《WCDMA内部培训资料》第三章 无线传播理论.doc

目 录 3.1 无线传播基本原理 1 3.2 无线传播特性 3 3.2.1 频段划分介绍 3 3.2.2 快衰落与慢衰落 4 3.2.3 传播损耗 7 3.2.4 多普勒效应 9 3.2.5 菲涅尔区 12 3.3 无线传播模型 13 3.3.1 传播模型概述 13 3.3.2 常用传播模型介绍 14 2. 自由空间的传播 14 3. Okumura-Hata模型 15 4. COST231-Hata模型 18 5. COST231 Walfish Ikegami 模型 18 6. Keenan-Motley 模型 19 7. ASSET支持的模型 20 3.3.3 传播模型校正 21 1. CW测试的原理 21 2. CW测试方法 21 3. 传播模型校正及实例 23 参考文献 24  无线传播理论 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3-1-1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3-1-1中(a)所示，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），如图3-1-1中(b)所示。 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3-1-1 (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3-1-1 (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，如图3-1-1 (e)所示。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。另外，电离层中的流星也能散射电波。同对流层一样，电离层也具有连续波动的特性，在这种波动上是随机的快速波动。蜂窝 系统的无线传播利用了第二种电波传播方式。 (a) 直达波沿直线传播 (b) 视距通信的应用 (c) 地波传播 (d) 对流层对无线电波的不规则散射 (e) 无线电波通过电离层反射传播 不同的传播模式 在设计蜂窝系统时研究传播有两个原因：第一，它对于计算覆盖不同小区的场强提供必要的工具。因为在大多数情况下覆盖区域从几百米到几十公里，地波传播可以在这种情况下应用。第二，它可计算邻信道和同信道干扰。 预测场强有三种方法：第一种纯理论方法，适用于分离的物体，如山和其他固体物体。但这种预测忽略了地球的不规则性。第二种基于在各种环境的测量，包括不规则地形及人为障碍，尤其是在移动通信中普遍存在的较高的频率和较低的移动天线。第三种方法是结合上述两种方法的改进模型，基于测量和使用折射定律考虑山和其他障碍物的影响。 在蜂窝系统中，至少有两种传播模型：第一种是FCC建议的模型；第二种设计模型由Okumura提供，覆盖边界应考虑实际经验结果。 无线传播特性 频段划分介绍 无线电波分布在3Hz到3000GHz之间，在这个频谱内划分为12个带，如表3-2-1所示。在不同的频段内的频率具有不同的传播特性。对于移动通信来讲，我们只关心UHF的频段。 无线频段划分示意 Frequency Classification Designation 3～30Hz 30～300Hz Extremely Low Frequency ELF 300～3000Hz Voice Frequency VF 3～30KHz Very-low Frequency VLF 30～300KHz Low Frequency LF 300～3000KHz Medium Frequency MF 3～30MHz High Frequency HF 30～300MHz Very High Freque