三章无线移动通信信道

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1、第三章无线移动通信信道第三章无线移动通信信道概述电波传播特性及其研究概述电波传播特性及其研究自由空间的电波传播自由空间的电波传播三种基本电波（反射、绕射、散射）的传播三种基本电波（反射、绕射、散射）的传播机制机制阴影衰落的基本特性阴影衰落的基本特性多径衰落的基本特性多径衰落的基本特性电波传播损耗预测模型电波传播损耗预测模型3.1 概概 述述3.1.1 引引 言言n无线信道的电波传播特性与电波传播环境密切相关，这些无线信道的电波传播特性与电波传播环境密切相关，这些环境包括地貌、人工建筑、气候特征、电磁干扰情况、通环境包括地貌、人工建筑、气候特征、电磁干扰情况、通信体移动速度情况和使用的频段，它们

2、直接关系到无线通信体移动速度情况和使用的频段，它们直接关系到无线通信设备要采用的无线传输技术，关系到无线通信系统的通信设备要采用的无线传输技术，关系到无线通信系统的通信能力和服务质量。信能力和服务质量。n无线移动通信信道是一种电波传播环境很复杂的无线信道，无线移动通信信道是一种电波传播环境很复杂的无线信道，电波在不同的地形地貌和移动速度的环境条件下传播。有电波在不同的地形地貌和移动速度的环境条件下传播。有三种研究无线移动通信信道三种研究无线移动通信信道的基本方法：的基本方法：u理论分析。用电磁场理论和统计理论分析电波在移动环境中的传理论分析。用电磁场理论和统计理论分析电波在移动环境中的传播特性

3、，并用数学模型来描述移动信道。播特性，并用数学模型来描述移动信道。u现场电波实测。在不同的传播环境中，做电波实测实验，验证和现场电波实测。在不同的传播环境中，做电波实测实验，验证和校正理论分析结果。校正理论分析结果。u 计算机模拟。灵活快速地模拟各种移动环境。计算机模拟。灵活快速地模拟各种移动环境。3.1.2 无线移动通信信道无线移动通信信道根据不同距离内信号强度变化的快慢分为根据不同距离内信号强度变化的快慢分为小尺度衰落大尺度衰落 大尺度衰落大尺度衰落小尺度衰落（主要特征是小尺度衰落（主要特征是多径）多径）描述描述长距离上信号强度的缓慢长距离上信号强度的缓慢变化变化短距离上信号强度的快速短距

4、离上信号强度的快速波动波动原因原因信道路径上固定障碍物的信道路径上固定障碍物的阴影阴影移动台运动和地点的变化移动台运动和地点的变化影响影响 业务覆盖区域业务覆盖区域信号传输质量信号传输质量大尺度衰落与小尺度衰落大尺度衰落与小尺度衰落 3.1.2 无线移动通信信道无线移动通信信道无线移动通信信道是由长期慢衰落和短期快衰落效应来表征的。忽无线移动通信信道是由长期慢衰落和短期快衰落效应来表征的。忽略热噪声时，接收机接收的信号可以表示为略热噪声时，接收机接收的信号可以表示为衰落特性的算式描述衰落特性的算式描述 式中，式中，r(t)表示信道的衰落因子；表示信道的衰落因子；m(t)表示长期慢衰落表示长期慢

5、衰落,即本地或对数即本地或对数正态衰落分量；正态衰落分量；r0(t)表示短期快衰落，即多径或瑞利衰落分量。表示短期快衰落，即多径或瑞利衰落分量。(t t)r rmm(t t)r r(t t)0 0长期慢衰落长期慢衰落m(t)短期快衰落短期快衰落r0(t)接收功率无线信道中的大尺度和小尺度衰落无线信道中的大尺度和小尺度衰落 t3.1.2 无线移动通信信道无线移动通信信道n长期慢衰落是由移动通信信道路径上的固定障碍物（建筑物、长期慢衰落是由移动通信信道路径上的固定障碍物（建筑物、山丘、树林等）的阴影引起的山丘、树林等）的阴影引起的,衰减特性一般服从衰减特性一般服从d-n律律，平均，平均信号衰落和关

