1、第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-151第第3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播3.1 VHF、UHF频段的电波传播特性频段的电波传播特性 3.2 电波传播特性电波传播特性的估算（工程计算）的估算（工程计算）第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1523.1 VHF、UHF频段的电波传播特性频段的电波传播特性3.1.1 直射波直射波3.1.2 视距传播的极限距离视距传播的极限距离3.1.3 绕射损耗绕射损耗3.1.4 反射波反射波3.1.5 多径效应与瑞利多径效应与瑞利(Rayleigh)衰落衰落3.1.6 莱斯（莱斯（Ric
2、eam）衰落衰落第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-153移动通信系统的使用频段移动通信系统的使用频段l当前陆地移动通信主要使用的频段为当前陆地移动通信主要使用的频段为VHF和和 UHF，即即150MHZ、450MHz、900MHz、1800 MHz。lVHF，甚高频，甚高频，30300MHz，米波，米波，10m1mlUHF，超高频，超高频，0.33GHz，分米波，分米波，1m0.1m 第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-154移动通信系统电波的传播方式移动通信系统电波的传播方式 图图3-1 典型的移动信道电波传播路径典型的移动信道电
3、波传播路径 直射波 反射波 地表面波 hRd1hTdd2d直 射 波 传 播 距 离d1地 面 反 射 波 传 播 距 离d2散 射 波 传 播 距 离第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1553.1.1 直射波直射波 在自由空间中，电波沿直线传播而不被吸在自由空间中，电波沿直线传播而不被吸收，也不发生反射、折射和散射等现象而直接收，也不发生反射、折射和散射等现象而直接到达接收点的传播方式称为直射波传播。直射到达接收点的传播方式称为直射波传播。直射波传播损耗可看成波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗自由空间的电波传播损耗的的表示式为表示式为 式中，式中，d为距离
4、为距离(km)，f为工作频率为工作频率(MHz)。dBfdLbslg20lg2045.32第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1563.1.2 视距传播的极限距离视距传播的极限距离 图图3-2 视距传播的极限距离视距传播的极限距离 ACd1d2BohThRR第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-157 kmmhmhdTR57.30kmmhmhdTR12.40修正公式修正公式:(等效地球半径等效地球半径R=8500km)理论公式理论公式:(地球半径地球半径R=6370km)第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-
5、1583.1.3 绕射损耗绕射损耗 在移动通信中，通信的地形环境十分复杂，在移动通信中，通信的地形环境十分复杂，很难对各种地形引起的电波损耗做出准确的定很难对各种地形引起的电波损耗做出准确的定量计算，只能作出一些定性分析，采用工程估量计算，只能作出一些定性分析，采用工程估算的方法。在实际情况下，除了考虑在自由空算的方法。在实际情况下，除了考虑在自由空间中的视距传输损耗外，还应考虑间中的视距传输损耗外，还应考虑各种障碍物各种障碍物对电波传输所引起的损耗对电波传输所引起的损耗。通常将这。通常将这种损耗称种损耗称为为绕射损耗绕射损耗。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-
6、159hRd1Rd2xPTTRhT(a)(b)RR hRTThTd1Pxd2图图3-3 菲涅尔余隙菲涅尔余隙（a）负余隙负余隙;（b）正余隙正余隙 第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-151026242016128402绕射损耗/dB2.5 21012x/x1图图3-4 绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系 第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1511 图中，横坐标为图中，横坐标为x/xx/x1 1，x x1 1称菲涅尔半径（第称菲涅尔半径（第一菲涅尔半径），且有一菲涅尔半径），且有 21211ddddx第第3
