无线WiFi天线增益计算定律.docx

1、无线WiFi天线增益计算定律无线WiFi-天线增益计算公式附1:天线口径和2. 4G频率的增益0. 3M15. 7DBi0. 6M21.8DBi0. 9M25. 3DBi1.2M27. 8DBi1.6M30. 3DBi1.8M31. 3DBi2. 4M33. 8DBi3. 6M37. 3DBi4. 8M39. 8DBi附2:空间损耗计算公式Ls=92. 4+20Logf+20Logd附 3:接收场强计算公式 Po-Co+Ao-92. 4-201ogF-201ogD+Ar-Cr=Rr其中Po为发射功率，单位为dbm. Co为发射端天线馈线损耗.单位为db.Ao为天线增益.单位为dbi.F为频率单

2、位为GHz.D为距离，单位为KM.Ar为接收天线增益单位为dbi.Cr为接收端天线馈线损耗.单位为db.Rr为接收端信号电平.单位为dbm.例如:AP发射功率为仃dbm(50MW).忽略馈线损耗天线增益为lOdbi.距离为2KM.接收天线增益为lOdbi.到达接收端电平为 17+10-92. 4-7. 6-6+10=-69dbm附4: 802. Ub接收灵敏度22 Mbps (PBCC): -80dBm11 Mbps (CCK): -84dBm5. 5 Mbps (CCK) : -87dBm2 Mbps (DQPSK): -90dBm1 Mbps (DBPSK) : -92dBm(典型的测试环

3、境：包错误率 PER aUiloss143 UXdBn p二atjk loss43. dhLink WomLiak-irpliikk)图 5-01上下行链路平衡的计算。对于实现双向通信的GSM系统来说，上下行链路平衡是十分重要的，是保证在两个方向上 具有同等的话务量和通信质量的主要因素，也关系到小区的实际覆盖范围。下行链路（DownLink ）是指基站发，移动台接收的链路。上行链路（UpLink ）是指移动台发，基站接收的链路。上下行链路平衡的算法如下：下行链路（用dB值表示）：PinMS 二 PoutBTS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS +

4、 GdMS - LslantBTS - LPdown式中：PinMS为移动台接收到的功率；PoutBTS为BTS的输出功率;LduplBTS为合路器、双工器等的损耗；LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗；GaBTS为基站发射天线的增益；Cori为基站天线的方向系数；GaMS为移动台接收天线的增益；GdMS为移动台接收天线的分集增益；LslantBTS为双极化天线的极化损耗；LPdown为下行路径损耗；上行链路（用dB值表示）：PinBTS = PoutMS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdBTS -LPup +Gta式中：P

5、inBTS为基站接收到的功率；PoutMS为移动台的输出功率；LduplBTS为合路器、双工器等的损耗；LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗；GaBTS为基站接收天线的增益；Cori为基站天线的方向系数；GaMS为移动台发射天线的增益；GdBTS为基站接收天线的分集增益；Gta为使用塔放的情况下，由此带来的增益；LPup为上行路径损耗。根据互易定理，即对于任一移动台位置，上行路损等于下行路损，即：LPdown = LPup设系统余量为DL ,移动台的恶化量储备为DNMS ,基站的恶化量储备为DNBTS ,移动台的接收机灵敏 度为MSsense ,基站的接收机灵敏度为BTSsense

6、 , Lother为其它损耗，如建筑物贯穿损耗、车内损耗、人体损耗等。于是，对于覆盖区内任一点，应满足：PinMS - DL - DNMS - Lother = MSsensePinBTS - DL - DNMS - Lother = BTSsense上下行链路平衡的目的是调整基站的发射功率，使得覆盖区边界上的点（离基站最远的点）满足：PinMS - DL - DNMS - Lother = MSsense于是，得到了基站的最大发射功率的计算公式：PoutBTS = MSsense - BTSsense + PoutMS + GdBTS - GdMS + LslantBTS - Gta + D

7、NMS - DNBTS5.2各类损耗的确定建筑物的贯穿损耗建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所受到的衰减，它等于建筑物外与建筑物内的场强中值之差。建筑物的贯穿损耗与建筑物的结构、门窗的种类和大小、楼层有很大关系。贯穿损耗随楼层高度的变化，一般为-2dB/层，因此，一般都考虑一层（底层）的贯穿损耗。下面是一组针对900MHz频段，综合国外测试结果的数据：中等城市市区一般钢筋混凝土框架建筑物，贯穿损耗中值为10dB ,标准偏差7.3dB ；郊区同类建筑物，贯穿损耗中值为5. 8dB，标准偏差8. 7dB。-大城市市区一般钢筋混凝土框架建筑物，贯穿损耗中值为贯穿iSdB ,标准偏差7.

8、7dB ；郊区同类建筑物， 损耗中值为13. ldB ,标准偏差9. 5dB。大城市市区一金属壳体结构或特殊金属框架结构的建筑物，贯穿损耗中值为 27dB o由于我国的城市环境与国外有很大的不同，一般比国外同类名称要高 810dB。对于1800MHz ,虽然其波长比900MHz短，贯穿能力更大，但绕射损耗更大。因此，实际上，1800MHz的建筑物的 贯穿损耗比900MHz的要大。GSM规范3. 30中提到，城市环境中的建筑物的贯穿损耗一般为15dB ,农村为 10dB o 一般取比同类地区900MHz的贯穿损耗大5一-10dB。人体损耗对于手持机，当位于使用者的腰部和肩部时，接收的信号场强比天

