WCDMA无线网络规划基础.pptx
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1、课程内容第一章 无线电波知识第二章 天线的知识介绍第三章 射频基础知识第四章 数字电子地图第1页/共104页第一章第一章 无线电波知识无线电波知识 第一节第一节 无线电波基本原理无线电波基本原理第二节 无线电波传播特性第三节 无线电波传播模型 第2页/共104页基本原理无线频谱基本原理无线频谱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第3页/共104页电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场基本原理电磁波的传播基本原理电磁波的传播无线电波在空间传播时,其电场方向是按一定的规律而变化的,这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向
2、垂直于地面,为垂直极化波如果电波的电场方向与地面平行,为水平极化波第4页/共104页基本原理传播途径基本原理传播途径直射波及地面反射波(最一般的传播形式)对流层反射波(传播具有很大的随机性)山体绕射波(阴影区域信号来源)电离层反射波(超视距通讯途径)第5页/共104页建筑物反射波建筑物反射波绕射波绕射波直达波直达波地面反射波地面反射波基本原理传播路径基本原理传播路径第6页/共104页第一章第一章 无线电波知识无线电波知识 第一节第一节 无线电波基本原理无线电波基本原理第二节 无线电波传播特性第三节 无线电波传播模型 第7页/共104页无线传播环境无线传播环境电波传播受地形结构和人为环境的影响,
3、无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素:自然地形(高山、丘陵、平原、水域)人工建筑的数量、分布、材料特性 该区域植被特征 天气状况 自然和人为的电磁噪声状况 第8页/共104页准平滑地形表面起伏平缓,起伏高度小于等于20米的地形不规则地形除了准平滑地形之外的其余地形,可按状态分为:丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形等RTTR地形分类地形分类第9页/共104页信号衰落信号衰落距离距离(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落第10页/共104页信号分集信号分集抗快衰落措施分集时间分集 符号交织、检错、纠错编码、RAKE接收机技术
4、空间分集 采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式。频率分集 GSM采用跳频CDMA采用扩频技术第11页/共104页电波时延扩展电波时延扩展起源于反射,主要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题发射信号来自远离接收天线的物体解解 决决均衡、均衡、RAKE技术技术第12页/共104页TR电磁波在绕射点四处扩散绕射波覆盖除障碍物外的所有方向扩散损耗最为严重计算公式复杂,随不同绕射常数变化绕射损耗绕射损耗第13页/共104页XdBmWdBm穿透损耗穿透损耗=X-W=B d
5、B电磁波穿透墙体的反射和折射 室内信号取决于建筑物的穿透损耗 室内窗口处与室内中部信号差别较大 建筑物材质对穿透损耗影响较大 电磁波的入射角对穿透损耗影响较大穿透损耗(穿透损耗(1 1)第14页/共104页 物体阻挡/穿透损耗为:隔墙阻挡:520dB 楼层阻挡:20dB,室内损耗值是楼层高度的函数,-1.9dB/层 家具和其它障碍物的阻挡:215dB 厚玻璃:610dB 火车车厢的穿透损耗为:1530dB 电梯的穿透损耗:30dB左右 茂密树叶损耗:10dB穿透损耗(穿透损耗(2 2)TR第15页/共104页第一章第一章 无线电波知识无线电波知识 第一节第一节 无线电波基本原理无线电波基本原理
6、第二节 无线电波传播特性第三节 无线电波传播模型第16页/共104页自由空间传播模型平坦地形传播模型Okumura(奥村)/Hata模型COST231-Hata模型COST231 Walfish-Ikegami模型Keenan-Motley模型计算机辅助计算模型 常用传播模型第17页/共104页自由空间传播模型自由空间传播模型Lo=91.48+20lgd,for f=900MHzLo=97.98+20lgd,for f=1900MHzLo=99+20lgd,for f=2100MHz自由空间传播模型适用于具有各向同性传播介质(如真空)的无线环境,是理论模型。该环境在现实中并不存在,但空气介质近
