W初級(jí)021無(wú)線傳播理論ppt課件

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Internal HUAWEI Confidential 無(wú)線傳播理論ISSUE 1.0HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 1l學(xué)習(xí)完本課程，您將能夠：l掌握無(wú)線電波傳播原理，為后續(xù)的鏈路預(yù)算等做理論準(zhǔn)備。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 2第一章第一章 無(wú)線電波基本原理無(wú)線電波基本原理第二章第二章 無(wú)線電波傳播特性無(wú)線電波傳播特性第三章第三章 無(wú)線電波傳播模型無(wú)線電波傳播模型HUAWEI

2、 TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 3基本原理無(wú)線頻譜不同的頻段內(nèi)的頻率具有不同的傳播特性不同的頻段內(nèi)的頻率具有不同的傳播特性FrequencyClassificationDesignation3-30Hz30-300HzExtremely Low FrequencyELF300-3000HzVoice FrequencyVF3-30KHzVery-low FrequencyVLF30-300KHzLow FrequencyLF300-3000KHzMedium FrequencyMF3-30MHzHigh FrequencyHF3

3、0-300MHzVery High FrequencyVHF300-3000MHzUltra High FrequencyUHF3-30GHzSuper High FrequencySHF30-300GHzExtremely High FrequencyEHF300-3000GHzHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 4電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)振子振子電波傳輸方向電波傳輸方向磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)基本原理電磁波的傳播l無(wú)線電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無(wú)線電波的極化。無(wú)線電波的電場(chǎng)方向稱為電波的

4、極化方向。l如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，為垂直極化波l如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，為水平極化波HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 5基本原理電磁波的傳播l池塘中的波紋：能量從源點(diǎn)向四周傳播，并逐漸減弱l電磁波的傳播與此類(lèi)似，不同之處當(dāng)輻射源是各向同性的理想點(diǎn)源時(shí)）：l在三維空間以球面波的形式傳播l傳播介質(zhì)不同，空氣、障礙物、反射物HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 6直射波及地面反射波（最一般的傳播形式）對(duì)流層反射波（傳播具有很大的隨機(jī)性）山體

5、繞射波（陰影區(qū)域信號(hào)來(lái)源）電離層反射波（超視距通訊途徑）基本原理傳播途徑HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 7基本原理傳播路徑HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 8第一章第一章 無(wú)線電波基本原理無(wú)線電波基本原理第二章第二章 無(wú)線電波傳播特性無(wú)線電波傳播特性第三章第三章 無(wú)線電波傳播模型無(wú)線電波傳播模型HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 9無(wú)線傳播環(huán)境l電波傳播受地形結(jié)構(gòu)和人為

6、環(huán)境的影響，無(wú)線傳播環(huán)境直接決定傳播模型的選取。影響環(huán)境的主要因素：l 自然地形高山、丘陵、平原、水域）l 人工建筑的數(shù)量、分布、材料特性l 該區(qū)域植被特征l 天氣狀況HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 10RTTR地形分類(lèi)l準(zhǔn)平滑地形準(zhǔn)平滑地形l 表面起伏平緩，起伏高度小于等于表面起伏平緩，起伏高度小于等于20米的地形米的地形l不規(guī)則地形不規(guī)則地形l 除了準(zhǔn)平滑地形之外的其余地形，可除了準(zhǔn)平滑地形之外的其余地形，可 按狀態(tài)分為：丘陵地形、孤立山岳、傾按狀態(tài)分為：丘陵地形、孤立山岳、傾斜地形、水陸混合地形等斜地形、水陸混

7、合地形等HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 11間隔間隔(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落信號(hào)衰落HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 12信號(hào)分集抗快衰落措施分集抗快衰落措施分集時(shí)間分集時(shí)間分集符號(hào)交織、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)編碼、符號(hào)交織、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)編碼、RAKE接收技術(shù)接收技術(shù)空間分集空間分集采用主、分集天線接收。主、分集天線的接收信號(hào)不采用主、分集天線接收。主、分集天線的接收信號(hào)不具有同時(shí)衰減的特性?；?/p>

