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1、第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.1 VHF、 UHF頻段的電波傳播特性頻段的電波傳播特性 3.2 電波傳播特性的估算（工程計(jì)算）電波傳播特性的估算（工程計(jì)算） 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性頻段的電波傳播特性 當(dāng)前陸地移動(dòng)通信主要使用的頻段為VHF和UHF,即150 MHz、450 MHz、900 MHz、1800 MHz。移動(dòng)通信中的傳播方式主要有直射波、反射波和地表面波等傳播方式。 由于地表面波的傳播損耗隨著頻率的增高而增大， 傳播距離有限，因此在分析移動(dòng)通信信道時(shí)， 主要考慮直射波和反射波的影響。 圖3-1表示出了典型的移
2、動(dòng)信道電波傳播路徑。 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖圖3-1 典型的移動(dòng)信道電波傳播路徑典型的移動(dòng)信道電波傳播路徑 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.1.1 直射波直射波 在自由空間中, 電波沿直線傳播而不被吸收, 也不發(fā)生反射、 折射和散射等現(xiàn)象而直接到達(dá)接收點(diǎn)的傳播方式稱為直射波傳播。直射波傳播損耗可看成自由空間的電波傳播損耗Lbs, Lbs的表示式為 )(lg20lg2045.32dBfdLbs式中, d為距離(km), f為工作頻率(MHz)。 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.1.2 視距傳播的極限距離視距傳播的極限距離 圖3-2 視距傳播的極限距離 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 已知地球
3、半徑為R=6370 km, 設(shè)發(fā)射天線和接收天線高度分別為hT和hR(單位為m), 理論上可得視距傳播的極限距離d0為 )()()(57. 30kmmhmhdTR 由此可見, 視距決定于收、發(fā)天線的高度。天線架設(shè)越高, 視線距離越遠(yuǎn)。 實(shí)際上，當(dāng)考慮了空氣的不均勻性對(duì)電波傳播軌跡的影響后, 在標(biāo)準(zhǔn)大氣折射情況下，等效地球半徑R=8500 km, 可得修正后的視距傳播的極限距離d0為 )()()(12. 40kmmhmhdTR第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.1.3繞射損耗繞射損耗在移動(dòng)通信中，通信的地形環(huán)境十分復(fù)雜，很難對(duì)各種地形引起的電波損耗做出準(zhǔn)確的定量計(jì)算，只能作出一些定性分析，采用工程估
4、算的方法。在實(shí)際情況下，除了考慮在自由空間中的視距傳輸損耗外，還應(yīng)考慮各種障礙物對(duì)電波傳輸所引起的損耗。通常將這種損耗稱為繞射損耗。設(shè)障礙物與發(fā)射點(diǎn)、接收點(diǎn)的相對(duì)位置如圖3-3所示，圖中x表示障礙物頂點(diǎn)P至直線AB之間的垂直距離，在傳播理論中x稱為菲涅爾余隙。 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖3-3 菲涅爾余隙（a） 負(fù)余隙; （b）正余隙 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 根據(jù)菲涅爾繞射理論，可得到障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙之間的關(guān)系如圖3-4 所示。圖中, 橫坐標(biāo)為x/x1，x1稱菲涅爾半徑（第一菲涅爾半徑），且有 21211ddddx 由圖3-4可見，當(dāng)橫坐標(biāo)x/x10.5時(shí)，則障礙物對(duì)直
5、射波的傳播基本上沒有影響。當(dāng)x=0時(shí)，TR直射線從障礙物頂點(diǎn)擦過時(shí)，繞射損耗約為6 dB；當(dāng)x0時(shí)，TR直射線低于障礙物頂點(diǎn)，損耗急劇增加。 （3-4）第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖3-4 繞射損耗與菲涅爾余隙之間的關(guān)系 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.1.4 反射波反射波 圖3-5 反射波和直射波 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 反射波與直射波的行距差為 dhhcbadRT2 由于直射波和反射波的起始相位是一致的，因此兩路信號(hào)到達(dá)接收天線的時(shí)間差換算成相位差0為 dTt220 再加上地面反射時(shí)大都要發(fā)生一次反相， 實(shí)際的兩路電波相位差為 d20(3-5)(3-6)(3-7)第3章 移動(dòng)通信的電波
