移動通信3 電波傳播與傳播預(yù)測模型

1、1第三章第三章 移動信道的傳播特性移動信道的傳播特性電波電波傳播特性傳播特性及其研究概述及其研究概述自由空間的自由空間的電波傳播電波傳播三種基本的電波三種基本的電波傳播機制傳播機制（反射、繞射、散（反射、繞射、散射）射）陰影衰落陰影衰落的基本特性的基本特性移動無線信道及移動無線信道及特性參數(shù)特性參數(shù)電波傳播損耗電波傳播損耗預(yù)測模型預(yù)測模型2 1 電波傳播的基本特性電波傳播的基本特性衰落特性。衰落特性也衰落特性。衰落特性也是移動信道的基本特性。是移動信道的基本特性。衰落的原因衰落的原因 復(fù)雜的無線電波傳播環(huán)境復(fù)雜的無線電波傳播環(huán)境衰落的表現(xiàn)衰落的表現(xiàn)傳播損耗和彌散傳播損耗和彌散陰影衰落陰影衰落多

2、徑衰落多徑衰落多普勒頻移多普勒頻移3 1 衰落的分類衰落的分類根據(jù)不同距離內(nèi)信號強度變化的快慢分為根據(jù)不同距離內(nèi)信號強度變化的快慢分為 根據(jù)信號與信道變化快慢程度的比較分為根據(jù)信號與信道變化快慢程度的比較分為 短期快衰落長期慢衰落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（主要特征是多徑）小尺度衰落（主要特征是多徑）描述描述長距離（幾百或幾千米）上信長距離（幾百或幾千米）上信號強度的緩慢變化號強度的緩慢變化短距離（幾個波長）或短時間短距離（幾個波長）或短時間（幾秒）內(nèi)信號強度的快速波動（幾秒）內(nèi)信號強度的快速波動原因原因信道路徑上固定障礙物的陰影信道路徑上固定障礙物的陰影移動臺運動和

3、地點的變化移動臺運動和地點的變化影響影響 業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域 信號傳輸質(zhì)量信號傳輸質(zhì)量大尺度衰落與小尺度衰落大尺度衰落與小尺度衰落4 1 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)表示大尺度衰落；表示大尺度衰落；r0(t)表示小尺度衰落。表示小尺度衰落。0( )( )( )r tm trt大尺度衰落小尺度衰落(t)(t)r r0 0mm( (t t) )接收功率圖圖21 無線信道中的大尺度和小尺度衰落無線信道中的大尺度和小尺度衰落 t5研究對象研究對象(內(nèi)容內(nèi)容) 衰落的物理機制衰落的物理機制功率的路徑損耗功率的路徑損耗接收信

4、號的變化和分布特性接收信號的變化和分布特性目的目的建立傳播預(yù)測模型建立傳播預(yù)測模型為實現(xiàn)信道仿真提供基礎(chǔ)為實現(xiàn)信道仿真提供基礎(chǔ)基本方法基本方法 理論分析方法理論分析方法（如射線跟蹤法）（如射線跟蹤法） 應(yīng)用電磁傳播理論分析電波在移動環(huán)境中的傳播特性來建立預(yù)測模型。應(yīng)用電磁傳播理論分析電波在移動環(huán)境中的傳播特性來建立預(yù)測模型。 現(xiàn)場測試方法現(xiàn)場測試方法（如沖激響應(yīng)法）（如沖激響應(yīng)法） 在不同的傳播環(huán)境中做電波實測實驗，通過對測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，在不同的傳播環(huán)境中做電波實測實驗，通過對測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，來建立預(yù)測模型。來建立預(yù)測模型。 1 62 自由空間的傳播損耗的概念自由空間的傳播損耗的概

5、念 在理想、均勻、各向同性的介質(zhì)中傳播，只存在電磁波在理想、均勻、各向同性的介質(zhì)中傳播，只存在電磁波能量擴散而引起的傳播損耗。能量擴散而引起的傳播損耗。 ttrrGPdAP24自由空間的傳播損耗自由空間的傳播損耗接收功率接收功率 式中，式中，Pt為發(fā)射功率，以球面波輻射為發(fā)射功率，以球面波輻射 , Ar是接收天線的是接收天線的有效面積有效面積,為工作波長，為工作波長，Gt，Gr分別表示發(fā)射天線和接收分別表示發(fā)射天線和接收天線增益，天線增益，d為發(fā)射天線和接收天線間的距離。為發(fā)射天線和接收天線間的距離。傳播損耗傳播損耗接收電平接收電平: 4GAr2r 24LdtrL P P 10lg32.45

