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标题:
请教移动通信中信号折射、绕射、反射的计算问题
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时间:
2004-2-9 16:31
作者:
buyin
标题:
请教移动通信中信号折射、绕射、反射的计算问题
各位大虾，请问移动通信中信号的折射、绕射和反射怎样考虑？计算公式是什么？谢谢，请高人指点。
时间:
2004-2-10 08:28
作者:
DaPanDa
it depends >^T^< 具体情况具体分析
一般应用空间传播模型进行分析
节选一段文字:
VHF和UHF(30MHz< f< 3GHz) 该频带内，安排有大量固定和移动业务。该频段除了低端之外，通常不是通过有规则的电离层来进行电波传播的。气候只对超折射和传导有影响，这是由大气折射指数中正常梯度的变化引起的。除了自由空间传播外，对流层散射和绕射也是很重要的。我们可以按照下述各种特定传播环境的传播模型来估算电波的传播损耗。
（1）自由空间传播模型 通常把电磁波在真空中的传播称之为“自由空间传播”。 在某些环境中，假定有用信号只是由于在自由空间所产生的传播损耗。也就是说，把大气看成为近似真空的均匀介质，电磁波沿直线传播，不发生反射、折射、绕射和散射等现象，这时在大气中的传播就等效于自由空间传播，它只与频率f和距离d有关。
（2）平坦大地的绕射模型 适合大于视距的传播范围，对有用信号的预测需要考虑地球的曲率。
（3）粗糙大地上的传播模型 适合于世界特定地区和特别粗糙大地上的传播。
（4）OKUMURA－HATA模型 以距离和发射机天线的高度为依据。校正这个损耗须要以建筑物在接收位置附近的百分率、路径类型（陆地、海洋、混合）和大地不规则度为依据，主要用于大城市和郊区环境的传播损耗和场强预测。
（5）LONGLEY－RICE(ITS)模型 可用来估算地波和对流层散射的传播衰减。这个模型是统计模型，也就是预测中值场强和估计信号随时间与空间的变化。另外，还必须考虑到其他有可能造成干扰的传播机理，包括电离层传播机理，有可能随季节和昼夜时间变化；通过偶尔发生的E层，有可能允许在约70MHz频率上进行长距离传播。此外还有超折射和大气波导等。
SHF和更高频率(f>3GHz) 如上所述的各传播因素（除天波而外），均适用于更高的频率，但这时必须考虑衰减、散射以及由降雨与其它大气微粒产生的交差极化。当频率大于10GHz时，雨滴所引起的衰减，会使信号质量严重下降，估算衰减概率分布的方法，通常以超过0.01％时间的雨强密度R0.01(mm/h)为基础。这个值应以长期降雨观测为基础，大约以一分钟的时间间隔进行取值。20GHz以上，必须考虑大气衰落，包括气体衰落和降水衰落。
以熊猫的理解 VHF以上的无线电波带宽很宽 干扰量是有限的
举例:
再次节选段文字
对移动通信而言，当电波传输距离很小且为直射波，例如在室内环境下，其传输损耗非常接近自由空间的损耗情况，其计算公式为：
Ｌｓ＝４πｄ／λ２＝４πｄｆ／ｃ２
式中，ｄ为传输距离单位为ｍ，ｆ为电波频率单位为Ｈｚ，ｃ为光速。
用对数表示为：
Ｌｓ（ｄＢｍ）＝１０ｌｇ４πｄｆ／ｃ２＝２０ｌｇ４π／ｃ＋２０ｌｇ（ｆ）＋２０ｌｇ（ｄ）
ｆ：８９０～９６０ＭＨｚ（取为１ＧＨｚ）
ｃ：３×１０８ ｍ／ｓ
代入上式可得：
Ｌｓ（ｄＢｍ） ＝ ３２．４４ ＋ ２０ｌｇ（ｄ）
不同距离的损耗如下：
Ｌｓ１ ＝３２．４４（ｄＢｍ）
ｄ＝１ｍ
Ｌｓ５ ＝４６．４２（ｄＢｍ）
ｄ＝５ｍ
Ｌｓ２０＝５８．４６（ｄＢｍ）
ｄ＝２０ｍ
Ｌｓ２５＝６０．４０（ｄＢｍ）
ｄ＝２５ｍ
假设天线端口的下行输出功率为１０ｄＢｍ。则距每个远端天线口１ｍ处近处所对应的场强为：
Ｐ１ｍ＝１０ｄＢｍ－３２．４４ｄＢｍ＝－２２．４４ｄＢｍ
若天线在石膏或木质天花板内，考虑衰耗为５ｄＢｍ，在天线下实际场强约为－２７ｄＢｍ。