6、傳播 正態(tài)分布正態(tài)分布第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.1.5 多徑效應(yīng)與瑞利型多徑效應(yīng)與瑞利型(衰落特性衰落特性) 設(shè)發(fā)射機(jī)發(fā)A cosct后, 接收機(jī)接收端收到的合成信號(hào)為 )(cos)()(cos)()(11tttRtttRtRicniiicnii式中: Ri(t)為第i條路徑的接收信號(hào)；i(t)為第i條路徑的傳輸時(shí)間；i(t)為第i條路徑的相位滯后，i(t)=-ci(t)。 經(jīng)大量觀察表明，Ri(t)和i(t)隨時(shí)間的變化與發(fā)射信號(hào)的載頻周期相比，通常要緩慢得多，所以，Ri(t)和i(t)可以認(rèn)為是緩慢變化的隨機(jī)過程，故式（3-8)可以寫成 tttRtttRtRciniiciniisin
7、)(sin)(cos)(cos)()(11（3-9）(3-8)第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 設(shè): niiisniiicttRtxttRtx11)(sin)()()(cos)()(則式（3-9）可寫成 )(cos)()(sin)()(cos)()(tttUttxttxtRccscc式中: U(t)為合成波R(t)的包絡(luò)； (t)為合成波R(t)的相位。 (3-10)第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 )()(arctan)()()()(22txtxttxtxtUcssc 由于Ri(t)和i(t)隨時(shí)間的變化與發(fā)射信號(hào)的載頻周期相比，是緩慢變化的，因此xc（t）、xs（t）及包絡(luò)U(t)、相位(t)也是緩慢
8、變化的。通常，U(t)滿足瑞利分布，相位(t)滿足均勻分布， R(t)可視為一個(gè)窄帶過程。假設(shè)噪聲為高斯白噪聲，為噪聲方差，r為接收信號(hào)的損失幅度，則包絡(luò)概率密度函數(shù)p(r)和相位概率密度函數(shù)p()分別為： 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 2222exp)(rrrp0r+ 21)(p02 (3-11)(3-12)第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.1.6 萊斯（萊斯（Riceam）衰落分布）衰落分布 在移動(dòng)通信中，如果存在一個(gè)起支配作用的直達(dá)波（未受衰落影響），這時(shí)，接收端接收信號(hào)的包絡(luò)為萊斯（Riceam）分布。如果你有一個(gè)復(fù)數(shù)的隨機(jī)變量，它的如果你有一個(gè)復(fù)數(shù)的隨機(jī)變量，它的實(shí)部和虛部互相獨(dú)立、且都
9、服從均值實(shí)部和虛部互相獨(dú)立、且都服從均值為零的正態(tài)分布為零的正態(tài)分布，那么這個(gè)復(fù)數(shù)隨機(jī)變量的模，那么這個(gè)復(fù)數(shù)隨機(jī)變量的模(即絕對(duì)值即絕對(duì)值)服從瑞利分布。服從瑞利分布。如果如果實(shí)部和虛部中至少有一個(gè)均值不為零實(shí)部和虛部中至少有一個(gè)均值不為零，則這個(gè)復(fù)數(shù)隨機(jī)變量的模服從，則這個(gè)復(fù)數(shù)隨機(jī)變量的模服從萊斯萊斯 (Rice) 分布。分布。在無(wú)線通信中，電波往往經(jīng)過多條路徑到達(dá)接收機(jī)。收到的信號(hào)是多個(gè)信在無(wú)線通信中，電波往往經(jīng)過多條路徑到達(dá)接收機(jī)。收到的信號(hào)是多個(gè)信號(hào)的迭加。根據(jù)號(hào)的迭加。根據(jù)大數(shù)定理大數(shù)定理，多個(gè)互相獨(dú)立的隨機(jī)變量之和趨於正態(tài)分布。，多個(gè)互相獨(dú)立的隨機(jī)變量之和趨於正態(tài)分布。所以收到的復(fù)
10、數(shù)信號(hào)的幅度服從瑞利或萊斯分布。所以收到的復(fù)數(shù)信號(hào)的幅度服從瑞利或萊斯分布。第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 http:/第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 總結(jié)總結(jié) 1、衰落、衰落 fading 無(wú)線信號(hào)衰落的定義是因隨參信道引起的接收信號(hào)相位、幅無(wú)線信號(hào)衰落的定義是因隨參信道引起的接收信號(hào)相位、幅度的隨機(jī)變化。度的隨機(jī)變化。 衰落信道作為無(wú)線衰落信道作為無(wú)線/移動(dòng)通信中的環(huán)境條件，對(duì)通信系統(tǒng)的影移動(dòng)通信中的環(huán)境條件，對(duì)通信系統(tǒng)的影響非常顯著甚至是具有決定性的作用。響非常顯著甚至是具有決定性的作用。 對(duì)不同衰落曲線進(jìn)行仿真是在各種環(huán)境中評(píng)估接收機(jī)性能的對(duì)不同衰落曲線進(jìn)行仿真是在各種環(huán)境中評(píng)估接收機(jī)性能的基
