陆地移动业务和固定业务传播特性第二部分1001000mhz固定业务传播特性.pdf

l d c m 6 2 1 - 3 9 1 . 3 石黔 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 g b / t 1 4 6 1 7 . 2 一 9 3 陆地移动业务和固定业务传播特性 第二部分: 1 0 0 一1 0 0 0 mh z 固定业务传播特性 p r o p a g a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s i n l a n d mo b i l e s e r v i c e a n d f i x e d s e r v i c e p a r t 2 .- p r o p a g a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s f o r t h e t e r r e s t r i a l f i x e d s e r v i c e i n 1 0 0 -1 0 0 0 mhz 1 9 9 3 一 0 9 一 1 4 发布 1 9 9 4 一 0 4 一 0 1 实施 国家技术监督局发布 目次 主题内容与适用范围 “ ” “ ” ” ” ” ” ” “ “ “ “ ” “ ” “ ” ” “ (1) 引用标准 “ ” ” ” ” ” “ - “ “ “ ” ” ” ” ” ” ” “ “ 一(1) 术语 “ “ ” ” ” “ ” “ “ “ “ ” ” ” ” ” ” “ “ “ ” “ “ ” ” (1) 视距传播 “ “ ” ” ” ” ” “ “ “ “ ” “ ” ” ” .” “ “ “ ” ” (1) 超视距传播 “ “ “ ” ” ” ” ” ” “ “ ” “ ” ” ” ” “ ” ” ” ” ” “ “ 一(4) 林区传播. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一(9) 7 超视?r l 干扰 (1 0) 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 陆地移动业务和固定业务传播特性 第二部分 : 1 0 0 1 0 0 0 mh z 固定业务传播特性 g b / t 1 4 6 1 7 . 2 一9 3 p r o p 叩a t i o n c h a r a c t e r is t i c s i n l a n d mo b i l e s e r v i c e a n d f ix e d s e rv i c e p a r t 2 : p r o p a g a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s f o r t h e t e r r e s t r i a l f i x e d s e r v i c e i n 1 0 0 1 0 0 0 mhz 主肠 内容与适用范围 本标准规定了工作在 1 0 0 1 0 0 0 mh :固定业务有关的传播特性。 主要内容包括视距传播、 超视距 传播、 干扰分析和林区传播计算等. 本标准适用于1 0 0 1 0 0 0 m h : 内的中小容量的模拟通信系 统和数字通信系统。 2 引用标准 g b / t 1 4 6 1 7 . 3 陆 地移动业务和固定业务传 播特性第三部分: 视距微波接力通信系统传播特性 3 术语 3 . 1 无线电地平线 r a d i o h o r i z o n 从无线电点源发出的直射线( 考虑到折射效应) 与地球表面相切的点的轨迹。 3 . 2 视距传播 l i n e - o f - s i g h t p r o p a g a t i o n 直射线与地面障碍物有足够的余隙而可忽略其绕射效应的两点之间的传播。 3 . 3超视 距传 播 t r a n s - h o r i z o n p r o p a g a t i o n 接近地面的发射点和超出无线电地平线点之外的接收点之间的对流层传播。 3 . 