無線WiFi天線增益計算定律

1、無線WiFi-天線增益計算公式附1:天線口徑和2. 4G頻率的增益0. 3M15. 7DBi0. 6M21.8DBi0. 9M25. 3DBi1.2M27. 8DBi1.6M30. 3DBi1.8M31. 3DBi2. 4M33. 8DBi3. 6M37. 3DBi4. 8M39. 8DBi附2:空間損耗計算公式Ls=92. 4+20Logf+20Logd附3:接收場強計算公式Po-Co+Ao-92. 4-201ogF-201ogD+Ar-Cr=Rr其中Po為發(fā)射功率，單位為dbm. Co為發(fā)射端天線饋線損耗.單位為db.Ao為天線增益.單位為dbi.F為頻率單位為GHz.D為距離，單位為KM

2、.Ar為接收天線增益單位為dbi.Cr為接收端天線饋線損耗.單位為db.Rr為接收端信號電平.單位為dbm.例如:AP發(fā)射功率為仃dbm(50MW).忽略饋線損耗天線增益為lOdbi.距離為2KM.接收天線增益為lOdbi.到達(dá)接收端電平為17+10-92. 4-7.6-6+10=-69dbm附4: 802. Ub接收靈敏度22 Mbps (PBCC):-80dBm11 Mbps (CCK):-84dBm5. 5 Mbps (CCK) :-87dBm2 Mbps (DQPSK):-90dBm1 Mbps (DBPSK) :-92dBm(典型的測試環(huán)境：包錯誤率PER aUiloss143UXd

3、Bnp二atjk loss43. dhLinkWomLiak-irpliikk)圖5-01上下行鏈路平衡的計算。對于實現(xiàn)雙向通信的GSM系統(tǒng)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(wù)量和通信質(zhì)量的主要因素，也關(guān)系到小區(qū)的實際覆蓋范圍。下行鏈路（DownLink）是指基站發(fā)，移動臺接收的鏈路。上行鏈路（UpLink）是指移動臺發(fā)，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二PoutBTS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdMS - LslantBTS - LPdown式中：Pin

4、MS為移動臺接收到的功率；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(fā)射天線的增益；Cori為基站天線的方向系數(shù)；GaMS為移動臺接收天線的增益；GdMS為移動臺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為移動臺的輸出功率；L

5、duplBTS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為基站天線的方向系數(shù)；GaMS為移動臺發(fā)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(jù)互易定理，即對于任一移動臺位置，上行路損等于下行路損，即：LPdown = LPup設(shè)系統(tǒng)余量為DL,移動臺的惡化量儲備為DNMS,基站的惡化量儲備為DNBTS,移動臺的接收機靈敏 度為MSsense,基站的接收機靈敏度為BTSsense , Lother為其它損耗，如建筑物貫穿損耗、車內(nèi)損耗、人體損耗等。于

6、是，對于覆蓋區(qū)內(nèi)任一點，應(yīng)滿足：PinMS - DL - DNMS - Lother = MSsensePinBTS - DL - DNMS - Lother = BTSsense上下行鏈路平衡的目的是調(diào)整基站的發(fā)射功率，使得覆蓋區(qū)邊界上的點（離基站最遠(yuǎn)的點）滿足：PinMS - DL - DNMS - Lother = MSsense于是，得到了基站的最大發(fā)射功率的計算公式：PoutBTS = MSsense - BTSsense + PoutMS + GdBTS - GdMS + LslantBTS - Gta + DNMS - DNBTS5.2各類損耗的確定建筑物的貫穿損耗建筑物的貫穿損

7、耗是指電波通過建筑物的外層結(jié)構(gòu)時所受到的衰減，它等于建筑物外與建筑物內(nèi)的場強中值之差。建筑物的貫穿損耗與建筑物的結(jié)構(gòu)、門窗的種類和大小、樓層有很大關(guān)系。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(jié)果的數(shù)據(jù)：中等城市市區(qū)一般鋼筋混凝土框架建筑物，貫穿損耗中值為10dB ,標(biāo)準(zhǔn)偏差7.3dB ；郊區(qū)同類建筑物，貫穿損耗中值為5. 8dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差8. 7dB。-大城市市區(qū)一般鋼筋混凝土框架建筑物，貫穿損耗中值為貫穿iSdB ,標(biāo)準(zhǔn)偏差7. 7dB；郊區(qū)同類建筑物， 損耗中值為13. ldB ,標(biāo)準(zhǔn)偏差9. 5d

8、B。大城市市區(qū)一金屬殼體結(jié)構(gòu)或特殊金屬框架結(jié)構(gòu)的建筑物，貫穿損耗中值為27dB o由于我國的城市環(huán)境與國外有很大的不同，一般比國外同類名稱要高810dB。對于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的建筑物的 貫穿損耗比900MHz的要大。GSM規(guī)范3. 30中提到，城市環(huán)境中的建筑物的貫穿損耗一般為15dB ,農(nóng)村為10dB o一般取比同類地區(qū)900MHz的貫穿損耗大5一-10dB。人體損耗對于手持機，當(dāng)位于使用者的腰部和肩部時，接收的信號場強比天線離開人體兒個波長時將分別降低4-7dB和1-2dB。一般人體損耗設(shè)為3dB o車內(nèi)