6、20lg20lgdBLLfd() 10lg()rrP dBmP mW() 10lg( )rrP dBWP W73 電波的三種基本傳播機制電波的三種基本傳播機制阻擋體阻擋體 反射反射比傳輸波長大得多的物體比傳輸波長大得多的物體 繞射繞射尖利邊緣尖利邊緣 散射散射粗糙表面粗糙表面83 電波的三種基本傳播機制電波的三種基本傳播機制-(1) 理想介質(zhì)表面的反射理想介質(zhì)表面的反射極化特性極化特性多徑信號多徑信號兩徑傳播模型兩徑傳播模型多徑傳播模型多徑傳播模型9 反射反射-（1）如果電磁波傳輸?shù)嚼硐虢橘|(zhì)表面，則能量都將反射回如果電磁波傳輸?shù)嚼硐虢橘|(zhì)表面，則能量都將反射回來來反射系數(shù)反射系數(shù)R：入射波與反射

7、波的場強比值：入射波與反射波的場強比值 式中，式中， (垂直極化垂直極化) 或或 (水平極化水平極化) 其中，其中，入射角，入射角，和和分別分別為反射媒質(zhì)的介電常數(shù)和為反射媒質(zhì)的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，電導(dǎo)率，為波長。為波長。200cosz 20cosz600jzzRsinsin10反射反射-（2）極化極化 電磁波在傳播過程中，其電場矢量的方向和幅度隨時間變化的狀態(tài)電磁波在傳播過程中，其電場矢量的方向和幅度隨時間變化的狀態(tài)電磁波的極化形式電磁波的極化形式 線極化、圓極化和橢圓極化線極化、圓極化和橢圓極化線極化的兩種特殊情況線極化的兩種特殊情況 水平極化（電場方向平行于地面）水平極化（電場方向平行于地

8、面） 垂直極化（電場方向垂直于地面）垂直極化（電場方向垂直于地面）極化反射系數(shù)極化反射系數(shù) 對于地面反射，當(dāng)工作頻率高于對于地面反射，當(dāng)工作頻率高于150MHz（ ）時，）時， ，算得算得 應(yīng)用應(yīng)用 接收天線的極化方式同被接收的電磁波的極化形式一致接收天線的極化方式同被接收的電磁波的極化形式一致 時，才能有效地接收到信號，否則將產(chǎn)生極化失配時，才能有效地接收到信號，否則將產(chǎn)生極化失配 不同極化形式的天線也可以互相配合使用不同極化形式的天線也可以互相配合使用m21()()1vhRR 垂直極化反射系數(shù)水平極化反射系數(shù)11接收信號功率接收信號功率 簡化后簡化后 其中，相位差其中，相位差其中，其中，N

9、為路徑數(shù)。當(dāng)為路徑數(shù)。當(dāng)N很大時，無法用公式準(zhǔn)確計算出接很大時，無法用公式準(zhǔn)確計算出接收信號的功率，必須用統(tǒng)計的方法計算接收信號的功率收信號的功率，必須用統(tǒng)計的方法計算接收信號的功率 12211e.4jjrtrtPPG GRR ed 地面二次效應(yīng)地面二次效應(yīng)直射波反射波反射波地表面波可忽略可忽略221Re4jrtrtPPG Gd2l ()lACCBAB 22111exp()4NrtrtiiiPPG GRjd 直射波反射波圖2-2 兩徑傳播模型發(fā)射天線接收天線反射反射-（3）123 電波的三種基本傳播機制電波的三種基本傳播機制-(2) 惠更斯菲涅爾惠更斯菲涅爾原理原理菲涅爾區(qū)菲涅爾區(qū) 13繞射繞

10、射-波在傳播過程中，行進中的波前（面）上的每一點，都可作為產(chǎn)生次波在傳播過程中，行進中的波前（面）上的每一點，都可作為產(chǎn)生次級波的點源，這些次級波組合起來形成傳播方向上新的波前（面）。級波的點源，這些次級波組合起來形成傳播方向上新的波前（面）。繞射由次級波的傳播進入陰影區(qū)而形成。陰影區(qū)繞射波場強為圍繞阻繞射由次級波的傳播進入陰影區(qū)而形成。陰影區(qū)繞射波場強為圍繞阻擋物所有次級波的矢量和。擋物所有次級波的矢量和。在在P點處的次級波前中，點處的次級波前中， 只有夾角為只有夾角為（即（即 ） 的次級波前能到達接收點的次級波前能到達接收點R每個點均有其對應(yīng)的每個點均有其對應(yīng)的角，角， 將在將在0 到到1