6、于平均衰落的变化具有对数正态分布的特征。利信号衰落和关于平均衰落的变化具有对数正态分布的特征。利用不同测试环境下的移动通信信道的长期慢衰落中值计算公式，用不同测试环境下的移动通信信道的长期慢衰落中值计算公式，可以计算移动通信系统的业务覆盖区域。从无线系统工程的角可以计算移动通信系统的业务覆盖区域。从无线系统工程的角度看，传播的衰落主要影响到无线区的覆盖。度看，传播的衰落主要影响到无线区的覆盖。n短期快衰落短期快衰落是由移动台运动和地点的变化而产生的。其中，是由移动台运动和地点的变化而产生的。其中，多多径产生时间扩散，引起信号符号间干扰；运动产生多普勒效应，径产生时间扩散，引起信号符号间干扰；运

7、动产生多普勒效应，引起信号相位变化。不同的测试环境有不同的短期快衰落特性。引起信号相位变化。不同的测试环境有不同的短期快衰落特性。而多径衰落严重影响信号传输质量，并且是不可避免的，只能而多径衰落严重影响信号传输质量，并且是不可避免的，只能采用抗衰落技术来减少其影响。采用抗衰落技术来减少其影响。3.2 自由空间的无线电传播自由空间的无线电传播n自由空间的传播自由空间的传播u无线传输的一个基本概念是全向天线无线传输的一个基本概念是全向天线-在所有方向等在所有方向等发射的天线，在实际应用中，全向天线是不存在的，所发射的天线，在实际应用中，全向天线是不存在的，所有天线都有一定的方向性。但全向天线仍可作

8、为与其他有天线都有一定的方向性。但全向天线仍可作为与其他天线进行比较的参照物，说明天线的相关基础概念。天线进行比较的参照物，说明天线的相关基础概念。n考虑一个全向辐射源，它在所有方向的发射功率均为考虑一个全向辐射源，它在所有方向的发射功率均为P PT T(W),(W),每单位面积的功率或功率通量密度为每单位面积的功率或功率通量密度为 即信源每单位时间辐射能量一定分布在包围信源的球面上即信源每单位时间辐射能量一定分布在包围信源的球面上24TRPR n接收功率接收功率式中，式中，Pt为发射功率，以球面波辐射为发射功率，以球面波辐射,为工作为工作波长，波长，Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，

9、分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收为发射天线和接收天线间的距离。天线间的距离。n自由空间的传播损耗自由空间的传播损耗n当当Gt=Gr=1时时24rrrGAA为天线接收面积trPLP24dL 32.4520log20log:Lfdd kmfMHz式中222444TtRrrTtrP GAARP GGRr rP P上式表明上式表明d倍程或倍程或f倍频变化倍频变化,损耗有损耗有6dB变化变化3.2 自由空间的无线电传播自由空间的无线电传播传播损耗与接收功率关系传播损耗与接收功率关系在移动通信系统中，接收电平的动态范围很大，常用在移动通信系统中，接收电平的动态范围很大，常用dBW或或dB

10、m为单位表示接收为单位表示接收电平。电平。Pr(dBm)=10lgPr(mW);Pr(dBW)=10lgPr(W)0 dBW=30 dBm 例：例：2W 换算换算dBW、dBm为多少？为多少？3 dBW=33dBm 其中其中Pr、PT为接收、发射功率，为接收、发射功率，L为传播损耗为传播损耗,Gb、Gm为为BS、MS天线增益。天线增益。上式是基本链路预算方程，说明了考虑无线链路传输特性时接收功率与发射功上式是基本链路预算方程，说明了考虑无线链路传输特性时接收功率与发射功率之间的关系。闭合链路要求上式右边为接收机提供足够的功率，以便可靠检率之间的关系。闭合链路要求上式右边为接收机提供足够的功率，

11、以便可靠检测发射机所发射的信息，即右边必须大于接收机灵敏度。测发射机所发射的信息，即右边必须大于接收机灵敏度。bmtrGGLPP例例 题题若发射机发射功率若发射机发射功率20W,f=900MHz,Gt=1,Gr=1,求求自由空间自由空间100m处接收功率为多少处接收功率为多少dBm?10km处处接收功率为多少接收功率为多少dBm?dBmdBwkmPkmddBwdGGPPdBmdBwLPPdBLdBmdBwwwPrrttrtrt5.685.98405.58)10(:105.58)4(lg10)100(5.285.58)100(5.71900lg201.0lg2045.324313120lg102

