GSM無(wú)線傳播理論課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,Page,*,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所通信工程事業(yè)部,謝謝,匯誠(chéng),-,華為合作授權(quán)培訓(xùn)中心,謝謝,中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所通信工程事業(yè)部,中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所通信工程事業(yè)部,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所通信工程事業(yè)部,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊

2、此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所通信工程事業(yè)部,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,無(wú)線傳播理論,ISSUE1.0,Page,2,在規(guī)劃和建設(shè)一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)時(shí)，從頻段的確定、頻率的分配、無(wú)線電波的覆蓋范圍、計(jì)算通信概率及系統(tǒng)間電磁干擾，知道最終確定無(wú)線設(shè)備的參數(shù)，都必須依靠對(duì)電波傳播特性的研究、理解和據(jù)此進(jìn)行的場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)。它時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和研究頻譜有效利用、電磁兼容性等所必須了解和掌握的基本理論。,前 言,Page,3,學(xué)習(xí)完此課程：,了解電磁波的傳

3、播途徑,理解不同環(huán)境下的無(wú)線傳播,掌握無(wú)線傳播模型及其用于場(chǎng)景,了解傳播模型校正,目 標(biāo),Page,4,第,1,章 無(wú)線電波基本原理,第,2,章 無(wú)線電波傳播特性,第,3,章 無(wú)線電波傳播模型,第,4,章 電波傳播模型校正,內(nèi)容介紹,Page,5,基本原理無(wú)線頻譜,不同的頻段內(nèi)的頻率具有不同的傳播特性,Page,6,電場(chǎng),電場(chǎng),電場(chǎng),振子,電波傳輸方向,磁場(chǎng),磁場(chǎng),基本原理電磁波的傳播,無(wú)線電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無(wú)線電波的極化。,無(wú)線電波的電場(chǎng)方向稱為電波的極化方向。,如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，為垂直極化波,如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，為水平極化

4、波,Page,7,基本原理傳播途徑,直射波及地面反射波,（最一般的傳播形式）,對(duì)流層反射波,（傳播具有很大的隨機(jī)性）,山體繞射波,（陰影區(qū)域信號(hào)來(lái)源）,電離層反射波,（超視距通訊途徑）,Page,8,基本原理傳播路徑,建筑物反射波,繞射波,直達(dá)波,地面反射波,Page,9,第,1,章 無(wú)線電波基本原理,第,2,章 無(wú)線電波傳播特性,第,3,章 無(wú)線電波傳播模型,第,4,章 電波傳播模型校正,內(nèi)容介紹,Page,10,無(wú)線傳播環(huán)境,電波傳播受地形結(jié)構(gòu)和人為環(huán)境的影響，無(wú)線傳播環(huán)境直接決定傳播模型的選取。影響環(huán)境的主要因素：,自然地形（高山、丘陵、平原、水域）,人工建筑的數(shù)量、分布、材料特性,該區(qū)

5、域植被特征,天氣狀況,自然和人為的電磁噪聲狀況,Page,11,準(zhǔn)平滑地形,表面起伏平緩，起伏高度小于等于,20,米的地形,不規(guī)則地形,除了準(zhǔn)平滑地形之外的其余地形，可按狀態(tài)分為：丘陵地形、孤立山岳、傾斜地形、水陸混合地形等,R,T,T,R,地形分類,Page,12,信號(hào)衰落,距離,(m),接收功率,(,dBm,),10,20,30,-20,-40,-60,慢衰落,快衰落,Page,13,抗快衰落措施分集,信號(hào)分集,時(shí)間分集,符號(hào)交織、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)編碼、,RAKE,接收機(jī)技術(shù),空間分集,采用主、分集天線接收。主、分集天線的接收信號(hào)不具有同時(shí)衰減的特性。基站接收機(jī)對(duì)一定時(shí)間范圍內(nèi)不同時(shí)延信號(hào)的均衡

6、能力也是一種空間分集的形式。,頻率分集,GSM,采用跳頻,CDMA,采用擴(kuò)頻技術(shù),Page,14,解 決,均衡、,RAKE,技術(shù),電波時(shí)延擴(kuò)展,起源于反射，主要指到達(dá)接收機(jī)的主信號(hào)和其他多徑信號(hào)在空間傳輸時(shí)間差異而帶來(lái)的同頻干擾問(wèn)題,發(fā)射信號(hào)來(lái)自遠(yuǎn)離接收天線的物體,Page,15,T,R,繞射損耗,電磁波在繞射點(diǎn)四處擴(kuò)散,繞射波覆蓋除障礙物外的所有方向,擴(kuò)散損耗最為嚴(yán)重,計(jì)算公式復(fù)雜，隨不同繞射常數(shù)變化,Page,16,XdBm,WdBm,穿透損耗,=X-W=B dB,電磁波穿透墻體的反射和折射,穿透損耗（,1,）,室內(nèi)信號(hào)取決于建筑物的穿透損耗,室內(nèi)窗口處與室內(nèi)中部信號(hào)差別較大,建筑物材質(zhì)對(duì)