11、80180之間變化之間變化越大，越大，到達接收點輻射能量越大到達接收點輻射能量越大TP R惠更斯菲涅爾原理惠更斯菲涅爾原理14繞射繞射- 菲涅爾區(qū)菲涅爾區(qū) 從發(fā)射點到接收點次級波路徑長度比直接路徑長度大從發(fā)射點到接收點次級波路徑長度比直接路徑長度大n/2的連續(xù)區(qū)域的連續(xù)區(qū)域接收點信號的合成接收點信號的合成n為奇數(shù)時，兩信號抵消為奇數(shù)時，兩信號抵消n為偶數(shù)時，兩信號疊加為偶數(shù)時，兩信號疊加菲涅爾區(qū)同心圓半徑菲涅爾區(qū)同心圓半徑 第一菲涅爾區(qū)半徑（第一菲涅爾區(qū)半徑（n=1）特點）特點在接收點處第一菲涅爾區(qū)的場強是全部場強的一半在接收點處第一菲涅爾區(qū)的場強是全部場強的一半發(fā)射機和接收機的距離略大于第一

12、菲涅爾區(qū)，則大部分能量可以發(fā)射機和接收機的距離略大于第一菲涅爾區(qū)，則大部分能量可以達到接收機。達到接收機。 基爾霍夫公式基爾霍夫公式 空間任何一點空間任何一點R的場強的場強ER: 式中，式中，S是包圍是包圍R點的任意封閉曲面，點的任意封閉曲面，Es是波面場強，是波面場強， 是與波面正交是與波面正交的場強導(dǎo)數(shù)。的場強導(dǎo)數(shù)。r是點光源到曲面是點光源到曲面S上任一點的距離上任一點的距離1212nn d drdd14jkrjkrsRssEeeEEdsnrrnsEn153 電波的三種基本傳播機制電波的三種基本傳播機制-(3) 散散起因起因 無線電波遇到粗糙表面時，反射能量散布于所有方向無線電波遇到粗糙表

13、面時，反射能量散布于所有方向表面光滑度的判定表面光滑度的判定 表面平整度的參考高度表面平整度的參考高度hc: 平面上最大的突起高度平面上最大的突起高度 h 粗糙表面下的反射場強粗糙表面下的反射場強 散射損耗系數(shù)散射損耗系數(shù) 式中，式中， 為表面高度為表面高度h的標(biāo)準(zhǔn)差，的標(biāo)準(zhǔn)差，h是具有局部平均值的是具有局部平均值的高斯分布的隨機變量。高斯分布的隨機變量。 用粗糙表面的修正反射系數(shù)用粗糙表面的修正反射系數(shù) 求解反射場強求解反射場強 表面粗糙大于h表面光滑小于hcc8sincih2sinexp8hisroughsRRh164 陰影衰落的基本特性陰影衰落的基本特性陰影衰落（慢衰落）陰影衰落（慢衰落

14、） 移動無線通信信道傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其它障礙物對電波移動無線通信信道傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其它障礙物對電波傳播路徑的阻擋而形成的電磁場陰影效應(yīng)傳播路徑的阻擋而形成的電磁場陰影效應(yīng)特點特點 衰落與傳播地形和地物分布、高度有關(guān)衰落與傳播地形和地物分布、高度有關(guān)表達式表達式 傳播路徑損耗和陰影衰落傳播路徑損耗和陰影衰落 分貝式分貝式 式中式中, r 移動用戶和基站之間的距離移動用戶和基站之間的距離 由于陰影產(chǎn)生的對數(shù)損耗（由于陰影產(chǎn)生的對數(shù)損耗（dB），服從均值為），服從均值為0和標(biāo)準(zhǔn)偏差為和標(biāo)準(zhǔn)偏差為 dB的正態(tài)分布的正態(tài)分布 m 路徑損耗指數(shù)路徑損耗指數(shù) 實驗數(shù)據(jù)表明實驗數(shù)