12、2或3.3 阴影衰落传播的基本特性阴影衰落传播的基本特性阴影衰落是长期衰落（大尺度衰落），是移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。图3.2 阴影衰落3.3 阴影衰落传播的基本特性阴影衰落传播的基本特性n阴影衰落一般表示为电波传播距离阴影衰落一般表示为电波传播距离r r的的m m次幂与表次幂与表示阴影损耗的正态对数分量的乘积。移动用户和示阴影损耗的正态对数分量的乘积。移动用户和基站之间的距离为基站之间的距离为r r时，传播路径损耗和阴影衰时，传播路径损耗和阴影衰落可以表示为落可以表示为 式中，式中，是由于阴影产生的对数损耗（单位符号：

13、是由于阴影产生的对数损耗（单位符号：dBdB），服从零平均和标准偏差），服从零平均和标准偏差dBdB的对数正态分的对数正态分布。当用布。当用dBdB表示时，上式变为表示时，上式变为/10(,)10ml rr10lg(,)10lgl rmr衰落多径环境衰落多径环境时间接收信号强度发射信号衰落衰落发射数据发射数据-40-35-30-25-20-15-10-50dB接收数据接收数据衰落衰落距离距离(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落阴影衰落的基本特性阴影衰落的基本特性10(,)10ml rr10log(,)10logl rmr3.4 多径衰落的基本特

14、性多径衰落的基本特性n移动无线信道是弥散信道。移动无线信道是弥散信道。电波通过移动无线信道后电波通过移动无线信道后，信信号在时域上或在频域上都会产生弥散号在时域上或在频域上都会产生弥散，本来分开的波形在，本来分开的波形在时间上或在频谱上会产生交叠，使信号产生衰落失真。时间上或在频谱上会产生交叠，使信号产生衰落失真。n多径效应在时域上引起信号的时延扩展，使得接收信号的多径效应在时域上引起信号的时延扩展，使得接收信号的信号分量展宽，相应地在频域上规定了相关带宽性能。信号分量展宽，相应地在频域上规定了相关带宽性能。当当信号带宽大于相关带宽时就会发生频率选择性衰落。信号带宽大于相关带宽时就会发生频率选

15、择性衰落。n 多普勒效应在频域上引起频谱扩展，多普勒效应在频域上引起频谱扩展，使得接收信号的信号使得接收信号的信号产生多普勒频展，相应地在时域上规定了相关时间。产生多普勒频展，相应地在时域上规定了相关时间。多普多普勒效应产生的衰落是时间性选择衰落。勒效应产生的衰落是时间性选择衰落。n在多径传播信道中，假设：在多径传播信道中，假设：有有N N个多径信道，个多径信道，它们彼此相互独立且没有一个信道的信号占支配它们彼此相互独立且没有一个信道的信号占支配地位；地位；没有直射波信号没有直射波信号，仅有许多反射波信号，仅有许多反射波信号，接收到的信号包络接收到的信号包络的衰落变化服从瑞利分布。的衰落变化服

16、从瑞利分布。但是，但是，当接收到较强的直射波信号当接收到较强的直射波信号且它占有支配地位时，且它占有支配地位时，接收信号接收信号包络的衰落变化服从莱斯包络的衰落变化服从莱斯(Rician(Rician)分布。分布。3.4.1反射与多径信号反射与多径信号 3.4.1 3.4.1反射与多径信号反射与多径信号020cosz20cosz600jzzRsinsin3.4.1反射与多径信号反射与多径信号n2.两径传播模型两径传播模型下图表示有一条直射波和一条反射波路径的两径传播模型。下图表示有一条直射波和一条反射波路径的两径传播模型。两径传播模型两径传播模型图中图中,A,A表示发射天线；表示发射天线；B

17、B表示接收天线；表示接收天线；hbhb和和hmhm分别表示发射天线和接收分别表示发射天线和接收天线离地面的高度；天线离地面的高度；ABAB表示直射波路径；表示直射波路径；ACBACB表示反射波路径。表示反射波路径。3.4.1反射与多径信号反射与多径信号n在接收天线在接收天线B B处的接收信号功率表示为处的接收信号功率表示为22()|1Re(1)e|4rtrtPPG GR Ad22()|1Re|4rtrtPPG Gd在大多数场合，地表面波的影响可以忽略，则上式可以简化为在大多数场合，地表面波的影响可以忽略，则上式可以简化为 l2()lACCBAB 3.多径传播模型多径传播模型 其中，其中，N N