7、似于各向同性介质。第18页/共104页Ploss=L0+10lgd-20lghb-20lghm=4 路径损耗斜率hb:基站天线高度hm:移动台高度L0:与频率有关地参数基站天线高度增加一倍,可补偿6dB的路径损耗平坦地形传播模型平坦地形传播模型RT第19页/共104页Okumura-HataOkumura-Hata模型模型适用范围:适用范围:频率范围 f:1501500MHz基站天线高度 Hb:30200m移动台高度 Hm:110m距离 d:120km宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过1500MHz以上时不适用第20页/共104页Okumura-HataOkumu
8、ra-Hata模型模型Lu=69.55+26.16logf-13.82loghb+(44.9-65.5loghb)logd-a(Hm)市区(中、小城市):a(Hm)=1.1*log(f)-0.7*Hm-1.56*log(f)-0.8市区(大城市):a(Hm)=8.29*log(1.54*Hm)2-1.1(forf=400MHz)郊区:Lsu(dB)=Lu-2*log(f/28)2-5.4农村(准开阔地):Lrqo(dB)=Lu-4.78*log(f)2+18.33*log(f)-35.94农村(开阔地):Lro(dB)=Lu-4.78*log(f)2+18.33*log(f)-40.94第21
9、页/共104页COST 231-HataCOST 231-Hata模型模型适用范围:适用范围:频率范围 f:15002000MHz基站天线高度 Hb:30200m移动台高度 Hm:110m距离 d:120km宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过2000MHz或低于1500MHz时不适用第22页/共104页COST 231-HataCOST 231-Hata模型模型Lu(dB)=46.3+33.9*log(f)13.82*log(Hb)a(Hm)+44.96.55*log(Hb)*log(d)+Cm中等城市和郊区中心区:Cm=0dB大城市:Cm=3dB农村(准开阔地)
10、:Lrqo(dB)=Lu-4.78*log(f)2+18.33*log(f)-35.94农村(开阔地):Lro(dB)=Lu-4.78*log(f)2+18.33*log(f)-40.94hb:基站天线高度;hm:移动台天线高度第23页/共104页COST 231 Walfish-IkegamiCOST 231 Walfish-Ikegami模型模型适用范围:适用范围:频率范围 f:8002000MHz基站天线高度 Hbase:450m移动台高度 Hmobile:13m距离 d:0.025km建筑物高度 Hroof(m)路面宽度 w(m)建筑物间距 b(m)相对直射波方向的街道走向 ()市区环
11、境,宏蜂窝或微蜂窝郊区环境或乡村环境不适用第24页/共104页COST 231 Walfish-IkegamiCOST 231 Walfish-Ikegami模型模型Lb=42.6+26*log(d)+20*log(f)for d=0.020 kmOr:Lb=Lofor d 0.02km其中,Lo为自由空间传播损耗 基站与移动台之间有可视路径(LOS)对于高楼林立的街道(Street Canyon)传播环境,基站天线通常低于周围建筑物的屋顶高度。受传播环境的影响,无线信号通常只能沿街道走向传播。第25页/共104页COST 231 Walfish-IkegamiCOST 231 Walfish
12、-Ikegami模型模型 基站与移动台之间无可视路径(Non-LOS)Lb=Lo for Lrts+Lmsd=0其中,Lo为自由空间传播损耗第26页/共104页无线传播模型无线传播模型Ploss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff)+K6lg(Heff)lg(d)+K7+KclutterPathloss:路径损耗(dB)K1:与频率相关的常数K2:距离衰减常数K3、K4:移动台天线高度修正系数K5、K6:基站天线高度修正系数K7:绕射修正系数Kclutter:地物衰减修正系数d:基站与移动台之间的距离(km)Hms、Heff:移动台天线和基站天线的有效高度