4对流 层 散射 传 播 t r o p o s p h e r i c - s c a t t e r p r o p a g a t io n 借助于对流层折射指数的不均匀性和不连续性所引起的散射而形成的对流层无线电波传播。 3 . 5等效 地球 半 径 系 数 e f f e c t i v e e a r t h - r a d i u s f a c t o r 等效地球半径与真实地球半径之比叫做等效地球半径系数k 。 这个系数与折射指数的垂直梯度与 真实地球半径 a 有关。 视距传播 自由空间传输损耗计算公式 l ; 二9 2 . 5+2 0 1 g d+2 0 1 g f ” ， : ”. ” . ”. ” . “ . “ ( 1 ) 式中: l , 自由空间传输损耗， d b; d路径 长度 ， k m; 国家技术监普局 1 993 一 09门 4批准 19 94 一 04一 01实施 gb / t 1 461 7. 2 一 9 3 1-7 二 作频率， gh z 4 . 2 地面引起的干涉衰减 对于完全导电的光滑地面， 相对于自由空问附加路径传输损耗是直接波和地面反射波之和。 按下式 计算: a , =一6一l o l g s i n ( n a r / a )一 一 一 (2) a r= r , 十 r ,一 r .” ” ” ” ” ” ， (3) 式中: a o 由地面引起的干涉衰减, d b ; x 工作波长， c m; a r 直射波和反射波的路程差， c m, 这几个参数的几何关系见图1 , 对于较小的擦地角 0， 可用如下近似式: ar= 2 h , 从， 八o d ” ” “ 一 (4) h =h 、 一武八2 a , x 1 0 - ) “ “ “ ” ” ” ” ” ” (5) h , ， 二h : 一d i / ( 2 a . x 1 。 一 ， ) ” ” ” ” ” ” ” ” 一 (6) a , = k . a “ ” ” ” ” ” ” ” (7) 式中: h h , 天 线离开地面的高度， m; h , , h , * 天线离 开反射面的高度， m; a 。 一 一 等效地球半径 ， k m; a-地球真实半径 , 6 3 7 0 k m; k等效地球半径系数; d d : 反射点至两天线的距离， k m; 可用如下方程组求解: d , = d / 2 +2 / vc o s ( 2 4 0 +“ / 3 ) “ “ “ “ “ ” “ ” 一 ( 8 ) 4 =8 . 5 k( h , +h , ) / 4+d/ 1 2 “ “ ” ” “ “ ” 一 ( 9) = c os一 1_ 9 yv r二6 . 3 7 kd( h ， 一 h , ) / 4 ( h 2 h , ). ( 1 1 图 1 路径几何关系图 绕射损耗 的计算 g b / t 1 4 6 1 7 . 2 一9 3 在传播路径上往往会遇到一个或多个障碍物， 为了估算这些障碍物的附加绕射损耗， 通常是将障碍 物的形状理想化。一种情况是当障碍物的厚度相对较窄时， 可假定为刃形障碍; 另一种情况是当障碍物 的厚度相对较宽时， 可假定为扁平的物体， 并在顶部可定义出曲率半径， 这种障碍物称为非刃形障碍。 4 . 3 . 1 单刃形绕射损耗的计算 在工程设计中， 为了计算方便， 常常采用近似法计算绕射损耗， 其近似计算如下: l ， 绍6 . 9 + 2 0 1 9 ( v一 0 . 1 ) 2 + 1 2 + v一 0 . 1 ( 1 2) v= 甲 万h 。 / f 、 ( v一0 . 7)” “ ” “ ” “ “ “ “ ( 1 3 ) f ， 一了 孤 硕 又 石. . . . . . . . . . 。 : 4 h d l 人 : +d z h ld l d : dz k。 a 式中: l ， 由单刃形绕射引起的损耗 ， d b ; v 绕射损耗参数， m; h。 路径余隙， m。 上述几个参量如图 2 所示。 图 2 接力段地形剖面示意图 3 . 2 单圆形障碍物绕射损耗的计算 l 。 =v 。 ( 1 一hc / h。 ) v。鉴14. 4 2+ a， 群一 1 . 4 5 一 2 019 产 h。 =凡/了3 式中: l ， 由单圆形障碍物引起的绕射损耗， d b; v 。 余隙为零时的绕射损耗. d b， 月. 自由空间传播路径余隙， m; 产地形参数， 近似计算公式为: 产 =2 0 2 x ( 1 一x ) 己 ，r 。 卫 ， ， x=d : / d a 二 为与 产有关的参数， 其对应关系如表 1 。 表i a ， 与产的 对应值 气 1 6 、 ( 1 7 ) (1 8 ) ; : : 产 0 . 6 0 . 7 9 0 . 8 1 . 0 91 . l ro l . 91 . 9 1 2 . 22 .2 1 2 . 9 a ，5 . 5 一 3 . 3 l 2 。 0 1 . 81 . 6 gb / t 1 461 7.2 一 93 图 3 确定r , 值示意图 数值， 。 的确定， 见图3 。 先将收发天线连成直线a b， 然后， 在障碍顶点向下 截取等于自 由空间余隙 h =f , 1 ( 3 ) -处作一条平行于a b的直线a b ， 最高障碍物在这条平行线上所截取的m n即为r . 。 这里 f , 是第一费涅尔区半径。 4 . 3 . 3 刃形与圆形障碍物的判别 刃形与圆形障碍物可按下式来判别: 如果k ) 3” ” ” ” ” ” “ “ ” “ 一 ( 2 1 ) 则此时可视为理想刃形。 4 . 3 . 4 平均起伏地形绕射损耗 当接力段的段面形状介于刃形绕射和光滑球面绕射之间且 与 大于 1 5 d b时， 可用如下简使公式: l , =一 2 0 14. / f , +1 1 (2 2 ) 衰落概率的预测 见 gb/ t 1 4 6 1 7 . 3中的 附录 d, 视 距干扰传输损耗 的预测 传输损耗可按下式进行预i l l l 。 二 l , 一g , 式中: l . 视距干扰传输损耗， d b; g , - 瞬时聚焦 效应和大气中各射线之间干扰的统计之和， 对应于各个时间百分比 如表2 所示。 表2 不超过4 % 时间 的g 。 值d b 90 . 0 0 10 . 0 10 . 1 1 g , 8 . 57 . 06 . 0 4 . 5 超视距 传播 5 . 1 传播机制与路径分类 5 . 1 . 1传播机制 1 0 0 1 0 0 0 mh z 频段的超视距传播机制， 主要是对流层散射和绕射， 包括障碍绕射和光滑球面绕 射. 本章只考虑这样的机制。 在较少的时间， 也可能出现异常的层反射和对流层波导， 这属于反常传播机 制. 在“ 超视 距于扰” 一章考虑。 5 . 1 . 2 路径分类 gb/ t 1 4617. 2一 93 路径分类根据标准大气折射条件下的等效地球表面上的路径剖面进行。 5 . 1 . 2 . 1 障碍绕射路径 路径上有一至四个孤立障碍物， 相邻障碍物间及离收发两点距离最近的障碍物与收发 两点间的视 线都不被地球曲面阻挡。 5 . 1 . 2 . 2 光滑球面路径 路径表面起伏不大， 没有任何突出障碍物。 5 . 1 . 2 . 3 混合障碍路径 路径上有一至三个孤立障碍物， 相邻障碍物间及离收发两点距离最近的障碍物与收发两点间的视 线中有一处被地球曲面阻挡。 5 . 1 . 2 . 4 障碍林立路径 路径上有四个以上的障碍物， 其中可能包括地球曲面阻挡。 5 . 2 超视距传输损耗 5 . 2 . 1 不同传播机制下的传输损耗 5 . 2 . 1 . 1 总传输损耗的计算 l二 9 2 . 5十2 0 1 g d+ 2 0 i g f+. 4 “ “ ( 2 4) 式中: a-绕射损耗， d b , 5 . 2 . 1 . 1 . 1 刃形障碍绕射损耗 单一刃形障碍绕射损耗 ， 参见 4 . 3 . 1 条。 对于多重刃形障碍: a二习a=名l , 。 . 。 。 . 。 。 . 。 二 。 。 . 。 。 二。 。 。 。 。 。 .(2 5 ) 式中: n起作用的障碍总数; l , ; 第i 重主障碍的绕射损耗。 第一重主障碍为全路径上绕射参数最大的障碍， 第二重主障碍为被第一重主障碍分成的两段路径 上主障碍中参数最大者， 依此类推。 5 . 2 . 1 . 1 . 2 单圆形障碍物绕射 见 4 . 3 . 2 条， 其中 a=l ,. 。 5 . 2 . 1 . ， . 