最新丘陵地的修正因子PPT课件.ppt

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1、丘陵地的修正因子3.1VHF﹑UHF频段电波传播特性当前陆地移动通信主要使用的频段VHF和UHF,即150MHZ、450MHZ、900MHZ、1800MHZ,2000MHZ。移动通信中传播的方式主要有直射波、反射波和地表面波等传播方式。在分析移动通信信道时,主要考虑直射波和反射波的影响。图3-1为典型的移动信道电波传播路径。图3-1典型的移动信道电波传播路径(a)负余隙(b)正余隙图3-3菲涅尔余隙根据菲涅尔绕射理论,可得到障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系如图3-4所示。其中x1称菲涅尔

2、半径(第一菲涅尔半径):图3-4绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系结论:当横坐标x/x1>0.5时,则障碍物对直射波的传播基本上没有影响。当x=0时,TR直射线从障碍物顶点擦过时,绕射损耗约6dB;当x<0时,TR直射线低于障碍物顶点,损耗急剧增加。3.1.4反射波电波在传输过程中,遇到两种不同介质的光滑界面时,就会发生反射现象。图3-5给出了从发射天线到接收天线的电波由反射波和直射波组成的情况。反射波与直射波的行距差为:两路信号到达接收天线的时间差换算成相位差为:图3-5反射波和直射波再加上地面反射

3、时大都要发生一次反相,实际的两路电波相位差:3.1.5多径效应与瑞利型衰落特性设发射机发出的信号为:则接收机接收端收到的合成信号为:式中为第i条路径的接收信号;为第i条路径的传输时间;为第i条路径的相位滞后,(3-8)和随时间的变化与发射信号的载频周期相比,通常要缓慢得多,所以,可以认为是缓慢变化的随机过程。所以(3-8)式可写成:(3-9)设:则(3-9)式可写为:为合成波的包络;为合成波的相位。通常满足瑞利分布,相位满足均匀分布,可视为一个窄带过程。则:由上式可得出瑞利衰落的一些特性:均值为:

4、方差为:3.1.6莱斯(Rician)衰落分布在移动通信中,如果存在一个起支配作用的直达波(未受衰落影响),此时,接收端接收信号的包络为莱斯(Rician)分布。设若莱斯分布瑞利分布3.2电波传播特性的估算(工程计算)3.2.1Egli.John.J.场强计算公式☆在实际中,由于移动通信的移动体在不停地运动。计算绕射损耗中的x、x1的数值处于变化中。☆Egli.John.J.提出一种经验模型,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的场强加上一个修正值,其修正值为

5、:☆则不平坦的场强公式为☆或者说,不平坦地带传播衰减为☆如果h1、h2用米表示,d用公里(km)表示,f用MHz表示,则3.2.2奥村(Okumura)模型OM模型(Okumura模型):由奥村等人,在日本东京,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,最后绘成经验曲线构成的模型。思路:将城市视为“准平滑地形”,给出城市场强中值。对于郊区,开阔区的场强中值,则以城市场强中值为基础进行修正。对于“不规划地形”也给出了相应的修正因子。由于这种模型给出的修正因子较多,可以在掌握详细地

6、形,地物的情况下,得到更加准确的预测结果。OM模型适用的范围:频率150~1920MHZ,可扩展到3000MHZ,基地站天线高度为20~1000米,移动台天线高度为1~10米,传播距离为1~100千米。⒈市区传播衰耗中值在城市街道地区,电波传播衰耗取决于传播距离d、工作频率f、基地站天线有效高度hb、移动台天线高度hm以及街道的走向和宽度等。准平滑地形,市区的传播衰耗中值又称其为基本衰耗中值(或基准衰耗中值)。OM模型中,给出了准平滑地形,市区传播衰耗中值的预测曲线族,如图3-6所示。图中纵座标以

7、分贝计量,这是在基地站天线有效高度hb=200m,移动台天线高度hm=3m,以自由空间传播衰耗为基准(0dB),求得的衰耗中值的修正值Am(f,d)。图3-6准平滑地形大城市基本衰耗中值Am(f,d)图3-7基地站天线高度增益因子图3-8移动台天线高度增益因子由曲线上查得的基本衰耗中值Am(f,d)加上自由空间的传播衰耗Lbs才是实际路径衰耗LT。若基地站天线有效高度不是200m,可利用图3-7查出修正因子Hb(hb,d),对基本衰耗中值加以修正,它成为基站天线高度的增加因子。若移动台天线高度不等

8、于3m时,可利用图3-8查出修正因子Hm(hm,f),对基本衰耗中值进行修正,它称为移动台天线高度的增益因子。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,市区路径传播衰耗中值应为:例:计算准平滑地形,城市地区的路径衰耗中值。已知:hb=50m,hm=2m,d=10km,f=900MHz解:首先求得自由空间的传播衰耗中值Lbs为:查图3-6可求得Am(f,d),即利用式(3.18)就可以计算出准平滑地形,城市街道地区的传播衰耗中值:查图3-7得查图3-8得则修正后的路径衰耗中

