无线电波传播理论

1、无线电波传播理论无线电波传播理论WCDMA网络规划组制作网络规划组制作无线电波波段划分无线电波波段划分不同的频段内的频率具有不同的传播特性不同的频段内的频率具有不同的传播特性电场电场电场电场电场电场振子振子电波传输方向电波传输方向磁场磁场磁场磁场电磁波的产生电磁波的产生根据根据Maxwell方程组：方程组：空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化的电场又能激发涡旋磁空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化的电场又能激发涡旋磁场。场。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。电磁波的速度只随介质的电

2、和磁的性质而变化，电微波在真空中传播的速度，等电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，电微波在真空中传播的速度，等于光在真空中传播的速度。于光在真空中传播的速度。光和电磁波在本质上是相同的，光是一定波长的电磁波。光和电磁波在本质上是相同的，光是一定波长的电磁波。电磁波的传播电磁波的传播池塘中的波纹：能量从源点向四周传播，并逐渐减弱池塘中的波纹：能量从源点向四周传播，并逐渐减弱电磁波的传播与此类似，不同之处电磁波的传播与此类似，不同之处（当辐射源是各向同性的理想点源时）（当辐射源是各向同性的理想点源时）：在三维空间以球面波的形式传播在三维空间以球面波的形式传播传播介质不同，空气、障碍物、反射物

3、传播介质不同，空气、障碍物、反射物无线传播的理论基础无线传播的理论基础在自由空间中，由点源发射的正弦波向各个方向辐射球面波，此时该点源称在自由空间中，由点源发射的正弦波向各个方向辐射球面波，此时该点源称为为各向同性辐射源各向同性辐射源假设点源发射功率为假设点源发射功率为Prad (W)，在距离，在距离d (m)处的单位面积功率（即处的单位面积功率（即Poynting矢量）为：矢量）为：对于实际天线，若辐射功率为对于实际天线，若辐射功率为Pt (W)，天线增益为，天线增益为Gt (dBi) ，则，则Poynting矢矢量为：量为：)(W/m 422dPPradfs)(W/m 422dGPPttf

4、s无线传播的理论基础无线传播的理论基础若接收天线有效接收面积为若接收天线有效接收面积为Ae (m2)，增益为，增益为Gr (dBi) ，则两者关系：，则两者关系：)(m G42r2eA因此在距离因此在距离d处接收到的功率为：处接收到的功率为：)(W GGPd)(44 4rtt2222rttefsrGdGPAPP无线网络规划、设计的理论基础是传播损耗，自由空间传播损耗为：无线网络规划、设计的理论基础是传播损耗，自由空间传播损耗为：)(dB )d4log(20)GG1log(10rttrfsPPL)(dB log20log204532)(f)(d.LMHzkmfs其它传播模型都是以自由空间传播模型

5、为理论基础发展起来的其它传播模型都是以自由空间传播模型为理论基础发展起来的建筑物反射波建筑物反射波绕射波绕射波直射波直射波地面反射波地面反射波无线传播的特点无线传播的特点陆地移动通信的电波传播机制陆地移动通信的电波传播机制实际环境的无线传实际环境的无线传播播LOS和和NLOS无线信道特征无线信道特征d (m)Pr (dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落无线信道随用户的位置无线信道随用户的位置和时间而变化和时间而变化多径散射、阴影遮挡使多径散射、阴影遮挡使得接收功率发生剧烈变得接收功率发生剧烈变化化慢衰落慢衰落衰减：衰减：PrPr正比于正比于1/dn阴影：障碍物遮挡阴影

6、：障碍物遮挡快衰落快衰落多径效应多径效应p在很小的距离间隔和时间间隔上，信号强在很小的距离间隔和时间间隔上，信号强度快速变化度快速变化p产生产生Doppler频移频移p产生时延扩展产生时延扩展分集技术分集技术抗快衰落措施分集技术显分集空间分集极化分集频率分集：GSM-跳频，WCDMA-扩频技术其它：方向性分集、场分集、发射分集隐分集隐分集即是利用信号处理技术将分集作用隐含在被传输信号之中，如RAKE接收技术、信道交织、纠错编码等 可看作时间分集时延扩展时延扩展 多径传播：不同路径的信号到达接收机的时间不同 当多径信号不能被接收机区分时就产生同信道干扰（CCI），对于WCDMA系统，多径时延必须大于一个码片周期(0.26s)才能被识别 典型值 (s): Open 500 m天线安装于室外，高于