3 光滑球面绕射损耗 光滑球面的绕射损耗可按下式计算: a = f ( x)一 g( y, )一 g ( y2 ) (2 6) 式中: a两天线间的归一化路径长度; y y z 两天 线的归一化高度。 r=2 . 2 如。 一 /3 户; 3 d (2 丁 y , . 1 = 9 . 6 x 1 0 -伽。 一 ， 儿 户a- “ ( 1 81 8 1+ 1 . 6 k -+ 0 . 7 5 k“ 1+ 4 . 5 k“十 1 . 3 5 k“ 对于所有频率的水平极化波、 2 0 mh: 以上陆地用的垂直极化波或 3 0 0 mh: 以上海洋用的垂直极 化波 9 可近似取1 , 对于2 0 mh : 陆地月 j 的垂直极化 波或3 0 0 mh z 海洋 上用的垂直极化波， r 必须看成k 的函 数进 行计算， 而把 忽略不计。此时， 按下式计算 gb/ t 1 4617 . 2一 93 k-户1 s ” 。 。 . 。 。 . 。 。 . 。 。 . 。 。 ” (3 0) 对于两种不同的极化: ，.工c，口月任 od甘曰，曰的舀 望 6 . 8 9 才 k x ( k, v 水平极化 垂直极化 k =0 . 3 6 ( a e f ) - i i i ( 。 一1 ) , +( 1 8 o 0 0 o / f ) 一 ， i 4 k4, =kh e+ ( 1 8 0 0 0 0 1 f ) = l , 距离项函数 : f ( x) = 1 7 . 6 x一 i o l o g x一 1 1 高度增益项 函数 : 7 . 6 ( y一 1 . 1 ) v x 一5 1 9 ( y一 1 . 1 ) 一8 o l g ( y+ 0 . l y ) ( 1 0 k 2 ) ( k / 1 0- 5 0 ) , d b ; 6 最小散射角， 即收、 发无线电地平线间的夹角， 毫弧度; gb/ t 14 617. 2一 93 及 天线口面介质拐合损耗， d b; g g , 分别为收发天线的增益， d b; m, y 分别为气象参数因子和大气结构参数， 见 表4 ; c( q ) 表征对数正态分布斜率为 q的函数 q )5 0 范围内c ( q ) 的典型值见表 5 ; y( 9 0 ) -5 0 %和 9 0 %时间的传输损耗差， d b, 2 , 6 , 7 a和 7 b型气候区的y ( 9 0 ) 如下确定: 一2 . 2 一 ( 8 . 1一2 . 3 x 1 0 - f) e x p ( 一 0 . 1 3 7 h ) 一 9 . 5一 3 . o e x p( 一 0 . 1 3 7 h ) ( 7 b区) ( 2 , 6 , 7 a区) y( 9 0 )= 3 , 4型气候区的y( 9 0 )由图4确定， 其中d : 为路径长度与收、 发端视距和的差 : d, = 8 . 5 8 “ 。 (4 3 户 户 夕 声 : 尹沪 尸 夕 一州 卜 = = 之丘-3 洲 二一一 - 卜一 一卜 一 一-一 卜 -州 卜一 一 目又家浴 9 加 d . ， 盆 m 图 4 3 , 4型气候区y( 9 0 ) 有关气候区类型为: 2 区大陆性亚热带。 3 区海洋性亚热带。 4 区沙漠。 6 区大陆性温带。 7 a 区 海洋 性温带陆地。 7 6区海洋性温带海面。 以上各区的气象因子和大气结构参数见表 4 , 表 4 气象因子和大气结构参数 一 气 候 区1:3;!。 26.000. 2 7 朴一027 m ab 29.730. 2719.300.3238.500.27 2 9 . 7 3 0 . 2 7 表 s c( 4 ) 的典型值 2 . 1 . 2 . 2 最坏月份传输损耗 最坏月份对流层散射传输损耗 ， 由5 . 2 . 1 . 2 . 1 条中年度传输损耗加以修正得到， 此项修正由图 5 确 c s / t 1 4 6 1 7 . 2 一 9 3 翻 j ; . 二飞. 门.留二 二二竺 口口口口 一. ll一r es， 门门 l 令卜 .，曰.， 一， .， . 口. . 一.- 勺. ，. 、 ， ， 胜叫 尸 曰.曰.曰.卜月一 卜 一 一 卜 . 司弘 - j 匕 匕 j 了，叫二 二二 芯三巴 二二二二 巴 巴 竺 井 二 二亡 二 户 二勺 【 二 ， ， 阵 二 习 ， 乎 . 