18、为路径数。当为路径数。当N N很大时，无法用公式准确计算出接收信号的很大时，无法用公式准确计算出接收信号的 功率，必须用统计的方法计算接收信号的功率功率，必须用统计的方法计算接收信号的功率2i1N1iitr2tr)jexp(R1GGd4PP 3.4.2多普勒频谱多普勒频谱n当移动体在当移动体在x轴上以速度轴上以速度 v移动时引起多普勒（移动时引起多普勒（Doppler）频率漂移。）频率漂移。用一个平面波表示稳定扩散事件，假定用一个平面波表示稳定扩散事件，假定xOy平面是平面场平面是平面场,此时，多此时，多普勒效应引起的多普勒频移可表示为普勒效应引起的多普勒频移可表示为cosdfcos2cosn

19、nn01cos()()NzncnnEECt实部当第当第n个入射波的入射角是个入射波的入射角是 时时设发射信号是垂直极化，并且只考虑垂直波时，场强设发射信号是垂直极化，并且只考虑垂直波时，场强EzEz可以表示为可以表示为n0 cnECn式中，波率；第入射波的幅度；为为载载频频为为个个,.nnnnnt其中为多普勒频移，为随机相位（0 2 均匀分布）3.4.2多普勒频谱多普勒频谱n根据中心极限理论，当根据中心极限理论，当N很大时，近似为高斯随机过程很大时，近似为高斯随机过程,Ez可以表示为可以表示为n且且Tc(tTc(t)、Ts(tTs(t)是高斯随机过程，是高斯随机过程，TcTc、TsTs为随机变

20、量。对应固定时间为随机变量。对应固定时间t t，TcTc、TsTs有有0 0平均和等方差平均和等方差0101()cos()sin()=cos()()=sin()ZccscNcnnnnNsnnnnET ttT ttT tECtT tECt式中2222|2scsZETTEn 一个单频信号通过移动无线信道后，衰落信号的包络发生随机变一个单频信号通过移动无线信道后，衰落信号的包络发生随机变化，其相位也会发生随机变化。化，其相位也会发生随机变化。3.4.2多普勒频谱多普勒频谱=0 0mf,cdff3.4.2多普勒频谱多普勒频谱11cDmTff3.4.3 瑞利衰落分布和莱斯衰落分布瑞利衰落分布和莱斯衰落分

21、布 1 1、瑞、瑞 利利 分分 布布 场强分量场强分量Tc，TsNnncnztCEE10cosnnnt tsintTtcostTEcsccz NnnnnctcosCEtT10)()(N1nnnn0s)tsin(CE)t(T bxebxp2221)(22c2s2TT2cscse21)T(p)T(p)T,T(p 2z2s2s2cE2ETT =0 zEn n csTT 2zEnn,接收信号的幅度相位分布接收信号的幅度相位分布 2c2sTTr cs1TTtg coscTrsinsTrcossin(,)sincos(,)csrT TJrrr2222(,)(,)2rcsrp rp T TJe 02r221

22、drre21)(p22 22222r2202r2erdre21)r(p 2533.12dr)r(rprER0meanr 222022220.4292222 drrERrEr222022220.4292222drrERrEr5.0)rr(Pm mr RrRpexpdrrpRr022)2(1)()(P(R)mr图29 瑞利分布的概率分布密度 2、莱、莱 斯斯 分分 布布 莱斯分布的环境条件莱斯分布的环境条件莱斯分布的概率密度函数莱斯分布的概率密度函数22()22022()(0,0)rArAp reIAr222AK 222Alog10dBK dBK,0A 12A2 瑞利分布瑞利分布 莱斯分布莱斯分布

23、 高斯分布高斯分布3.4.4 时延扩展时延扩展1()pe0()apd典型的归一化时延谱图典型的归一化时延谱图图中，描述多径时延谱的参数有图中，描述多径时延谱的参数有np(p()为归一化时延信号的包络为归一化时延信号的包络，近似为指数曲线。，近似为指数曲线。nTmTm为最大时延扩展，为最大时延扩展，归一化时延信号包络归一化时延信号包络p()=-XdBp()=-XdB时所对应的时延差值。时所对应的时延差值。na a为归一化时延谱曲线的数学期望（平均延时）为归一化时延谱曲线的数学期望（平均延时）n为归一化时延谱曲线的均方值时延扩展为归一化时延谱曲线的均方值时延扩展220()()apd 3.4.4 时

