天波传播天波传播
合集下载
相关主题
- 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)。
模块四 移动通信工程技术
4.2 电波传播技术
1
一、无线电波传播概述 二、传播模型与应用
2
（一）无线电波的方式
（一）无线电波的方式
无线电波通过多种传输方式从发射天线到接收天线。主要有自 由空间波，对流层反射波，电离层波和地波。
1、表面波传播 表面波传播，就是电波沿着地球表面到达接收点的传播方式， 如图9-3-1中1所示。电波在地球表面上传播，以绕射方式可以到 达视线范围以外。地面对表面波有吸收作用，吸收的强弱与带电 波的频率，地面的性质等因素有关。
其中，Ahm = (1.1lgf – 0.7) hm – (1.56lgf – 0.8)
（9-3-2）
中等城市和郊区中心区，Cm = 0dB；大城市，Cm = 3dB。
农村准开阔地：
Lrqo = Lp – 4.78(lgf)2 + 18.33lgf – 35.94
农村开阔地：
（9-3-3）
Lro = Lp – 4.78(lgf)2 + 18.33lgf – 40.94
一、无线电波传播概述 二、传播模型与应用
11
二、传播模型与应用
（一）传播模型的含义 传播模型是用来模拟电信号在无线环境中传播时的衰减情况的经 验公式，估算出尽可能接近实际的接收点的信号场强中值，从而指 导网络的规划工作。 （二）传播模型的种类 经过移动通信行业几十年的共同努力，目前形成了几种较为通用 的电波传播路径损耗模型，每种模型的适用场合如表9-3-1所示。
4、Keenan-Motley模型
在Keenan-Motley模型中， 楼层衰减因子F:
电磁波穿透的第一层为10dB; 以后的楼层为20dB。
墙壁衰减因子W:
对木版墙为4dB; 对有非金属窗的水泥墙为7dB; 对无窗的水泥墙为10~20dB。
二、传播模型与应用
目前在工程设计中，为了提高网路规划预测精度和效率，场强覆盖预 测已很少进行人工计算，而采用规划软件由计算机辅助完成，规划软件 将常用的各种实用传播模型输入计算机，当然也可以根据实测数据建立 更符合当地实际情况的新模型，配合数字化地图，就可以对各种不同的 传播环境进行场强预测。
（二）无线电波传播的特点
1、传播环境复杂 2、信号衰落严重 3、传播环境不断变化 4、环境被电磁噪声污染
（三）无线电波传播的影响因素
1、传播距离的影响 2、地形地物的影响 地形主要包括开阔地、平地、丘陵、山区和水面等，地物包括 市区、郊区、乡镇、农村、交通干道等。 3、建筑物和植被的影响 建筑物的材料类型、建筑物的密度，以及地面的植被（森林、 草原、农作物等）都会给电磁波的传播带来影响。
典型的室内传播模型是Keenan-Motley模型,该模型如式（9-3-7）所示 :
Lindoor = L1 + 20lgd + k×F(k) + p×W(k)
其中，L1 —— 1m处的路径损耗，单位dB
（9-3-7）
k —— 直射波穿透的楼层数
F(k) —— 楼层衰减因子，单位dB p —— 直射波穿透的墙壁数 W —— 墙壁衰减因子，单位dB
谢谢！
表9-3-1 几中常用的传播模型
（三）传播模型的应用
1、Okumura-Hata模型
Okumura-Hata模型是依据在日本东京地区城市实际的平均测量 数据进行统计分析得出的中值路径损耗预测模型，由Hata整理为计 算公式。
该模型适用范围为：•适用频段：150~1000MHz •基站天线高度：30~200m •移动台天线高度：1~10m •覆盖距离：1~20km
（一）无线电波的方式
2、天波传播 天波传播，就是自发射天线发出的电磁波，在高空被电离层反 射回来到达接收点的传播方式。如图9-3-1中2所示。电离层对电 磁波除了具有反射作用以外，还有吸收能量与引起信号畸变等作 用。其作用强弱与电磁波的频率和电离层的变化有关。
（一）无线电波的方式
3、直射传播 直射传播，就是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波 ，如图9-3-1中3所示。在传播过程中，它的强度衰减较慢，信号 最强。
（一）无线电波的方式
4、散射传播 散射传播，就是利用大气层对流层和电离层的不均匀性来散射 电波，使电波到达视线以外的地方。如图9-3-1中4所示。对流层 在地球上方约10英里处，是异类介质，反射指数随着高度的增加 而减小。
（一）无线电波的方式
5、外层空间传播 外层空间传播，就是无线电在对流层，电离层以外的外层空间 中的传播方式。如图9-3-1中的5所示。这种传播方式主要用于卫 星或以星际为对象的通信中，以及用于空间飞行器的搜索，定位 ，更踪等。自由空间波又称为直达波，沿直线传播，用于卫星和 外部空间的通信，以及陆地上的视距传播。视线距离通常为50km 左右。
