大尺路径损耗.pptx

12024/9/14 周六第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型n3.3 反射传播模型反射传播模型n3.4 绕射传播模型绕射传播模型n3.5 实际链路预算实际链路预算n3.6 室外传播模型室外传播模型22024/9/14 周六第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型n3.3 反射传播模型反射传播模型n3.4 绕射传播模型绕射传播模型n3.5 实际链路预算实际链路预算n3.6 室外传播模型室外传播模型32024/9/14 周六无线通信无线通信 采用无线电波来进行信息的传输。采用无线电波来进行信息的传输。无线电波是一种能量传输形式，在传播过程无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。两者又都垂直于传播方向。3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍42024/9/14 周六无线电波的极化无线电波的极化 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。极化。直线极化直线极化(垂直极化、水平极化、垂直极化、水平极化、4545度极化度极化)园极化园极化 椭圆极化椭圆极化(左旋极化、右旋极化左旋极化、右旋极化)3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍电场电场电场电场电场电场振振子子磁场磁场磁场磁场电波传输方向电波传输方向52024/9/14 周六3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍【极化方向】极化电磁波的电场方向称为极化方向。【极化面】极化电磁波的极化方向与传播方向所构成的平面称为极化面。【平面极化】极化方向保持固定的方向称为平面极化，也称线极化。垂直极化和水平极化都是平面极化的特例。移动通信中采用的移动通信中采用的就是平面极化就是平面极化(线极化线极化)。极化的一些基本概念极化的一些基本概念62024/9/14 周六3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍【垂直极化】极化面(电场方向)与地面垂直。【水平极化】极化面(电场方向)与地面平行。【圆极化】极化面与地面夹角从0360周期变化，即电场幅度不变，方向轨迹为圆。【椭圆极化】电场幅度变化，方向轨迹为椭圆。极化的一些基本概念极化的一些基本概念72024/9/14 周六3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍 若若天线水平架设，天线水平架设，则则产生的电场也是水平方向的，产生的电场也是水平方向的，称称水平极化天线。水平极化天线。若若天线垂直架设，天线垂直架设，则则产生的电场也是产生的电场也是垂直方向垂直方向的，称的，称垂直极化天线。垂直极化天线。只有收信天线的极化方向与所接收电磁波的极化方只有收信天线的极化方向与所接收电磁波的极化方向一致才能感应出最大的信号。但实际向一致才能感应出最大的信号。但实际中中，电磁波传播，电磁波传播途中遇到反射折射，会引起极化方向偏转途中遇到反射折射，会引起极化方向偏转。极化的天线极化的天线82024/9/14 周六无线电波传播特点无线电波传播特点n由移动所带来的随机性；由移动所带来的随机性；n复杂的路径带来信号电平的衰耗；复杂的路径带来信号电平的衰耗；n移动台的速度也会对信号电平的衰落移动台的速度也会对信号电平的衰落带来影响。带来影响。3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍92024/9/14 周六l l长波长波长波长波30303030300 KHz300 KHz300 KHz300 KHz10-1km10-1km10-1km10-1kml l中波中波中波中波0.3-1.5 MHz0.3-1.5 MHz0.3-1.5 MHz0.3-1.5 MHz1000-200m1000-200m1000-200m1000-200ml l短波短波短波短波1.5-30 MHz1.5-30 MHz1.5-30 MHz1.5-30 MHz100-10m100-10m100-10m100-10ml l超短波超短波超短波超短波:米波米波米波米波30-300 MHz30-300 MHz30-300 MHz30-300 MHz10-1m10-1m10-1m10-1ml l微波：微波：微波：微波：分米波分米波分米波分米波0.30.30.30.33 