微小区电波传播特性的分析

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1、第2卷第2期信息与电子工程Vo1．2，No．22004年6月INFORMATIONANDELECTRONICENGINEERINGJun．，2004微小区电波传播特性的分析1,23汪建，黄平（1.四川大学电子信息学院，成都610064；2.四川农业大学生命科学理学院，雅安625000；3.电子科技大学电子工程学院，成都610054）摘要：分析了一种新型微小区的电波传播，预测城市小区环境下的传播损耗。该方法建立在电波传播和几何光学理论及费塞尔理论的基础上，分析考虑了不同情况下电波的空间传播与屋顶衍射，计算出路径的传播损耗。关键词：电子技术；电波传播；传播模型；路径损

2、耗；几何光学理论；几何衍射理论中图分类号：TP911.23文献标识码：A文章编号：1672-2892(2004)02-0098-041引言通信的发展与普及给人们带来了极大方便，也促进了新的需求，目前城市宏小区系统扩容的压力也在通信的高速增长中变得越来越紧迫。为此，开始采用微蜂窝、微微蜂窝等传播系统，减小小区半径以提高绩率复用率，增加通信容量。同时也由于城市中各种住宅小区雨后春笋般地不断涌现出来，促进了PCS（PersonalCommunicationSystem），wirelessLAN(LocalAreaNetwork)，W—PABX(Wireless—Priv

3、ateAutomaticBranchExchange)等各种新一代的个人通信系统的研究。这些新的无线通信也急需研究相应的室内外电波传播特性，建立信道模型，以便在工程应用中进行区域划分和设计。这些住宅小区大多远离市中心区高层建筑物区，在城市的边缘或郊区由成排成片的高度几乎相等的建筑物组成。随着小区的发展，与老城区一起，使得在总体看来不规则，但在局部却又有不少规则如矩形的混合街区，这些小区的宽度范围多从100米到1000米，有的常在新的街区的一边排成一排，有时一整个街区都是如此，那么对于无线通讯在这些小区的传播又是怎么样的呢？城市微小区内电波传播除了具备常规宏小区移动

4、通信的一般特点外,由于基站天线高度的限制和周围建筑物的影响,将更加依赖于天线周围的环境。城市微小区电波传播机制十分复杂,但总体而言可以用下列基本[1]传播机制加以解释,即电波的直射、反射、散射、衍射及透射。2微小区传播的一般特征和分析首先描述简单的情况，考虑在传播路径上是垂直的一排排建筑物，这些建筑物也都有几乎相等的高度，并均位于同一平面上。在现在的生活小区中,基站天线总是不太高,一般都安装于楼顶，并且为使基站信号更利于传播，基站天线常高于楼顶3－4米，由于建筑物拐角衍射影响、基台天线高度的限制及建筑物的阻挡，这样在小区天线到用户的传播过程可以被看做是发生在一排排

5、建筑物顶上的传播和发生在用户附近的屋顶上到用户的衍射，并且主要由三部分组成：1）电波直射到用户，也就是自由空间上的传播，用户处于视距之内；2）通过街对面的建筑物墙体和地面的反射到用户的传播及前面成排的建筑物由于衍射到达用户的传播；3）来自用户所在处的前面和后面的屋顶向下的衍射。如图1所示，城市微小区内电波传播路径损耗是直射路径、反射路径和衍射路径损耗的组合。在任意给定的接收点,移动台接收的功率为不同路径的射线强度之和。如果用分贝表示路径损耗的话，有PG=++10logPG10logPG10logPG（1）dB0rdf2æöl其中PG为电波直达径的损耗，大小为PG=

6、，图1电波传播的图示00ç÷èø4pR而PG为电波经屋顶衍射的路径损耗，对于该路径上的电波传播特性，由于有来自垂直平面上的阻碍，引起r收稿日期：2004-02-22；修回日期：2004-05-10作者简介：汪建（1968-），男，讲师，主要从事计算机应用与模式识别，电路与系统方面的研究。第2期汪建等：微小区无线传播的分析99多次衍射，情况要复杂一些，计算也较难。由于基站天线比建筑物高得不太多，在屋顶上的传播可近似看成水平的，传播的机制涉及接连通过的几排建筑物的多次衍射，向下到地面的波可以被反射回到屋顶并在第2次衍射后再加入到建筑物上方传播的波中，但由于此过程涉及了

7、两个大角度的衍射和多次的反射，因此最终的影响将很小。同时由于建筑物在相对于传播方向上是横向均匀的，因此建筑物对基站天线辐射的球面波的影响将和由平行于排的线源天线辐射的柱面波所造成的影响是相同的。可简化地用建筑物的中心平面作衍射屏来代替成[2]排的建筑物，采用物理光学和Fresnel的方法可较好地求出第n+1屏的场，即经过n幢建筑物时的场为：jp-jkr4ke¥H(xn+1,yn+1)»-eòhnH()xnynndy（2）4pr22其中，rx=(-x)+-()yy。n++1nn1n将上式中被积函数用泰勒级数展开，引入Borsma函数后，同样能得到PG的近似值r223

8、PGr=(