11、本要求。基本要求。第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 2、衰落的分類、衰落的分類 快衰落快衰落 慢衰落慢衰落 通常指的是信號(hào)相對(duì)于一個(gè)符號(hào)時(shí)間而言的變化的通常指的是信號(hào)相對(duì)于一個(gè)符號(hào)時(shí)間而言的變化的快慢?？炻５?章 移動(dòng)通信的電波傳播 3、衰落的成因、衰落的成因 多徑因素：使得接收信號(hào)包絡(luò)呈現(xiàn)小尺度衰落。多徑因素：使得接收信號(hào)包絡(luò)呈現(xiàn)小尺度衰落。 多普勒因素：多普勒因素： 多徑因素多徑因素 + 多普勒因素多普勒因素第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 4、衰落信道的統(tǒng)計(jì)特性（三個(gè)重要的概率分布問題）、衰落信道的統(tǒng)計(jì)特性（三個(gè)重要的概率分布問題）高斯分布高斯分布 Gaussian Distribution 瑞利
12、分布瑞利分布 Rayleigh Distribution 常見的用于描述平坦衰落信號(hào)的一種衰落類型。常見的用于描述平坦衰落信號(hào)的一種衰落類型。萊斯分布萊斯分布 是由于在瑞利衰落分布的基礎(chǔ)上，存在一條直射路徑的影響是由于在瑞利衰落分布的基礎(chǔ)上，存在一條直射路徑的影響而造成的。而造成的。 對(duì)數(shù)正態(tài)分布對(duì)數(shù)正態(tài)分布 Suzuki分布分布 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 5、信道模型的分析和設(shè)計(jì)方法、信道模型的分析和設(shè)計(jì)方法 根據(jù)信道在室內(nèi)還是室外，移動(dòng)還是不移動(dòng)，視距還根據(jù)信道在室內(nèi)還是室外，移動(dòng)還是不移動(dòng)，視距還是非視距，有無(wú)障礙物是非視距，有無(wú)障礙物各種情況綜合考慮，可提各種情況綜合考慮，可提出不同
13、的信道模型。不同的信道模型可以由出不同的信道模型。不同的信道模型可以由實(shí)際測(cè)量實(shí)際測(cè)量得到，也可以根據(jù)基本信道模型進(jìn)行得到，也可以根據(jù)基本信道模型進(jìn)行綜合分析綜合分析得到。得到。第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 總結(jié)總結(jié) 瑞利衰落信道是一種無(wú)線電信號(hào)傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型。瑞利衰落信道是一種無(wú)線電信號(hào)傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型。這種模型假設(shè)信號(hào)通過無(wú)線信道之后，其信號(hào)幅度是這種模型假設(shè)信號(hào)通過無(wú)線信道之后，其信號(hào)幅度是隨機(jī)的，即隨機(jī)的，即“衰落衰落”，并且其包絡(luò)服從瑞利分布。，并且其包絡(luò)服從瑞利分布。 這一信道模型能夠描述由電離層和對(duì)流層反射的短波這一信道模型能夠描述由電離層和對(duì)流層反射的短波信道，以及建筑物密
14、集的城市環(huán)境。信道，以及建筑物密集的城市環(huán)境。 瑞利衰落只適用于從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)不存在直射信號(hào)瑞利衰落只適用于從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)不存在直射信號(hào)的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型。的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型。第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 如果你有一個(gè)如果你有一個(gè)復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)的隨機(jī)變量，它的實(shí)部和虛部互相的隨機(jī)變量，它的實(shí)部和虛部互相獨(dú)立、且都服從均值為零的獨(dú)立、且都服從均值為零的正態(tài)分布正態(tài)分布，那么這個(gè)復(fù)數(shù)，那么這個(gè)復(fù)數(shù)隨機(jī)變量的模隨機(jī)變量的模(即絕對(duì)值即絕對(duì)值)服從瑞利分布。服從瑞利分布。 如果實(shí)部和虛部中至少有一個(gè)均值如果實(shí)部和虛部中至少有一個(gè)均值不為零不為零，則這個(gè)復(fù)，則