1、Okumura-Hata模型
Okumura-Hata可以用式（9-3-1）表示：
Lp = 69.55 + 26.16lgf – 13.82lghb + (44.9 – 6.551ghb)lgd – Ahm （9-3-1）
其中，Ahm = (1.1lgf – 0.7) hm – (1.56lgf – 0.8)
•适用频段：1500~2000MHz •基站天线高度：30~200m •移动台天线高度：1~10m •覆盖距离：1~20km
2、Cost231-Hata模型
Cost231-Hata可以用式（9-3-2）、（9-3-3）和（9-3-4）表示：
城市区域：
Lp = 46.3 + 33.9 lgf - 13.82lghb + (44.9 – 6.551ghb)lgd - Ahm + Cm
Lp —— 从基站到移动台的路径损耗，单位dB f —— 载波频率，单位MHz hb —— 基站天线高度，单位m hm —— 移动台天线高度，单位m d —— 基站到移动台之间的距离，单位km
2、Cost231-Hata模型
Cost231-Hata模型是Hata模型在1500~2000MHz频段的扩展模型, 该模型适用范围为：
ຫໍສະໝຸດ Baidu
其中，L0 —— 自由空间衰落
L1 —— 由沿屋顶下沿最近的衍射引起的衰落 L2 —— 沿屋顶的多重衍射（除了最近的衍射）
4、Keenan-Motley模型
室内传播环境与室外宏蜂窝、微蜂窝有很大区别，如天线高度，覆盖 距离等,因此Okumura-Hata模型、Cost-231模型都不能应用于室内环境。
3、Cost231 Walfish-Ikegarmi模型
对于LOS 情况，该传播模型如式（9-3-5）：
Lp = 42.6 + 26lgd + 20lgf (d ≥ 0.020km) （9-3-5）
对于NLOS 情况， 该传播模型如式（9-3-6）：
Lp = L0 + L1 + L2
（9-3-6）
（9-3-4）
3、Cost231 Walfish-Ikegarmi模型
Cost231-WI模型广泛适用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境， 该模型的适用范围为：
•适用频段：800~2000MHz •基站天线高度：4~50m •移动台天线高度：1~3m •覆盖距离：0.02~5km Cost231-WI模型分视距传播（LOS）和非视距传播（NLOS）两种情 况近似计算路径损耗。
4.2 电波传播技术
1
一、无线电波传播概述 二、传播模型与应用
2
（一）无线电波的方式
（一）无线电波的方式
无线电波通过多种传输方式从发射天线到接收天线。主要有自 由空间波，对流层反射波，电离层波和地波。
1、表面波传播 表面波传播，就是电波沿着地球表面到达接收点的传播方式， 如图9-3-1中1所示。电波在地球表面上传播，以绕射方式可以到 达视线范围以外。地面对表面波有吸收作用，吸收的强弱与带电 波的频率，地面的性质等因素有关。
其中，Ahm = (1.1lgf – 0.7) hm – (1.56lgf – 0.8)
（9-3-2）
中等城市和郊区中心区，Cm = 0dB；大城市，Cm = 3dB。
农村准开阔地：
Lrqo = Lp – 4.78(lgf)2 + 18.33lgf – 35.94
农村开阔地：
（9-3-3）
Lro = Lp – 4.78(lgf)2 + 18.33lgf – 40.94
一、无线电波传播概述 二、传播模型与应用
11
二、传播模型与应用
（一）传播模型的含义 传播模型是用来模拟电信号在无线环境中传播时的衰减情况的经 验公式，估算出尽可能接近实际的接收点的信号场强中值，从而指 导网络的规划工作。 （二）传播模型的种类 经过移动通信行业几十年的共同努力，目前形成了几种较为通用 的电波传播路径损耗模型，每种模型的适用场合如表9-3-1所示。
4、Keenan-Motley模型
在Keenan-Motley模型中， 楼层衰减因子F:
电磁波穿透的第一层为10dB; 以后的楼层为20dB。
墙壁衰减因子W:
对木版墙为4dB; 对有非金属窗的水泥墙为7dB; 对无窗的水泥墙为10~20dB。
二、传播模型与应用
目前在工程设计中，为了提高网路规划预测精度和效率，场强覆盖预 测已很少进行人工计算，而采用规划软件由计算机辅助完成，规划软件 将常用的各种实用传播模型输入计算机，当然也可以根据实测数据建立 更符合当地实际情况的新模型，配合数字化地图，就可以对各种不同的 传播环境进行场强预测。
（二）无线电波传播的特点
1、传播环境复杂 2、信号衰落严重 3、传播环境不断变化 4、环境被电磁噪声污染
（三）无线电波传播的影响因素