7、 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15123.1.4 3.1.4 反射波反射波 电波在传输过程电波在传输过程中，遇到两种不同介中，遇到两种不同介质的光滑界面时，就质的光滑界面时，就会发生反射现象。图会发生反射现象。图3-5给出了从发射天给出了从发射天线到接收天线的电波线到接收天线的电波由反射波和直射波组由反射波和直射波组成的情况。反射波与成的情况。反射波与直射波的行距差为直射波的行距差为 dhhcbadRT2d1d2hRacbhT图图3-5 反射波和直射波反射波和直射波第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1513 由于直射波和反射波的起始
8、相位是一致的，由于直射波和反射波的起始相位是一致的，因此两路信号到达接收天线的时间差换算成相位因此两路信号到达接收天线的时间差换算成相位差差0为为 dTt220 再加上地面反射时大都要发生一次反相，再加上地面反射时大都要发生一次反相，实际的两路电波相位差实际的两路电波相位差为为 d20第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15143.1.5 多径效应与瑞利多径效应与瑞利(Rayleigh)衰落衰落 设发射机发设发射机发 后，接收机接收后，接收机接收端收到的合成信号为端收到的合成信号为 tAccos niiciicniitttRtttRtR11coscos式中：式中：
9、为第为第i条路径的接收信号；条路径的接收信号；为第为第i条路径的传输时间；条路径的传输时间；为第为第i条路径条路径的相位滞后，的相位滞后，。tRi ti ti ttici第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1515 tttRtttRtRciniiciniisinsincoscos11 ttRtxiniiccos1 ttRtxiniissin1 tttUttxttxtRccscccossincos txtxtUsc22 txtxtcsarctan为合成波的包络为合成波的包络；为合成波的相位。为合成波的相位。式中：式中：第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波
10、传播2022-8-1516 由于由于 和和 随时间的变化与随时间的变化与发射信号的载频周期相比是缓慢变化的，因发射信号的载频周期相比是缓慢变化的，因此及包络此及包络、相位也是缓慢变化的。通常，包相位也是缓慢变化的。通常，包络满足瑞利分布，相位满足均匀分布，可视络满足瑞利分布，相位满足均匀分布，可视为一个窄带过程。假设噪声为高斯白噪声，为一个窄带过程。假设噪声为高斯白噪声，噪声方差为噪声方差为 2 2，r为接收信号的包络幅度，则为接收信号的包络幅度，则包络概率密度函数和相位概率密度函数分别包络概率密度函数和相位概率密度函数分别为：为：ti tRi第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传
11、播2022-8-1517 2222exprrrp r0 21p202533.12)(0drrrprErmean222022224292.0222)(drrprrErEr均值：均值：方差：方差：第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1518瑞利分布的概率密度瑞利分布的概率密度第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15193.1.6 莱斯莱斯（Riceam）衰落分布衰落分布 在移动通信中，如果存在一个起支配作用在移动通信中，如果存在一个起支配作用的直达波（未受衰落影响），这时，接收端接的直达波（未受衰落影响），这时，接收端接收信号的包络为莱斯
12、（收信号的包络为莱斯（Riceam）分布。包络的分布。包络的概率密度函数概率密度函数p(r)为为 02022222ArIerrpAr00,0rrA第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15203.2 电波传播特性的估算（工程计算）电波传播特性的估算（工程计算）在实际中，由于移动通信的移动台在不停在实际中，由于移动通信的移动台在不停地运动。计算绕射损耗中的地运动。计算绕射损耗中的x、x1的数值处于的数值处于变化中，因而使用公式计算不平坦地区场强时变化中，因而使用公式计算不平坦地区场强时遇到较大的麻烦。遇到较大的麻烦。Egli John J提出一种经验提出一种经验模型，