天花板上面空间基本上为净空，电磁波受阻较小，传播到较远处，衰减较小。各个方向传播途中，电磁波可以反射、绕射和穿透，则距每个天线２０ｍ处，综合考虑电波传播中建筑结构的衰减，这里取最大值１３ｄＢｍ计算，再考虑５ｄＢｍ的信号波动值，则对应的场强为：
Ｐ２０ｍ＝１０ｄＢｍ－５８．４６ｄＢｍ－１３ｄＢｍ－５ｄＢｍ＝－６６．４６ｄＢｍ
再次举例:
对海面模型的建立最近有篇好文章;
http://www.cnii.com.cn/20030915/ca221387.htm
是叫做:华为公司无线网络规划部 何群 黄云鹏 2位大大的文章 请参看
熊猫看完获益非浅
>^.^<
这个无线传播模型的建立不是3言2语讲的明白地,另外熊猫菜菜的,请论坛上的大大们讲讲吧.闪先.
时间:
2004-2-10 08:45
作者:
DaPanDa
刚查查书 暴汗 T_T
波长不同 传播特点也不同 以前学微波与天线 上有 md 在家待的 都还给老师了 -_-&
网上有类似的东西 摘录给你(^aa^ 不用敲字了 网络真好)
来自我常去的http://www.mc21st.com
原文如下:
目前GSM和CDMA移动通信使用的频段为：
GSM：890 --- 960 MHz， 1710 --- 1880 MHz
CDMA: 806 --- 896 MHz
806 --- 960 MHz 频率范围属超短波范围； 1710 --- 1880 MHz 频率范围属微波范围。
电波的频率不同，或者说波长不同，其传播特点也不完全相同，甚至很不相同。
6.2.1 自由空间通信距离方程
设发射功率为PT，发射天线增益为GT，工作频率为f . 接收功率为PR，接收天线增益为GR，收、发天线间距离为R，那么电波在无环境干扰时，传播途中的电波损耗 L0 有以下表达式：
L0 (dB) = 10 Lg（ PT / PR ）
= 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)
[举例] 设：PT = 10 W = 40dBmw ；GR = GT = 7 (dBi) ； f = 1910MHz
问：R = 500 m 时， PR = ？
解答： (1) L0 (dB) 的计算
L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)
= 32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB)
（2） PR 的计算
PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( μW ) / ( 10 0.807 )
= 1 ( μW ) / 6.412 = 0.156 ( μW ) = 156 ( mμW ) #
顺便指出，1.9GHz电波在穿透一层砖墙时，大约损失 (10---15) dB
6.2.2 超短波和微波的传播视距
1 极限直视距离
超短波特别是微波，频率很高，波长很短，它的地表面波衰减很快，因此不能依靠地表面波作
较远距离的传播。超短波特别是微波，主要是由空间波来传播的。简单地说，空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波。显然，由于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离Rmax 。在最远直视距离之内的区域，习惯上称为照明区；极限直视距离Rmax以外的区域，则称为阴影区。不言而语，利用超短波、微波进行通信时，接收点应落在发射天线极限直视距离Rmax内。
受地球曲率半径的影响，极限直视距离Rmax 和发射天线与接收天线的高度HT 与 HR间的关系
为 ： Rmax ＝ 3.57{ √HT (m) +√HR (m) } (km)
考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为
Rmax ＝ 4.12 { √HT (m) +√HR (m) } (km)
由于电磁波的频率远低于光波的频率，电波传播的有效直视距离 Re 约为 极限直视距离Rmax
的 70% ，即 Re = 0.7 Rmax .
