Module und Variations_E 7
传播环境
无线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
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8
传播环境
地形结构
开阔区 平滑地形 丘陵地形 山区
人为环境
市区 郊区 准郊区 乡村地区
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9
信号衰落
接收功率(dBm) -20 -40 -60
快衰落 慢衰落
10
20
30
距离(m)
慢衰落在几十个波长的长度上呈现比较慢的变化趋势、快衰落
则是叠加在其上的快变化成分
Classification
Extremely Low Frequency Voice Frequency Very-low Frequency Low Frequency MediumFrequency High Frequency Very High Frequency Ultra High Frequency Super High Frequency Extremely High Frequency
电离层反射波 （超视距通讯途径）
4
传播途径
•直射：自由空间传播； •反射：在电波传播的路径上有一个体积远大于电波波长的物体，电 波不能绕射过该物体； •绕射：在发射机与接收机之间有边缘光滑且不规则的阻挡物体，该 物体的尺寸与电波波长接近，电波可以从该物体的边缘绕射过去； •衍射：当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体、并且单位体积 内这种障碍物体的数目非常巨大时，发生衍射。衍射发生在粗糙表面、 小物体或其它不规则物体，如：树叶、街道标志和灯柱等
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=L0+10 lgd •其中:L0=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
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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
无线电波传播基础理论
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第一节 无线电波传播基本原理
•频谱划分 •传播途径
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2
频谱划分
Frequency 3-30Hz 30-300Hz
300-3000Hz 3-30KHz 30-300KHz 300-3000KHz 3-30MHz 30-300MHz 300-3000MHz 3-30GHz 30-300GHz
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信号衰落
时间色散 •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
解 决 自适应均衡技术、站址调整
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12
传播损耗
自由空间传播损耗
•Ploss=32.44+20lgfMHz+20lgdkm •设f=900MHz，该传播损耗可描述为： •Ploss=91.52+20lgd
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传播损耗
准平滑地形及不规则地形传播损耗
T
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、
T
孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形
等
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R R
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传播损耗
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
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10
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
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T
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R
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传播损耗
穿透损耗
•室内信号取决于建筑物的穿透损耗
T
•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
R
•电磁波的入射角对穿透损耗影响较大
d w1 D w2
ε 0μ 0 ε μ ε 0μ 0
E2
θ
WdBm XdBm
θ E1
穿透损耗=X-W=B dB来自电磁波穿透墙体的反射和折射
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传播损耗
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
Designation
ELF
VF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF
不同的频段内的频率具有不同的传播特性
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3
传播途径
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）
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传播损耗
反射损耗
地面性质
等效地面反射系数 反射损耗（dB）
水面
稻田
田野
0.9～1 0.6～0.8 0.3～0.5 0～1 2～4 6～10
城市、山地、 森林
0.1～0.2
14～20
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谢谢
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几乎任何一次通信的过程，都是这多种传播方式的组合
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传播环境
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①建筑物反射波 ②绕射波 ③直达波 ④地面反射波
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第二节 无线电波传播环境
•传播环境 •信号衰落 •传播损耗
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传播环境
无线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
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传播环境
地形结构
开阔区 平滑地形 丘陵地形 山区
人为环境
市区 郊区 准郊区 乡村地区
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信号衰落
接收功率(dBm) -20 -40 -60
快衰落 慢衰落
10
20
30
距离(m)
慢衰落在几十个波长的长度上呈现比较慢的变化趋势、快衰落
则是叠加在其上的快变化成分