13、并根据此模型提出经验修正公式，认为模型，并根据此模型提出经验修正公式，认为不平坦地区的场强等于平面大地反射公式算出不平坦地区的场强等于平面大地反射公式算出的场强加上一个修正值，其修正值为的场强加上一个修正值，其修正值为 3.2.1 Egli John J场强计算公式场强计算公式f40lg20式中式中,f为工作频率，以为工作频率，以MHz为单位。为单位。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1521fdhhdBEdBE40lg204lg20210fdhhdBA40lg204lg2021不平坦地区的场强公式不平坦地区的场强公式:不平坦地带传播衰减不平坦地带传播衰减:第第
14、3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1522 如果如果 采用米采用米(M)表示，表示，d用公里（用公里（km）表示，表示，f用用MHz表示，则不平坦地区的传播衰表示，则不平坦地区的传播衰耗耗L LA A为为 kmdmhmhMHzfdBLRTAlg40lg20lg20lg2088RThh、第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15233.2.2 奥村（奥村（Okumura）模型模型 l移动通信中电波传播的实际情况是复杂多变的。移动通信中电波传播的实际情况是复杂多变的。实践证明，任何试图使用一个或几个理论公式实践证明，任何试图使用一个或几个理论
15、公式计算所得的结果，都将引入较大误差，甚至与计算所得的结果，都将引入较大误差，甚至与实测结果相差甚远。为此，人们通过大量的实实测结果相差甚远。为此，人们通过大量的实地测量和分析，总结归纳了多种经验模型。在地测量和分析，总结归纳了多种经验模型。在一定情况下，使用这些模型对移动通信电波传一定情况下，使用这些模型对移动通信电波传播特性进行估算，通常都能获得比较准确的预播特性进行估算，通常都能获得比较准确的预测结果。测结果。l奥村（奥村（Okumura）模型模型 OM模型适用的范围：频率为模型适用的范围：频率为1501920MHz，基地，基地站天线高度为站天线高度为201000m，移动台天线高度为，移
16、动台天线高度为110 m，传播距离为，传播距离为1100km。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15241市区传播衰耗中值市区传播衰耗中值 1009080706050403020105321d/km300020001000700500300200100101235102030302040504060708090100506070d/km市区hb200 mhm3 m基本衰耗中值Am(f,d)/dB频率/MHz图图3-6 大城市准平滑地形基本衰大城市准平滑地形基本衰耗中值耗中值Am(f,d)第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1525l
17、由曲线上查得的基本衰耗中值由曲线上查得的基本衰耗中值Am(f，d)加上加上自由空间的传播衰耗自由空间的传播衰耗Lbs才是实际路径衰耗才是实际路径衰耗LT，即即 dfALLmbsT,第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1526l例例 3-1 当当 d=10 km，hb=200 m，hm=3 m，f=900 MHz时，由式（时，由式（3-1）可求得自由空间的）可求得自由空间的传播衰耗中值传播衰耗中值Lbs为为 dBfdLbs5.1119000lg2010lg2045.32lg20lg2045.32dBAdfAmm3010,900,dBdfALLmbsT5.141305
18、.111,第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1527 如果基站天线的高度不是如果基站天线的高度不是200m,则损耗中值的则损耗中值的差异用基站天线高度增益因子差异用基站天线高度增益因子Hb(hb,d)表示。图表示。图3-7给出了不同通信距离给出了不同通信距离d时，时，Hb(hb,d)与与hb的关系。的关系。显然，当显然，当hb200m时，时，Hb(hb,d)0dB；反之，当反之，当hb200m时，时，Hb(hb,d)0 dB。同理，当移动台天线高度不是同理，当移动台天线高度不是3m时，需用移时，需用移动台天线高度增益因子动台天线高度增益因子Hm(hm,f)加以修