24、延扩展时延扩展是对多径信道时延特性的统计描述，是对多径信道时延特性的统计描述，其含义表示时延谱扩展的程度其含义表示时延谱扩展的程度。n值越小，时延扩展就越轻微；值越小，时延扩展就越轻微；反之，时延扩展就越严反之，时延扩展就越严重，重，表征时延扩展对平均延时表征时延扩展对平均延时a的偏离程度。的偏离程度。n在数字传输系统中，由于时延扩展，接收信号中一个码在数字传输系统中，由于时延扩展，接收信号中一个码元的波形会扩展到其他码元周期中，引起码间串扰。元的波形会扩展到其他码元周期中，引起码间串扰。为为避免码间串扰，应使码元周期大于时延扩展。避免码间串扰，应使码元周期大于时延扩展。n不同环境下平均时延扩

25、展是不一样的不同环境下平均时延扩展是不一样的3.4.5 相关带宽相关带宽()()jwtirS t e()()(,)1()jwtociStHjw treS t 两条路径信道模型n 首先考虑图所示的两条路径信道模型情况。首先考虑图所示的两条路径信道模型情况。第一条路径信号为第一条路径信号为Si(t)，第二条路，第二条路径信号径信号 为其中为其中r为比为比例常数。例常数。两路径信道的等效网络传递函数为两路径信道的等效网络传递函数为(,)|1cos()sin()|Atrtjrt信道的幅频特性信道的幅频特性相关带宽相关带宽1222221122(,)(,)rrRfrrfrrrr 121 212120(,)

26、,(,)rRfr rrr p r r drdr2022(2)(,)1(2)mrJfff221()1(2)rff1()r t2()r t12fff 0()J mf0()0.5rf12cB 12f衰落的分类及判定衰落的分类及判定数字通信系统信号带宽小于信道相关带宽信号带宽小于信道相关带宽BsBc平坦衰落平坦衰落频选衰落频选衰落码间干扰码间干扰衰落特性的特征量衰落特性的特征量衰落深度衰落深度衰落速率衰落速率电平电平通过率通过率衰落持续时间衰落持续时间小尺度衰落二阶统计特性小尺度衰落二阶统计特性p电平通过率：p平均衰落持续时间：电平通过率与平均衰落持续时间 负斜率 T 正斜率 t1 t2 t3 t4

27、1 2 3 4 R TRn/4)(414/)(itRt T 0 处上穿的速率在电平门限RENR0222222222(,)1(,)exp,0,22122Rx RzzmzNrp x rdrRRrp R rxyf&其中电平通过率电平通过率2222exp222exp=/RmzzmrmsRRNffR Rrms其中是特定平相于衰落包的本地幅度行一化后的值11limlim()TRTMiiTRTTMiiTtMNTMtTP rR平均衰落持续时间平均衰落持续时间220()()1 exp2xzxP rxp r dr 22222()1 exp(/2)2(/2)exp(/2)exp()12RRzmzzmP rRNRfR

28、Rf平均衰落持续时间平均衰落持续时间知道平均衰落持续时间可确定在一次衰落期间丢失的比特数3.5 电波传播损耗预测模型电波传播损耗预测模型目的目的 掌握基站周围所有地点处接收信号的平均强度及变化特点，以便掌握基站周围所有地点处接收信号的平均强度及变化特点，以便为网络覆盖的研究以及整个网络设计提供基础。为网络覆盖的研究以及整个网络设计提供基础。方法方法 根据测试数据分析归纳出基于不同环境的经验模型，在此基础上根据测试数据分析归纳出基于不同环境的经验模型，在此基础上对模型进行校正，使其更加接近实际，更准确对模型进行校正，使其更加接近实际，更准确确定传播环境的主要因素确定传播环境的主要因素自然地形（高

29、山、丘陵、平原、水域等）自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）人工建筑的数量、高度、分布和材料特性人工建筑的数量、高度、分布和材料特性该地区的植被特征该地区的植被特征天气状况天气状况自然和人为的电磁噪声状况自然和人为的电磁噪声状况系统的工作频率和移动台运动等因素系统的工作频率和移动台运动等因素本节内容本节内容室外传播模型室外传播模型传播模型校正传播模型校正3.5 室外传播模型室外传播模型常用的几种室外电波传播损耗预测模型常用的几种室外电波传播损耗预测模型Hata模型模型 广泛使用的一种适用于宏蜂窝的中值路径损耗广泛使用的一种适用于宏蜂窝的中值路径损耗预测的传播模型。预测的传播模型。根据应用频率的

