无线传播与天线原理ppt课件.ppt

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1、0学完本课您将能够：讲述无线传播了解无线电波的传播方式讲述无线电波传播特征讲述无线电波快衰落及解决方案讲述天线原理了解天线结构及模型功能熟悉天线参数含义讲述天线覆盖估算讲述覆盖不同区域天线选型建议了解天线发展趋势课程目标1目录第一部份：无线传播概述电磁波基础无线电波的传播无线电波传播模型第二部份：天线原理什么是天线天线参数解析天线覆盖的计算天线发展趋势天线选型2无线电波波段划分不同的频段内的频率具有不同的传播特性3电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场电磁波的产生根据Maxwell方程组：空间某处只要有变化的磁场就能激发出

2、涡旋电场，而变化的电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，电微波在真空中传播的速度，等于光在真空中传播的速度。光和电磁波在本质上是相同的，光是一定波长的电磁波。4电磁波的传播池塘中的波纹：能量从源点向四周传播，并逐渐减弱电磁波的传播与此类似，不同之处（当辐射源是各向同性的理想点源时）：在三维空间以球面波的形式传播传播介质不同，空气、障碍物、反射物5无线电波和超短波的基本知识无线电波的极化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

3、的，这种现象称为无线电波的极化。6无线传播的理论基础在自由空间中，由点源发射的正弦波向各个方向辐射球面波，此时该点源称为各向同性辐射源假设点源发射功率为Prad(W)，在距离d(m)处的单位面积功率（即Poynting矢量）为：对于实际天线，若辐射功率为Pt(W)，天线增益为Gt(dBi)，则Poynting矢量为：无线电波的波长、频率和传播速度的关系可用式λ＝Ｖ/ｆ表示。式中，Ｖ为速度，单位为米/秒；ｆ为频率，单位为赫芝；λ为波长，单位为米。7①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波无线传播的特点陆地移动通信的电波传

4、播机制实际环境的无线传播LOS和NLOS8无线信道特征d(m)Pr(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落无线信道随用户的位置和时间而变化多径散射、阴影遮挡使得接收功率发生剧烈变化慢衰落衰减：Pr正比于1/dn阴影：障碍物遮挡快衰落多径效应在很小的距离间隔和时间间隔上，信号强度快速变化产生Doppler(多普勒)频移产生时延扩展9最主要的有瑞利衰落和阴影衰落，也就是我们常说的快衰落和慢衰落慢衰落由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场强中值随地理改变变化缓慢，故称慢衰落。又称为阴影衰落、对数正态衰落

5、。慢衰落的场强中值服从对数正态分布，且与位置/地点相关，衰落的速度取决于移动台的速度快衰落合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化很大，称为快衰落。深衰落点在空间上的分布是近似的相隔半个波长。因其场强服从瑞利分布，又称为瑞利衰落，衰落的振幅、相位、角度随机。快衰落又可以细分为以下3类：时间选择性衰落：用户的快速移动在频域上产生多普勒效应而引起频率扩散，从而引起时间选择性衰落。空间选择性衰落：不同的地点，不同的传输路径衰落特性不一样。频率选择性衰落：不同的频率衰落特性不一样，引起时延扩散，从而引起频率选择性衰落。为减少快衰

6、落对无线通信的影响，常用方法有空间分集，频率分集，时间分集等。10分集技术抗快衰落措施－分集技术－显分集空间分集极化分集频率分集：GSM--跳频，WCDMA--扩频技术其它：方向性分集、场分集、发射分集－隐分集隐分集即是利用信号处理技术将分集作用隐含在被传输信号之中，如RAKE接收技术、信道交织、纠错编码等可看作时间分集11对于这种快衰落，基站采取的措施是采用时间分集、空间分集（极化分集）和频率分集的办法。时间分集主要靠符号交织、检错和纠错编码等方法，不同编码所具备的抗衰落特性不一样，这也是当今移动通信研究的前沿课题。空

7、间分集主要采用主分集天线接收的办法来解决，基站的接收机对主分集通道分别接收到的的信号进行处理，一般采取最大似然法。这种主分集接收的效果由主分集天线接收的不相关性所保证（所谓不相关性是指，主集天线接收到的信号与分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性，这也就要求采用空间分集时主分集天线之间的间距大于10倍的无线信号波长（对于GSM，900M要求天线间距大于4米，1800M要求天线间距大于2米），或者采用极化分集的办法保证主分集天线接收到的信号不具有相同的衰减特性。而对于移动台（手机）而言，因为只有一根天线，因而不具有这种空间

8、分集功能。12时延扩展多径传播：不同路径的信号到达接收机的时间不同当多径信号不能被接收机区分时就产生同信道干扰（CCI），对于WCDMA系统，多径时延必须大于一个码片周期(0.26µs)才能被识别典型值(µs):Open<0.2,Suburban=0.5,Urban=3解决均衡、RAKE技术13TRTR绕射损耗穿透损