19、正，参见加以修正，参见图图3-8。当当hm3m时，时，Hm(hm,f)0dB；反之，当反之，当hm3m时，时，Hm(hm,f)0dB。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1528图图3-7 基站天线高度增益因子基站天线高度增益因子市区hb200 m基地站天线高度增益因子Hb(hb,d)/dB304020105311008070506020305070100200300500 700 1000基地站天线有效高度hb/m2010虚线实线0102030d/km70100604020110d/km第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1529图
20、图3-8 移动台天线高度增益因子移动台天线高度增益因子2000100070040020010010020040010001075321 505101520市 区 :hm 3 m移动天线高度增益因子Hm(hm,f)/dB移 动 天 线 高 度hm/m大城市内中小城市内400 MHz以 上200 MHz以 下f/MHz第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1530 在考虑基站天线高度因子与移动台天线高度因子的情在考虑基站天线高度因子与移动台天线高度因子的情况下，式（况下，式（3-18）所示市区准平）所示市区准平滑地形的路径传播衰耗中滑地形的路径传播衰耗中值应为值应为),
21、(),(),(fhHdhHdfALLmmbbmbsT 例例3-2 在前面计算城市地区准平滑地形的路径衰耗中在前面计算城市地区准平滑地形的路径衰耗中值的例子中，当值的例子中，当hb=200m,hm=3m,d=10km,f=900MHz时，时，计算得计算得LT=141.5 dB。若将基地站天线高度改为若将基地站天线高度改为hb=50m,移动台天线高度改移动台天线高度改为为hm=2m,利用图利用图3-7、图、图3-8 可以对路径传播衰耗可以对路径传播衰耗中值重新中值重新进行修正。进行修正。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1531查图查图3-7得得 dBHdhHbbb
22、12)10,50(),(查图查图3-8得得 dBHfhHmmm2)900,2(),(修正后的路径衰耗中值修正后的路径衰耗中值LT为为 dBHHfhHdhHdfALLmbmmbbmbsT5.155)2()12(5.141)900,2()10,50(5.141),(),(),(第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15322.郊区和开阔地损耗的中值郊区和开阔地损耗的中值图图 3-9 郊区修正因子郊区修正因子200010007005003002001000510152025郊区修正因子Kmr/dB频率/MHzd 1 kmd 5 kmd 10 kmd 20 km第第3 3章
23、章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1533图图 3-10 开阔地、准开阔地修正因子开阔地、准开阔地修正因子Qo:开阔区Qr:准开阔区353025201510020030050070010002000频率 f/MHz开阔区修正因子Qo/dB准开阔区修正因子Qr/dBQrQo第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15343.不规则地形上传播损耗的中值不规则地形上传播损耗的中值(1)丘陵地的修正因子丘陵地的修正因子Kh(2)孤立山岳修正因子孤立山岳修正因子Kjs(3)斜波地形修正因子斜波地形修正因子Ksp(4)水陆混合路径修正因子水陆混合路径修正因子K
24、S第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1535(1)丘陵地的修正因子丘陵地的修正因子Kh 丘陵地的地形参数用地形起伏高度丘陵地的地形参数用地形起伏高度h表表征。它的定义是：自接收点向发射点延伸征。它的定义是：自接收点向发射点延伸10km的范围内，地形起伏的的范围内，地形起伏的90%与与10%的高的高度差度差(参见图参见图3-11上方上方)即为即为h。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1536图图3-11 丘陵地形丘陵地形修正因子修正因子Kh10010203010203050 70 100200 300500h/m丘陵地修正因子Kh/
25、dB基地站发射d10 km时dm510 kmdm10 kmhh的定义10%90%第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1537图图3-12 丘陵地形丘陵地形微小修正因子微小修正因子Khf1020305070 10020030050001020h/m微小修正值Khf/(dB)h地形起伏与电场变化的对应关系电场变化按 Kh修正后的中值地形起伏 Khf Khf第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1538(2)孤立山岳修正因子孤立山岳修正因子Kjs 图图3-13给出的是适用于工作频段为给出的是适用于工作频段为450900MHz、山山岳高度在岳高
