15 第五講鏈路及空間無線傳播損耗計算

於是，得到了基站的最大發射功率的計算公式：. PoutBTS <= MSsense - BTSsense + PoutMS + GdBTS - GdMS + LslantBTS - Gta + DNMS - DNBTS. 5.2 各類損耗的確定. 搜尋這個協作平台 VectorNetworkAnalyzer網路分析儀RIGOL正式授權代理商Millimeter-Wave-products毫米波產品Millimeter-WaveInstruments毫米波儀器Telecom通訊儀器Microwave&RF射頻產品Applications應用方案Optical光通訊EMCTest電磁相容SERVICE支援CMT&RIGOLCalibration校正服務CMT&RIGOLRepair維修服務Youtube展示專區CONTACTUS連絡資訊ABOUTUS公司資訊Distributions代理廠牌NEWS最新消息Inquiry詢問Reference参考資料Used二手儀器UsedEquipmentsForRent/Sale二手儀器租賃買賣CalibrationandRepairServices校正維修UsedEquipmentsPurchase二手儀器收購 HOME首頁VectorNetworkAnalyzer網路分析儀Millimeter-WaveNetworkAnalyzerS524310M-44GHzFET185418-54GHzFEV1550-75GHzFEV1260-90GHzFEV1075-110GHzOnePortVectorNetworkAnalyzerR180R140R60TwoPortsVectorNetworkAnalyzerS524310M-44GHzCobaltC1220CobaltC1209S5180S5085S7530(75Ohm)FourPortsVectorNetworkAnalyzerCobaltC1420CobaltC4420CobaltC1409CobaltC4409HandheldRFVectorNetworkAnalyzerKC901M9.8GHzVNA-PR11-6200KC901V6.8GHzKC901S+4GHzRIGOL正式授權代理商SpectrumAnalyzersRFSignalGeneratorsOscilloscopesMillimeter-Wave-products毫米波產品AmplifiersAntennasAttenuatorsMultipliers/FrequencyExtendersRotaryJointsTuning&CalibrationRFOverFiber4GHzRFOverFiber6GHzRFOverFiber20GHzRFoverFiber40GHzRFoverFiberOptical光通訊Eye-BERT100GEye-BERT40GEye-BERTGen2BERT-250EOpticalAmplifiersOpticalTunableLaserOpticalTunableFiltersReal-TimeSpectrumAnalyzer即時頻譜27GHzReal-TimeSpectrumAnalyzer18GHzReal-TimeSpectrumAnalyzer8GHzReal-TimeSpectrumAnalyzerKC908real-timespecreumanalyzerTelecom通訊儀器TriarchyVectorSignalGeneratorTriarchyVectorSpectrumAnalyzerXT995TimeDomainReflectometerVectorSignalGeneratorVectorSignalAnalyzerSpecMiniHandheldSpectrumAnalyzerTriarchyUSBMiniSpectrumIOTScannerOscilloscope多功能示波器USBScopeSF880USBScopeSL987USBScopeSG985USBScopeSA985USBMSOScopeUSBAWGAG885USBLogicAnalyzerLP665RFSynthesizer訊號產生器SYM6025RFSynthesizerSYM2250HRFSynthesizerEMCTest電磁相容EMCNear-fieldProbeSetRFCurrentMonitoringProbeTBLC08LISNCISPR16TBOH01LISNCISPR25Microwave&RF射頻產品Microwave&MillimeterwaveAntennasWaveguideComponentsCoaxialRotaryJointLowNoiseAmplifierPowerAmplifierGPStestsystemGPSSimulatorTSPD功率分配器TS-SAT可調式衰減器Prog.AttenuatorsAT690-USBProgrammableAttenuatorGPSSimulatorRFComponent射頻元件VNACalibrationKitZ5411T4311S261185033E85033D85039BACM2520ACM2509ACM4509ACM4520VNAAccessoriesRFPrecisionAdapters1.85mmPrecisionAdapter2.4mmPrecisionAdapter2.92mmPrecisionAdapterTorqueWrench8710-17667mmTorqueWrench8710-1582SMATorqueWrench8710-17653.5mmTorqueWrench8710-1764NMDTorqueWrenchRFCableTSVNATestCableTS106KPhaseflexTS104A-SmSmTS104A-SmNmTS102-24m24mTS102-KmKmSBF405SBF402ImpedanceMatchingPadSDI-12產品Used二手儀器UsedEquipmentsForRent/Sale二手儀器租賃買賣CalibrationandRepairServices校正維修UsedEquipmentsPurchase二手儀器收購CONTACTUS連絡資訊SERVICE支援協作平台地圖 Reference参考資料‎>‎ 15第五講鏈路及空間無線傳播損耗計算 第五講鏈路及空間無線傳播損耗計算 5.1鏈路預算 上行和下行鏈路都有自己的發射功率損耗和路徑衰落。

