文档介绍：建筑物穿透损耗及其
对WCDMA室内覆盖的影响
武波
沈文明吕江歌刘晓河
中国联合网络通信集团有限公司计划管理部
广州杰赛通信设计院
【摘要】文章阐述了建筑物穿透损耗的形成机理和对移动通信网络室内覆盖的影响,结合测试对建筑物穿透损耗与信
号频率的关系进行了研究,分析了建筑物穿透损耗的变化规律,并由此提出了解决WCDMA室内覆盖的合理方式。
【关键词】穿透损耗
室内覆盖
WCDMA
建筑物穿透损耗是电磁波从室外传播到室内的过程
中,因建筑物引起的场强衰减。对于蜂窝制移动通信网络,室外宏蜂窝基站是实现室外广域覆盖的主要手段, 但由于无线信号在从室外向室内传播时将会有损耗,要实现室内覆盖必须通过各种方式克服建筑物穿透损耗。所以,移动通信组网中需要对建筑物穿透损耗进行深入研究。
生穿透损耗,遇到缝隙将发生绕射,最终到达室内的信
号将是不同多径的合成体。建筑物的穿透损耗主要由介质穿透损耗和绕射损耗决定。
介质穿透损耗
无线信号穿透介质的损耗主要由入/出射介质时的穿透损耗和介质内的传播损耗构成。
(1)入/出射介质时的穿透损耗
无线信号穿透不同介质时,会发生反射和折射现象,导致进入新介质的功率减小。进入新介质的功率与原信号功率的比值记作功率传输系数T 。假设电磁波从空气(介质1)垂直入射非理想介质2(例如墙壁),文献[1]根据麦克斯韦方程组进行了计算仿真,结果显示功率
1 建筑物穿透损耗的形成机理
无线信号从室外传播到室内时,遇到阻挡介质将产
收稿日期:2010-06-10
传输系数T 与频率f 的关系呈现以下特点:
◆对于固定电导率的介质,随着无线信号频率f 的升高,界面的功率传输系数T (透射功率)增大,也就是说高频信号更容易通过介质表面进入介质;
◆当频率f 升高到一定程度后,功率传输系数T (透射功率)趋于常数();
◆介质2的电导率σ2越大,T 迅速抬升并趋于常数的临界频率越高。
在800MHz、900MHz、2GHz等移动通信频段,对于电导率不高的非导体介质,基本上功率传输系数T 都趋于常数;只有对于电导率接近或大于1S/m的导体介质, 透射功率才随频率的增加而明显增加。由于建筑物常用材料(干土、石灰石、聚乙烯、石英、橡胶等)的电导率都小于2×10-2S/m,所以,在移动通信频段中,频率的变化对透射功率影响不大。
(2)介质内的传播损耗建筑物的组成介质(例如墙壁、门、窗等)都是有
损耗的,文献[1]根据平面电磁场理论进行了计算仿真。假设电磁波在非理想介质2(例如墙壁)中传播,它在介质中的衰减常数随着频率升高而增大;但是对于电导率σ=10-2S/m的介质(石灰石),当频率大于100MHz 后,;对于电导率σ小于10-4S/m的介质(干土、石英等),电磁波在介质中的
传输损耗随频率变化很小。
(a)
(b)
图1
电磁波在障碍物边缘的绕射示意图
(1)
其中,v是菲涅尔-基尔霍夫(Fresnel-Kirchhoff)
绕射损耗
根据惠更斯原理,电磁波在遇到尺寸远大于其波长的障碍物时,会在障碍物边缘发生绕射,以次级波
(secondary wavelets)的形式传播到障碍物的阴影区
(如图1(a)所示)。所以,无线信