26、度在110350m范围，由实测所得的弧立山岳地形的范围，由实测所得的弧立山岳地形的修正因子修正因子Kjs的曲线。其中，的曲线。其中，d1是发射天线至山顶的水平是发射天线至山顶的水平距离，距离，d2是山顶至移动台的水平距离。图中，是山顶至移动台的水平距离。图中，Kjs是针对是针对山岳高度山岳高度H=200m所得到的场强中值与基准场强的差值。所得到的场强中值与基准场强的差值。如果实际的山岳高度不为如果实际的山岳高度不为200m时，上述求得的修正因子时，上述求得的修正因子Kjs还需乘以系数还需乘以系数，计算计算的经验公式为的经验公式为 H07.0式中，H的单位为m。第第3 3章章 移动通信的电波传播
27、移动通信的电波传播2022-8-1539图图 3 13 孤立山岳修正因子孤立山岳修正因子2010010200246810孤立山岳至移动台的距离d2/km孤立山岳修正因子Kjs/dBA曲线:d160 kmB曲线:d130 kmC曲线:d115 kmABC孤立山岳典型地形T(基地站)T(基地站)31 013kmd1d2HR(移动台)H200 m第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1540(3)斜波地形修正因子斜波地形修正因子Ksp 斜坡地形系指在斜坡地形系指在510km范围内的倾斜地范围内的倾斜地形。若在电波传播方向上，地形逐渐升高，称形。若在电波传播方向上，地形逐渐
28、升高，称为正斜坡，倾角为为正斜坡，倾角为+m；反之为负斜坡，倾角反之为负斜坡，倾角为为-m，如图如图 3-14 的下部所示。的下部所示。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1541图图 3-14 斜坡地形修正因子斜坡地形修正因子201001020201001020斜坡地形修正因子Ksp/dB平均倾角m/mradd60 kmd30 kmd10 kmd30 km(基地站)发射mm第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1542(4)水陆混合路径修正因子水陆混合路径修正因子KS1008060402005101520水面距离与全距离的比率(dSR
29、/d)/%水陆混合路径修正因子Ks/dBd30 kmd60 kmAABB水面水面T(基地站)(移动台)R(移动台)RT(基地站)dSRddSRd(A)(B)第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15434.任意地形的信号中值预测任意地形的信号中值预测 前面我们介绍了电波传输衰耗中值与工作前面我们介绍了电波传输衰耗中值与工作频率、通信距离、天线高度等的关系，并给出频率、通信距离、天线高度等的关系，并给出了电波传播的各种衰耗曲线。利用这些曲线，了电波传播的各种衰耗曲线。利用这些曲线，就可以对各种地形地物情况下的信号中值做出就可以对各种地形地物情况下的信号中值做出预测。信
30、号中值可以是场强中值，也可以是路预测。信号中值可以是场强中值，也可以是路径衰耗中值或是接收信号的功率中值，总之，径衰耗中值或是接收信号的功率中值，总之，都是用来表示移动通信电波传播特性的。不过都是用来表示移动通信电波传播特性的。不过在传输电路计算中，常用功率中值和路径衰耗在传输电路计算中，常用功率中值和路径衰耗中值。下面简要说明预测步骤。中值。下面简要说明预测步骤。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1544（1）计算自由空间的传播衰耗。）计算自由空间的传播衰耗。MHzfkmdLbslg20lg2045.32（2）市区准平滑地形的信号中值。）市区准平滑地形的信号中
31、值。fhHdhHdfALLmmbbmbsT,（3）任意地形地物情况下的信号中值。）任意地形地物情况下的信号中值。TTAKLLKT为地形地物修正因子。为地形地物修正因子。如果发射机送至天线的发射功率为如果发射机送至天线的发射功率为PT，则则市区准平滑地形接收功率中值市区准平滑地形接收功率中值PP为为),(),(),(fhHdhHdfALPLPPmmbbmbsTTTP第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1545 KT由如下项目构成：由如下项目构成：sspjshfhromrTKKKKKQQkK式中：式中：Kmr为郊区修正因子，可由图为郊区修正因子，可由图3-9查得；查得