30、不同，又分为根据应用频率的不同，又分为Okumura-Hata 模型模型COST 231 Hata模型，模型，CCIR模型模型LEE模型模型COST 231 Walfisch-Ikegami 模型模型3.5.1 Okumura-Hata模型模型-1适用范围：适用范围：频率范围频率范围 f:f:150-1500MHz150-1500MHz基站天线高度基站天线高度 HbHb:30-200m30-200m移动台高度移动台高度 HmHm:1-10m1-10m距离距离 d:d:1-20km1-20km 宏蜂窝模型 基站天线高度高于周围建筑物 1km以内预测不适用 频率超过1500MHz以上时不适用3.5

31、.1 Okumura-Hata 模型模型路径损耗计算的经验公式路径损耗计算的经验公式 式中式中 工作频率（工作频率（MHz）基站天线有效高度（基站天线有效高度（m），定义为基站天线实际海拔高度与基），定义为基站天线实际海拔高度与基 站沿传播方向实际距离内的平均地面海波高度之差，即站沿传播方向实际距离内的平均地面海波高度之差，即 移动台天线有效高度（移动台天线有效高度（m），定义为移动台天线高出地表的高度），定义为移动台天线高出地表的高度 d 基站天线和移动台天线之间的水平距离基站天线和移动台天线之间的水平距离（km）有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数 小区

32、类型校正因子小区类型校正因子 地形校正因子，反映一些重要的地形环境因素对路径损耗的影响地形校正因子，反映一些重要的地形环境因素对路径损耗的影响 terraincellteretecpCCdloghlog55.69.44hhlog82.13flog16.2655.69dBL MHz300f97.4h75.11log2.3MHz300f1.1h54.1log29.88.0flog56.1h7.0flog11.1hc2rec2recrecre大大城城市市、郊郊区区、乡乡村村中中小小城城市市 乡村乡村郊区郊区城市城市98.40flog33.18flog78.44.528flog20Cc2c2ccell

33、cftehreh reh cellCterrainC3.5.2 COST 231-Hata模型模型-1适用范围：适用范围：频率范围频率范围 f:f:1500-2000MHz1500-2000MHz基站天线高度基站天线高度 H Hb b:30-200m30-200m移动台高度移动台高度 H Hm m:1-10m1-10m距离距离 d:d:1-20km1-20km 宏蜂窝模型 基站天线高度高于周围建筑物 1km以内预测不适用 频率超过2000MHz或低于1500MHz时不适用3.5.2 COST-231 Hata模型模型路径损耗计算的经验公式路径损耗计算的经验公式 式中式中 大城市中心校正因子大城

34、市中心校正因子 5046.3 33.9log13.82log44.9 6.55loglogcteretecellterrainML dBfhhhd CCC 市市中中心心大大城城中中等等城城市市和和郊郊区区dB3dB0CMMC3.5.2两种两种Hata模型的主要区别模型的主要区别COST-231HataCOST-231Hata模型适用于模型适用于150015002000MHz2000MHz，在，在1km1km以内预测以内预测不准。不准。Okumura-HataOkumura-Hata适用于适用于1500MHz1500MHz以下的大于以下的大于1 1公里范公里范围的宏小区。围的宏小区。频率频率衰减

35、系数衰减系数不同不同 COST-231HataCOST-231Hata模型频率衰减因子为模型频率衰减因子为33.933.9 Okumura-Hata Okumura-Hata模型的频率衰减因子为模型的频率衰减因子为26.1626.16COST-231HataCOST-231Hata模型还模型还增加增加了一个大城市中心衰减，大城市了一个大城市中心衰减，大城市中心地区路径损耗增加中心地区路径损耗增加3dB3dB。3.5.3 CCIR模型模型给出了反映自由空间路径损耗和地形引入的路径损耗联给出了反映自由空间路径损耗和地形引入的路径损耗联合效果的经验公式合效果的经验公式该公式是该公式是Okumura-

36、HataOkumura-Hata模型在城市传播环境下的应用，模型在城市传播环境下的应用，校正因子校正因子右图给出了右图给出了HataHata和和CCIRCCIR 路径损耗公式的路径损耗公式的对比对比，由图可见，由图可见，路径损耗随路径损耗随 建筑物密度而增大建筑物密度而增大Hata和和CCIR路径损耗公式的对比图路径损耗公式的对比图 Bdloghlog55.69.44hhlog82.13flog16.2655.69dBLteretec50 3025logB 被建筑物覆域的百分比3.5.4 LEE模型模型优点优点模型中的主要参数易于根据测量值调整，模型中的主要参数易于根据测量值调整，适合本地无线