15、據(jù)表明m4，標(biāo)準(zhǔn)差，標(biāo)準(zhǔn)差8dB，是合理的，是合理的10( ,)10ml rr10log ( ,)10logl rmr175 移動無線信道及特性參數(shù)移動無線信道及特性參數(shù)多徑衰落的多徑衰落的基本特性基本特性多普勒頻移多普勒頻移多徑信道的多徑信道的信道模型信道模型多徑信道的多徑信道的描述描述多徑信道的多徑信道的統(tǒng)計分析統(tǒng)計分析多徑衰落信道的多徑衰落信道的分類分類衰落特性的衰落特性的特征量特征量衰落信道的衰落信道的建模與仿真建模與仿真18(1) 多徑衰落的基本特性多徑衰落的基本特性從空間角度幅度衰落幅度衰落 接收信號的幅度將隨著移動臺移動距離的變動而衰落接收信號的幅度將隨著移動臺移動距離的變動而衰

16、落 模擬通信系統(tǒng)的主要考慮對象模擬通信系統(tǒng)的主要考慮對象原因原因 本地反射物所引起的多徑效應(yīng)表現(xiàn)為快衰落本地反射物所引起的多徑效應(yīng)表現(xiàn)為快衰落 地形變化引起的衰落以及空間擴散損耗表現(xiàn)為慢衰落地形變化引起的衰落以及空間擴散損耗表現(xiàn)為慢衰落從時間角度時延擴展時延擴展 接收信號中脈沖的寬度擴展接收信號中脈沖的寬度擴展數(shù)字通信系統(tǒng)的主要考慮對象數(shù)字通信系統(tǒng)的主要考慮對象原因原因 信號的傳播路徑不同，所以到達接收端的時間也就不同，信號的傳播路徑不同，所以到達接收端的時間也就不同，導(dǎo)致接收信號包含發(fā)送脈沖及其各個延時信號導(dǎo)致接收信號包含發(fā)送脈沖及其各個延時信號19(2) 多多 普普 勒勒 頻頻 移移原因原

17、因 移動體在移動體在x軸上以速度軸上以速度v移動時會引起多普勒（移動時會引起多普勒（Doppler）頻率漂移）頻率漂移表達式表達式 多普勒頻移多普勒頻移 式中式中 v：移動速度：移動速度 ：波長波長 v x ：入射波與移動臺移動方向之間的夾角入射波與移動臺移動方向之間的夾角 ：最大多普勒：最大多普勒(Doppler)頻移頻移說明說明 多普勒頻移與移動臺運動的方向、速度以及電波入射方向之間的多普勒頻移與移動臺運動的方向、速度以及電波入射方向之間的夾角有關(guān)：夾角有關(guān)： 若移動臺朝向入射波方向運動，則多普勒頻移為正若移動臺朝向入射波方向運動，則多普勒頻移為正(接收信號接收信號 頻率上升頻率上升)；若

18、移動臺背向入射波方向運動，則多普勒頻移為負(fù)；若移動臺背向入射波方向運動，則多普勒頻移為負(fù) (接收信號頻率下降接收信號頻率下降)。 信號經(jīng)過不同方向傳播，其多徑分量造成接收機信號的多普勒擴信號經(jīng)過不同方向傳播，其多徑分量造成接收機信號的多普勒擴散，因而增加了信號帶寬。散，因而增加了信號帶寬。cosdvfmvf入射電波20(3) 多徑信道的信道模型多徑信道的信道模型多徑信道對無線信號的影響表現(xiàn)為多徑衰落特性。多徑信道對無線信號的影響表現(xiàn)為多徑衰落特性。將信道看成作用于信號上的一個濾波器，可通過分析濾波將信道看成作用于信號上的一個濾波器，可通過分析濾波器的沖激響應(yīng)和傳遞函數(shù)得到多徑信道的特性器的沖激

19、響應(yīng)和傳遞函數(shù)得到多徑信道的特性只考慮多徑效應(yīng)只考慮多徑效應(yīng)再考慮多普勒效應(yīng)再考慮多普勒效應(yīng)多徑和多普勒效應(yīng)對傳輸信號的影響多徑和多普勒效應(yīng)對傳輸信號的影響多徑信道的沖激響應(yīng)多徑信道的沖激響應(yīng)21(I) 只考慮多徑效應(yīng)只考慮多徑效應(yīng)假設(shè)第假設(shè)第i徑的路徑長度為徑的路徑長度為di、衰落系數(shù)（或反射系數(shù)）為、衰落系數(shù)（或反射系數(shù)）為式中，式中，c為光速；為光速；為波長。為波長。 令令 則則式中式中 為時延。為時延。 實質(zhì)上是接收信號的復(fù)包絡(luò)模型，是衰落、相移和時實質(zhì)上是接收信號的復(fù)包絡(luò)模型，是衰落、相移和時延都不同的各個路徑的總和。延都不同的各個路徑的總和。 ( )Re( )exp( 2)cs t