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1、丘陵地的修正因子3.1VHF﹑UHF频段电波传播特性当前陆地移动通信主要使用的频段VHF和UHF,即150MHZ、450MHZ、900MHZ、1800MHZ,2000MHZ。移动通信中传播的方式主要有直射波、反射波和地表面波等传播方式。在分析移动通信信道时,主要考虑直射波和反射波的影响。图3-1为典型的移动信道电波传播路径。图3-1典型的移动信道电波传播路径(a)负余隙(b)正余隙图3-3菲涅尔余隙根据菲涅尔绕射理论,可得到障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系如图3-4所示。其中x1称菲涅尔

2、半径(第一菲涅尔半径):图3-4绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系结论:当横坐标x/x1>0.5时,则障碍物对直射波的传播基本上没有影响。当x=0时,TR直射线从障碍物顶点擦过时,绕射损耗约6dB;当x<0时,TR直射线低于障碍物顶点,损耗急剧增加。3.1.4反射波电波在传输过程中,遇到两种不同介质的光滑界面时,就会发生反射现象。图3-5给出了从发射天线到接收天线的电波由反射波和直射波组成的情况。反射波与直射波的行距差为:两路信号到达接收天线的时间差换算成相位差为:图3-5反射波和直射波再加上地面反射

3、时大都要发生一次反相,实际的两路电波相位差:3.1.5多径效应与瑞利型衰落特性设发射机发出的信号为:则接收机接收端收到的合成信号为:式中为第i条路径的接收信号;为第i条路径的传输时间;为第i条路径的相位滞后,(3-8)和随时间的变化与发射信号的载频周期相比,通常要缓慢得多,所以,可以认为是缓慢变化的随机过程。所以(3-8)式可写成:(3-9)设:则(3-9)式可写为:为合成波的包络;为合成波的相位。通常满足瑞利分布,相位满足均匀分布,可视为一个窄带过程。则:由上式可得出瑞利衰落的一些特性:均值为:

4、方差为:3.1.6莱斯(Rician)衰落分布在移动通信中,如果存在一个起支配作用的直达波(未受衰落影响),此时,接收端接收信号的包络为莱斯(Rician)分布。设若莱斯分布瑞利分布3.2电波传播特性的估算(工程计算)3.2.1Egli.John.J.场强计算公式☆在实际中,由于移动通信的移动体在不停地运动。计算绕射损耗中的x、x1的数值处于变化中。☆Egli.John.J.提出一种经验模型,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的场强加上一个修正值,其修正值为

5、:☆则不平坦的场强公式为☆或者说,不平坦地带传播衰减为☆如果h1、h2用米表示,d用公里(km)表示,f用MHz表示,则3.2.2奥村(Okumura)模型OM模型(Okumura模型):由奥村等人,在日本东京,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,最后绘成经验曲线构成的模型。思路:将城市视为“准平滑地形”,给出城市场强中值。对于郊区,开阔区的场强中值,则以城市场强中值为基础进行修正。对于“不规划地形”也给出了相应的修正因子。由于这种模型给出的修正因子较多,可以在掌握详细地

6、形,地物的情况下,得到更加准确的预测结果。OM模型适用的范围:频率150~1920MHZ,可扩展到3000MHZ,基地站天线高度为20~1000米,移动台天线高度为1~10米,传播距离为1~100千米。⒈市区传播衰耗中值在城市街道地区,电波传播衰耗取决于传播距离d、工作频率f、基地站天线有效高度hb、移动台天线高度hm以及街道的走向和宽度等。准平滑地形,市区的传播衰耗中值又称其为基本衰耗中值(或基准衰耗中值)。OM模型中,给出了准平滑地形,市区传播衰耗中值的预测曲线族,如图3-6所示。图中纵座标以

7、分贝计量,这是在基地站天线有效高度hb=200m,移动台天线高度hm=3m,以自由空间传播衰耗为基准(0dB),求得的衰耗中值的修正值Am(f,d)。图3-6准平滑地形大城市基本衰耗中值Am(f,d)图3-7基地站天线高度增益因子图3-8移动台天线高度增益因子由曲线上查得的基本衰耗中值Am(f,d)加上自由空间的传播衰耗Lbs才是实际路径衰耗LT。若基地站天线有效高度不是200m,可利用图3-7查出修正因子Hb(hb,d),对基本衰耗中值加以修正,它成为基站天线高度的增加因子。若移动台天线高度不等

8、于3m时,可利用图3-8查出修正因子Hm(hm,f),对基本衰耗中值进行修正,它称为移动台天线高度的增益因子。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,市区路径传播衰耗中值应为:例:计算准平滑地形,城市地区的路径衰耗中值。已知:hb=50m,hm=2m,d=10km,f=900MHz解:首先求得自由空间的传播衰耗中值Lbs为:查图3-6可求得Am(f,d),即利用式(3.18)就可以计算出准平滑地形,城市街道地区的传播衰耗中值:查图3-7得查图3-8得则修正后的路径衰耗中

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