8、站接收機(jī)對(duì)一定時(shí)間范圍具有同時(shí)衰減的特性?；窘邮諜C(jī)對(duì)一定時(shí)間范圍內(nèi)不同時(shí)延信號(hào)的均衡能力也是一種空間分集的形內(nèi)不同時(shí)延信號(hào)的均衡能力也是一種空間分集的形式。式。極化分集極化分集頻率分集頻率分集GSM體制采用跳頻體制采用跳頻CDMA體制采用擴(kuò)頻技術(shù)體制采用擴(kuò)頻技術(shù)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 13解解 決決平衡、平衡、RAKE技術(shù)技術(shù)電波時(shí)延擴(kuò)展l起源于反射，主要指到達(dá)接收機(jī)的主信號(hào)和其他多徑信號(hào)在空間傳輸時(shí)間差異而帶來(lái)的同頻干擾問(wèn)題，當(dāng)多徑信號(hào)不能被接收機(jī)區(qū)分時(shí)就產(chǎn)生同信道干擾CCI），l對(duì)于WCDMA系統(tǒng)，多徑

9、時(shí)延必須大于一個(gè)碼片周期(0.26s)才能被識(shí)別l多徑時(shí)延典型值 (s)：開(kāi)闊區(qū) 0.2，郊區(qū) = 0.5，市區(qū) = 3HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 14lDoppler效應(yīng)的例子：火車(chē)經(jīng)過(guò)你的身邊f(xié)1f2f3V(km/h)V：移動(dòng)臺(tái)速度：信號(hào)到達(dá)角度Doppler頻移l移動(dòng)通信中的Doppler頻移HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 15TR繞射損耗l電磁波在繞射點(diǎn)四處擴(kuò)散l繞射波覆蓋除障礙物外的所有方向l擴(kuò)散損耗最為嚴(yán)重l計(jì)算公式復(fù)雜，隨

10、不同繞射常數(shù)變化HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 16 0 0 0 0dDw1w2E1E2XdBmWdBm穿透損耗穿透損耗=X-W=B dB電磁波穿透墻體的反射和折射穿透損耗1）l室內(nèi)信號(hào)取決于建筑物的穿透損耗l室內(nèi)窗口處與室內(nèi)中部信號(hào)差別較大l建筑物材質(zhì)對(duì)穿透損耗影響較大l電磁波的入射角對(duì)穿透損耗影響較大HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 17TR穿透損耗2）l物體阻擋/穿透損耗為：l隔墻阻擋：520dBl樓層阻擋：20dB，l室內(nèi)損耗值是樓層

11、高度的函數(shù)，-1.9dB/層l家具和其它障礙物的阻擋： 215dBl厚玻璃： 610dBl火車(chē)車(chē)廂的穿透損耗為：1530dBl電梯的穿透損耗： 30dB左右l茂密樹(shù)葉損耗：10dBHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 18第一章第一章 無(wú)線電波基本原理無(wú)線電波基本原理第二章第二章 無(wú)線電波傳播特性無(wú)線電波傳播特性第三章第三章 無(wú)線電波傳播模型無(wú)線電波傳播模型HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 19常用傳播模型l自由空間傳播模型lOkumura(奧村)

12、/Hata模型lCOST231-Hata模型lCOST231 Walfish-Ikegami模型lKeenan-Motley模型l計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算模型HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 20自由空間傳播模型l自由空間傳播模型適用于具有各向同性傳播介質(zhì)如真空的無(wú)線環(huán)境，是理論模型。該環(huán)境在現(xiàn)實(shí)中并不存在，但空氣介質(zhì)近似于各向同性介質(zhì)。Lo=91.48+20lgd, for f=900MHzLo=97.51+20lgd, for f=1800MHzLo=98.84+20lgd, for f=2100MHzHUAWEI TECH

13、NOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 21適用范圍：適用范圍：頻率范圍頻率范圍 f: f: 1501500MHz 1501500MHz基站天線高度基站天線高度 Hb: 30200m Hb: 30200m移動(dòng)臺(tái)高度移動(dòng)臺(tái)高度 Hm: Hm: 110m 110m間隔間隔 d: d: 120km 120kmOkumura-Hata模型l宏蜂窩模型l基站天線高度高于周?chē)ㄖ飈1km以內(nèi)預(yù)測(cè)不適用l頻率超過(guò)1500MHz以上時(shí)不適用 mbmbCdBdhhahfPLloglog55. 69 .44log82.13log16.2655.69HUAWEI T

