移动通信设计基础

移动通信设计基础

一、无线通信基本原理 二、规划设计流程 三、基站站址选择和工艺要求

无线传播基本原理-电波传播方式： Free- space propagationSignal strength decreases exponentially with distanceD

ReflectionSpecular Reflection amplitude: A --> *A ( < 1) phase : --> - polarisation: material dependant phase shift Diffuse Reflection. amplitude: A --> *A ( < 1) phase : --> random phase polarisation : randomdiffuse reflection specular reflection

无线传播基本原理-电波传播方式： Absorptionheavy amplitude attenuation material dependant phase shifts depolarisation A A - 5..30 dB

Diffractionwedge- model knife edge multiple knife edges

无线传播基本原理-频谱划分 通常无线电波所指的是从极低频10KHz到极超高频的顶 点300GHz(Giga Hertz)。通常划分成八个区域，参看 下表：符号(中译名) VLF(甚低频) LF(低频) MF(中频) HF(高频) VHF(甚高频) UHF(超高频) SHF(特高频) EHF(极高频) 频率范围 3至30kHz 30到300kHz 300至3 000kHz 3至30MHz 30至300MHz 300至3000MHz 3至30GHz 30至300GHz 相当米制划分 万米波 千米波 百米波 十米波 米波 分米波(十分之一米波) 厘米波(百分之一米波) 毫米波(千分之一米波)

无线传播基本原理-频谱划分移动通信系统中频段的划分为：E-GSM 900 885-915M Hz(M S) 930-960M Hz(BS) 3G-FDD 1920-1980M Hz (M S) 2110-2170M Hz (BS) GSM 1800 CDM A-800 1710-1755M Hz(M S) 825-835M Hz (M S) 1805-1850M Hz(BS) 870-880M Hz (BS) 3G-TDD 1880-1920M Hz 2010-2025M Hz

由上表可以看出移动通信频段位于UHF频段范围内，是以 空间波的方式进行传输的。

无线传播基本原理-传播途径 在UHF频段，从发射机到接收机的电磁波的主要传播 模式是直射和散射，即视距直线传播以及从建筑物平 面反射或从人工、自然物体折射。 在典型的蜂窝移动通信环境中，移动台一般比基站天 线矮很多，接收机与发射机之间的直达路径往往被建 筑物或其他物体所阻碍。所以，在蜂窝基站与移动台 之间的通信不一定是通过直达路径，而是通过许多其 他路径完成的。

无线传播基本原理-传播途径(多径)发射信号

接收信号 强度 时间

无线传播环境-信号衰落快衰落：大量传播路径的存在就产生了所谓的多径现 象，其合成波的幅度和相位随移动台的运动产生 很大的起伏变化，这就是所谓的快衰落或多径衰 落，因为其电场强度概率函数是服从瑞利分布， 也称为瑞利衰落。 合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化 很大 ，衰落的振幅、相位、角度随机。

无线传播环境-信号衰落慢衰落：移动台接收的信号除瞬时出现快速瑞利衰 落外，其场强中值随着地区位置改变出现较 慢的变化，这就

是所谓的慢衰落或阴影衰落， 慢衰落的场强中值服从对数正态分布。电波 传播路径上遇有高大建筑物、树林、地形起 伏等障碍物的阻挡，就会产生电磁场的阴影。 衰落深度与与位置/地点相关，衰落的速度取 决于移动台移动的速度。

无线传播环境-信号衰落接收功率(dBm)-20 -40 -60 距离(m) 10 20 30 总的来说，在蜂窝环境中有两种影响：第一种是多径，从建筑物表面 或其他物体反射、散射而产生的短期衰落；第二种是直接可见路径产生 的主要信号强度的缓慢变化，即长期场强变化。也就是说，信道工作于 符合瑞利分布的快衰落并叠加有信号幅度满足对数正态分布的慢衰落。

快衰落 慢衰落

无线传播环境-信号衰落抗快衰落主要措施-分集时间分集 频率分集 空间分集 极化分集

克服慢衰落的主要方法是加大发射功率， 提高接收灵敏度，宏观分集等。

无线传播环境-传播损耗 在研究传播时，特定接收机功率接收的信号电平是一个主 要特性。由于传播路径和地形干扰，传播信号减小，这种 信号减小称为传播损耗。 自由空间的传播损耗可以由下式表示：

L p 32.4 20log(f MHz ) 20log( d km ) 其中f为频率(MHz),d为距离(km)。上式与距离d,频率f 成反比，当距离或频率增加一倍时，自由空间的路径损耗 增加6dB(信号场强衰减4倍)。

无线传播环境-传播损耗 当已知频率f还可以简化上式：

L p L0 10 log( d km ) 式中γ=2。γ称为路径损耗倾斜因子。在实际的信号空间 传播中，地形、信号在不同介质上的绕射、反射、穿透都 会导致不同的传播损耗，不同环境下γ的取值范围：环境 自由空间 市区蜂窝环境 市区阴影蜂窝环境 室内视距 室内非视距 路径损耗倾斜因子γ 2 2.7~3.5 3~5 1.6~1.8 4~6

无线传播环境-传播损耗25 dB/dec 20 dB/dec 30 dB/dec 40 ..50 dB/dec path loss

无线传播环境-传播损耗电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播 环境直接决定无线传播方式。影响无线电波传播方式 的主要因素有： 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 植被特征 天气状况