32、；Qo，Qr为开阔区、准开阔区修正因子，可由图为开阔区、准开阔区修正因子，可由图3-10查得；查得；Kh，Khf为丘陵地形修正因子及丘陵地微小修正值，可由为丘陵地形修正因子及丘陵地微小修正值，可由图图 3-11、图、图3-12查得；查得；Kjs为孤立山岳地形修正因子，可由图为孤立山岳地形修正因子，可由图3-13查得；查得；Ksp为斜坡地形修正因子，可由图为斜坡地形修正因子，可由图3-14查得；查得；Ks为水陆混合地形修正因子，可由图为水陆混合地形修正因子，可由图3-15查得。查得。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1546 如果发射机送至天线的发射功率为如果发射
33、机送至天线的发射功率为PT，则市区准平则市区准平滑地形接收功率中值滑地形接收功率中值PP为为),(),(),(fhHdhHdfALPLPPmmbbmbsTTTP 任意地形地物情况下接收信号的功率中值任意地形地物情况下接收信号的功率中值PPC是以是以市区准平滑地形的接收功率中值市区准平滑地形的接收功率中值PP为基础，加上地形地为基础，加上地形地物修正因子物修正因子KT，即即 TPPCKPP第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1547 例例3-3 某一移动电话系统，工作频率为某一移动电话系统，工作频率为 450 MHz，基站天线高度为基站天线高度为70m，移动台天线高
34、度移动台天线高度为为1.5m，在市区工作，传播路径为准平滑地形，在市区工作，传播路径为准平滑地形，通信距离为通信距离为20km，求传播路径的衰耗中值。求传播路径的衰耗中值。解解:(1)自由空间的传播衰耗自由空间的传播衰耗:dBMHzkmMHzfkmdLbs5.111)(450lg20)(20lg2045.32)(lg20)(lg2045.32第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1548(2)市区准平滑地形的衰耗中值市区准平滑地形的衰耗中值:由图由图3-6查得查得 由图由图3-7查得查得由图由图3-8查得查得所以，准平滑地形市区衰耗中值为所以，准平滑地形市区衰耗中值
35、为dBAdfAmm5.30)20,450(),(dBHdhHbbb10)20,70(),(dbHfhHmmm3)450,5.1(),(dBfhHdhHdfALLmmbbmbsT155)3()10(5.305.111),(),(),(第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1549 (3)任意地形地物情况下的衰耗中值任意地形地物情况下的衰耗中值:根据已知条件可知：根据已知条件可知：因为因为 所以所以 dBLKLLTTTA1550TK第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1550 例例3-4 若上题改为在郊区工作，传播路径是正斜若上题改为在郊区
36、工作，传播路径是正斜坡，且其他条件不变，再求传播路径的衰耗中值。坡，且其他条件不变，再求传播路径的衰耗中值。解解:根据已知条件根据已知条件 由图由图3-9查得查得 由图由图3-14查得查得 所以地形地物修正因子所以地形地物修正因子KT为为 因此传播路径衰耗中值因此传播路径衰耗中值LA为为dBKmr5.8dBKsp5.4dBKKKspmrT13dBKLLTTA14313155第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1551 5.其他因素的影响其他因素的影响（1）街道走向的影响）街道走向的影响（2）建筑物的穿透衰耗）建筑物的穿透衰耗LP（3）植被衰耗）植被衰耗LZ （4）
37、隧道中的传播衰减隧道中的传播衰减 第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1552（1）街道走向的影响）街道走向的影响 l电波传播的衰耗中值与街道的走向（相对于电波传播的衰耗中值与街道的走向（相对于电波传播方向）有关。特别是在市区，走向电波传播方向）有关。特别是在市区，走向与电波传播方向平行（纵向）或垂直（横向）与电波传播方向平行（纵向）或垂直（横向）时，在距基站同一距离上，接收的场强中值时，在距基站同一距离上，接收的场强中值相差很大。这是由于建筑物形成的沟道有利相差很大。这是由于建筑物形成的沟道有利于电波的传播，因而在于电波的传播，因而在纵向街道上衰耗较小，纵向街道
