1.    大气波导产生的原理及条件

1.1              大气波导产生的原理

气压强、温度和湿度随着地理高度的变化而变化，而根据三者的关系可以计算出电磁波在大气传播中的 大气折射率。大气折射率n不大气温度T（单位：K）、大气压力p（单位：hPa）和水汽压e（单位：hPa）之 间的函数关系为：

为了将地球表面处理成平面, 通常使用进行了地球曲率订正的大气订正折射指数m 和订正折射指数的M 单位。

M=[H/Rm+(n-1)]×〖10〗^6=N+H/Rm×〖10〗^6

H 为地表以上高度( 单位: m) , Rm=6.371×〖10〗^6为平均地球半径。

对上面公式对高度求导可得到大气折射指数垂直梯度：

当，即时，大气呈现陷获折射条件，此时在大气中传播的在一定频率范围内的电磁波，将部分地被陷获在大气波导层内传播。

逆温层显著及水汽压随高度减少愈迅速，愈形成超折射，这时由于射线的绝对曲率大于地球表面的绝对曲率， 故射线将弯向地面，经地面反射后继续向前传播，这种过程的多次重复，使射线在地面和某一大气层之间滚 轮式地向前传播。使电磁波产生超折射的大气层成为大气波导层。大气呈现陷获折射条件，此时在大气中传 播的在一定频率范围内的电磁波，将部分地被陷获在大气波导层内传播。

1.2              大气波导信号对TD-LTE网络的影响 

TD-LTE采用TDD双工方式，发送和接受信号在相同的频带内，上下行信号通过在时间轴上不同的时间段内发送进行区分。在TD-LTE帧结构中存在下行子帧、上行子帧和特殊子帧，其中特殊子帧主要包括下行时隙（DwPTS）、保护间隔（GP）、上行时隙（UpPTS），保护间隔（GP）不传送任何信号，为上下行之间提供保护，避免上下行之间出现“交叉干扰”。

图：TD-LTE帧结构

由于传输时延的原因，在超远距离传输中，远端基站的下行无线信号容易造成本端基站上行无线信号的干扰，也就是说传输时延超出了配置的保护间隔GP。

在3GPP 36.211中提到上行发送的时间为(NTA NTA offset )×Ts，NTA offset固定为624个Ts，也就是1    /30720×624=20.3125μs

公式：GP1=GP配置时间-GP2（20.3125μs）

当特殊子帧配比GP符号数为𝒳时，考虑到特殊子帧共14个符号，且特殊子帧总长度为1ms，则GP1最小传输时间t：

t=（𝒳/14）×1000-20.3125，单位μs

     换算成基站间距离S：

     S=t*C={（𝒳/14）×1000-20.3125}*C （C为光速，𝒳为特殊子帧GP符号数）

TD-LTE子帧GP配置：

多数TD-LTE网络采用5、6、7等配置，意味着GP对应的有效传输距离理论上分别为58.19km/36.76km/15.33km。当由于大气波导远距离到达本地的距离超过保护间隔，将对本地TD-LTE网络产生上行干扰。