图2-1 自由空间的传播损耗
图2-1所示的自由空间中，设在原点O有一辐射源，均匀地向各方向辐射，辐射功率为Pt，则距辐射源d处的能流密度为：
(2-1)
若接收天线有效面积为，式中λ为工作波长，D为天线的方向性系数，对于各向同性的天线D=1，则接收机输入功率为： (2-2)
通常定义发射功率与接收功率的比值为传播损耗。所以，自由空间传播损耗可写作： (2-3)
用对数形式表示，把波长换成频率，得到自由空间的传播衰减公式如下： (2-4)
其中，d单位为km，f单位为MHz
考虑到发射天线的增益Gt和接收天线的增益Gr，则系统传输损耗应为：
(2-5)
2.3 无线电波传播特点
一个移动通信系统质量的好坏，在很大程度上取决于无线传输质量的好坏。移动通信靠的是无线电波的传播，因此，我们必须了解和掌握移动通信环境中无线电波传播的基本特点。典型的移动通信环境中，电波传播的主要特点可归纳如下：
1） 传播环境复杂
2） 移动通信系统工作在VHF和UHF两个频段(30—3000MHz)，电波以直射方式（即所谓的“视距”方式）在低层大气中传播。由于低层大气并不是均匀介质，会产生折射和吸收现象，而且在传输路径上遇到各种障碍物还可能产生反射、绕射和散射等，如图2-2所示：
图2-2 无线传播现象
当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面等光滑界面处。
当接收机和发射机之间的传播路径被尖利的边缘阻挡时，电磁波就会发生绕射。由于绕射，电磁波可越过障碍物到达接收天线。即使收发天线间不存在视线路径，接收天线仍然可以接收到电磁信号。
当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，就会发生散射。散射波产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。在实际的通信系统中，树叶、街道标志和灯柱等都会引发散射。
另外，一台位于外面的发射机在建筑物内被接收到的信号场强，对于无线系统来说是非常重要的。无线信号透射能力是频率及建筑物高度的函数。测试报告显示随着频率或建筑物高度的增加信号透射能力增加，即建筑物内接收信号场强增加。
因此，地形、地物、地质以及地球的曲率半径等都会对电波的传播造成影响。我国地域辽阔，地形复杂、多样，其中五分之四为山区和半山区，即使在平原地区的大城市中，由于高楼林立也使电波传播变得十分复杂。
3）信号衰落严重
一个典型的移动通信系统，用户的接入都是通过移动台与基站间的无线链路，无线电波的传播在通信的过程中始终受移动台周围物体的影响，因此移动台收到的信号是由多个反射波和直射波组成的多径信号。多径信号造成的结果是信号严重衰落，也就是说，移动通信必须克服衰落的影响。
4） 传播环境不断变化
移动通信的信道是变参信道。引起电波传播环境变化的因素有很多，主要因素是由于移动台处于移动状态，周围的地形、地物等总在不断变化。另外，城市建设的不断变化对移动通信的电波传播环境也有影响。
5） 环境被电磁噪声污染
传播环境本身是一个被电磁噪声污染的环境，而且这种污染日益严重。电磁噪声污染包括由汽车点火系统、工业电磁污染以及蓬勃发展的广播、无线通信的干扰等因素造成。
以上这些电波传播特点都会在实际中增加移动通信无线网络规划的难度。
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