13、(m)通用ASSET规划软件模型(一)K参数参考值K1152/1800MUrbanK244.90K3-2.55K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.80第27页/共104页思考题1.移动通信系统使用的是无线电波的哪个频段?2.无线电波主要有哪几种传播方式?3.无线传播环境中,信号衰落主要有哪两种形式?各自的特点及产生原因是什么?4.无线传播环境中,信号传播损耗主要有哪几种形式?5.常见的传播模型有哪些?各自的应用环境是什么?第28页/共104页本章小结本章主要讲述了无线电波的相关知识,需要掌握的知识包括:无线电波的传播途径无线电波的损耗和色散特性,以及主要的补偿方案常用的无线电波
14、模型,掌握主要涉及的参数掌握无线传播模型的校正方法。第29页/共104页课程内容课程内容第一章 无线电波知识第二章 天线的原理及应用第三章 射频基础知识第四章 数字电子地图第30页/共104页第二章 天线的原理及应用 第一节第一节 天线的工作原理天线的工作原理第二节 天线的分类第三节 天线的电气指标第四节 天线的机械指标 第五节 天线新技术介绍 第31页/共104页天线的位置和作用GSM/CDMA板状天线8防雷保护器主馈线(7/8“)5馈线卡6走线架4接地装置3接头密封件绝缘密封胶带,PVC绝缘胶带1天线调节支架抱杆(50114mm)2室外馈线9室内超柔馈线7馈线过线窗基站主设备基站天馈系统示
15、意图第32页/共104页天线的工作原理天线的工作原理p当导线载有交变电流时,就可以形成电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长短和形状有关;p如果导线位置由于两导线的距离很近,且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消,因而辐射很微弱;p如果将两导线张开,这时由于两导线的电流方向相同,由两导线所产生的感应电动势方向相同,因而辐射较强;p当导线的长度远小于波长时,导线的电流很小,辐射很微弱;p当导线的长度增大到可与波长相比拟时,导线上的电流就大大增加,因而就能形成较强的辐射;p通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子;p两臂长度均为1/4波长的振子叫做对称半波振子。第33页/共104页移动天线的工作原理移
16、动天线的工作原理第34页/共104页天线的分类(一)天线的分类(一)按照辐射方向划分图:定向方向图:全向天线第35页/共104页天线的分类(二)天线的分类(二)按照外型划分板状天线帽形天线鞭状天线抛物面天线第36页/共104页天线的分类(三)天线的分类(三)按照极化方式划分第37页/共104页天线的主要电气指标天线的主要电气指标第38页/共104页天线方向图天线方向图p对称半波振子方向图顶视侧视p定向天线方向图p全向天线方向图第39页/共104页天线的增益天线的增益dBi与dBd2.15dB第40页/共104页天线的其他主要电气指标天线的其他主要电气指标波束宽度、前后抑制比、零点填充、上副瓣抑
17、制第41页/共104页机械下倾与电下倾机械下倾与电下倾机械下倾电下倾第42页/共104页天线的主要电气指标天线的主要电气指标天线驻波比9.5 W80 ohms50 ohms朝前:10W返回:0.5W第43页/共104页天线的主要电气指标天线的主要电气指标无源互调的原因存在磁性物质连接处不紧密不同材料的金属的接触相同材料的接触表面不光滑f1 f2 f3 f4 f2-f1 f3-f2 f4-f3 f3-f1 f4-f2 f4-f1三阶互调判定方法第44页/共104页天线的主要机械指标天线的主要机械指标天线输入接口天线尺寸天线重量风载荷工作温度湿度要求雷电防护三防能力第45页/共104页同轴式分布式
18、天线系统同轴式分布式天线系统功分器功分器功分器功分器功分器功分器功分器功分器功分器功分器功分器耦合器耦合器耦合器第46页/共104页光纤馈电光纤馈电式分布式天线系统式分布式天线系统应用于一些覆盖范围较大,传输距离较远的情况第47页/共104页动态多波束天线系统动态多波束天线系统概述第48页/共104页动态多波束天线系统动态多波束天线系统主要特点:多波束形成波束方向可控波瓣宽度可控波束距离可控第49页/共104页智能天线系统第50页/共104页智能天线智能天线功能和优势减少功率第51页/共104页智能天线智能天线两种算法切换多波束自适应波束第52页/共104页二维联合处理智能天线智能天线-空时信
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