在蜂窩通信中，為了確定有效覆蓋範圍，必須確定最大路徑衰落、或其他限制因數。

在上行鏈路，從移動台到基站的限制因數是基站的接受靈敏度。

對下行鏈路來說，從基站到移動台的主要限制因數是基站的發射功率。

通過優化上下行之間的平衡關係，能夠使小區覆蓋半徑內，有較好的通信質量。

一般是通過利用基站資源，改善網絡中每個小區的鏈路平衡（上行或下行），從而使系統工作在最佳狀態。

最終也可以促使切換和呼叫建立期間，移動通話性能更好。

圖5-01是一基站鏈路損耗計算，可作為參考。

圖5-01    上下行鏈路平衡的計算。

對於實現雙向通信的GSM系統來說，上下行鏈路平衡是十分重要的，是保證在兩個方向上具有同等的話務量和通信質量的主要因素，也關係到小區的實際覆蓋範圍。

下行鏈路（DownLink）是指基站發，移動台接收的鏈路。

上行鏈路（UpLink）是指移動台發，基站接收的鏈路。

上下行鏈路平衡的算法如下： 下行鏈路（用dB值表示）：      PinMS=PoutBTS-LduplBTS-LpBTS+GaBTS+Cori+GaMS+GdMS-LslantBTS-LPdown 式中： PinMS為移動台接收到的功率； PoutBTS為BTS的輸出功率； LduplBTS為合路器、雙工器等的損耗； LpBTS為BTS的天線的饋纜、跳線、接頭等損耗； GaBTS為基站發射天線的增益； Cori為基站天線的方向係數； GaMS為移動台接收天線的增益； GdMS為移動台接收天線的分集增益； LslantBTS為雙極化天線的極化損耗；LPdown為下行路徑損耗； 上行鏈路（用dB值表示）：    PinBTS=PoutMS-LduplBTS-LpBTS+GaBTS+Cori+GaMS+GdBTS-LPup+[Gta]式中：PinBTS為基站接收到的功率； PoutMS為移動台的輸出功率； LduplBTS為合路器、雙工器等的損耗；LpBTS為BTS的天線的饋纜、跳線、接頭等損耗； GaBTS為基站接收天線的增益； Cori為基站天線的方向係數； GaMS為移動台發射天線的增益； GdBTS為基站接收天線的分集增益； Gta為使用塔放的情況下，由此帶來的增益； LPup為上行路徑損耗。

根據互易定理，即對於任一移動台位置，上行路損等於下行路損，即：LPdown=LPup  設系統餘量為DL，移動台的惡化量儲備為DNMS，基站的惡化量儲備為DNBTS，移動台的接收機靈敏度為MSsense，基站的接收機靈敏度為BTSsense，Lother為其它損耗，如建築物貫穿損耗、車內損耗、人體損耗等。

於是，對於覆蓋區內任一點，應滿足： PinMS-DL-DNMS-Lother>=MSsense PinBTS-DL-DNMS-Lother>=BTSsense 上下行鏈路平衡的目的是調整基站的發射功率，使得覆蓋區邊界上的點（離基站最遠的點）滿足： PinMS-DL-DNMS-Lother=MSsense 於是，得到了基站的最大發射功率的計算公式： PoutBTS<=MSsense-BTSsense+PoutMS+GdBTS-GdMS+LslantBTS-Gta+DNMS-DNBTS 5.2各類損耗的確定   ◆建築物的貫穿損耗建築物的貫穿損耗是指電波通過建築物的外層結構時所受到的衰減，它等於建築物外與建築物內的場強中值之差。

建築物的貫穿損耗與建築物的結構、門窗的種類和大小、樓層有很大關係。

貫穿損耗隨樓層高度的變化，一般為-2dB/層，因此，一般都考慮一層（底層）的貫穿損耗。

下面是一組針對900MHz頻段，綜合國外測試結果的數據：---中等城市市區一般鋼筋混凝土框架建築物，貫穿損耗中值為10dB，標準偏差7.3dB；郊區同類建築物，貫穿損耗中值為5.8dB，標準偏差8.7dB。