15、這個(gè)復(fù)數(shù)隨機(jī)變量的模服從萊斯數(shù)隨機(jī)變量的模服從萊斯 (Rice) 分布。分布。 在無(wú)線通信中，電波往往經(jīng)過多條路徑到達(dá)接收機(jī)。在無(wú)線通信中，電波往往經(jīng)過多條路徑到達(dá)接收機(jī)。收到的信號(hào)是多個(gè)信號(hào)的迭加。根據(jù)收到的信號(hào)是多個(gè)信號(hào)的迭加。根據(jù)大數(shù)定理大數(shù)定理，多個(gè)，多個(gè)互相獨(dú)立的隨機(jī)變量之和趨於正態(tài)分布。所以收到的互相獨(dú)立的隨機(jī)變量之和趨於正態(tài)分布。所以收到的復(fù)數(shù)信號(hào)的幅度服從瑞利或萊斯分布。復(fù)數(shù)信號(hào)的幅度服從瑞利或萊斯分布。第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 接下來(lái)學(xué)習(xí)接下來(lái)學(xué)習(xí) 3.2 電波傳播特性的估算（工程計(jì)算）電波傳播特性的估算（工程計(jì)算） 引言：在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要掌握在基站周圍所引言：在進(jìn)行
16、系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要掌握在基站周圍所有地點(diǎn)處接收信號(hào)的平均強(qiáng)度及其變化特點(diǎn)，這就有地點(diǎn)處接收信號(hào)的平均強(qiáng)度及其變化特點(diǎn)，這就是傳播預(yù)測(cè)問題。是傳播預(yù)測(cè)問題。 人們根據(jù)對(duì)人們根據(jù)對(duì)信道傳播特性信道傳播特性的研究提出了許多的研究提出了許多傳播預(yù)傳播預(yù)測(cè)模型測(cè)模型來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。大多數(shù)預(yù)測(cè)模型是建立在來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。大多數(shù)預(yù)測(cè)模型是建立在實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，還有的模型是建立在基礎(chǔ)上的，還有的模型是建立在實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合基基礎(chǔ)上的，也有少數(shù)建立在純礎(chǔ)上的，也有少數(shù)建立在純理論理論基礎(chǔ)上的模型?；A(chǔ)上的模型。 3.2.1 Egli John J.場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式 3.2.2 奧村奧村(Okumur
17、a)模型模型第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.2 電波傳播特性的估算（工程計(jì)算）電波傳播特性的估算（工程計(jì)算） 3.2.1 Egli John J.場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式 在實(shí)際中，由于移動(dòng)通信的移動(dòng)臺(tái)在不停地運(yùn)動(dòng)。計(jì)算繞射損耗中的x、x1的數(shù)值處于變化中，因而使用公式計(jì)算不平坦地區(qū)場(chǎng)強(qiáng)時(shí)遇到較大的麻煩。 Egli John J.提出一種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并根?jù)此模型提出經(jīng)驗(yàn)修正公式，認(rèn)為不平坦地區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)等于平面大地反射公式算出的場(chǎng)強(qiáng)加上一個(gè)修正值，其修正值為 f40lg20式中, f為工作頻率，以MHz為單位。 (3-14)第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 這樣，不平坦地區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)公式為 fdhhdBEdB