37、传播环境，准确性高适合本地无线传播环境，准确性高路径损耗预测算法简单，计算速度快路径损耗预测算法简单，计算速度快应用应用 无线通信系统无线通信系统分类分类LEE宏蜂窝模型宏蜂窝模型 LEE微蜂窝模型微蜂窝模型 3.5.4 LEE宏蜂窝模型宏蜂窝模型决定移动台接收信号大小的因素决定移动台接收信号大小的因素人为建筑物人为建筑物地形地貌地形地貌基本思路基本思路 先把城市当成平坦的，只考虑人为建筑物的影先把城市当成平坦的，只考虑人为建筑物的影响，在此基础上再把地形地貌的影响加进来响，在此基础上再把地形地貌的影响加进来地形地貌影响的三种情况地形地貌影响的三种情况无阻挡无阻挡有阻挡有阻挡水面反射水面反射3

38、.5.4 无阻挡的情况无阻挡的情况 )dB(hhlog20G11 1h1h11hh G 11hh G 011001rrfflognhhlog20rrlogPP 公公里里英英里里或或110:rMHz850f0 00ff30ff20n 3.5.4 有阻挡的情况有阻挡的情况 0001fflognvLrrlogPPrr vLr 100 1062050201 vv.logLr 015.0log2095.02 veLvr 14.238.01.01184.04.0log2023 vvLr4.2225.0log204 vvLr山坡等地形阻挡物引起的衍射损耗山坡等地形阻挡物引起的衍射损耗1r1r2r2r2r1r

39、phphph vL 21112rrhvpphv50.F phv500.F 3.5.4 水面反射水面反射010ttmPPGGtPtGmG204rPPd3.5.4 LEE微蜂窝模型微蜂窝模型 1 BtAlosLh,dLdBL tAlosh,dLthAd tAlosh,dL fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20,自由空间传播损耗）自由空间传播损耗）rtfhhD43.5.4 LEE微蜂窝模型微蜂窝模型 2(dA)A建筑物abc(dA)B=a+b+cBL图图2.15 计算街区建筑物引入的损耗计算街区建筑物引入的损耗 图图2.16 微小区参数微小区参数 3.5.

40、5 COST 231 Walfisch-Ikegami 模型模型适用范围：适用范围：频率范围 f:8002000MHz基站天线高度 Hbase:450m移动台高度 Hmobile:13m距离 d:0.025km建筑物高度 Hroof(m)路面宽度 w(m)建筑物间距 b(m)相对直射波方向的街道走向 ()市区环境，宏蜂窝或微蜂窝 郊区环境或乡村环境不适用3.5.5 COST 231 Walfisch-Ikegami 模型模型fdLlog20log266.42210LLLL 111log20log10log109.16LhhfwLmR blogflogkdlogkkLLfda9212 COST

41、231 Walfisch-Ikegami 模型模型各参数意义各参数意义 9055551114.04553535075.05.23503571.01011 LblogflogkdlogkkLLfda9212 111201010916Lhhlogflogwlog.LmR RBRBRBhh,hh,hhlogL011821 kmdhhhhdkmdhhhhhhkRBRBRBRBRBa5.0,4.0545.0,8.054,54并且并且并且并且 RBRRBRBdhhhhhhhk,1518,18 大大城城市市中中等等城城市市和和郊郊区区,19255.1,19257.04ffkf 3.5.6 室外传播模型的使用

42、室外传播模型的使用3.5.6 传播模型的适用范围传播模型的适用范围 城区城区/郊区郊区/乡乡村村1501500分分LOS和和NLOS0.025km分分LOS和和NLOS3.5.6 传播模型的应用方法传播模型的应用方法 fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20,自自由由空空间间传传播播损损耗耗）宏蜂窝模型宏蜂窝模型d5 d55 有实测数据并得到LEE模型参数和距离衰减因子d1 微蜂窝模型微蜂窝模型有实测数据 LEE模型WIM模型LEE模型WIM模型CCIR模型 fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20,自自由由空空间间传传播播损损耗耗）Hata模型 fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20,自自由由空空间间传传播播损损耗耗）3.5.6传播模型的使用及评价传播模型的使用及评价