38、上衰耗较小，横向街道上衰耗较大横向街道上衰耗较大。也就是说，在纵向街。也就是说，在纵向街道上的场强中值高于基准场强中值，在横向道上的场强中值高于基准场强中值，在横向街道上的场强中值低于基准场强中值。街道上的场强中值低于基准场强中值。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1553100705030201075864202468距离 d/km(a)纵向线路修正值Kai/dB(b)横向线路修正值Kac/dB(b)Kac(a)Kai图图3-16 市区街道走向修正值市区街道走向修正值 第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1554（2）建筑物的穿透
39、衰耗）建筑物的穿透衰耗LP 各个频段的电波穿透建筑物的能力是不各个频段的电波穿透建筑物的能力是不同的。一般来说，波长越短，穿透能力越强。同的。一般来说，波长越短，穿透能力越强。同时，各个建筑物对电波的吸收也是不同的。同时，各个建筑物对电波的吸收也是不同的。不同的材料、结构和楼房层数，其吸收衰耗不同的材料、结构和楼房层数，其吸收衰耗的数据都不一样。例如，砖石的吸收较小，的数据都不一样。例如，砖石的吸收较小，钢筋混凝土的大些，钢结构的最大。钢筋混凝土的大些，钢结构的最大。PobLLL 式中：式中：L Lb b为实际路径衰耗中值，为实际路径衰耗中值，Lo为在为在街心的衰耗中值，街心的衰耗中值，L L
40、p p为建筑物的穿透衰耗。为建筑物的穿透衰耗。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1555频率频率/MHz 150250450800平均穿透衰平均穿透衰耗耗/dB 22221817表表3-1 建筑物的穿透衰耗建筑物的穿透衰耗(地面层地面层)第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-155614楼层12108642001010203040衰耗/dB图图3-17 信号衰耗与楼层高度信号衰耗与楼层高度 第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1557（3）植被衰耗）植被衰耗LZ 树木、植被对电波有吸收作用。在传播路树木、
41、植被对电波有吸收作用。在传播路径上，由树木、植被引起的附加衰耗不仅取决径上，由树木、植被引起的附加衰耗不仅取决于树木的高度、种类、形状、分布密度、空气于树木的高度、种类、形状、分布密度、空气湿度和季节变化，还取决于工作频率、天线极湿度和季节变化，还取决于工作频率、天线极化、通过树木的路径长度等多方面因素。在城化、通过树木的路径长度等多方面因素。在城市中，由于树木、绿地与建筑物往往是交替存市中，由于树木、绿地与建筑物往往是交替存在着的，所以，它对电波传播引起的衰耗与森在着的，所以，它对电波传播引起的衰耗与森林对电波传播的影响是不同的。大片森林对电林对电波传播的影响是不同的。大片森林对电波传播产生
42、的附加衰耗可参看图波传播产生的附加衰耗可参看图3-18。图中，。图中，曲线曲线A与与B分别相对于垂直极化波与水平极化波。分别相对于垂直极化波与水平极化波。一般来说，垂直极化波比水平极化波的衰耗稍一般来说，垂直极化波比水平极化波的衰耗稍大些。大些。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15580.40.30.20.100.40.30.20.1100005000305010020050010002000f/MHz附加损耗/(dB/m)A:垂直极化B:水平极化图图3-18 森林地带的附加衰耗森林地带的附加衰耗 zbLLL0第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传
43、播2022-8-1559（4）隧道中的传播衰减隧道中的传播衰减 移动通信的空间电波传播在遇到隧道等地理移动通信的空间电波传播在遇到隧道等地理障碍时，将受到严重衰落而不能通信。如地铁及障碍时，将受到严重衰落而不能通信。如地铁及地下铁矿、煤矿井下无线调度系统，乘坐汽车、地下铁矿、煤矿井下无线调度系统，乘坐汽车、火车在穿越山洞隧道时使用移动电话均需解决隧火车在穿越山洞隧道时使用移动电话均需解决隧道或地下通道的电波传播问题。空间电波在隧道道或地下通道的电波传播问题。空间电波在隧道中传播时，由于隧道壁的吸收及电波的干涉作用中传播时，由于隧道壁的吸收及电波的干涉作用会受到较大的衰耗。会受到较大的衰耗。第第
44、3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1560104070100130160103050100300距离/m衰耗/dBAB图图3-19 电波在隧道中的传播衰耗电波在隧道中的传播衰耗 sdbLLL0第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1561l当通信系统中的一方天线在隧道外时，则由于当通信系统中的一方天线在隧道外时，则由于地形、地物的阻挡，通信距离还要大大缩短。地形、地物的阻挡，通信距离还要大大缩短。l电波在隧道中的衰耗还与工作频率有关，频率电波在隧道中的衰耗还与工作频率有关，频率越高，衰耗越小。这是由于隧道对较高频率电越高，衰耗越小。这是由