---大城市市區一般鋼筋混凝土框架建築物，貫穿損耗中值為18dB，標準偏差7.7dB；郊區同類建築物，貫穿損耗中值為13.1dB，標準偏差9.5dB。

---大城市市區一金屬殼體結構或特殊金屬框架結構的建築物，貫穿損耗中值為27dB。

由於我國的城市環境與國外有很大的不同，一般比國外同類名稱要高8---10dB。

對於1800MHz，雖然其波長比900MHz短，貫穿能力更大，但繞射損耗更大。

因此，實際上，1800MHz的建築物的貫穿損耗比900MHz的要大。

GSM規範3.30中提到，城市環境中的建築物的貫穿損耗一般為15dB，農村為10dB。

一般取比同類地區900MHz的貫穿損耗大5---10dB。

◆人體損耗對於手持機，當位於使用者的腰部和肩部時，接收的信號場強比天線離開人體幾個波長時將分別降低4---7dB和1--- 2dB。

一般人體損耗設為3dB。

◆車內損耗金屬結構的汽車帶來的車內損耗不能忽視。

尤其在經濟發達的城市，人的一部分時間是在汽車中度過的。

一般車內損耗為8---10dB。

◆饋線損耗 在GSM900中經常使用的是7/8″的饋線，在1000MHz的情況下，每100米的損耗是4.3dB；在2000MHz的情況下，每100米的損耗則為6.46dB，多了2.16個dB。

5.3無線傳播特性     移動通信的傳播如圖5-02中的曲線所示，總體平均值隨距離減弱，但信號電平經歷快慢衰落的影響。

慢衰落是由接受點周圍地形地物對信號反射，使得信號電平在幾十米範圍內有大幅度的變化，若移動台在沒有任何障礙物的環境下移動，則信號電平只與發射機的距離有關。

所以通常某點信號電平是指幾十米範圍內的平均信號電平。

這個信號的變化呈正態分佈。

標準偏差對不同地形地物是不一樣的，通常在6－8dB左右。

快衰落是疊加在慢衰落信號上的。

這個衰落的速度很快，每秒可達幾十次。

除與地形地物有關，還與移動台的速度和信號的波長有關，並且幅度很大，可幾十個dB，信號的變化呈瑞利分佈。

快衰落往往會降低話音質量，所以要留快衰落的儲備。

  圖5-02 無線電波在自由空間的傳播是電波傳播研究中最基本、最簡單的一種。

自由空間是滿足下述條件的一種理想空間1.均勻無損耗的無限大空間，2.各項同性，3.電導率為零。

 應用電磁場理論可以推出，在自由空間傳播條件下傳輸損耗Ls的表達式為： Ls＝32.45+20lgf+20lgd 自由空間基本傳輸損耗Ls僅與頻率f和距離d有關。

當f和d擴大一倍時，Ls均增加6dB，由此我們可知GSM1800基站傳播損耗在自由空間就比GSM900基站大6個dB，如圖5-03所示。

圖5-03 陸地移動信道的主要特徵是多徑傳播，實際多徑傳播環境是十分複雜的，在研究傳播問題時往往將其簡化，並且是從最簡單的情況入手。

僅考慮從基站至移動台的直射波以及地面反射波的兩徑模型是最簡單的傳播模型。

兩徑模型如圖5-04所示，應用電磁場理論可以推出，傳輸損耗Lp的表達式為：Lp=20lg(d2/(h1*h2)) 圖5-04 5.4常用的兩種電波傳播模型    ◆Okumura電波傳播衰減計算模式GSM900MHz主要採用CCIR推薦的Okumura電波傳播衰減計算模式。

該模式是以準平坦地形大城市區的中值場強或路徑損耗作為參考，對其他傳播環境和地形條件等因素分別以校正因子的形式進行修正。

不同地形上的基本傳輸損耗按下列公式分別預測。

   L(市區）＝69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)-s(a)   L(郊區)=64.15+26.16lgf-2[lg(f/28)]2-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)   L(鄉村公路)=46.38+35.33lgf-[lg(f/28)]2-2.39(lgf)2-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)   L(開闊區)=28.61+44.49lgf-4.87(lgf)2-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)   L(林區)=69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2) 其中：  f----工作頻率，MHz   h1---基站天線高度，m   h2---移動台天線高度，m   d----到基站的距離，km  a(h2)---移動台天線高度增益因子，dB   a(h2)=(1.1lgf-0.7)h2-1.56lgf+0.8(中，小城市)   =3.2[lg(11.75h2)]2-4.97(大城市)   s(a)---市區建築物密度修正因子，dB;   s(a)=30-25lga(5%