第3讲 大尺度路径损耗课件.ppt

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1、1,2022/12/20,第三讲 大尺度路径损耗,3.1 无线电波传播介绍3.2 自由空间传播模型3.3 反射传播模型3.4 绕射传播模型3.5 实际链路预算3.6 室外传播模型,2,2022/12/20,第三讲 大尺度路径损耗,3.1 无线电波传播介绍3.2 自由空间传播模型3.3 反射传播模型3.4 绕射传播模型3.5 实际链路预算3.6 室外传播模型,3,2022/12/20,无线通信,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。,3.1 无线电波传播介绍,4,2022/12/20,无线电波的极化,

2、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。直线极化(垂直极化、水平极化、45度极化)园极化 椭圆极化(左旋极化、右旋极化),3.1 无线电波传播介绍,5,2022/12/20,3.1 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。移动通信中采用的就是平面极化(线极化)。,极化的一些基本概念,6,2022/12/20,3.1 无线电波传播介绍,【垂直极化】极化面(电场方向)与地

3、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,7,2022/12/20,3.1 无线电波传播介绍,若天线水平架设，则产生的电场也是水平方向的，称水平极化天线。若天线垂直架设，则产生的电场也是垂直方向的，称垂直极化天线。 只有收信天线的极化方向与所接收电磁波的极化方向一致才能感应出最大的信号。但实际中，电磁波传播途中遇到反射折射，会引起极化方向偏转。,极化的天线,8,2022/12/20,无线电波传播特点,由移动所带来的随机性；复杂的路径带来信号电平的衰

4、耗；移动台的速度也会对信号电平的衰落带来影响。,3.1 无线电波传播介绍,9,2022/12/20,长波30300 KHz10-1km中波0.3-1.5 MHz1000-200m短波1.5-30 MHz100-10m超短波: 米波30-300 MHz10-1m微波： 分米波0.33 GHz 100-10cm 厘米波3-30 GHz 10-1cm 毫米波30-300 GHz 10-1mm 亚毫米波300-3000 GHz1-0.1mm光波： 红外光3103-3105 GHz 100-1m 可见光3105-3106 GHz 0.8-0.4m,无线通信的频谱环境,绕射性强,反射性强,3.1 无线电波

5、传播介绍,当前陆地移动通信主要使用的频段VHF和UHF, 即150MHz、450MHz、900MHz、1800MHz。其频率收发间隔分别为：5.7MHz 、 10MHz 、 45MHz 、 95MHz。,10,2022/12/20,移动通信中传播的方式主要有直射波、反射波、绕射波、散射波和地表面波等传播方式。 在分析移动通信信道时，主要考虑直射波和反射波的影响。,3.1 无线电波传播介绍,移动通信的电波传播路径,11,2022/12/20,3.1 无线电波传播介绍,典型的移动信道电波传播路径,12,2022/12/20,移动无线信号衰落曲线,3.1 无线电波传播介绍,13,2022/12/20

6、,传播模型的建立,目的：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。分类： 大尺度传播模型：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。 小尺度传播模型：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模型。,3.1 无线电波传播介绍,14,2022/12/20,第三讲 大尺度路径损耗,3.1 无线电波传播介绍3.2 自由空间传播模型3.3 反射传播模型3.4 绕射传播模型3.5 实际链路预算3.6 室外传播模型,15,2022/12/20,自由空间中的视距传播,3.2 自由空间传播模型,Friis公式,16,2022/12/20,自由空间中的视

7、距传播,3.2 自由空间传播模型,路径损耗(当系统硬件无损耗，即L=1时),Friis自由空间模型适用条件：d为远场值。即ddf2D2/l，且dfD, dfl,17,2022/12/20,自由空间中的视距传播,3.2 自由空间传播模型,上式不包含d=0的情况，常用到参考距离d0,对比P46式(3.6) 例4.1,例4.2,18,2022/12/20,第三讲 大尺度路径损耗,3.1 无线电波传播介绍3.2 自由空间传播模型3.3 反射传播模型3.4 绕射传播模型3.5 实际链路预算3.6 室外传播模型,19,2022/12/20,3.3 反射传播模型,移动通信中的基本传播机制,20,2022/1

8、2/20,3.3 反射传播模型,移动通信中的基本传播机制,21,2022/12/20,3.3 反射传播模型,移动通信中的基本传播机制,22,2022/12/20,3.3 反射传播模型,双线地面反射模型,23,2022/12/20,3.3 反射传播模型,双线地面反射模型,视距和反射路径差：,电波相位差：,光速,24,2022/12/20,3.3 反射传播模型,双线地面反射模型,双线模型合成场强：,双线模型的接收功率：,距发射机d0处的场强,k=4E0d0hthr /,25,2022/12/20,3.3 反射传播模型,双线地面反射模型,P85 例4.6,26,2022/12/20,第三讲 大尺度路

9、径损耗,3.1 无线电波传播介绍3.2 自由空间传播模型3.3 反射传播模型3.4 绕射传播模型3.5 实际链路预算3.6 室外传播模型,27,2022/12/20,3.4 绕射传播模型,刃形绕射模型的一般图示,28,2022/12/20,3.4 绕射传播模型,刃形绕射简化几何图示,29,2022/12/20,3.4 绕射传播模型,刃形绕射的几个基本公式,路径差：,30,2022/12/20,3.4 绕射传播模型,刃形绕射的几个基本公式,绕射增益：,31,2022/12/20,3.4 绕射传播模型,绕射增益曲线图,32,2022/12/20,3.4 绕射传播模型,刃形绕射例题,P91 例4.7

10、 例4.8,33,2022/12/20,第三讲 大尺度路径损耗,3.1 无线电波传播介绍3.2 自由空间传播模型3.3 反射传播模型3.4 绕射传播模型3.5 实际链路预算3.6 室外传播模型,34,2022/12/20,3.5 实际链路预算,路径损耗模型,注意是功率的损耗！不是接收功率！,35,2022/12/20,3.5 实际链路预算,实际链路预算： P98 例4.9,36,2022/12/20,第三讲 大尺度路径损耗,3.1 无线电波传播介绍3.2 自由空间传播模型3.3 反射传播模型3.4 绕射传播模型3.5 实际链路预算3.6 室外传播模型,37,2022/12/20,3.6 室外传播模型,奥村（Okumura）模型,公式：,适用范围：p103,38,2022/12/20,3.6 室外传播模型,奥村（Okumura）模型,39,2022/12/20,3.6 室外传播模型,奥村（Okumura）模型,P105 例4.10,40,2022/12/20,3.6 室外传播模型,Hata模型,根据Okumura曲线图做的经验公式。 适用范围：P105,41,2022/12/20,作业,1：习题4.1、4.23(a)(c)(d)2：实测数据如下，仿照例4.9求出路径衰减指数n，并预测当接收功率为-95dB时的距离d,