例如，HT 与 HR 分别为 49 m 和 1.7 m，则有效直视距离为 Re = 24 km .
6.2.3 电波在平面地上的传播特征
由发射天线直接射到接收点的电波称为直射波；发射天线发出的指向地面的电波，被地面反射而到达接收点的电波称为反射波。显然，接收点的信号应该是直射波和反射波的合成。电波的合成不会象 1 + 1 = 2 那样简单地代数相加，合成结果会随着直射波和反射波间的波程差的不同而不同。
波程差为半个波长的奇数倍时，直射波和反射波信号相加，合成为最大；波程差为一个波长的倍数时，直射波和反射波信号相减，合成为最小。可见，地面反射的存在，使得信号强度的空间分布变得相当复杂。
实际测量指出：在一定的距离 Ri之内，信号强度随距离或天线高度的增加都会作起伏变化；
在一定的距离 Ri之外，随距离的增加或天线高度的减少，信号强度将。单调下降。理论计算给出了这个 Ri 和天线高度 HT与 HR 的关系式：Ri = （4 HT HR ）/ l ， l 是波长。
不言而喻， Ri 必须小于极限直视距离Rmax 。
6.2.4 电波的多径传播
在超短波、微波波段，电波在传播过程中还会遇到障碍物(例如楼房、高大建筑物或山丘等) 对电波产生反射。因此，到达接收天线的还有多种反射波（广意地说，地面反射波也应包括在内），这种现象叫为多径传播。
由于多径传输，使得信号场强的空间分布变得相当复杂，波动很大，有的地方信号场强增强，
有的地方信号场强减弱；也由于多径传输的影响，还会使电波的极化方向发生变化。另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不同。例如：钢筋水泥建筑物对超短波、微波的反射能力比砖墙强。我们应尽量克服多径传输效应的负面影响，这也正是在通信质量要求较高的通信网中，人们常常采用空间分集技术或极化分集技术的缘由。
6.2.5 电波的绕射传播
在传播途径中遇到大障碍物时，电波会绕过障碍物向前传播，这种现象叫做电波的绕射。超短
波、微波的频率较高，波长短，绕射能力弱，在高大建筑物后面信号强度小，形成所谓的“阴影区”。信号质量受到影响的程度，不仅和建筑物的高度有关，和接收天线与建筑物之间的距离有关，还和频率有关。例如有一个建筑物，其高度为 10 米，在建筑物后面距离200 米处，接收的信号质量几乎不受影响，但在 100 米处，接收信号场强比无建筑物时明显减弱。注意，诚如上面所说过的那样，减弱程度还与信号频率有关，对于 216 ～ 223 兆赫的射频信号，接收信号场强比无建筑物时低16 dB，对于 670 兆赫的射频信号，接收信号场强比无建筑物时低20dB .如果建筑物高度增加到50 米时，则在距建筑物 1000 米以内，接收信号的场强都将受到影响而减弱。也就是说，频率越高、建筑物越高、接收天线与建筑物越近，信号强度与通信质量受影响程度越大；相反，频率越低，建筑物越矮、接收天线与建筑物越远，影响越小。
因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射传播可能产生的各种不利影响，注意到对绕射传播起影响的各种因素。
时间:
2004-2-10 10:38
作者:
buyin
谢谢这位大虾，看你发的帖子是不是也做过室内分布设计？
时间:
2004-2-11 10:39
作者:
fft
要考虑是城市、近郊还是乡村，在移动通信里面，各种地形的经验公式里面，衰减因子是不同的，自由空间是2，密集城市里面是4。还有各种计算场强中值的公式。这个问题不是论坛所能说清的，建议还是多看看书本。
时间:
2009-9-18 15:38
作者:
baobao6568
还真的懂的不全面
时间:
2009-11-12 11:57
作者:
延边
AFSC
通信人家园 (https://www.txrjy.com/)
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