第章无线传播理论.ppt

中国中国电子科技集子科技集团公司第二十二研究所通信工程事公司第二十二研究所通信工程事业部部无线传播理论ISSUE1.0中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三在规划和建设一个移动通信网时，从频段的确定、频率的分配、无线电波的覆盖范围、计算通信概率及系统间电磁干扰，知道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、理解和据此进行的场强预测。它时进行系统工程设计和研究频谱有效利用、电磁兼容性等所必须了解和掌握的基本理论。中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三学习完此课程：了解电磁波的传播途径理解不同环境下的无线传播掌握无线传播模型及其用于场景了解传播模型校正中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三第第1 1章章 无线电波基本原理无线电波基本原理第2章 无线电波传播特性第3章 无线电波传播模型第4章 电波传播模型校正中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三基本原理无线频谱基本原理无线频谱不同的频段内的频率具有不同的传播特性中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三电场电场电场电场电场电场振振子子电波传输方向电波传输方向磁场磁场磁场磁场基本原理电磁波的传播l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极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，为垂直极化波如果电波的电场方向与地面平行，为水平极化波中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三基本原理传播途径直射波及地面反射波（最一般的传播形式）对流层反射波（传播具有很大的随机性）山体绕射波（阴影区域信号来源）电离层反射波（超视距通讯途径）中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三基本原理传播路径建筑物反射波建筑物反射波绕射波绕射波直达波直达波地面反射波地面反射波中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三第1章 无线电波基本原理第第2 2章章 无线电波传播特性无线电波传播特性第3章 无线电波传播模型第4章 电波传播模型校正中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三无线传播环境l电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素：自然地形（高山、丘陵、平原、水域）人工建筑的数量、分布、材料特性 该区域植被特征 天气状况 自然和人为的电磁噪声状况 中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三l准平滑地形表面起伏平缓，起伏高度小于等于20米的地形l不规则地形除了准平滑地形之外的其余地形，可按状态分为：丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形等RTTR地形分类地形分类中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三信号衰落信号衰落距离距离(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中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三抗快衰落措施分集信号分集l时间分集符号交织、检错、纠错编码、RAKE接收机技术l空间分集采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式。l频率分集GSM采用跳频CDMA采用扩频技术中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三解解 决决均衡、均衡、RAKE技术技术电波时延扩展l起源于反射，主要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题l发射信号来自远离接收天线的物体中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三TR绕射损耗l电磁波在绕射点四处扩散l绕射波覆盖除障碍物外的所有方向l扩散损耗最为严重l计算公式复杂，随不同绕射常数变化中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三XdBmWdBm穿透损耗穿透损耗=X-W=B dB电磁波穿透墙体的反射和折射穿透损耗（1）l室内信号取决于建筑物的穿透损耗l室内窗口处与室内中部信号差别较大l建筑物材质对穿透损耗影响较大l电磁波的入射角对穿透损耗影响较大中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三TR穿透损耗（2）l物体阻挡/穿透损耗为：隔墙阻挡：520dB楼层阻挡：20dB，室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层家具和其它障碍物的阻挡：215dB厚玻璃：610dB火车车厢的穿透损耗为：1530dB电梯的穿透损耗：30dB左右茂密树叶损耗：10dB中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三第1章 无线电波基本原理第2章 无线电波传播特性第第3 3章章 无线电波传播模型无线电波传播模型第4章 电波传播模型校正中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三常用传播模型l自由空间传播模型lOkumura(奥村)/Hata模型lCOST231-Hata模型lCOST231 Walfish-Ikegami模型lKeenan-Motley模型l计算机辅助计算模型中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三Lo=91.48+20lgd,for f=900MHzLo=97.98+20lgd,for f=1900MHzLo=99+20lgd,for f=2100MHz自由空间传播模型l自由空间传播模型适用于具有各向同性传播介质（如真空）的无线环境，是理论模型。该环境在现实中并不存在，但空气介质近似于各向同性介质。