7、穿透損耗影響較大,電磁波的入射角對(duì)穿透損耗影響較大,Page,17,T,R,穿透損耗（,2,）,物體阻擋,/,穿透損耗為：,隔墻阻擋：,5,20dB,樓層阻擋：,20dB,，,室內(nèi)損耗值是樓層高度的函數(shù)，,-1.9dB/,層,家具和其它障礙物的阻擋：,2,15dB,厚玻璃：,6,10dB,火車車廂的穿透損耗為：,15,30dB,電梯的穿透損耗：,30dB,左右,茂密樹(shù)葉損耗：,10dB,Page,18,第,1,章 無(wú)線電波基本原理,第,2,章 無(wú)線電波傳播特性,第,3,章 無(wú)線電波傳播模型,第,4,章 電波傳播模型校正,內(nèi)容介紹,Page,19,常用傳播模型,自由空間傳播模型,Okumura(

8、,奧村,)/Hata,模型,COST231-Hata,模型,COST231 Walfish-Ikegami,模型,Keenan-Motley,模型,計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算模型,Page,20,Lo=91.48+20lgd,for f=900MHz,Lo=97.98+20lgd,for f=1900MHz,Lo=99+20lgd,for f=2100MHz,自由空間傳播模型,自由空間傳播模型適用于具有各向同性傳播介質(zhì)（如真空）的無(wú)線環(huán)境，是理論模型。該環(huán)境在現(xiàn)實(shí)中并不存在，但空氣介質(zhì)近似于各向同性介質(zhì)。,Page,21,適用范圍：,頻率范圍,f:1501500MHz,基站天線高度,Hb:30200m,移

9、動(dòng)臺(tái)高度,Hm:110m,距離,d:120km,Okumura-Hata,模型,宏蜂窩模型,基站天線高度高于周圍建筑物,1km,以內(nèi)預(yù)測(cè)不適用,頻率超過(guò),1500MHz,以上時(shí)不適用,Page,22,適用范圍：,頻率范圍,f:15002000MHz,基站天線高度,Hb:30200m,移動(dòng)臺(tái)高度,Hm:110m,距離,d:120km,宏蜂窩模型,基站天線高度高于周圍建筑物,1km,以內(nèi)預(yù)測(cè)不適用,頻率超過(guò),2000MHz,或低于,1500MHz,時(shí)不適用,COST 231-Hata,模型,Page,23,適用范圍：,頻率范圍,f,:8002000MHz,基站天線高度,Hbase,:450m,移動(dòng)

10、臺(tái)高度,Hmobile,:13m,距離,d,:0.025km,建筑物高度,Hroof(m),路面寬度,w(m),建筑物間距,b(m),相對(duì)直射波方向的街道走向,(,),COST 231 Walfish-Ikegami,模型,市區(qū)環(huán)境，宏蜂窩或微蜂窩,郊區(qū)環(huán)境或鄉(xiāng)村環(huán)境不適用,Page,24,Ploss=K,1,+K,2,lgd+K,3,(H,ms,)+K,4,lg(H,ms,)+K,5,lg(H,eff,),+K,6,lg(H,eff,)lg(d)+K,7,+K,clutter,Pathloss,：路徑損耗,(dB),K,1,：與頻率相關(guān)的常數(shù),K,2,：距離衰減常數(shù),K,3,、,K,4,：移

11、動(dòng)臺(tái)天線高度修正系數(shù),K,5,、,K,6,：基站天線高度修正系數(shù),K,7,：繞射修正系數(shù),K,clutter,：地物衰減修正系數(shù),d,：基站與移動(dòng)臺(tái)之間的距離,(km),H,ms,、,H,eff,：移動(dòng)臺(tái)天線和基站天線的有效高度,(m),ASSET,規(guī)劃軟件,模型,K,參數(shù),參考值,K1,152/1800M Urban,K2,44.90,K3,-2.55,K4,0.00,K5,-13.82,K6,-6.55,K7,-0.80,無(wú)線傳播模型,Page,25,無(wú)線傳播模型,Pathloss,：路徑損耗,(dB),K,1,：偏置常數(shù),K,2,：距離衰減常數(shù),K,3,：基站天線高度修正系數(shù),K,4,：

12、繞射計(jì)算的乘數(shù)（必須為正數(shù)）,K,5,：,log(HTxeff)log(d),的乘數(shù),K,6,：移動(dòng)臺(tái)天線高度修正系數(shù),K,clutter,：地物衰減修正系數(shù),K(hill,los),：山區(qū)區(qū)域的校正因子（,NLos,0,）,d,：基站與移動(dòng)臺(tái)之間的距離,(m),H,meffs,、,H,eff,：移動(dòng)臺(tái)天線和基站天線的有效高度,(m),U-net,規(guī)劃軟件,模型,K,參數(shù),參考值,K1,-52.92,K2,68.6,K3,5.83,K4,1,K5,-6.55,K6,0,Ploss=K,1,+K,2,logd+K,3,log(H,eff,)+K,4,Diffraction+K,5,log(d)l