1、传播距离的影响 2、地形地物的影响 地形主要包括开阔地、平地、丘陵、山区和水面等，地物包括 市区、郊区、乡镇、农村、交通干道等。 3、建筑物和植被的影响 建筑物的材料类型、建筑物的密度，以及地面的植被（森林、 草原、农作物等）都会给电磁波的传播带来影响。
典型的室内传播模型是Keenan-Motley模型,该模型如式（9-3-7）所示 :
Lindoor = L1 + 20lgd + k×F(k) + p×W(k)
其中，L1 —— 1m处的路径损耗，单位dB
（9-3-7）
k —— 直射波穿透的楼层数
F(k) —— 楼层衰减因子，单位dB p —— 直射波穿透的墙壁数 W —— 墙壁衰减因子，单位dB
谢谢！
表9-3-1 几中常用的传播模型
（三）传播模型的应用
1、Okumura-Hata模型
Okumura-Hata模型是依据在日本东京地区城市实际的平均测量 数据进行统计分析得出的中值路径损耗预测模型，由Hata整理为计 算公式。
该模型适用范围为：•适用频段：150~1000MHz •基站天线高度：30~200m •移动台天线高度：1~10m •覆盖距离：1~20km
（一）无线电波的方式
2、天波传播 天波传播，就是自发射天线发出的电磁波，在高空被电离层反 射回来到达接收点的传播方式。如图9-3-1中2所示。电离层对电 磁波除了具有反射作用以外，还有吸收能量与引起信号畸变等作 用。其作用强弱与电磁波的频率和电离层的变化有关。
（一）无线电波的方式
3、直射传播 直射传播，就是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波 ，如图9-3-1中3所示。在传播过程中，它的强度衰减较慢，信号 最强。
（一）无线电波的方式
4、散射传播 散射传播，就是利用大气层对流层和电离层的不均匀性来散射 电波，使电波到达视线以外的地方。如图9-3-1中4所示。对流层 在地球上方约10英里处，是异类介质，反射指数随着高度的增加 而减小。
（一）无线电波的方式
5、外层空间传播 外层空间传播，就是无线电在对流层，电离层以外的外层空间 中的传播方式。如图9-3-1中的5所示。这种传播方式主要用于卫 星或以星际为对象的通信中，以及用于空间飞行器的搜索，定位 ，更踪等。自由空间波又称为直达波，沿直线传播，用于卫星和 外部空间的通信，以及陆地上的视距传播。视线距离通常为50km 左右。
1、Okumura-Hata模型
Okumura-Hata可以用式（9-3-1）表示：
Lp = 69.55 + 26.16lgf – 13.82lghb + (44.9 – 6.551ghb)lgd – Ahm （9-3-1）
其中，Ahm = (1.1lgf – 0.7) hm – (1.56lgf – 0.8)
•适用频段：1500~2000MHz •基站天线高度：30~200m •移动台天线高度：1~10m •覆盖距离：1~20km
2、Cost231-Hata模型
Cost231-Hata可以用式（9-3-2）、（9-3-3）和（9-3-4）表示：
城市区域：
Lp = 46.3 + 33.9 lgf - 13.82lghb + (44.9 – 6.551ghb)lgd - Ahm + Cm
Lp —— 从基站到移动台的路径损耗，单位dB f —— 载波频率，单位MHz hb —— 基站天线高度，单位m hm —— 移动台天线高度，单位m d —— 基站到移动台之间的距离，单位km
2、Cost231-Hata模型
Cost231-Hata模型是Hata模型在1500~2000MHz频段的扩展模型, 该模型适用范围为：
ຫໍສະໝຸດ Baidu
其中，L0 —— 自由空间衰落
L1 —— 由沿屋顶下沿最近的衍射引起的衰落 L2 —— 沿屋顶的多重衍射（除了最近的衍射）
4、Keenan-Motley模型
室内传播环境与室外宏蜂窝、微蜂窝有很大区别，如天线高度，覆盖 距离等,因此Okumura-Hata模型、Cost-231模型都不能应用于室内环境。
3、Cost231 Walfish-Ikegarmi模型
对于LOS 情况，该传播模型如式（9-3-5）：
Lp = 42.6 + 26lgd + 20lgf (d ≥ 0.020km) （9-3-5）
对于NLOS 情况， 该传播模型如式（9-3-6）：
Lp = L0 + L1 + L2
（9-3-6）
（9-3-4）
3、Cost231 Walfish-Ikegarmi模型
Cost231-WI模型广泛适用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境， 该模型的适用范围为：
•适用频段：800~2000MHz •基站天线高度：4~50m •移动台天线高度：1~3m •覆盖距离：0.02~5km Cost231-WI模型分视距传播（LOS）和非视距传播（NLOS）两种情 况近似计算路径损耗。