45、于隧道对较高频率电磁波形成了有效的波导，因而使传播得到改善。磁波形成了有效的波导，因而使传播得到改善。l当隧道出现分支或转弯时，衰耗会急剧增加，当隧道出现分支或转弯时，衰耗会急剧增加，弯曲度越大，衰耗越严重。弯曲度越大，衰耗越严重。例如，例如，450MHz的的电波，在直隧道内衰耗为电波，在直隧道内衰耗为6dB，一个直角转弯一个直角转弯后，衰耗为后，衰耗为58dB,所以转弯后通信距离将大大所以转弯后通信距离将大大缩短。缩短。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1562l解决电波在隧道中的传播问题，通常可采用两种解决电波在隧道中的传播问题，通常可采用两种措施：一是在较
46、高频段（数百兆赫），使用强方措施：一是在较高频段（数百兆赫），使用强方向性天线，把电磁波集中射入隧道内，但传播距向性天线，把电磁波集中射入隧道内，但传播距离也不能很长，且受到车体的影响（特别是地铁离也不能很长，且受到车体的影响（特别是地铁列车驶入隧道后，占用了隧道内绝大部分的空列车驶入隧道后，占用了隧道内绝大部分的空间）；二是在隧道中，纵向沿隧道壁铺设导波线间）；二是在隧道中，纵向沿隧道壁铺设导波线（通常为泄漏电缆），使电磁波沿着导波线在隧（通常为泄漏电缆），使电磁波沿着导波线在隧道中传播，从而减小传播衰耗。在导波线附近的道中传播，从而减小传播衰耗。在导波线附近的移动台天线可以通过与导波线开放
47、式泄漏场发生移动台天线可以通过与导波线开放式泄漏场发生耦合，实现与基站的通信。在图耦合，实现与基站的通信。在图 3-19中，曲线中，曲线B为为200平衡线导波线的衰耗曲线。平衡线导波线的衰耗曲线。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-15633.2.3 Okumura-Hata方法方法)(lg)lg55.69.44)(lg82.13lg16.2655.69(dBdhhhfLbmbb（市区）)(4.5)28lg(2(2dBfLLbb市区）郊区）)(94.40lg33.18)(lg78.4(2dBffLLbb市区）开阔区）为了在系统设计时为了在系统设计时,使使Okumu
48、ra预测方法能预测方法能采用计算机进行预测，采用计算机进行预测，Hata对对Okumura提出的提出的基本中值场强曲线进行了公式化处理，所得基本基本中值场强曲线进行了公式化处理，所得基本传输损耗的计算公式如下：传输损耗的计算公式如下：第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1564大城市大城市中、小城市)400(97.4)75.11(lg2.3)200(1.1)54.1(lg29.88.0lg56.1)7.0lg1.1()(22MHzfhMHzfhfhfhmmmm移动台天线高度校正因子：移动台天线高度校正因子：第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播202
49、2-8-15653.2.4 微蜂窝系统的覆盖区预测模式微蜂窝系统的覆盖区预测模式l在微蜂窝系统中，基站天线高度通常低于屋顶，在微蜂窝系统中，基站天线高度通常低于屋顶，电波传播由其周围建筑物的绕射和散射决定，电波传播由其周围建筑物的绕射和散射决定，即主要射线传播是在类似于槽形波导的街道峡即主要射线传播是在类似于槽形波导的街道峡谷中进行谷中进行。COST-231-Walfish-Ikegami模式可模式可用于宏蜂窝及微蜂窝作传播损耗预测。但是，用于宏蜂窝及微蜂窝作传播损耗预测。但是，在基站天线高度大致与其附近的屋顶高度同一在基站天线高度大致与其附近的屋顶高度同一水平时，屋顶高度的微小变化将引起路径
50、损耗水平时，屋顶高度的微小变化将引起路径损耗的急剧变化，这时容易造成预测误差。的急剧变化，这时容易造成预测误差。第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1566基站hbhRoofhbhmhmwbd(a)(b)建筑物入射波图图3-20 环境参数的定义环境参数的定义(a)环境参数；环境参数；(b)街道方向街道方向 第第3 3章章 移动通信的电波传播移动通信的电波传播2022-8-1567微蜂窝覆盖区预测计算模式分为两部分微蜂窝覆盖区预测计算模式分为两部分（1 1）视线传播。基本传播损耗采用下式计算：）视线传播。基本传播损耗采用下式计算：（2）非视线传播。即在街道峡谷内有高