13、og(H,eff,),+K,6,(Hm,eff,)+K,clutter,f(clutter)+K,(hill,los),Page,26,第,1,章 無(wú)線電波基本原理,第,2,章 無(wú)線電波傳播特性,第,3,章 無(wú)線電波傳播模型,第,4,章 電波傳播模型校正,內(nèi)容介紹,Page,27,模型校正,模型校正的意義：,傳播模型是移動(dòng)通信網(wǎng)小區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)，傳播模型的準(zhǔn)確與否密切關(guān)系到小區(qū)規(guī)劃是否合理，運(yùn)營(yíng)商能否以比較經(jīng)濟(jì)合理的投資滿足用戶的需求。因此為了獲得符合本地區(qū)實(shí)際環(huán)境的無(wú)線傳播模型，提高覆蓋預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃打好基礎(chǔ)，需要進(jìn)行傳播模型的校正。,Page,28,目標(biāo)傳播環(huán)境,選定傳播模型,CW

14、,數(shù)據(jù)采集,實(shí)測(cè)傳播路徑損耗,參數(shù)設(shè)置,預(yù)測(cè)傳播路徑損耗,比較,誤差滿足要求？,結(jié)束,模型校正基本原理和流程,Page,29,站址選擇,選擇站址標(biāo)準(zhǔn),a,、天線高度大于,20,米,b,、天線高于最近的障礙物,5,米以上；,c,、在此障礙物主要指天線所在屋頂上的最高建筑物，作為站址 的建筑物應(yīng)高于周圍建筑物的平均高度。,Page,30,發(fā)射子系統(tǒng)：,發(fā)射天線、饋線、高頻信號(hào)源、天線支架,接收子系統(tǒng)：,測(cè)試接收機(jī)、,GPS,接收機(jī)、測(cè)試軟件、便攜機(jī)等,高頻信號(hào)源,測(cè)試平臺(tái),Page,31,測(cè)試路徑,選擇測(cè)試路徑原則,地形：測(cè)試路徑必須照顧到區(qū)域中所有的主要地形,高度：如果該區(qū)域地形起伏差異大，則測(cè)

15、試路徑必須照顧到區(qū)域中不同高度的地形,距離：測(cè)試路徑必須照顧到區(qū)域中離站點(diǎn)不同距離的位置,方向：縱向和橫向路徑上的測(cè)試點(diǎn)數(shù)需保持一致,長(zhǎng)度：,1,次,CW,測(cè)試的路程總長(zhǎng)度應(yīng)大于,60km,點(diǎn)數(shù)：測(cè)試點(diǎn)數(shù)越多越好,(,要求,10000,點(diǎn)，,4,小時(shí)）,重疊：不同站點(diǎn)的測(cè)試路徑可盡量重疊，以增加模型可靠性,阻擋物：在天線信號(hào)受某一側(cè)的樓面阻擋時(shí)，不要跑到該側(cè)樓面后的陰影區(qū)。,Page,32,路測(cè),采樣符合李氏定律：,40,個(gè)波長(zhǎng)，采樣,50,個(gè)樣點(diǎn),車速上限：,Vmax=0.8/Tsample,異常情況下測(cè)試結(jié)果必須從采樣數(shù)據(jù)中剔除,衰落過(guò)大的樣點(diǎn)（超過(guò),30dB,）；,隧道中,高架橋下,若用

16、定向天線進(jìn)行,CW,測(cè)試，測(cè)試路線從主瓣覆蓋區(qū)域中選取,Page,33,測(cè)試數(shù)據(jù)處理,測(cè)試數(shù)據(jù)需要處理后才能被規(guī)劃軟件識(shí)別，處理步驟：,數(shù)據(jù)過(guò)濾,數(shù)據(jù)離散,地理平均,格式轉(zhuǎn)換,Page,34,準(zhǔn)備工作,安裝網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件：,U-net,是一個(gè)功能強(qiáng)大的規(guī)劃優(yōu)化軟件，模型校正只是其中的一個(gè)功能模塊,創(chuàng)建項(xiàng)目,在,U-net,中，所有的規(guī)劃優(yōu)化模型校正等等工作都是在各個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,導(dǎo)入天線方位圖文件,天線方位圖隨不同生產(chǎn)廠家而不同，需要正確導(dǎo)入,建立模型和數(shù)據(jù)導(dǎo)入,Page,35,過(guò)濾設(shè)置,模型校正,距離過(guò)濾：,建議：將,r3km,的數(shù)據(jù)濾除,信號(hào)強(qiáng)度過(guò)濾：,建議：,Signal-40dBm,或,Signal-121dBm,的數(shù)據(jù)濾除,Clutter,過(guò)濾：,建議：將落在,Clutter,內(nèi)樣點(diǎn)數(shù)少于,300,個(gè)的,Clutter,濾除,Page,36,參數(shù)校正,模型校正,Page,37,模型校正,校正結(jié)果分析,校正結(jié)束后還需要對(duì)所得模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析。,模型的準(zhǔn)確性是指校正所得的模型和實(shí)際測(cè)試環(huán)境的貼合程度，一般通過(guò)RMS Error的大小來(lái)評(píng)估,。,最好的情況是,RMS Err