3.1 无线电波传播

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移动通信中通信双方或至少一方是处于移动中，而移动体之间的通信只能依靠无线电传输，因此无线通信是指利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式。 电磁波是无线通信的载体。

3.1.1 陆地移动通信环境的特点

PLMN陆地移动通信环境有如下特点。

1）MS的天线比较低

传播路径总是受到地形及人为环境的影响；各种地形环境和复杂的人为建筑物、树林等 使得接收信号为大量的散射、反射信号的叠加。

2）MS的移动性

移动无线传播面临的是随时变化的、复杂的环境。MS总是在移动，即使MS不动，周围环境也一直在变化，如人、车的移动、信号衰减等，这使得基站与MS之间的传播路径不断发生变化。另外，MS相对与基站的移动方向、移动速度的不同，都会导致信号电，的不同变化。

3）信号电平随机变化

由于用户台的移动性导致传播参数随时变化，引起接收场强的快速波动，信号电平随时间和位置的变化而变化，因此只能用随机过程的概率分布来描述。

4）在城市环境中存在着波导效应

由于街道两旁有高大的建筑物将导致波导效应，结果使得沿传播方向的街道上信号增 强，垂直于传播方向的街道上信号减弱，两者相差达10dB以上。不过，这种现象离基站距离越远，减弱程度就越小。

5）人为噪声现象严重

人为噪声主要是机动车的点火噪声、电力线噪声和工业噪声。

6）干扰现象严重

比较常见的有同频干扰、邻频干扰、互调干扰等，随着频率再用系数的提高，同邻频千 扰将成为影响网络质量的主要因素。

3.1.2 无线通信传播方式

无线传播环境十分复杂，传播方式多种多样，几乎包括了电波传播的所有过程，如直射、 绕射、反射和散射。

1. 直射

直射是无线电波在自由空间传播的方式。自由空间是指相对于介电参数和相对导磁率为1的均匀介质所存在的空间，它是一个理想的无限大的空间，是为了减化问题的研究而提出的一种科学的抽象。在自由空间的传播衰落不考虑其他衰落因素，仅考虑由能量的扩散，引起的损耗。

2. 反射

当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常常发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。

3. 绕射

当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就会发生绕射。

4. 散射

当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍物体的数目非常巨大时，就会发生散射。散射发生在粗糙表面、小物体或其他不规则物体，如树叶、灯柱等。

在无线电移动通信环境中，载波波长远小于周围建筑物的尺寸，故电波以视距内的直射波、反射波和散射为主要传播方式，大部分情况是在MS附近散射体产生多个反射波，即多径传播模式。

3.1.3 无线电损耗

当MS和基站的距离逐渐增加时，所收到的信号会越来越弱，原因是发生了路径损耗。路径损耗不仅与载频频率、传播速度有关，而且还与信号传播的地形和地貌有关。

移动通信中多径信号的构成主要有两类：一类是从远地散射体产生的回波，这种回波的时延较长且较稳定；另一类是从MS附近半径为50〜100个波长的建筑物和树林反射和散射的回波，这类回波数量大，时延短，它们是构成多径信号的主要部分。

影响接收信号电平的因素很多，有地形〔平坦、准平坦、山区、介质（植被、水域〕、 地物（建筑物、建筑材料、街道走向、人体等）。当然最主要是距离、天线高度、发射功率。其中无线电的传播损耗是实际操作中所无法回避的，它将直接影响接收信号强度的高低。

信号是一个随机值，需要用中值和瞬时值来眹合表征。实际的接收信号是在中值的基础上叠加了瞬时值。一般称中值为慢衰落，瞬时值为快衰落。

无线电信号的传播如图3-1所示，总体信号强度平均值随距离减弱，但信号电平要受快慢衰落的影响。移动通信传播的这种特点表明要想提供好的服务，必须要留足够的快慢衰落 储备，实际网络中，一般要达到100%覆盖几乎是不可能的，特别是在农村地区，如果系统信号强度质量越好，那么储备要求就越高。因此就必须要重视预测计算，因为测试不能完全 反映规律，每个地点测出的不一样，每次测试也不会一样。即使完全相同的地点，有移动体和人体的影响，测试结果都不会一样。但又必须结合测试，因为任何预测方法都有局限性， 所以要用测试校正预测。

不论覆盖还是干扰，都与移动通信的传播有关，移动通信的传播环境很恶劣，基本属于大地平面传播，但因为MS天线很低，信号波长远小于反射物，尤其在城市基本没有直射波信号，而由反射信号合成，所以信号经历严重的慢衰落和快衰落。

1.慢衰落

慢衰落是由接收点周围地形地物对信号反射，使得信号电平在几十米范围内有大幅度的 变化，若MS在没有任何障碍物的环境下移动，则某点信号电平只与该点和发射机的距离有 关。所以通常某点信号电平是指几十米范围内的平均信号电平，这个信号的变化呈正态分布。

2. 快衰落

快衰落是叠加在慢衰落的信号上的，这个衰落的速度很快，每秒可达几十次，除与地形地物有关，还与MS的速度和信号的波长有关，并且幅度最高可达几十个dB，信号的变化呈瑞利分布，因此也叫瑞利衰落。