20、s tjf t( )Reexp2Reexp2iiiiiciiiiicidddr tas tas tjf tcccddas tjf tcia( )Re( )exp( 2)cr tr tjf t ( )exp2exp2iiiic iiiiddr tajs tajfs tc iid c( )r t22 (II) 再考慮多普勒效應(yīng)再考慮多普勒效應(yīng)設(shè)路徑的到達方向和移動臺運動方向之間的夾角為設(shè)路徑的到達方向和移動臺運動方向之間的夾角為路徑的變化量路徑的變化量 ，最大多普勒頻移為，最大多普勒頻移為輸出復(fù)包絡(luò)輸出復(fù)包絡(luò)簡化得簡化得icosiidvt ( )exp2cosexp2exp2cosiiiiiiii

21、iiiiddddr tajs tcddvtvajjts tcc ( )exp22cosiicimiir ta s tjff tmf在相位中在相位中不可忽略不可忽略數(shù)量級小數(shù)量級小可忽略可忽略23(III)多徑信道的沖激響應(yīng)多徑信道的沖激響應(yīng)令令 式中式中 代表第代表第i條路徑到達接收機的信號分量的增量延遲（實際條路徑到達接收機的信號分量的增量延遲（實際延遲減去所有分量取平均的時延），它隨時間變化。延遲減去所有分量取平均的時延），它隨時間變化。 在任何時刻在任何時刻t，隨機相位，隨機相位 都可產(chǎn)生對都可產(chǎn)生對 的影響，引起的影響，引起多徑衰落。多徑衰落。由（）式得由（）式得,( ) 22cosi

22、c imic iDitff tt ( )( )( )( , )ijtiiir tas tes th t多徑延多徑延遲影響遲影響多普勒效多普勒效應(yīng)影響應(yīng)影響i( )it( )r t24(III)多徑信道的沖激響應(yīng)多徑信道的沖激響應(yīng)沖激響應(yīng)沖激響應(yīng)式中，式中， 、 表示第表示第i個分量的實際幅度和增量延遲；相位個分量的實際幅度和增量延遲；相位 包含了在第包含了在第i個增量延遲內(nèi)一個多徑分量所有的相移；個增量延遲內(nèi)一個多徑分量所有的相移； 為單為單位沖激函數(shù)。位沖激函數(shù)。此沖擊響應(yīng)完全描述了信道特性。此沖擊響應(yīng)完全描述了信道特性。如果假設(shè)信道沖激響應(yīng)至少在一小段時間間隔或距離內(nèi)具有不如果假設(shè)信道沖激

23、響應(yīng)至少在一小段時間間隔或距離內(nèi)具有不變性，信道沖擊響應(yīng)可以簡化為變性，信道沖擊響應(yīng)可以簡化為相位相位 服從服從 的均勻分布的均勻分布( )( , )ijtiiih tae iai( )it ( )ijiiiha e i0,225(4)多徑信道的描述多徑信道的描述-色散色散由于多徑環(huán)境和移動臺運動等影響因素，使得移動信道引起由于多徑環(huán)境和移動臺運動等影響因素，使得移動信道引起傳輸信號在時間、頻率和角度上的色散。傳輸信號在時間、頻率和角度上的色散。通常用功率在時間、頻率以及角度上的分布來描述這種色散通常用功率在時間、頻率以及角度上的分布來描述這種色散多徑信道的主要參數(shù)多徑信道的主要參數(shù) 定量描述

24、這些色散時常用的一些特定參數(shù)定量描述這些色散時常用的一些特定參數(shù)功率延遲分布功率延遲分布PDP時間色散時間色散多普勒功率譜密度多普勒功率譜密度DPSD角度譜角度譜PAP頻率色散頻率色散角度色散角度色散26時間色散參數(shù)時間色散參數(shù)-多徑效應(yīng)的時域表現(xiàn)多徑效應(yīng)的時域表現(xiàn) 平均附加延時平均附加延時 rms時延擴展時延擴展 最大附加延時擴展最大附加延時擴展(XdB) 相干帶寬相干帶寬-多徑效應(yīng)的頻域表現(xiàn)多徑效應(yīng)的頻域表現(xiàn) 多徑衰落下，頻率間隔靠得很近的兩個衰落信號存在多徑衰落下，頻率間隔靠得很近的兩個衰落信號存在不同時延，使兩個信號變得相關(guān)。這一頻率間隔稱為不同時延，使兩個信號變得相關(guān)。這一頻率間隔稱