9、线离开人体儿个波长时将分别降低4 7dB 和 1 2dB。一般人体损耗设为3dB o车内损耗金属结构的汽车带来的车内损耗不能忽视。尤其在经济发达的城市，人的一部分时间是在汽车中度过的Raykighd stancefhadovn nEiTisans一般车内损耗为8 10dB馈线损耗在GSM900中经常使用的是7/8 的馈线，在1000MHz的情况下，每100米的损耗是4. 3dB ;在2000MHz 的情况下，每100米的损耗则为6.46dB,多了 2.16个dB。5. 3无线传播特性移动通信的传播如图5-02中的曲线 所示，总体平均值随距离减弱，但 信号电平经历快慢衰落的影响。慢 衰落是由接受

10、点周围地形地物对信 号反射，使得信号电平在儿十米范 围内有大幅度的变化，若移动台在 没有任何障碍物的环境下移动，则 信号电平只与发射机的葩离有关。 所以通常某点信号电平是指儿十米 范围内的平均信号电平。这个信号 的变化呈正态分布。标准偏差对不 同地形地物是不一样的，通常在6 - 8dB左右。快衰落是亮加在慢衰落信 号上的。这个衰落的速度很快，每 秒可达儿十次。除与地形地物有 关，还与移动台的速度和信号的波 长有关，并且幅度很大，可儿十个 dB,信号的变化呈瑞利分布。快衰 落往往会降低话音质量，所以要留快衰落的储备。图 5-02无线电波在自由空间的传播是电波传播研究中最基本、最简单的一种。自由空

11、间是满足下述条件的一种理 想空 1 均匀无损耗的无限大空间， 2各项同性，3电导率为零。应用电磁场理论可以推出，在自由空间传播条件下，传输损耗 Ls的表达式为:Ls= 32. 45+201gf+201gd自由空间基本传输损耗Ls仅与频率f和距离d有关。当f和d扩大一借时，Ls均增加6dB,由此我们可知GSM1800基 站传播损耗在自由空间就比 GSM900基站大6个dB,如图5-03所示。Siqffui图 5-03陆地移动信道的主要特征是多径传播， 实际多径传播环境是十分复杂的，在研究传播问题时往往将其简化，并且是从最简单的情况入手。仅考虑从基站至移动台的直射波以及地面反射波的两径模型是最简单

12、的传播模型。两径 模型如图5-04所示，应用电磁场理论可以推出，传输损耗Lp的表达式为：Lp=201g(d2/(hl*h2)图 5-045. 4常用的两种电波传播模型 Okumura电波传播衰减计算模式GSM900MHZ主要采用CCIR推荐的Okumum电波传播衰减计算模式。该模式是以准平坦地形大城市区的中值场强或路径 损耗作为参考，对其他传播环境和地形条件等因素分别以校正因子的形式进行修正。不同地形上的基本传输损耗按下 列公式分别预测。L(市区)二69. 55+26. 161gf-13. 821ghl+(44. 9-6. 551ghl) lgd-a(h2)-s (a)L (郊区)=64.15

13、+26. 161gf-2lg(f/28)2-13. 821ghl+(44. 9-6. 551ghl) lgd-a(h2)L(乡村公路)二46. 38+35. 331gf-lg(f/28)2-2. 39(lgf)2-13. 821ghl+(44. 9-6. 551ghl)lgda(h2)L(开阔区)二28. 61+44. 491gf-4. 87(lgf) 2-13. 821ghl+(44. 9-6. 551ghl) lgd-a(h2)L(林区)=69. 55+26.161gf-13. 821ghl+(44. 9-6. 551ghl) lgd-a(h2)其中:f-工作频率，MHz hl 基站天线高

14、度，mh2移动台天线高度，md-到基站的住H离，kma(h2) 移动台天线高度增益因子，dBa(h2) = (l. llgf-O. 7)h2-l. 561gf+0. 8(中，小城市)=3.2lg(U. 75h2)2-4. 97(大城市)s(a)市区建筑物密度修正因子，dB;s(a)=30-251ga (5%A 50%)=20+0. 191ga-15.6(lga)2 (1%A 5%)=20 (a 9|0Wjngo Ef coo 1*i化i运 Fnh4-TQ h l$-krrt/h-mhc锻28QM 160tafl/hlflWiryiKi10*QN (H 150knL*hc FMonroncal

15、aiwrn附件二：全向天线Omnidirectional Antennas VerticalPolarizationHTTHI 日 flAntennen 一*High gakiLighlmng rodT/p No.7S352Inpul7lfi 伯 maleCorlMiCttir p 血 iwiBolLSniFnejcnc*nytfS70-皈讪UVgWR*tsGain11 dfijimpedance50 LiMax. OOWBfSCO i: ?(1 50 C arnftlcnl (nmwEaluw曲1则B5KgMadoiTiB dia meter51 mmffina luj230NC al 15

16、0 Unth)Max wrid vel&C-Tty200 hfhEPsKking slmmHtHgfn3230 mmMslDHAR Coppw nd kssiRadOrt*： FibefflMsi. CC*X： Grflj.傩 age. waihuoof Diumnunft. Zounling 讯 aod rvl$ Sunn 昭諳却 mmMousing：Orc Lading：Itn riMnnacml?* alMchsd iaf*ra*v al V9甲 Q | a lubuitf nthu od SO - M zzn diamaisr fzbk W 呂 SuUidel 怕 na I The witsrm DC gouficM via a ecpper luOE rmuing a crosz 弭门 1 凹謝 歇曲( 32rnnr Th* nrwr oortfiia Of 皿创 w 1 昶 口昭 lavg ly.Vertical Pad*rr：