移动通信—无线波传播

无线波传播
发射天线或自然辐射源所辐射的无线电波,通过自然条件下的媒质到达接受天线的过程称为无线电波传播。无线电波与可见光、X射线与γ射线-.样同属于电磁波,它们都是以电场和磁场为其特征的- -种电场震动。电磁波的频谱范围很宽,从几赫到3X 1023Hz(波长从几十兆米到10-9pm)。在电磁波频谱中，无线电波是频率从几赫到3000GHz(波长从几十兆米到0.1 mm)频谱范围内的电磁波。频率从300 MHz~3 000 GHz(波长从1 m~0.1 mm)的无线电波是微波波段。
任何一种信号传播系统都是由发射端、接收端和传送媒质三部分组成的。无线电波从发射端到接收端必定要经历一定的传输媒质,这个经历的过程也就是无线电波传播的过程。
无线波传播类似于台球自由空间（无阻挡物）

直射：电磁波在真空中的传播存在阻挡物
（多条路径）:反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，会发生反射
绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时，会发生绕射
散射：当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，会发生散射。
视距传播LOS (line-of-sight)：仅有直射波或者镜面反射和漫反射，称为LOS。
1）直射波（视距波）自由空间传播模型自由空间特点：均匀无损耗的无限大空间，各向同性。电导率为0，相对介电常数和相对磁导率为1。
传播损耗本质：球面波在传播过程中，随着传播距离增大，电波能量在扩散过程中所引起的球面波扩散损耗。接收天线所捕获的信号功率是发射天线辐射功率的很小部分。
模型适用范围接收机和发射机之间是完全无阻隔的视距路径LOS 。仅当视距大于发射天线远场距离时适用。远场距离df = 2D2 /λ （D为天线的最大物理线性尺寸）距发射机d处天线的接收功率数学表达式（ Friis公式）

其中，L是与系统无关的系统损耗因子，λ 为波长。
距发射机d处天线的接收功率物理意义
—与d2成反比→距离越远，衰减越大。
—与λ2成正比（与f2成反比）→频率越高，衰减越大。
—综合损耗L(L>=1)通常归因于传输线衰减、滤波损耗和天线损耗，L＝1则表明系统硬件中无损耗。
路径损耗表示信号衰减，单位为dB的正值。f或者d增加一倍，损耗将分别增加6dB。

3反射
反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面。反射波在两种密度不同的传播媒介分界面上才会发生，分界面媒质密度差越大，波的反射量越大，折射量越小。波的入射方向越接近垂直于分界面，反射量越小，折射量越大。直射波和反射波合称为空间波。
应用：在高速铁路覆盖选站的时候，要关注无线电波的入射角问题。备选站址不能离铁路太近，否则列车远离站址的车厢入射方向会接近平行于分界面，进入车厢内的折射信号就会减少；也不能太远，否则会影响有效覆盖范围。一般都选取离铁路100m左右的站址（还需考虑多普勒效应等其他因素的影响）。

地面反射模型视距与地面反射路径为△，

4绕射
当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时，无线电波绕过障碍物而传播的现象称为绕射。绕射时，波的路径发生了改变或弯曲。由阻挡表面产生的二次波散布于空间，甚至于阻挡体的背面。绕射损耗是各种障碍物对电波传输所引起的损耗。
5散射
当波穿行的介质中存在小于波长的物体，并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，将引起波经此处后四处发射，就是散射。散射波产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。在实际的通信系统中，树叶、街道标志和灯柱等均会引发散射。
6大气折射
低层大气并不是均匀介质－折射与吸收
大气折射对电波传播的影响，在工程上通常用“地球等效半径”来表征。
dn/dh=-4*10-8 ； N:大气折射率。
实际半径是6370km,等效地球半径为8500km。
补充说明：
视距传播:是指在发射天线与接收天线之间能相互“看见”的距离内,电波直接从发射端传到接收端(有时有包括地面反射波)的一种传播方式,又称为直接波或空间波传播。微波波段的无线电波就是以视距传播方式进行传送的。因为微波波段频率很高,波长很短,沿地面传播时衰减很大,投射到高空电离层时会穿过电离层而不能被反射回地面。视距传播大体上可分为三类。第一类是指地面上(如移动通信和微波接力传输等)的视距传播;第二类是指地面上与空中目标之间(如与飞机、通信卫星等)的视距传播;第三类是指空间通信系统之间(如飞机之间、宇宙飞行器之间等)的视距传播。
非视距传播：无线信号从发射点到接收端有障碍物阻挡，不能沿直线进行传播，叫做非视距传输。非视距传输的无线传播损耗比视距传输要增加很多；正如通过反射镜看到的事物比直接看到的效果要差一些，这是因为非视距传输的路损增加了。

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