【LTE基礎(chǔ)知識】移動通信中無線傳播特性分析

相關(guān)專題: 無線 移動通信 影響 基礎(chǔ)知識

  無線信道的傳播特性對移動通信系統(tǒng)的性能影響很大,無線傳播環(huán)境的特點有以下三點:

1.    傳播的開放性

         一切無線信道都是基于電磁波在空間傳播來實現(xiàn)信息傳播的。

2.    接收點地理環(huán)境的復(fù)雜性與多樣性

         一般可將地理環(huán)境劃分為下列四類典型區(qū)域:

       高樓林立的城市中心繁華區(qū),也稱密集城區(qū);

       一般樓宇的城市區(qū)域,也稱一般城區(qū);

       以一般性建筑物為主的近郊小城鎮(zhèn)區(qū),也稱郊區(qū);

       以山丘、湖泊、平原為主的農(nóng)村及遠(yuǎn)郊區(qū)。

3.    通信用戶的隨機移動性

         通常用戶的隨機移動性體現(xiàn)為:慢速步行時的通信;高速車載時的不間斷通信等。

         由于無線傳播的特性,使得終端用戶接收到的無線電波主要有:直射波、反射波、繞射波、透射波和散射波。

直射波

  直射波是指在視距覆蓋區(qū)內(nèi)無遮擋的傳播,直射波傳播的信號最強。

  在實際環(huán)境中很難找到理想的自由空間,即直射波的傳播,但在研究移動通信環(huán)境電波傳播問題時往往作為各種傳播環(huán)境的參考標(biāo)準(zhǔn)。

  自由空間中距發(fā)射機d處輻射功率密度為:

  式中Pt為發(fā)射功率,Gt為發(fā)射天線增益。

  假設(shè)接收天線增益為Gr,則有效面積A為:

  因此,接收天線的接收功率為:

  通常研究路徑損耗,可以根據(jù)上式推導(dǎo)出自由空間的傳播損耗公式:

PathLoss = 32.44 + 20lgfMHz + 20lgdkm

  式中,f為頻率,d為距離(公里)。上式與距離d的對數(shù)成正比,當(dāng)d增加一倍,自由空間路徑損耗增加6分貝。同時,當(dāng)減小波長(提高頻率f),路徑損耗增大?梢酝ㄟ^增大輻射和接收天線增益來補償這些損耗。

反射波

  反射是在電波遇到比波長大得多的物體時發(fā)生的,比如地面、建筑物墻體表面的反射等。反射波是指從不同建筑物或其它物體反射后到達(dá)接收點的傳播信號,其信號強度較直射波次之。

  自由空間傳播中的有關(guān)公式只能用于非常嚴(yán)格的條件下,實際的移動無線傳播總是受到阻擋或地面的反射。在此種情況下,主要考慮兩種情況,球形地面的反射(即收發(fā)天線之間距離足夠遠(yuǎn),以致必須考慮到地面表面的曲率影響)和平坦地面的反射(即收發(fā)天線之間距離足夠小,以致可以忽略地球表面的曲率影響)。

繞射波

  繞射現(xiàn)象是指波繞過障礙物繼續(xù)傳播,也稱衍射,當(dāng)障礙物的線度接近光的波長,繞射現(xiàn)象尤其顯著。在無線傳播環(huán)境中,當(dāng)阻擋面產(chǎn)生的二次波出現(xiàn)在整個空間中,甚至當(dāng)發(fā)射機和接收機之間不存在視距路徑時,在阻擋物的陰影區(qū)內(nèi)會繞過阻擋物產(chǎn)生彎曲波,其強度與反射波相當(dāng)。

  惠更斯原理可定性地說明繞射現(xiàn)象。波在空間傳播,是振動的傳播,波在空間各處都引起振動,波場中任一點,即波前中任一點都可視為新的振動中心,這些振動中心發(fā)出的波,稱為次波,如下圖所示。次波又可以產(chǎn)生新的振動中心,繼續(xù)發(fā)出次波,由此使得波不斷向前傳播。新的波面即是這些振動中心發(fā)出的各個次波波面的包絡(luò)面。

  繞射波是由次級波的傳播進(jìn)入陰影區(qū)形成的。陰影區(qū)繞射波場強就是圍繞障礙物所有次級波的矢量和,如下圖:

透射波

  透射主要發(fā)生在室外向室內(nèi)傳播的情況下。

  當(dāng)射線到達(dá)兩種不同介質(zhì)界面時,將有部分能量發(fā)射到第一種介質(zhì)中(即反射線),另一部分能量透射到第二種介質(zhì)中(即透射線和折射線)。對室外傳播,透射線的影響很小。當(dāng)射線透射過建筑物外墻時,由于透射后遇到后續(xù)障礙物引起場強衰減很快。因此,再返回到室外介質(zhì)的射線場可以忽略。對室內(nèi)傳播現(xiàn)象,透射過墻體的射線起重要作用,因此室內(nèi)傳播模型必須考慮透射線。穿過墻體的透射線強度可以用透射系數(shù)來計算,該透射系數(shù)可以對典型建筑物墻體用測量方法獲得,但經(jīng)驗透射系數(shù)沒有考慮到諸如入射線、墻體厚度等參數(shù)的影響。

散射波

  散射發(fā)生在電波傳播時遇到許多尺寸小于波長的散射體的情況下,主要由粗糙表面、小散射體或其他不規(guī)則物體引起的,比如城市環(huán)境的樹葉、街道廣告牌和燈柱等就是散射體。散射波信號強度最弱。









掃碼關(guān)注5G通信官方公眾號,免費領(lǐng)取以下5G精品資料
  • 1、回復(fù)“YD5GAI”免費領(lǐng)取《中國移動:5G網(wǎng)絡(luò)AI應(yīng)用典型場景技術(shù)解決方案白皮書
  • 2、回復(fù)“5G6G”免費領(lǐng)取《5G_6G毫米波測試技術(shù)白皮書-2022_03-21
  • 3、回復(fù)“YD6G”免費領(lǐng)取《中國移動:6G至簡無線接入網(wǎng)白皮書
  • 4、回復(fù)“LTBPS”免費領(lǐng)取《《中國聯(lián)通5G終端白皮書》
  • 5、回復(fù)“ZGDX”免費領(lǐng)取《中國電信5GNTN技術(shù)白皮書
  • 6、回復(fù)“TXSB”免費領(lǐng)取《通信設(shè)備安裝工程施工工藝圖解
  • 7、回復(fù)“YDSL”免費領(lǐng)取《中國移動算力并網(wǎng)白皮書
  • 8、回復(fù)“5GX3”免費領(lǐng)取《R1623501-g605G的系統(tǒng)架構(gòu)1
  • 本周熱點本月熱點

     

      最熱通信招聘

      最新招聘信息