本书在介绍电波传播理论的基础上阐述了各类电波传播建模方法，在无线网络规划与优化的框架下重点讲述了基站系统的架构与功能，并介绍了移动通信中电波传播的测量与仿真技术。本书共8章，具体内容包括：电磁波传播基本理论、地表电波传播模式、宏蜂窝传播预测模型、 微蜂窝与室内传播预测模型、 无线网格规划与优化方法、无线网络基站系统、 无线通信电波测量技术以及无线电波传播仿真方法。
本书可作为大学电子通信与信息类专业本科生的教材，也可供相关工程技术人员参考。
当代移动通信网络建设要求将无线电波传播理论与无线网络技术充分结合，从而对从业人员能力和本科生培养提出了较高的要求。本书将无线电波传播理论与无线网络工程技术紧密结合，旨在建立电波传播理论与无线网络规划及优化技术之间的联系，针对社会和企业对于创新复合型工程人才的需求，培养学生在移动通信领域的理论素养与工程能力。本书充分体现理论与工程结合的思路，内容由基本理论延伸至具体无线工程技术，并适当加入案例分析，对相关专业本科生的能力培养具有一定的价值。
全书共8章。第1章主要介绍了与无线电波传播相关的电磁场与电磁波基础理论知识，详细描述了无线信道中的反射、绕射和散射三种现象，重点对介质和理想导体表面的反射现象进行了理论分析；对于自由空间环境中的接收电场强度、接收功率及路径损耗的预估公式进行了推导计算；以基尔霍夫积分为基础推导了菲涅耳区的定义，并对菲涅耳带和菲涅耳半径等概念进行了定义说明，由此给出了传播余隙的定义及其在无线通信中的应用。第2章为空间波传播模式下电磁波在地表环境的传播特性及基本理论，重点研究了光滑地面上的电波传播路径损耗计算方法与双径反射模型，特别强调了地面介电特性及规则典型形状绕射问题对于电波传播的影响；阐述并讨论了气象环境与电波传播之间的关系，分别介绍了降雨、降雪、云雾及沙尘引起衰减的原因与预估方法。第3章为无线通信中电波传播建模的方法原则，以及经验测量方法与确定性预测方法的基本概念，重点介绍了几种在宏蜂窝场景下广泛使用的典型区域预测模型，包括OkumaraHata模型、典型城市环境传播模型、身体模型、COST-231模型以及Lee宏蜂窝模型。第4章为微蜂窝场景与室内环境下的电波传播预测模型，主要介绍了微蜂窝预测模型的基本原理与典型微站场景路径损耗建模方法，给出了经典室内电波传播模型及其特点，详细介绍了在无线网络工程中常用的Lee室内预测模型与ITU室内预测模型，并介绍了毫米波室内无线传播模型的基本方法；针对复杂异构网络规划与设计的需求，介绍了电波传播模式选择的基本原则。第5章主要介绍了无线通信网络规划与优化的基本理论和方法，给出了网络规划的定义，并与网络优化进行了比较，阐述了网络规划的目标、主要内容及流程；给出了网络覆盖预估中的上行与下行链路预算方法，并以典型室外宏站覆盖场景为案例说明了网络优化原则。第6章以5G移动通信系统中无线基站为例，详细介绍了无线基站的架构组成，对5G网络的架构特点进行了介绍，并给出了5G系统的接入网组网方式；详细阐述了射频模块与基带处理单元这两项最重要的基站主设备的结构、功能及应用范围，重点强调了有源集成化在当前基站设备研发设计领域的重要性；对基站天馈系统进行了详细描述，包括基站天线的基本参数与结构、有源基站天线系统，并结合实际无线网络建设场景给出了基站天线选型与架设的基本原则。第7章介绍了应用于无线通信技术的电波测量技术，阐述了电波测量中电磁场强度测量的基本原理以及常用的测量仪器；针对移动通信系统网络建设，详细介绍了场强测量的原理、方法及测量数据处理方法，并且针对5G及未来移动通信系统中的毫米波技术，介绍了毫米波频段电磁波的测量原理与测试设计原则；针对测量数据的误差分析与统计方法进行了阐述，并给出了对测量结果进行评定分析的方法原则。第8章介绍了无线传播仿真技术中几种主要的统计建模方法，重点介绍了射线追踪法的基本原理，包括反射系数、透射系数以及绕射系数的求解方法；简述了正向射线追踪算法和反向射线追踪算法的思想，对常用的SBR/IM方法的关键技术进行了讨论分析；对常用无线传播商用仿真软件的功能与特点进行了介绍并加以比较。
在本书的编写过程中，作者参考了国内外多本优秀的无线电波传播与无线网络系统相关教材及高水平学术论文，在此对这些文献的作者表示感谢。重庆邮电大学教务处和光电工程学院的领导和同事对本书的编写给予了支持与帮助，此外，团队中的研究生参与了本书的文字录入、校对和绘图等方面的工作，在此对他们一并表示感谢。
限于作者的知识水平，虽然数易其稿，但本书中难免存在不足与疏漏，恳请广大读者提出宝贵意见。
本书的出版得到了重庆邮电大学规划教材建设项目的资助与支持，在此表示衷心的感谢。