中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三适用范围：频率范围 f:1501500MHz基站天线高度 Hb:30200m移动台高度 Hm:110m距离 d:120kmOkumura-Hata模型l宏蜂窝模型l基站天线高度高于周围建筑物l1km以内预测不适用l频率超过1500MHz以上时不适用中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三适用范围：频率范围 f:15002000MHz基站天线高度 Hb:30200m移动台高度 Hm:110m距离 d:120kml宏蜂窝模型l基站天线高度高于周围建筑物l1km以内预测不适用l频率超过2000MHz或低于1500MHz时不适用COST 231-Hata模型中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三适用范围：频率范围 f:8002000MHz基站天线高度 Hbase:450m移动台高度 Hmobile:13m距离 d:0.025km建筑物高度 Hroof(m)路面宽度 w(m)建筑物间距 b(m)相对直射波方向的街道走向 ()COST 231 Walfish-Ikegami模型l市区环境，宏蜂窝或微蜂窝l郊区环境或乡村环境不适用中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三Ploss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff)+K6lg(Heff)lg(d)+K7+KclutterPathloss：路径损耗(dB)K1：与频率相关的常数K2：距离衰减常数K3、K4：移动台天线高度修正系数K5、K6：基站天线高度修正系数K7：绕射修正系数Kclutter：地物衰减修正系数d：基站与移动台之间的距离(km)Hms、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m)ASSET规划软件模型K参数参考值K1152/1800M UrbanK244.90K3-2.55K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.80无线传播模型中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三无线传播模型Pathloss：路径损耗(dB)K1：偏置常数K2：距离衰减常数K3：基站天线高度修正系数K4：绕射计算的乘数（必须为正数）K5：log(HTxeff)log(d)的乘数K6：移动台天线高度修正系数Kclutter：地物衰减修正系数K(hill,los)：山区区域的校正因子（NLos0）d：基站与移动台之间的距离(m)Hmeffs、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m)U-net规划软件模型K参数参考值K1-52.92K268.6K35.83K41K5-6.55K60Ploss=K1+K2logd+K3log(Heff)+K4Diffraction+K5log(d)log(Heff)+K6(Hmeff)+Kclutterf(clutter)+K(hill,los)中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三第1章 无线电波基本原理第2章 无线电波传播特性第3章 无线电波传播模型第第4 4章章 电波传播模型校正电波传播模型校正中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三模型校正l模型校正的意义：传播模型是移动通信网小区规划的基础，传播模型的准确与否密切关系到小区规划是否合理，运营商能否以比较经济合理的投资满足用户的需求。因此为了获得符合本地区实际环境的无线传播模型，提高覆盖预测的准确性，为网络规划打好基础，需要进行传播模型的校正。中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三目标传播环境选定传播模型CW数据采集实测传播路径损耗参数设置预测传播路径损耗比较误差满足要求？结束模型校正基本原理和流程中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三站址选择l选择站址标准a、天线高度大于20米b、天线高于最近的障碍物5米以上；c、在此障碍物主要指天线所在屋顶上的最高建筑物，作为站址 的建筑物应高于周围建筑物的平均高度。中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三l发射子系统：发射天线、馈线、高频信号源、天线支架l接收子系统：测试接收机、GPS接收机、测试软件、便携机等高频信号源测试平台中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三测试路径l选择测试路径原则地形：测试路径必须照顾到区域中所有的主要地形高度：如果该区域地形起伏差异大，则测试路径必须照顾到区域中不同高度的地形距离：测试路径必须照顾到区域中离站点不同距离的位置方向：纵向和横向路径上的测试点数需保持一致长度：1次CW测试的路程总长度应大于60km点数：测试点数越多越好(要求10000点，4小时）重叠：不同站点的测试路径可尽量重叠，以增加模型可靠性阻挡物：在天线信号受某一侧的楼面阻挡时，不要跑到该侧楼面后的阴影区。中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三路测l采样符合李氏定律：40个波长，采样50个样点l车速上限：Vmax=0.8/Tsamplel异常情况下测试结果必须从采样数据中剔除衰落过大的样点（超过30dB）；隧道中高架桥下l若用定向天线进行CW测试，测试路线从主瓣覆盖区域中选取中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三测试数据处理l测试数据需要处理后才能被规划软件识别，处理步骤：数据过滤数据离散地理平均格式转换 中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三准备工作l安装网络规划软件：U-net是一个功能强大的规划优化软件，模型校正只是其中的一个功能模块l创建项目在U-net中，所有的规划优化模型校正等等工作都是在各个项目的基础上进行的l导入天线方位图文件天线方位图随不同生产厂家而不同，需要正确导入l建立模型和数据导入中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三过滤设置模型校正l距离过滤：建议：将r3km的数据滤除l信号强度过滤：建议：Signal-40dBm或Signal-121dBm的数据滤除lClutter过滤：建议：将落在Clutter内样点数少于300个的Clutter滤除中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三参数校正模型校正中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三模型校正l校正结果分析校正结束后还需要对所得模型的准确性进行分析。模型的准确性是指校正所得的模型和实际测试环境的贴合程度，一般通过RMS Error的大小来评估。最好的情况是RMS Error8，说明所校模型和实际环境是贴合的。实际模型校正中，要尽量使RMS Error向这一目标靠近。中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三思考题l移动通信系统使用的是无线电波的哪个频段？l无线电波主要有哪几种传播方式？l无线传播环境中，信号衰落主要有哪两种形式？各自的特点及产生原因是什么？l无线传播环境中，信号传播损耗主要有哪几种形式？l常见的传播模型有哪些？各自的应用环境是什么？中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部2024/5/22 周三l无线电波的传播途径l无线电波的损耗和色散特性，以及主要的补偿方案l常用的无线电波模型，掌握主要涉及的参数l掌握无线传播模型的校正方法。小结小结谢谢汇诚-华为合作授权培训中心 谢谢谢谢谢谢谢谢中国电子科技集团公司第二十二研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所通信工程事业部通信工程事业部通信工程事业部通信工程事业部