第章无线传播理论PPT课件.ppt

无线传播理论 ISSUE1 0 2020 3 19 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 前言 2020 3 19 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 目标 2020 3 19 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4章电波传播模型校正 内容介绍 2020 3 19 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 2020 3 19 基本原理 电磁波的传播 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 2020 3 19 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 2020 3 19 基本原理 传播路径 建筑物反射波 绕射波 直达波 地面反射波 2020 3 19 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4章电波传播模型校正 内容介绍 2020 3 19 无线传播环境 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 2020 3 19 准平滑地形表面起伏平缓 起伏高度小于等于20米的地形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 地形分类 2020 3 19 信号衰落 2020 3 19 抗快衰落措施 分集 信号分集 时间分集符号交织 检错 纠错编码 RAKE接收机技术空间分集采用主 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 频率分集GSM采用跳频CDMA采用扩频技术 2020 3 19 电波时延扩展 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发射信号来自远离接收天线的物体 2020 3 19 绕射损耗 电磁波在绕射点四处扩散绕射波覆盖除障碍物外的所有方向扩散损耗最为严重计算公式复杂 随不同绕射常数变化 2020 3 19 电磁波穿透墙体的反射和折射 穿透损耗 1 室内信号取决于建筑物的穿透损耗室内窗口处与室内中部信号差别较大建筑物材质对穿透损耗影响较大电磁波的入射角对穿透损耗影响较大 2020 3 19 穿透损耗 2 物体阻挡 穿透损耗为 隔墙阻挡 5 20dB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 2 15dB厚玻璃 6 10dB火车车厢的穿透损耗为 15 30dB电梯的穿透损耗 30dB左右茂密树叶损耗 10dB 2020 3 19 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4章电波传播模型校正 内容介绍 2020 3 19 常用传播模型 自由空间传播模型Okumura 奥村 Hata模型COST231 Hata模型COST231Walfish Ikegami模型Keenan Motley模型计算机辅助计算模型 2020 3 19 Lo 91 48 20lgd forf 900MHzLo 97 98 20lgd forf 1900MHzLo 99 20lgd forf 2100MHz 自由空间传播模型 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 2020 3 19 适用范围 频率范围f 150 1500MHz基站天线高度Hb 30 200m移动台高度Hm 1 10m距离d 1 20km Okumura Hata模型 宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过1500MHz以上时不适用 2020 3 19 适用范围 频率范围f 1500 2000MHz基站天线高度Hb 30 200m移动台高度Hm 1 10m距离d 1 20km 宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过2000MHz或低于1500MHz时不适用 COST231 Hata模型 2020 3 19 适用范围 频率范围f 800 2000MHz基站天线高度Hbase 4 50m移动台高度Hmobile 1 3m距离d 0 02 5km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 COST231Walfish Ikegami模型 市区环境 宏蜂窝或微蜂窝郊区环境或乡村环境不适用 2020 3 19 Ploss K1 K2lgd K3 Hms K4lg Hms K5lg Heff K6lg Heff lg d K7 Kclutter Pathloss 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 无线传播模型 2020 3 19 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 NLos 0 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 Ploss K1 K2logd K3log Heff K4Diffraction K5log d log Heff K6 Hmeff Kclutterf clutter K hill los 2020 3 19 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4章电波传播模型校正 内容介绍 2020 3 19 模型校正 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 2020 3 19 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 2020 3 19 站址选择 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 2020 3 19 发射子系统 发射天线 馈线 高频信号源 天线支架接收子系统 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 2020 3 19 测试路径 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 2020 3 19 路测 采样符合李氏定律 40个波长 采样50个样点车速上限 Vmax 0 8 Tsample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 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 2020 3 19 测试数据处理 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 2020 3 19 准备工作 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 需要正确导入建立模型和数据导入 2020 3 19 过滤设置 模型校正 距离过滤 建议 将r3km的数据滤除信号强度过滤 建议 Signal 40dBm或Signal 121dBm的数据滤除Clutter过滤 建议 将落在Clutter内样点数少于300个的Clutter滤除 2020 3 19 参数校正 模型校正 2020 3 19 模型校正 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RMSError的大小来评估 最好的情况是RMSError 8 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RMSError向这