9、損耗金屬結(jié)構(gòu)的汽車帶來的車內(nèi)損耗不能忽視。尤其在經(jīng)濟發(fā)達(dá)的城市，人的一部分時間是在汽車中度過的一般車內(nèi)損耗為8-10dB饋線損耗在GSM900中經(jīng)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(jīng)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，使得信號電平在兒十米范圍內(nèi)有大幅度的變化，若移動臺在 沒有任何障礙物的環(huán)境下移動，則 信號電平只與發(fā)射機的葩離有關(guān)。 所以通常某點信

10、號電平是指兒十米 范圍內(nèi)的平均信號電平。這個信號 的變化呈正態(tài)分布。標(biāo)準(zhǔn)偏差對不 同地形地物是不一樣的，通常在6 - 8dB左右?？焖ヂ涫橇良釉诼ヂ湫?號上的。這個衰落的速度很快，每 秒可達(dá)兒十次。除與地形地物有 關(guān)，還與移動臺的速度和信號的波長有關(guān)，并且幅度很大，可兒十個dB,信號的變化呈瑞利分布?？焖?落往往會降低話音質(zhì)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1均勻無損耗的無限大空間，2各項同性，3電導(dǎo)率為零。應(yīng)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(dá)式為:Ls= 32.

11、45+201gf+201gd自由空間基本傳輸損耗Ls僅與頻率f和距離d有關(guān)。當(dāng)f和d擴大一借時，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。d stancefhadovn nEiTisansRaykighSiqffui圖5-03陸地移動信道的主要特征是多徑傳播，實際多徑傳播環(huán)境是十分復(fù)雜的，在研究傳播問題時往往將其簡化，并且是從最簡單的情況入手。僅考慮從基站至移動臺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(yīng)用電磁場理論可以推出，傳輸損耗Lp的表達(dá)式為：Lp=201g(d2/(hl*

12、h2)圖5-045. 4常用的兩種電波傳播模型 Okumura電波傳播衰減計算模式GSM900MHZ主要采用CCIR推薦的Okumum電波傳播衰減計算模式。該模式是以準(zhǔn)平坦地形大城市區(qū)的中值場強或路徑 損耗作為參考，對其他傳播環(huán)境和地形條件等因素分別以校正因子的形式進(jìn)行修正。不同地形上的基本傳輸損耗按下 列公式分別預(yù)測。L(市區(qū))二69. 55+26. 161gf-13. 821ghl+(44. 9-6. 551ghl) lgd-a(h2)-s (a)L(郊區(qū))=64.15+26. 161gf-2lg(f/28)2-13. 821ghl+(44. 9-6. 551ghl) lgd-a(h2)L

13、(鄉(xiāng)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(開闊區(qū))二28. 61+44. 491gf-4. 87(lgf) 2-13. 821ghl+(44. 9-6. 551ghl) lgd-a(h2)L(林區(qū))=69. 55+26.161gf-13. 821ghl+(44. 9-6. 551ghl) lgd-a(h2)其中:f-工作頻率，MHz hl基站天線高度，mh2移動臺天線高度，md-到基站的住H離，kma(h2)移動臺天線高度增益因子，dBa(h2) = (l. llgf-

14、O. 7)h2-l. 561gf+0. 8(中，小城市)=3.2lg(U. 75h2)2-4. 97(大城市)s(a)市區(qū)建筑物密度修正因子，dB;s(a)=30-251ga (5%A50%)=20+0. 191ga-15.6(lga)2 (1%A5%)=20 (a 9|0Wjngo Ef coo 1*i化i 運 Fnh4-TQ h l$-krrt/h-mhc鍛28QM 160tafl/hlflWiryiKi10*QN (H 150knL*hcFMonroncal aiwrn附件二：全向天線Omnidirectional Antennas VerticalPolarizationHTTHI日f

15、lAntennen一* High gaki Lighlmng rodT/p No.7S352Inpul7lfi伯maleCorlMiCttir p血iwiBolLSniFnejcnc*nytfS70-皈訕UVgWR*tsGain11 dfijimpedance50 LiMax. OOWBfSCOi: ?(1 50 C arnftlcnl (nmwEaluw曲1則B5KgMadoiTiB dia meter51 mmffina luj230NC al 150 Unth)Max wrid vel&C-Tty200 hfhEPsKking slmmHtHgfn3230 mmMslDHARCoppw nd kssiRadOrt*： FibefflMsi. CC*X： Grflj.儺a(chǎn)ge. waihuoofDiumnunft. Zounling訊aod rvl$ Su