18、E40lg204lg20)()(210或者說，不平坦地帶傳播衰減 fdhhdBA40lg204lg20)(21如果hT、hR采用米(m)表示，d用公里(km)表示，f用MHz表示， 則不平坦地區(qū)的傳播衰耗LA為 )(lg40)(lg20)(lg20)(lg2088)(kmdmhmhMHzfdBLRTA(3-15)(3-16)(3-17)第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.2.2 奧村奧村(Okumura)模型模型 OM模型適用的范圍：頻率為模型適用的范圍：頻率為1501500 MHz，基地站天線高度為，基地站天線高度為30200 m，移動(dòng)臺(tái)天線高度為移動(dòng)臺(tái)天線高度為110 m，傳播距離為，傳播距離
19、為120 km。 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 1. 市區(qū)傳播衰耗中值市區(qū)傳播衰耗中值 (3-18) 圖3-6表明了基本衰耗中值A(chǔ)m(f, d)與工作頻率、通信距離的關(guān)系?？梢钥闯鲭S著工作頻率的升高或通信距離的增大，傳播衰耗都會(huì)增加。圖中，縱坐標(biāo)以分貝計(jì)量，這是在基地站天線有效高度hb=200 m，移動(dòng)臺(tái)天線高度hm=3 m，以自由空間傳播衰耗為基準(zhǔn)(0 dB)， 求得的衰耗中值的修正值A(chǔ)m(f, d)。 換言之， 由曲線上查得的基本衰耗中值A(chǔ)m(f, d)加上自由空間的傳播衰耗Lbs才是實(shí)際路徑衰耗LT， 即 ),(dfALLmbsT第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖圖3-6 大城市準(zhǔn)平滑地形基本
20、衰耗中值大城市準(zhǔn)平滑地形基本衰耗中值A(chǔ)m(f, d) 1009080706050403020105321d / km300020001000700500300200100101235102030302040504060708090100506070d / km市區(qū)hb200 mhm3 m基本衰耗中值A(chǔ)m(f , d) / dB頻率 / MHz第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 例例3-1 當(dāng)d=10 km, hb=200 m, hm=3 m, f=900 MHz時(shí)，由式（-）可求得自由空間的傳播衰耗中值Lbs為 dBfdLbs5 .111900lg2010lg2045.32lg20lg2045.32查
21、圖3-6可求得Am(f, d)，即 dBAdfAmm30)10,900(),( 利用式(3-18)就可以計(jì)算出城市街道地區(qū)準(zhǔn)平滑地形的傳播衰耗中值為 dBdfALLmbsT5 .141305 .111),(第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖3-7 基地站天線高度增益因子Hb(hb,d) 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖3-8 移動(dòng)臺(tái)天線高度增益因子Hm(hm, f) 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 在考慮基站天線高度因子與移動(dòng)臺(tái)天線高度因子的情況下，式（3-18）所示市區(qū)準(zhǔn)平滑地形的路徑傳播衰耗中值應(yīng)為注意符號(hào)！注意符號(hào)！ ),(),(),(fhHdhHdfALLmmbbmbsT第3章 移動(dòng)通信的電波傳
22、播 例例3-2 在前面計(jì)算城市地區(qū)準(zhǔn)平滑地形的路徑衰耗中值的例子中，當(dāng)hb=200 m, hm=3 m, d=10 km, f=900 MHz時(shí)，計(jì)算得LT=141.5 dB。;若將基地站天線高度改為hb=50 m, 移動(dòng)臺(tái)天線高度改為hm=2 m, 利用圖3-7、圖3-8 可以對(duì)路徑傳播衰耗中值重新進(jìn)行修正。 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 查圖3-7得 dBHdhHbbb12)10,50(),(查圖3-8得 dBHfhHmmm2)900, 2(),(修正后的路徑衰耗中值LT為 dBHHfhHdhHdfALLmbmmbbmbsT5 .155)2()12(5 .141)900, 2()10,50(
23、5 .141),(),(),(第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖3-9 郊區(qū)修正因子Kmr 200010007005003002001000510152025郊區(qū)修正因子Kmr / dB頻率 / MHzd 1 kmd 5 kmd 10 kmd 20 km第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 圖圖3-10 開闊區(qū)、準(zhǔn)開闊區(qū)修正因子（開闊區(qū)、準(zhǔn)開闊區(qū)修正因子（Qo，Qr）Qo : 開闊區(qū)Qr : 準(zhǔn)開闊區(qū)353025201510020030050070010002000頻率 f / MHz開闊區(qū)修正因子Qo / dB準(zhǔn)開闊區(qū)修正因子Qr / dBQrQo第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 例例3-3 某一移動(dòng)電話系統(tǒng)，