GHz 3 GHz 3 GHz 3 GHz 100-10cm100-10cm100-10cm100-10cml l 厘米波厘米波厘米波厘米波3-30 GHz 3-30 GHz 3-30 GHz 3-30 GHz 10-1cm10-1cm10-1cm10-1cml l 毫米波毫米波毫米波毫米波30-300 GHz 30-300 GHz 30-300 GHz 30-300 GHz 10-1mm10-1mm10-1mm10-1mml l 亚毫米波亚毫米波亚毫米波亚毫米波300-3000 300-3000 300-3000 300-3000 GHzGHzGHzGHz1-0.1mm1-0.1mm1-0.1mm1-0.1mml l光波：光波：光波：光波：红外光红外光红外光红外光3 3 3 3 101010103 3 3 3-3 3 3 3 101010105 5 5 5 GHz GHz GHz GHz 100-1100-1100-1100-1 m m m ml l 可见光可见光可见光可见光3 3 3 3 101010105 5 5 5-3 3 3 3 101010106 6 6 6 GHz GHz GHz GHz 0.8-0.40.8-0.40.8-0.40.8-0.4 m m m m无线通信的频谱环境无线通信的频谱环境 绕绕射射性性强强反反射射性性强强3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍当前陆地移动通信主要使当前陆地移动通信主要使用的频段用的频段VHF和和UHF,即即150MHz、450MHz、900MHz、1800MHz。其频率收发间隔分别为：其频率收发间隔分别为：5.7MHz、10MHz、45MHz、95MHz。102024/9/14 周六n移动通信中传播的方式主要有移动通信中传播的方式主要有直射直射波波、反射波反射波、绕射波绕射波、散射波散射波和和地地表面波表面波等传播方式。等传播方式。n在分析移动通信信道时，主要考虑在分析移动通信信道时，主要考虑直射波和反射波的影响。直射波和反射波的影响。3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍移动通信的电波传播路径移动通信的电波传播路径112024/9/14 周六3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍典型的移动信道电波传播路径典型的移动信道电波传播路径122024/9/14 周六移动无线信号衰落曲线移动无线信号衰落曲线3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍132024/9/14 周六传播模型的建立传播模型的建立n目的：目的：预测给定范围内的平均接收场强和预测给定范围内的平均接收场强和特定位置附近场强的变化。特定位置附近场强的变化。n分类：分类：大尺度传播模型：大尺度传播模型：描述发射机和接收机之间长距描述发射机和接收机之间长距离（几百米或几千米）上的场强变化模型。离（几百米或几千米）上的场强变化模型。小尺度传播模型：小尺度传播模型：描述短距离（几个波长）或短描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内的接收场强的快速波动的传播时间（秒级）内的接收场强的快速波动的传播模型。模型。3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍142024/9/14 周六第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型n3.3 反射传播模型反射传播模型n3.4 绕射传播模型绕射传播模型n3.5 实际链路预算实际链路预算n3.6 室外传播模型室外传播模型152024/9/14 周六自由空间中的视距传播自由空间中的视距传播3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型电波辐射球面电波辐射球面发射点发射点接收点接收点Friis公式公式162024/9/14 周六自由空间中的视距传播自由空间中的视距传播3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型路径损耗路径损耗(当系统硬件无损耗，即当系统硬件无损耗，即L=1时时)Friis自由空间模型适用条件：自由空间模型适用条件：d为远场值。为远场值。