甘. 气 巨目 洲 曰 口口 口 口 c a )很 热 带 一-一 之 之 门日 一 . 叫 卯 % .， 电 、 日日门 象 。 飞 . 一 . 、 、 、 、 、. 一一 的 . a % 一一 一 一 、 ，. ， ，、 、 ，_ 、二二 i一 卜一一一 卜一 气 叫阵二 泣 叫阵习 困 日 刊 洲 月 口 口 团p，妞娜辉竺 ( b )沙澳气候区 - - 一 一 一一一 一 . .司眨 日日 口 一 一一一一 . -一一，一 . 之之. 即气立 二 、 、 、 日 . -一一一 二迹 乏 之之乏边之女 之 匕、曰日 日 断 二 之. 二饭遥 昌蓦 目 口 口 口 ( c )沮带气候区 母橄眨离 .k口 图 5 最坏月份和年度传输损耗差 5 . 2 . 2 不同路径上的传输损耗 5 . 2 . 2 . 1 障碍绕射路径传输损耗 对于1 0 0 -1 0 0 0 mh z 频段， 孤立障碍均近似按刃形障碍处理。 单一障碍绕射路径传 输损耗由( 1 2 ) , ( 1 6 ) 式确定。 二至四重障碍绕射路径传输损耗由( 2 4 ) , ( 2 5 ) 式确定。 5 . 2 . 2 . 2 光滑球面路径传输损耗 取参考距离值: d , =d , 十 0 . 5 ( a , / f ) “” ” “ “ “ ” ” “ ( 4 4) d . l =d l + ( a 0 走 0 氏( 0 、 收信端的附加绕射损耗, d b : 、 收信端的地平线仰角， 度; 、 收信两端的视距 ， k m; ( 5 2 ) 式中: ah , , az 发 0 1 , 么 发 d n , , d , z 发 c , -障碍物曲率半径。 ( 5 2 ) 式适用于3 0 d b 以下的a h ， 值。 相应的无线电气候区划分如下: a， 区: 与b区或c区相邻的海岸或海湾陆地， 其海拔标高低于1 0 0 m， 且离最近的 b区或c区的距 离不超过5 0 k m的地带， a : 区: 除a 1 之外的其他所有陆地， b区: 纬度高于3 0 0 的海、 洋和其他大面积水域( 至少筱盖直径为1 0 0 k m的圆面积) ; c区: 纬度低于3 0 0 的海、 洋和其他大面积水域( 至少覆盖直径为1 0 0 k m的圆面积) 。 当无线电路径涉及几个气候区时， ( 4 8 ) 式中的a。 应取所涉气候区的辆合损耗的平均值， 式中y d d 代之以y a ,d a l + y a y d a 2 + y b d b + y c d c ， 其中， y a , , y a y , y b 和y c 分别为y d 在a a y , b和c区中的值， d a d a z , d : 和d o 分别为无线电路径在 a a -b和c区中的长度。 d=d, +d +d b 十d c 表 6 c ， 一c 在不同气候区的值 ” 。 。 . 。 。 . 。 。 . 。 。 . 。 。 . 。 。 ”。 ”。 (5 3) 区域c ,c ,cc, a, 0 . 1 0 90 . 1 0 0一 0 . 1 00 . 1 6 a, 0 . 1 4 60 . 1 4 8- 0 . 1 50 . 1 2 b0 . 0 5 00 . 0 9 60 . 2 50 . 1 9 c0 . 0 4 00 . 0 7 80 . 2 50 . 1 6 表 7合损耗 人 区 域 时间百分数尸 0 . 0 0 1 0 . 0 10 .11 a,91 01 11 4 ab , c6781 1 7 . 4 不同干扰路径上的传输损耗 了 . 4 . 1 障碍绕射路径干扰传输损耗 对于1 o %-s o %时间的干扰， 传输损耗按7 . 3 . 1 条中方法确定， 其中涉及的绕射损耗按刃形障碍绕 射计算。 对 于 1 % 以 下 时 间 的 干 扰， 传 输 损 粉 按 7 . 3 . 3 条 ( 反 常 传 播) 中 方 法 确 定。 7 . 4 . 2 光滑球面路径千扰传输损耗 对于1 0 0 5 0 %时间的干扰， 参考( 4 4 ) , ( 4 5 ) 式中的距离d , ， 或 d. l : 决定传输损耗预测方法。 该式中 的等效地球半径 a 。 按( 4 6 ) 式计