作 者
2021年10月
于重庆邮电大学
第1章 电磁波传播基本理论 1
1.1 均匀平面波的传播 2
1.1.1 平面电磁波 3
1.1.2 平面电磁波的极化 7
1.1.3 平面电磁波的传播 10
1.2 反射、绕射与散射现象 12
1.2.1 反射现象 13
1.2.2 绕射现象 20
1.2.3 散射现象 23
1.3 自由空间中的电波传播 23
1.3.1 自由空间中的电波接收场强 24
1.3.2 自由空间中的电波接收功率 25
1.3.3 自由空间中的路径损耗 25
1.4 菲涅耳区 26
1.4.1 基尔霍夫积分 26
1.4.2 菲涅耳带与菲涅耳半径 28
1.4.3 传播余隙 31
本章小结 32
第2章 地表电波传播模式 33
2.1 空间波传播模式 33
2.2 双径反射模型 37
2.2.1 反射的有效区域 37
2.2.2 平坦地面上的反射系数 40
2.2.3 双射线传播模式 42
2.3 环境对电波传播的影响 45
2.3.1 规则典型形状绕射计算方法 45
2.3.2 植被影响计算方法 48
2.3.3 气象环境对电波传播的影响 49
本章小结 56
第3章 宏蜂窝传播预测模型 58
3.1 电波传播特性建模方法 58
3.1.1 经验测量方法 58
3.1.2 确定性预测方法 58
3.2 典型区域预测模型 59
3.2.1 OkumaraHata模型 60
3.2.2 典型城市环境传播模型 64
3.2.3 身体模型 67
3.2.4 COST-231模型 68
3.2.5 Lee宏蜂窝模型 71
本章小结 77
第4章 微蜂窝与室内传播预测模型 78
4.1 微蜂窝预测模型 78
4.1.1 基本原理和算法 78
4.1.2 典型微站电波传播损耗预估模型 82
4.2 室内预测模型 86
4.2.1 经典室内电波传播预测模型 87
4.2.2 Lee室内预测模型 89
4.2.3 ITU室内预测模型 95
4.2.4 毫米波室内传播建模 96
4.3 电波传播模式选择原则 99
本章小结 101
第5章 无线网络规划与优化方法 102
5.1 网络规划概述 102
5.1.1 预测模型的选择 102
5.1.2 规划目标 103
5.1.3 规划内容与流程 104
5.2 网络规划流程 105
5.2.1 网络规划准备阶段 105
5.2.2 网络预规划阶段 108
5.2.3 网络详细规划阶段 113
5.3 网络覆盖预估 114
5.3.1 下行链路预算 115
5.3.2 上行链路预算 119
5.3.3 基站覆盖面积计算 120
5.3.4 基站数量计算 121
5.4 网络优化 121
5.4.1 网络优化的概念 121
5.4.2 网络优化的目标 121
5.4.3 网络优化的类型 122
5.4.4 网络优化的总体流程 123
5.4.5 室外宏覆盖优化方案 123
本章小结 125
第6章 无线网络基站系统 126
6.1 5G基站系统概述 126
6.1.1 5G网络架构 127
6.1.2 5G接入网组网方式 128
6.2 基站主设备 129
6.2.1 射频模块 130
6.2.2 基带处理单元 131
6.3 天馈系统 133
6.3.1 基站天线基本参数 134
6.3.2 基站天线结构 140
6.3.3 有源基站天线系统 144
6.3.4 基站天线选型与架设 146
本章小结 150
第7章 无线通信电波测量技术 151
7.1 电磁场测量原理与常用仪器 151
7.1.1 电场强度测量原理 151
7.1.2 常用测量仪器 154
7.1.3 场强测量基本要求与注意事项 157
7.2 移动通信电场强度测量原理 158
7.2.1 场强测量基础知识 158
7.2.2 测量数据处理方法 161
7.3 毫米波无线电波测量系统 163
7.4 电波传播测量误差分析与数据处理 165
7.4.1 电波测量误差分析 166
7.4.2 测量结果评定 169
本章小结 171
第8章 无线电波传播仿真方法 172
8.1 统计建模仿真方法 172
8.2 射线追踪方法 172
8.2.1 射线追踪方法的基本原理 172
8.2.2 正向算法和反向算法的选择 175
8.2.3 入射及反弹射线/镜像法 176
8.3 商用电波传播仿真软件 179
8.3.1 Wireless InSite软件 179
8.3.2 WinProp软件 181
本章小结 181
参考文献 183
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