14、ECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 22適用范圍：適用范圍：頻率范圍頻率范圍 f: f: 15002000MHz 15002000MHz基站天線高度基站天線高度 Hb: 30200m Hb: 30200m移動(dòng)臺(tái)高度移動(dòng)臺(tái)高度 Hm: Hm: 110m 110m間隔間隔 d: d: 120km 120kmCOST 231-Hata模型l宏蜂窩模型l基站天線高度高于周?chē)ㄖ飈1km以內(nèi)預(yù)測(cè)不適用l頻率超過(guò)2000MHz或低于1500MHz時(shí)不適用 mbmbCdBdhhahfPLloglog55. 69 .44log82.13log90.3

15、330.46HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 23適用范圍：適用范圍：頻率范圍頻率范圍 f: f:8002000MHz8002000MHz基站天線高度基站天線高度 Hbase: Hbase:450m450m移動(dòng)臺(tái)高度移動(dòng)臺(tái)高度 Hmobile: Hmobile:13m13m間隔間隔 d: d:0.025km0.025km建筑物高度建筑物高度 Hroof (m) Hroof (m)路面寬度路面寬度 w (m) w (m)建筑物間距建筑物間距 b (m) b (m)相對(duì)直射波方向的街道走向相對(duì)直射波方向的街道走向() )C

16、OST 231 Walfish-Ikegami模型l市區(qū)環(huán)境，宏蜂窩或微蜂窩l郊區(qū)環(huán)境或鄉(xiāng)村環(huán)境不適用HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 24Keenan-Motley模型l在自由空間傳播模型的基礎(chǔ)上增加了墻壁和地板的穿透損耗l P墻壁損耗參考值，W墻壁數(shù)目l主要適用室內(nèi)環(huán)境l沒(méi)有考慮到多徑的影響 WPdfPLlog20log205 .32dBHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 25Pathloss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hm

17、s)+K5lg(Heff) +K6lg(Heff)lg(d)+K7+KclutterPathloss：路徑損耗(dB)K1： 與頻率相關(guān)的常數(shù)K2： 距離衰減常數(shù)K3、K4：移動(dòng)臺(tái)天線高度修正系數(shù)K5、K6：基站天線高度修正系數(shù)K7： 繞射修正系數(shù)Kclutter：地物衰減修正系數(shù)d：基站與移動(dòng)臺(tái)之間的距離(km)Hms、Heff：移動(dòng)臺(tái)天線和基站天線的有效高度(m)ASSET規(guī)劃軟件模型規(guī)劃軟件模型K參數(shù)參數(shù)參考值參考值K1152/1800M UrbanK244.90K3-2.55K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.80計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算模型1）HUAWEI TECHNOLOGI

18、ES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 26計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算模型2）Pathloss：路徑損耗(dB)K1：偏置常數(shù)K2：距離衰減常數(shù)K3：基站天線高度修正系數(shù)K4：繞射計(jì)算的乘數(shù)必須為正數(shù)）K5： log(HTxeff) log(d)的乘數(shù)K6：移動(dòng)臺(tái)天線高度修正系數(shù)Kclutter：地物衰減修正系數(shù)d：基站與移動(dòng)臺(tái)之間的距離(m)Hmeffs、Heff：移動(dòng)臺(tái)天線和基站天線的有效高度(m)U-net規(guī)劃軟件模型規(guī)劃軟件模型K參數(shù)參數(shù)參考值參考值K1-52.92K268.6K35.83K41K5-6.55K60Pathloss=K1+K2logd+K3log(Heff)+K4Diffraction +K5log(d)log(Heff)+K6(Hmeff)+Kclutterf(clutter)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential Page 27理論傳播模型l射線跟蹤模型Volcano傳播模型l利用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，計(jì)算每一條從發(fā)射機(jī)經(jīng)過(guò)傳播路徑到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)，并加以合成l要求高精度的電子地圖一般要求精度5米以上成本高HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD