[教育]移動信道中的電磁波傳播

1、移動信道中的電磁波傳播,2.1 VHF、UHF電磁波傳播特性 2.2 移動信道的特征 2.3 陸地移動信道的場強估算 2.4 幾個常用的傳播模型 2.5 其他移動信道的傳輸特點,2.1 VHF、UHF電磁波傳播特性,2.1.1 電磁波傳播方式當頻率f＞30 MHz時， 典型的傳播通路：沿路徑①直射波，主要傳播方式；沿路徑②地面反射波； 路徑 ③地表面波，可忽略。 除此之外， 在移動信道中， 電波遇到各種障礙物時會

2、發(fā)生反射和散射現(xiàn)象， 它對直射波會引起干涉， 即產生多徑衰落現(xiàn)象。,2.1.2 直射波傳播特性 直射波傳播可按自由空間傳播來考慮。自由空間傳播， 是指天線周圍為無限大真空時的電波傳播， 它是理想傳播條件。,實際情況下，滿足以下兩個條件即視為自由空間傳播,自由空間傳播損耗Lfs可定義為:,［Lfs］(dB) = 32.44+20lg d(km)+20lg f(MHz) (2.10),2.1.3 大氣中的電波傳播

3、 1. 大氣折射 在不考慮傳導電流和介質磁化的情況下， 介質折射率n與相對介電系數εr的關系為,大氣的相對介電系數與溫度、 濕度和氣壓有關。 大氣高度不同， εr也不同， 即dn/dh是不同的。 根據折射定律， 電波傳播速度v 與大氣折射率n成反比， 即,式中， c為光速。,大氣折射對電波傳播的影響， 在工程上通常用“地球等效半徑”來表征， 即認為電波依然按直線方向行進， 只是地球的實際半徑R0(6.

4、37×106m)變成了等效半徑Re, Re與R0之間的關系為,(2.11),式中， k稱作地球等效半徑系數。 標準大氣折射情況下，等效地球半徑Re=8500km,2. 視線傳播極限距離 視線傳播的極限距離可右圖 計算，天線的高度分別為ht和hr， 兩個天線頂點的連線AB與地面相切于C點。 由于地球等效半徑Re遠遠大于天線高度， 不難證明， 自發(fā)射天線頂點A到切點C的距離d1為,同理， 由切點C到接收天線頂點

5、B的距離d2為,可見， 視線傳播的極限距離d為,在標準大氣折射情況下， Re=8500km, 故,(2.12),式中， ht、 hr的單位是m, d的單位是km。,2.1.4 菲涅爾余隙與繞射損耗 電波的直射路徑上可能存在障礙物，由障礙物引起的附加傳播損耗稱為繞射損耗。 設障礙物與發(fā)射點和接收點的相對位置如圖 2.3 所示。 圖中， x表示障礙物頂點P至直射線TR的距離， 稱為菲涅爾余隙。 規(guī)定阻擋時余隙為負， 如圖

6、2.3(a)所示； 無阻擋時余隙為正， 如圖 2.3(b)所示。,圖 2.3 障礙物與余隙(a) 負余隙； (b) 正余隙,由障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙的關系如圖 2.4 所示。,圖2.4 繞射損耗與余隙關系,,,由圖 2.4 可見， 當x/x1＞0.5 時， 附加損耗約為0dB， 即障礙物對直射波傳播基本上沒有影響。 為此， 在選擇天線高度時， 根據地形盡可能使服務區(qū)內各處的菲涅爾余隙x＞0.5x1; 當x＜0， 即直射線

7、低于障礙物頂點時， 損耗急劇增加； 當x=0時， 即TR直射線從障礙物頂點擦過時， 附加損耗約為 6dB。,圖中， 縱坐標為繞射引起的附加損耗， 即相對于自由空間傳播損耗的分貝數。 橫坐標為x/x1, 其中x1是第一菲涅爾區(qū)在P點橫截面的半徑， 它由下列關系式可求得：,(2.13),例 3 . 1 設圖 2. 3(a)所示的傳播路徑中， 菲涅爾余隙x=-82m, d1=5km, d2=10km, 工作頻率為150MHz。 試 求出電波傳

8、播損耗。,解 ：先由式(2.10)求出自由空間傳播的損耗Lfs為 ［Lfs］ = 32.44+20lg(5+10)+20lg 150 = 32.44+23.52+43.54 = 99.5dB,由式(2.13)求第一菲涅爾區(qū)半徑x1為,由圖 2.4 查得附加損耗(x/x1≈-1)為16.5dB, 因此電波傳播的損耗L為 

9、 ［L］ = ［Lfs］+16.5 = 116.0dB,2.1.5 反射波 當電波傳播中遇到兩種不同介質的光滑界面時， 如果界面尺寸比電波波長大得多， 就會產生鏡面反射。 由于大地和大氣是不同的介質， 所以入射波會在界面上產生反射（平面反射，反射角等于入射角），如圖 2.5 所示。,圖2.5 反射波與直射波,通常， 在考慮地面對電波的反射時， 按平面波處理， 即電波在反射點的反射角等于入射角。 不同界面的反射特性

10、用反射系數R表征， 它定義為反射波場強與入射波場強的比值， R可表示為 R = |R|e-jψ (2.14) 式中， |R|為反射點上反射波場強與入射波場強的振幅比， ψ代表反射波相對于入射波的相移。 對于水平極化波和垂直極化波的反射系數和分別由下列公式計算：,,,(2.15)

11、,(2.16),式中， 是反射媒介的等效復介電常數：,對于地面反射， 當工作頻率高于150MHz(λ＜2m)時， θ＜1°， 由式(3 - 23)和式(3 - 24)可得  Rv=Rh = -1 (2.18) 即反射波場強的幅度等于入射波場強的幅度， 而相差為180&

12、#176;。,,(2.17),在圖 2. 5 中， 由發(fā)射點T發(fā)出的電波分別經過直射線(TR)與地面反射路徑(ToR)到達接收點R， 由于兩者的路徑不同， 從而會產生附加相移。 由圖 3 - 5 可知， 反射波與直射波的路徑差為,(2.19),式中， d=d1+d2。,通常(ht+hr)<<d, 故上式中每個根號均可用二項式定理展開， 并且只取展開式中的前兩項。 例如：,由此可得到,(2.20),由路徑差Δd引起的附加相移Δ

13、φ為,(2.21),式中， 2π/λ稱為傳播相移常數。 這時接收場強E可表示為,(2.22),由式2. 22可見，合成場強將隨反射系數以及路徑差的變化而變化，有時會同相相加，有時會反相抵消，這就造成了合成波的衰落現(xiàn)象。 越接近于1，衰落就越嚴重。為此，在固定地點通信中，選擇站址時應力求減弱地面反射，或調整天線的位置、高度，使地面反射區(qū)離開光滑界面。,,,其中R = |R|e-jψ,2.2 移動信道的特征,移動信道：隨

14、參信道 2.2.1多徑傳播與信號衰落在VHF、 UHF移動信道中， 電波傳播方式：直射波、地面反射波、散射波。假設反射系數R= -1(鏡面反射)， 則合成場強E為,,,,圖2.6 移動信道的傳播路徑,在實際移動信道中，散射體很多，所以接收信號是由多個電波合成的。直射波、反射波或散射波在接收地點形成干涉場，使接收信號的幅度急劇變化，即產生了衰落現(xiàn)象。這種由多徑傳播引起的衰落，稱為多徑衰落。（快衰落、短期衰落）衰落反映了微觀小

15、范圍內數十波長量級接收電平的均值變化而產生的損耗，其變化率比慢衰落快故成為快衰落。由于快衰落表示接收信號的短期變化，所以又稱為短期衰落,,,,,,,圖2.7典型的信號衰落特性,接收信號場強的變化速率，與車速以及電波波長有關，信號電平的變化范圍可達30dB,振幅每起伏一次，稱為一次衰落，衰落的平均速率為 ,衰落一次的平均距離為 。,信號的局部中值：其含義是在局部時間中，信號電平大于或小于它的時間各為50％。,快衰落主要

16、由多徑傳播產生，根據產生快衰落的主要因素，可以細分為三類：空間選擇性衰落：在不同的地點，電磁波的衰落特性不同，主要由于天線點波束的擴散，引起空間選擇性衰落，衰落周期為 ， 波長， 為擴散寬度。頻率選擇性衰落：在不同頻率上，電磁波的衰落特性不同。它是由于時延擴散引起的衰落，衰落周期與相對時延擴散成正比。(3) 時間選擇性衰落：在不同的時間，電磁波的衰落特性不同。由于移動臺的移動速度變化，使得接收的信號發(fā)生頻率擴散，在接收點

17、產生時間選擇性衰落。衰落周期為 ， 為相對頻移。,,,2.2.2 多徑效應與瑞利衰落,圖 2.8 移動臺接收N條路徑信號,移動臺往往受到各種障礙物和其它移動體的影響， 以致到達移動臺的信號是來自不同傳播路徑的信號之和。多徑衰落的信號包絡服從瑞利分布，故把這種多徑衰落稱為瑞利衰落。,通過分析和大量實測表明，多徑效應使接收信號包絡變化接近瑞利分布。在典型移動信道中，衰落深度可達30db左右，衰落速率30~40次/s。，故把這種多

18、徑衰落稱為瑞利衰落,2.2.3 慢衰落特性和衰落儲備陰影區(qū)：在移動信道中，電波傳播路徑上存在起伏地形、建筑物、樹林等障礙物，這些障礙物的后面，形成電波的陰影區(qū)。陰影效應：當移動臺在運動過程中穿過陰影區(qū)時，信號場強中值電平產生緩慢衰落。通常把這種現(xiàn)象稱為陰影效應。陰影衰落：由陰影效應產生的衰落又稱為陰影衰落。慢衰落：由陰影效應和氣象條件的變化，造成接收信號場強的緩慢變化，稱為慢衰落。由于氣象條件的變化，大氣折射率發(fā)生平緩變化，使

19、得同一地點處所收到的信號中值電平，隨時間作慢變化。這種因氣象條件造成的慢衰落，其變化速度更緩慢(衰落周期常以小時甚至天為量級)，因此?？珊雎圆挥?。慢衰落近似服從對數正態(tài)分布，即以分貝數表示的信號電平為正態(tài)分布.,圖 2.10 信號慢衰落特性曲線,研究慢衰落規(guī)律的方法， 通常把同一類地形、 地物中的某一段距離(1~2km)作為樣本區(qū)間， 每隔20m(小區(qū)間)左右觀察信號電平的中值變動， 以統(tǒng)計分析信號在各小區(qū)間的累積分布和標準偏差。,基

20、站天線高度為 220m，移動臺天線高度為3 ； 基站天線高度為60m ，移動臺天線高度為3m 。,市區(qū)的慢衰落分布曲線。,郊區(qū)的慢衰落分布曲線。,圖 2.11 慢衰落中值標準偏差,標準偏差 取決于地形、地物和工作頻率等因素，郊區(qū)比市區(qū)大， 也隨工作頻率升高而增大，如圖所示。,衰落儲備——在信道設計中，必須使信號的電平留有足夠的余量，以使中斷率R小于規(guī)定的指標。影響衰落儲備的因素：由地形、地物、工作頻率和要求的通信可靠性指標

21、等因素決定。通信可靠性：也稱作可通率，并用T表示，它與中斷率的關系是 T=1-R。,圖 2.12 衰落儲備量,圖 2. 12 示出了可通率T分別為90%、 95%和99%的三組曲線， 根據地形、 地物、 工作頻率和可通率要求， 由此圖可查得必須的衰落儲備量。,例如： f=450MHz， 市區(qū)工作， 要求T=99%， 則衰落儲備為多少,由圖可查得此時必須的衰落儲備約為22.5dB。,2.2.4 多徑時散與相關帶寬 1. 多徑時散

22、 多徑效應在時域上將造成數字信號波形的展寬。假設基站發(fā)射一個極短的脈沖信號Si(t)=a0δ(t)， 經過多徑信道后， 移動臺接收信號呈現(xiàn)為一串脈沖， 結果使脈沖寬度被展寬了。 這種因多徑傳播造成信號時間擴散的現(xiàn)象， 稱為多徑時散。,圖 2.13 多徑時散示例,必須指出，多徑性質是隨時間而變化的。如果進行多次發(fā)送脈沖試驗，則接收到的脈沖序列是變化的，如圖2.14所示。它包括脈沖數目的變化、脈沖大小的變化及脈沖延時差的變化。 一般情況

23、下，接收到的信號為 個不同路徑傳來的信號之和，即：,,(2.41),式中，ai是第i條路徑的衰減系數；τi(t)為第i條路徑的相對延時差。,,圖2.14 時變多徑信道響應示例,,,圖 2.15 多徑時延信號強度,式中，Δ表示多徑時散散布的程度。Δ越大，時延擴展越嚴重；Δ越小，時延擴展越輕。,最大時延是以包絡電平下降30dB時測定的時延值,，,表 2 - 1 多徑時散參數典型值 （450MHz/900MHz),2. 相關帶寬 從頻域觀

24、點而言， 多徑時散現(xiàn)象將導致頻率選擇性衰落， 即信道對不同頻率成分有不同的響應。 若信號帶寬過大， 就會引起嚴重的失真。當信號的帶寬>相關帶寬時，發(fā)生頻率選擇性衰落，即傳輸信道對信號中不同頻率成分有不同的隨機響應，信號中各分量衰落不一致，衰落信號波形將產生失真。當信號的帶寬<相關帶寬時，發(fā)生非頻率選擇性衰落，即信號中各分量的衰落狀況與頻率無關，給頻率分量所遭受的衰落具有一致性，因而衰落信號的波形不失真。,2.2.5 多普

25、勒效應 通信雙方的相對運動，引起接收信號的頻率發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應。多普勒效應所引起的附加頻移稱為多普勒頻移，表示為：,,(2.46),式中 是入射電波與移動臺運動方向的夾角， 是運動速度， 是波長， 是最大多普勒頻移。例：載波fc=900MH，移動臺速度v=50km/h，求最大多普勒頻移。,,,,,解：λ=c / fc=(3*108)/(900*106)=0.333mfm=v/λ

26、=(50*103/3600)/0.333=41.7Hz,fD決定信號速率的下限。當碼率1/Ts>1/T0時，信道表現(xiàn)為慢衰落；當碼率1/Ts<1/T0時，信道表現(xiàn)為快衰落；為避免快衰落失真和多普勒影響引起的誤碼率，信號速率必須超過衰落速率的100~200倍,2.3 陸地移動信道的傳輸損耗,2.3.1 接收機輸入電壓、 功率與場強的關系,圖2.18 接收機輸入電壓的定義,Us天線感應電勢 Rs內阻

27、 Ri接收機輸入內阻 Us/2接收機端電壓,接收機端電壓,,,圖2.19 半波振子天線的有效長度,圖2.20 半波振子天線的阻抗匹配電路,,,,圖2.21 典型的統(tǒng)計服務區(qū),,圖2.22 小區(qū)覆蓋結構和服務區(qū),2.3.3 地形、 地物分類 1. 地形的分類與定義 中等起伏地形: 是指在傳播路徑的地形剖面圖上， 地面起伏高度不超過20m， 且起伏緩慢， 峰點與谷點之間的水

28、平距離大于起伏高度。 不規(guī)則地形: 其它地形如丘陵、 孤立山岳、 斜坡和水陸混合地形等統(tǒng)稱為不規(guī)則地形。,,,hts基站天線頂點的海拔高度 hga從天線設置地點開始，沿著電波傳播方向的3km到15km之內的地面 平均海拔高度,移動臺天線的有效高度：hm總是指天線在當地地面上的高度。,圖2.23 基站天線有效高度,基站天線的有效高度為：,2. 地物(或地區(qū))分類 不同地物環(huán)境其傳播條件不

29、同， 按照地物的密集程度不同可分為三類地區(qū)① 開闊地。 在電波傳播的路徑上無高大樹木、 建筑物等障礙物， 呈開闊狀地面， 如農田、 荒野、 廣場、 沙漠和戈壁灘等。 ② 郊區(qū)。 在靠近移動臺近處有些障礙物但不稠密， 例如， 有少量的低層房屋或小樹林等。 ③ 市區(qū)。 有較密集的建筑物和高層樓房。 2.3.4 傳播模式的分類根據傳播模式的性質，它可以分為以下三種：(1) 經驗模式；(2) 半經驗或半確定性模式；(3)

30、 確定性模式。經驗模式是根據大量的測量結果統(tǒng)計分析后導出的公式。用經驗模式預測路徑損耗的方法很簡單，不需要相關環(huán)境的詳細信息，應用簡單快速，但是無法提供非常精確的路徑損耗估算值。,確定性模式應用電磁理論對具體的現(xiàn)場環(huán)境直接計算。從地形地物數據庫中得到環(huán)境的描述，環(huán)境描述分成不同的精度等級。在確定性模式中，通常使用的幾種技術，基于射線跟蹤的電磁方法：幾何繞射理論、物理光學以及一些精確方法，如積分方程法或有限差分時域法。在市區(qū)、山區(qū)和室內

31、環(huán)境情況中，確定性的無線傳播預測，是一種極其復雜的電磁問題。電磁覆蓋的數學復雜度，決定了它不可能預測高度精確的無線傳播。 半經驗或半確定性模式，把確定性方法用于一般的市區(qū)或室內環(huán)境中導出等式，為了改善它們和實驗結果的一致性，根據實驗結果對等式進行修正，得到的等式是天線周圍地區(qū)某個規(guī)定特性的函數。半經驗或半確定性模式的應用同樣很容易、速度很快。 因為移動通信所處環(huán)境的具有多樣性，所以每個傳播模式都是針對某一特定類

32、型環(huán)境設計的。因此，可以根據傳播模式的應用環(huán)境對它進行分類。通?？紤]的3類環(huán)境(小區(qū))是：宏小區(qū)、微小區(qū)(或微蜂窩)、微微小區(qū)(或微微蜂窩)。,宏小區(qū)是面積很大的區(qū)域，覆蓋半徑約1~30km ，基站發(fā)射天線通常架設在周圍建筑物上方，收發(fā)之間沒有直達射線。 微小區(qū)的覆蓋半徑在0.1~1km 之間，覆蓋面積并不一定是圓的。發(fā)射天線的高度可以和周圍建筑物高度相同或者略高或略低。通常，根據收發(fā)天線和環(huán)境障礙物的相對位置分成兩類情況；

33、(視距)和 (非視距)。 微微小區(qū)的典型尺寸是在0.01~0.1km 之間。微微小區(qū)可分為兩類：室內和室外，發(fā)射天線在屋頂上面或在建筑物內。無論在室內還是在室外情況中， 和 通常要分別考慮。 一般地，3種類型的模式和3種小區(qū)類型之間有相互對應的關系。例如，經驗模式和半經驗模式適用于具有均勻特性的宏小區(qū)。半經驗模式還適用于均勻的微小區(qū)，在這里，半經驗模式所考慮的參數能夠很好地表征整個環(huán)境。確定性模式適用于微小區(qū)和

34、微微小區(qū)，無論它們是什么形狀的小區(qū)。,2.4.1 Okumura 模型,Okumura模型是使用不同頻率，不同天線高度，選擇不同的距離以及在各種各樣不規(guī)則地形和環(huán)境地物條件下測量信號強度,根據測試結果繪成經驗曲線構成的模型。奧村信號預測方法:把“準平坦地形”作為分析和描述傳播特性的基準。另一種地形定義為“不規(guī)則地形”，它分為丘陵地形、孤立山峰、傾斜地形和水陸混合路徑。地面障礙物分成三類：(1)開闊區(qū)；(2)郊區(qū)；(3)市區(qū)。因此，使

35、用奧村預測方法首先需要對所預測的地形判斷屬于哪類環(huán)境。除了選擇合適的環(huán)境類型外，還需要根據特殊地形對得到的平均路徑損耗預測值進行修正。基準：中等起伏地形的市區(qū)，基站有效天線高度hb為200米，移動天線高度hm為3米的傳播損耗基本中值的預測曲線,其它地形通過修正因子來修正。,2.4 幾個常用的傳播模型,1、準平坦地形大城市,其中，LM為傳播路徑的損耗中值，Lfs為自由空間傳播損耗，Am為中等起伏地形市區(qū)，基站天線高度為200m,移動臺天

36、線高度為3m時相對于自由空間的中值損耗，又稱基本中值損耗。,準平坦地形大城市地區(qū)的中值路徑損耗LM(dB):,圖 2.24,圖 2.25 天線高度增益因子(a) 基站Hb(hb, d); (b) 移動臺Hm(hm, f),當基站或移動臺天線高度不是基準高度時，通過修正因子Hb(hb,d)或Hm(hm,f)進行修正。,圖 2.26 街道走向修正曲線,2. 郊區(qū)和開闊地損耗的中值 郊區(qū)的建筑物一般是分散、

37、低矮的， 故電波傳播條件優(yōu)于市區(qū)。 郊區(qū)場強中值與基準場強中值之差稱為郊區(qū)修正因子， 記作Kmr。,圖 2.27 郊區(qū)修正因子,圖 2.28 開闊地、 準開闊地修正因子,為了求出郊區(qū)、 開闊地及準開闊地的損耗中值， 應先求出相應的市區(qū)傳播損耗中值， 然后再減去由圖 2.27 或圖 2.28 查得的修正因子即可。,3. 不規(guī)則地形上傳播損耗的中值 1). 丘陵地的修正因子Kh 丘陵地的地形

38、參數用地形起伏高度Δh表征。 它的定義是： 自接收點向發(fā)射點延伸10 km的范圍內， 地形起伏的90%與10%的高度差(參見圖2.29 )上方)即為Δh。分為丘陵地平均修正因子Kh、微小修正因子Khf,圖 2.29 丘陵地場強中值修正因子 (a) 修正因子Kh; (b) 微小修正因子Khf,2). 孤立山岳修正因子Kjs 當電波傳播路徑上有近似刃形的單獨山岳時， 若求山背后的電場強度， 一般從相應的自由空間場強中

39、減去刃峰繞射損耗即可。 但對天線高度較低的陸上移動臺來說， 還必須考慮障礙物的陰影效應和屏蔽吸收等附加損耗。(450-900M，110-350m),圖 2.30 孤立山岳修正因子Kjs,其中， d1是發(fā)射天線至山頂的水平距離， d2是山頂至移動臺的水平距離。如果實際的山岳高度不為200m， 則上述求得的修正因子Kjs還需乘以系數α， 計算α的經驗公式為,3). 斜波地形修正因子Ksp 斜坡地形系指在5~10km范

40、圍內的傾斜地形。 若在電波傳播方向上， 地形逐漸升高， 稱為正斜坡， 傾角為+θm； 反之為負斜坡， 傾角為-θm， 如圖 2.31 的下部所示。,圖 2.31 斜坡地形修正因子Ksp,4). 水陸混合路徑修正因子KS 在傳播路徑中如遇有湖泊或其它水域， 接收信號的場強往往比全是陸地時要高。 為估算水陸混合路徑情況下的場強中值， 用水面距離dSR與全程距離d的比值作為地形參數。 此外， 水陸混合路徑修正因子KS的

41、大小還與水面所處的位置有關。 曲線A表示水面靠近移動臺一方的修正因子,圖 2. 32 水陸混合路徑修正因子,地形地物修正因子KT一般可寫成 KT = Kmr+Qo+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+KS (2.57),式中： Kmr——郊區(qū)修正因子， 可由圖 2.27 求得； Qo、 Qr——開闊地或準開闊地修正因子， 可由圖 2.28 求得；

42、  Kh、 Khf——丘陵地修正因子及微小修正因子， 可由圖 2.29 求得； Kjs——孤立山岳修正因子， 可由圖 2.30 求得； Ksp——斜坡地形修正因子， 可由圖 2.31 求得； KS——水陸混合路徑修正因子， 可由圖 2.32 求得。,任意地形地區(qū)的傳播損耗中值 L

43、M = LT-KT (2.58) 式中， LT為中等起伏地市區(qū)傳播損耗中值， 即LM = Lfs+Am(f, d)-Hb(hb, d)-Hm(hm, f) – (Kmr+Qo+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+KS )

44、 (2.59),,任意地形地區(qū)的傳播損耗的中值:,根據已得出的中值路徑損耗，可求出移動臺接收到的信號功率為：,PR接收機收到的中值信號功率（dBW）；PT發(fā)射機輸出功率（dBW）；LM中值路徑損耗（dB）；Gb、Gm分別為基站、移動臺天線增益（dB）；Lb基站饋線損耗（dB）；Lm移動臺饋線損耗（dB）；Ld基站天線公用器損耗（dB）；,例 3 - 2

45、某一移動信道， 工作頻段為450MHz， 基站天線高度為50m， 天線增益為6dB， 移動臺天線高度為3m， 天線增益為 0dB； 在市區(qū)工作， 傳播路徑為中等起伏地， 通信距離為 10km。試求：  (1) 傳播路徑損耗中值； (2) 若基站發(fā)射機送至天線的信號功率為 10W， 求移動臺天線得到的信號功率中值。,解 (1) 根據已知條件， KT=0, LM=LT

46、， 式(2.58)可分別計算如下： 由式(2.10)可得自由空間傳播損耗 ［Lfs］ = 32.44+20lgf+20lgd = 32.44+20lg450+20lg10 = 105.5dB,由圖 2.24 查得市區(qū)基本損耗中值 

47、 Am(f,d) = 27dB 由圖 2.25(a)可得基站天線高度增益因子  Hb(hb, d) = -12dB  移動臺天線高度增益因子  Hm(hm, f) = 0dB 把上述各項代入式(2.58)， 可得傳播路徑損耗中值為  LM = LT = 105.5+27

48、+12 = 144.5dB,(2) 中等起伏地市區(qū)中接收信號的功率中值,dB、dBW、dBm,Hata模型是由Okumura用圖表給出的路徑損耗數據的經驗公式， 該公式適用于100~1500 MHz頻率范圍，距離在l-20km 之間，基站天線高度在30 -200 m之間，移動臺天線高度1 -10 m Hata將市區(qū)的傳播損耗表示為一個標準的公式和一個應用于其他不同環(huán)境的附加校正公式。,在市區(qū)的中值路徑損耗的標準公式為(CCIR采納的建議

49、) Lccir(dB) =69.55+26.16lgf-13.82lghb-a(hm)+(44.9-6.55lghb)lgd （2.60）,2.4.2 Okumura-Hata模型 ----宏蜂窩（ 150~1000 MHz）,

50、對于小城市到中等城市， a(hm)移動臺高度修正因子的表達式為 a(hm)=(1.1lgf-0.7)hm-(1.56lgf-0.8)dB 對于大城市, a(hm)的表達式為 a(hm)=8.29(lg1.54hm)2-1.1dB f ≤300 MHz a(hm)=3.2(lg11.754hm)2-4.97dB f ≥300 MHz (2.61),為了得到郊

51、區(qū)的路徑損耗， 式（2.60）可以修正為 Ls(dB)=Lccir+Lps=Lccir+(-2［lg(f/28)］2 -5.4) （2.62）對于開闊地的路徑損耗， 式（2.60）可以修正為 Ls(dB)=Lccir+Lop=Lccir+(-4.78(lgf)2+18.33lgf-40.94 ) （2.63) Hata模型沒有考慮奧村報

52、告中的所有地形修正。 Hata模型適用于大區(qū)制移動系統(tǒng)，不適合覆蓋距離不到1km的個人通信系統(tǒng)。,例題： 設基站天線高度為40m，發(fā)射頻率為800 MHz，移動 臺天線高度為2 m，通信距離為15 km，求大城市地區(qū)的中值路徑損耗。 解：應用Hata模型求解因為是大城市地區(qū)，工作頻率大于300MHz，則,a(hm)=3.2(lg11.754hm)2-4.97dB=3.2[lg(11.75*2)]2dB-4.97dB

53、=1.045dB,中值路徑損耗為,LM =69.55+26.16lgf-13.82lghb-a(hm)+(44.9-6.55lghb)lgd= 69.55+26.16lg800 -13.82lg40 -1.045+(44.9-6.55lg40)lg15=164.1dB,2.4.3 Cost231-Hata模型 ----宏蜂窩（ 1500~2000 MHz）,,,2.4.4 IMT-2000模式 第三代移動通信

54、網絡 ，工作環(huán)境可分為室內辦公環(huán)境、室外到室內步行的環(huán)境、車載環(huán)境。,,,,1. 室內辦公環(huán)境模型特點是小區(qū)小，反射功率低，室內既有基站又有步行用戶。時延擴展在35~460ns 2. 室外到室內徒步環(huán)境 特點是小區(qū)小，反射功率低，低天線基站位于室外，用戶位于街道、建筑物或室內。時延擴展在100~1800ns 3. 車載環(huán)境 特點是小區(qū)較大，反射功率較高。 時延擴展在4~12μs,常用的傳播模型,小結,P48書上小結名