即即ddf2D2/l l，且，且dfD,dfl l172024/9/14 周六自由空间中的视距传播自由空间中的视距传播3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 上式不包含上式不包含d=0的情况，常用到参考距离的情况，常用到参考距离d0 对比对比P46式式(3.6)例例4.1,例例4.2182024/9/14 周六第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型n3.3 反射传播模型反射传播模型n3.4 绕射传播模型绕射传播模型n3.5 实际链路预算实际链路预算n3.6 室外传播模型室外传播模型192024/9/14 周六3.3 反射传播模型反射传播模型移动通信中的基本传播机制移动通信中的基本传播机制202024/9/14 周六3.3 反射传播模型反射传播模型移动通信中的基本传播机制移动通信中的基本传播机制212024/9/14 周六3.3 反射传播模型反射传播模型移动通信中的基本传播机制移动通信中的基本传播机制222024/9/14 周六3.3 反射传播模型反射传播模型双线地面反射模型双线地面反射模型232024/9/14 周六3.3 反射传播模型反射传播模型双线地面反射模型双线地面反射模型视距和反射路径差：视距和反射路径差：电波相位差：电波相位差：光速光速242024/9/14 周六3.3 反射传播模型反射传播模型双线地面反射模型双线地面反射模型双线模型合成场强：双线模型合成场强：双线模型的接收功率：双线模型的接收功率：距发射机距发射机d0处的场强处的场强k=4E0d0hthr/252024/9/14 周六3.3 反射传播模型反射传播模型双线地面反射模型双线地面反射模型P85 例例4.6262024/9/14 周六第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型n3.3 反射传播模型反射传播模型n3.4 绕射传播模型绕射传播模型n3.5 实际链路预算实际链路预算n3.6 室外传播模型室外传播模型272024/9/14 周六3.4 绕射传播模型绕射传播模型刃形绕射模型的一般图示刃形绕射模型的一般图示282024/9/14 周六3.4 绕射传播模型绕射传播模型刃形绕射简化几何图示刃形绕射简化几何图示292024/9/14 周六3.4 绕射传播模型绕射传播模型刃形绕射的几个基本公式刃形绕射的几个基本公式路径差：路径差：302024/9/14 周六3.4 绕射传播模型绕射传播模型刃形绕射的几个基本公式刃形绕射的几个基本公式 绕射增益：绕射增益：312024/9/14 周六3.4 绕射传播模型绕射传播模型 绕射增益曲线图绕射增益曲线图322024/9/14 周六3.4 绕射传播模型绕射传播模型刃形绕射例题刃形绕射例题 P91 例例4.7 例例4.8332024/9/14 周六第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型n3.3 反射传播模型反射传播模型n3.4 绕射传播模型绕射传播模型n3.5 实际链路预算实际链路预算n3.6 室外传播模型室外传播模型342024/9/14 周六3.5 实际链路预算实际链路预算路径损耗模型路径损耗模型注意是功率的损耗！不是接收功率！注意是功率的损耗！不是接收功率！352024/9/14 周六3.5 实际链路预算实际链路预算实际链路预算：实际链路预算：P98 例例4.9362024/9/14 周六第三讲第三讲 大尺度路径损耗大尺度路径损耗n3.1 无线电波传播介绍无线电波传播介绍n3.2 自由空间传播模型自由空间传播模型n3.3 反射传播模型反射传播模型n3.4 绕射传播模型绕射传播模型n3.5 实际链路预算实际链路预算n3.6 室外传播模型室外传播模型372024/9/14 周六3.6 室外传播模型室外传播模型奥村（奥村（OkumuraOkumura）模型）模型公式：公式：适用范围：适用范围：p103382024/9/14 周六3.6 室外传播模型室外传播模型奥村（奥村（OkumuraOkumura）模型）模型392024/9/14 周六3.6 室外传播模型室外传播模型奥村（奥村（OkumuraOkumura）模型）模型 P105 例例4.10402024/9/14 周六3.6 室外传播模型室外传播模型HataHata模型模型 根据根据Okumura曲线图做曲线图做的经验公式。的经验公式。适用范围：适用范围：P105412024/9/14 周六作业作业1：习题：习题4.1、4.23(a)(c)(d)2 2：实测数据如下，仿照例：实测数据如下，仿照例4.94.9求出路径衰减指求出路径衰减指数数n n，并预测当接收功率为，并预测当接收功率为-95dB-95dB时的距离时的距离d d距离距离接收功率接收功率10m（d0）-50dB20m-55dB50m-70dB100m-90dB300m-105dB