移动通信技术与网络优化_第2章_电波与天线工作原理及优化.ppt

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1、第2章电波与天线工作原理及优化2021/7/301广东农工商职业技术学院电信系第2章电波与天线工作原理及优化2.1电波传播特性当前陆地移动通信主要使用的频段为VHF和UHF，即150MHz，450MHz、900MHz、1800MHz、2.4GHz。移动通信中的传播方式主要有直射波、反射波、地表面波等传播方式，地表面波的传播损耗随着频率的增高而增大，传播距离有限。2021/7/302广东农工商职业技术学院电信系第2章电波与天线工作原理及优化图2.1典型的移动信道电波传播路径2021/7/303广东农工商职业技

2、术学院电信系第2章电波与天线工作原理及优化2.1.1自由空间电波传播方式自由空间电波传播是指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，可以认为是直射波传播，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。请思考：为什么当电波经过一段路径传播后，能量仍会受到衰减？由于辐射能量的扩散而引起的。2021/7/304广东农工商职业技术学院电信系直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗Lbs：式中,d为距离(km),f为工作频率(MHz)。可见：自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只

3、与工作频率f和传播距离d有关。第2章电波与天线工作原理及优化2021/7/305广东农工商职业技术学院电信系第2章电波与天线工作原理及优化2.1.3阴影效应1、什么是阴影效应？当电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物、植被（高大的树林）等障碍物的阻挡时，会产生电磁场的阴影。图2.2阴影效应示意图2021/7/306第2章电波与天线工作原理及优化2、盲区移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时，存在阴影区（盲区）。因此盲区定义是某些特定区域中，电波被吸收或被反射而使移动台接收不到信息的区域。它要求在网络规划、设置基

4、站时必须予以充分的考虑。2021/7/307广东农工商职业技术学院电信系第2章电波与天线工作原理及优化3、慢衰落阴影效应使接收天线处场强中值发生变化，从而引起衰落，由于这种衰落的变化速率较慢，又称为慢衰落。慢衰落速率主要决定于传播环境，即移动台周围地形，包括山丘起伏，建筑物的分布与高度，街道走向，基站天线的位置与高度，移动台行进速度等，而与频率无关。2021/7/308广东农工商职业技术学院电信系第2章电波与天线工作原理及优化慢衰落的深度，即接收信号局部中值电平变化的幅度取决于信号频率与障碍物状况。频率较高

5、的信号比频率较低的信号容易穿透建筑物，而频率较低的信号比频率较高的信号更具有较强的绕射能力。慢衰落的特性是与环境特征密切相关的，可用电场实测的方法找出其统计规律。2021/7/309广东农工商职业技术学院电信系第2章电波与天线工作原理及优化2.1.4移动信道的多径传播特性1、陆地移动信道的主要特征是多径传播。图2.3电磁波传播路径示意图2021/7/3010到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。由于电波通过各个路径的距离不同，因而各条反射波到达时间不同，相位也就不同。或者说

6、接收信号由直射波和反射波叠加而成，各信号到达接收点时幅度和相位都不一样，使接收信号电平起伏不定，使接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。这种衰落是由于多径现象所引起的，称为多径衰落。第2章电波与天线工作原理及优化2021/7/3011广东农工商职业技术学院电信系第2章电波与天线工作原理及优化2.1.5多普勒效应指当移动台在运动中通信时，相对速度引起的频移。频移与速度和入射波方向有关。可用下式表示：式中，是入射电波与移动台运动方向的夹角，v是运动速度，是波长。2021/7/3012广东农工商职业技术学院

7、电信系第2章电波与天线工作原理及优化2.1.6电波传播损耗预测模型与中值路径损耗预测1、信号中值预测电波传播的路径损耗预测问题，又称为信号中值预测。2、损耗预测模型场强估算模型；Okumura模式（OM模型）；Egli模型；Bullingron（BM）模型。2021/7/3013广东农工商职业技术学院电信系知识补充：奥村(Okumura)模型，简称OM模型它是使用不同的频率，不同的天线高度，选择不同的距离进行一系列测试，最后绘成经验曲线而构成的模型。该模型将城市视为“准平滑地形”，给出城市场强中值。对于郊区

8、，给出开阔区的场强中值，它是以城市场强中值为基础进行修正的。对于“不规划地形”也给出了相应的修正因子。第2章电波与天线工作原理及优化2021/7/3014广东农工商职业技术学院电信系OM模型适用范围：频率为100~1500MHz；基站天线高度为30~200m；移动台天线高度为1~10m；传播距离为1~20km的范围场强预测。第2章电波与天线工作原理及优化2021/7/3015广东农工商职业技术学院电信系1.市区传