24、工作頻率為450 MHz，基站天線高度為70 m，移動(dòng)臺(tái)天線高度為1.5 m，在市區(qū)工作，傳播路徑為準(zhǔn)平滑地形，通信距離為20 km，求傳播路徑的衰耗中值。 解解 (1) 自由空間的傳播衰耗Lbs。 dBMHzkmMHzfkmdLbs5 .111)(450lg20)(20lg2045.32)(lg20)(lg2045.32第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 (2) 市區(qū)準(zhǔn)平滑地形的衰耗中值。 由圖3-6查得 dBAdfAmm5 .30)20,450(),(由圖3-7查得 dBHdhHbbb10)20,70(),(由圖3-8查得 dBHfhHmmm3)450, 5 . 1 (),(第3章 移動(dòng)通信的電波
25、傳播 所以，準(zhǔn)平滑地形市區(qū)衰耗中值為 dBfhHdhHdfALLmmbbmbsT155) 3()10(5 .305 .111),(),(),(3) 任意地形地物情況下的衰耗中值。根據(jù)已知條件可知： 因?yàn)?KT=0;所以 LA=LT-KT=LT=155 dB 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 5. 其他因素的影響其他因素的影響 (1)街道走向的影響。電波傳播的衰耗中值與街道的走向（相對(duì)于電波傳播方向）有關(guān)。特別是在市區(qū)，走向與電波傳播方向平行（縱向）或垂直（橫向）時(shí)，在距基站同一距離上，接收的場(chǎng)強(qiáng)中值相差很大。這是由于建筑物形成的溝道有利于電波的傳播，因而在縱向街道上衰耗較小，橫向街道上衰耗較大。也就
26、是說，在縱向街道上的場(chǎng)強(qiáng)中值高于基準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)中值，在橫向街道上的場(chǎng)強(qiáng)中值低于基準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)中值。第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 (2) 建筑物的穿透衰耗Lp。 各個(gè)頻段的電波穿透建筑物的能力是不同的。一般來(lái)說，波長(zhǎng)越短，穿透能力越強(qiáng)。 同時(shí)，各個(gè)建筑物對(duì)電波的吸收也是不同的。不同的材料、結(jié)構(gòu)和樓房層數(shù)，其吸收衰耗的數(shù)據(jù)都不一樣。例如，磚石的吸收較小，鋼筋混凝土的大些， 鋼結(jié)構(gòu)的最大。一般介紹的經(jīng)驗(yàn)傳播模型都是以在街心或空闊地面為假設(shè)條件，故如果移動(dòng)臺(tái)要在室內(nèi)使用， 在計(jì)算傳播衰耗和場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，需要把建筑物的穿透衰耗也計(jì)算進(jìn)去，才能保持良好的可通率。即有 pbLLL0（3-26）第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 (3)
27、 植被衰耗 樹木、植被對(duì)電波有吸收作用。在傳播路徑上，由樹樹木、植被對(duì)電波有吸收作用。在傳播路徑上，由樹木、植被引起的附加衰耗不僅取決于樹木的高度、種木、植被引起的附加衰耗不僅取決于樹木的高度、種類、形狀、分布密度、空氣濕度及季節(jié)變化，還取決類、形狀、分布密度、空氣濕度及季節(jié)變化，還取決于工作頻率、天線極化、通過樹木的路徑長(zhǎng)度等多方于工作頻率、天線極化、通過樹木的路徑長(zhǎng)度等多方面因素。面因素。第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 (4) 隧道中的傳播衰減 空間電波在隧道中傳播時(shí)，由于隧道壁的吸收及電波的干空間電波在隧道中傳播時(shí)，由于隧道壁的吸收及電波的干涉作用而受到較大的衰耗。涉作用而受到較大的衰耗。電
28、波在隧道中的衰耗還與工作頻率有關(guān)，電波在隧道中的衰耗還與工作頻率有關(guān)，頻率越高，衰耗頻率越高，衰耗越小越小。當(dāng)隧道出現(xiàn)分支或轉(zhuǎn)彎時(shí)，衰耗會(huì)急劇增加，。當(dāng)隧道出現(xiàn)分支或轉(zhuǎn)彎時(shí)，衰耗會(huì)急劇增加，彎曲彎曲度越大，衰耗越嚴(yán)重度越大，衰耗越嚴(yán)重。第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.2.3 Okumura-Hata方法方法 為了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)為了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí), 使使Okumura預(yù)測(cè)方法能采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行預(yù)測(cè)方法能采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)， Hata對(duì)對(duì)Okumura提出的基本中值場(chǎng)強(qiáng)曲線進(jìn)行了提出的基本中值場(chǎng)強(qiáng)曲線進(jìn)行了公式公式化化處理，處理， 所得基本傳輸損耗的計(jì)算公式如下：所得基本傳輸損耗的計(jì)算公式如下：
29、)(lg)lg55. 69 .44()(lg82.13lg16.2655.69)(dBdhhahfLbmbb市區(qū))(4 . 528lg2)()(2dBfLLbb市區(qū)郊區(qū))(94.40lg33.18)(lg78. 4)()(2dBffLLbb市區(qū)開闊區(qū)(3-29)(3-30)(3-31)第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 式中：d為收發(fā)天線之間的距離， km； hb為基站天線有效高度，m； （hm）為移動(dòng)臺(tái)天線高度校正因子，hm為移動(dòng)臺(tái)天線高度（m）。（hm）由下式計(jì)算： )400(97. 4)75.11(lg2 . 3)200(1 . 1)54. 1(lg29. 88 . 0lg56. 1)7 . 0
30、lg1 . 1 ()(22MHzfhMHzfhfhfhmmmm中、 小城市 大城市 大城市 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 3.2.4 微蜂窩系統(tǒng)的覆蓋區(qū)預(yù)測(cè)模式微蜂窩系統(tǒng)的覆蓋區(qū)預(yù)測(cè)模式 圖圖3-20 環(huán)境參數(shù)的定義環(huán)境參數(shù)的定義(a) 環(huán)境參數(shù)；環(huán)境參數(shù)； (b) 街道方向街道方向 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 市區(qū)環(huán)境的特性用下列參數(shù)表示（這些參數(shù)的定義見圖3-20(a)和(b)）： 建筑物高度：hRoof； 街道寬度： w； 建筑物間隔：b； 相對(duì)于街道平面的直射波方向： 。 以上參數(shù)適用于市區(qū)地形為平滑地形。 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 微蜂窩覆蓋區(qū)預(yù)測(cè)計(jì)算模式分為兩部分：（1） 視線傳播
31、。視線傳播。 基本傳播損耗采用下式計(jì)算： )(lg20)(lg266 .42MHzfkmdLb式中，d為基站至移動(dòng)臺(tái)之間的距離， 限于d20 m。 (3-33)第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 （2） 非視線傳播。即在街道峽谷內(nèi)有高建筑物阻擋視線， 基本傳輸損耗Lb由以下三項(xiàng)組成： msdrtsbLLLL0式中， L0自由空間傳播損耗： )(lg20)(lg204 .320MHzfkmdL Lrts屋頂至街道的繞射及散射損耗： 0lg20lg10lg109 .16orimrtsLhfL用于hRoofhm 用于Lrts0 (3-34)(3-35)第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 Lmsd多重屏障的繞射損耗：
32、 0lg9lglgbfKdKKLLfdabshmsd用于Lmsd0 決定Lmsd的各項(xiàng)參數(shù)如下： 0)1lg(18bbshhL hbhRoof hbhRoof (3-39)(3-40)第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 式中：hb、hRoof的單位用m，f的單位用MHz， d的單位用km。 COST-231-Walfish-Ikegami計(jì)算模式應(yīng)用于hbhRoof時(shí)，計(jì)算結(jié)果誤差較大。 在同一條件下，f=1800 MHz的傳輸損耗可用900 MHz的損耗值求得，即L1800=L900+10dB 以上微蜂窩覆蓋區(qū)預(yù)測(cè)計(jì)算的適用條件為f：8002000 MHz；hBase：450m；hMobile： 13 m； d：0.025 km。 (3-44)
移動(dòng)通信的電波傳播