25、為“相相干干” 或或“相關(guān)相關(guān)”帶寬（帶寬（Bc）從時延擴展角度說明從時延擴展角度說明從包絡(luò)相關(guān)性角度說明從包絡(luò)相關(guān)性角度說明多徑衰落的分類及判定多徑衰落的分類及判定27功率延遲分布（功率延遲分布（PDP） 基于固定時延參考基于固定時延參考 的附加時延的附加時延 的函數(shù)，通過對本地瞬時功率延遲分布取平的函數(shù)，通過對本地瞬時功率延遲分布取平均得到均得到市區(qū)環(huán)境中近似為指數(shù)分布市區(qū)環(huán)境中近似為指數(shù)分布式中，式中，T是常數(shù)，為多徑時延的平均值是常數(shù)，為多徑時延的平均值時間色散特性參數(shù)時間色散特性參數(shù)平均附加延時平均附加延時 rms時延擴展時延擴展其中其中最大附加延時擴展最大附加延時擴展(XdB) 高

26、于某特定門限的多徑分量的時間范圍，即多徑高于某特定門限的多徑分量的時間范圍，即多徑 能量從初值衰落到低于最大能量能量從初值衰落到低于最大能量(XdB)處的時延處的時延 右圖中，右圖中， 為歸一化的最大附加延時擴展為歸一化的最大附加延時擴展(XdB)； 為歸一化平均附加延時；為歸一化平均附加延時； 為歸一化為歸一化rms時延擴展時延擴展 1TPeT 0dB -XdB mmT P典型的歸一化時延擴展譜 22k kkkkkkkkkaPaP 22E 2 2222k kkkkkkkkkaPEaP 0mTm時延擴展時延擴展28相干帶寬相干帶寬(1) 接收信號接收信號 等效網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)等效網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù) 信道

27、的幅頻特性信道的幅頻特性 當(dāng)當(dāng) 時，信號同相疊加（峰點）時，信號同相疊加（峰點） 當(dāng)當(dāng) 時，時，信號反相相減（谷點）信號反相相減（谷點） 相鄰兩個谷點的相鄰兩個谷點的 ,兩相鄰兩相鄰場強為最小值的頻率間隔與兩徑時延場強為最小值的頻率間隔與兩徑時延 成反比成反比 應(yīng)為應(yīng)為rms時延擴展時延擴展 是隨時間變化的，可由大量實測數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計處理計算出來是隨時間變化的，可由大量實測數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計處理計算出來 說明相干帶寬是信道本身的特性參數(shù)，與信號無關(guān)說明相干帶寬是信道本身的特性參數(shù)，與信號無關(guān)( )0( )( )(1)jtir tx tre( )2tn( )(21)tn) (t21 ( )cBt ( )

28、0()(, )1()jteir tH j trex t r 2 )(t ( )ix t 0( )r t (, )cHjt ( , )1cos( )sin( )Atrtjrt 兩徑信道模型兩徑信道模型A(,t) r1r1)(2tn )()12(tn 通過兩徑信道的接收信號幅頻特性通過兩徑信道的接收信號幅頻特性)(t( ) t( ) t29相干帶寬相干帶寬(2)設(shè)兩個信號的包絡(luò)為設(shè)兩個信號的包絡(luò)為 和和 ，頻率差為，頻率差為 則包絡(luò)相關(guān)系數(shù)則包絡(luò)相關(guān)系數(shù) 此處此處若信號衰落符合瑞利分布，則若信號衰落符合瑞利分布，則 式中，式中， 為零階為零階Bessel函數(shù)，為最大多普勒頻移。函數(shù)，為最大多普勒頻

29、移。不失一般性，可令不失一般性，可令 ，簡化后，簡化后通常，根據(jù)包絡(luò)的相關(guān)系數(shù)通常，根據(jù)包絡(luò)的相關(guān)系數(shù) 來測度相干帶寬來測度相干帶寬代入得代入得 相干帶寬相干帶寬 ()1222221122(, )(, )rrRfrrfrrrr121 212120,( , )r rrr p r r drdr2022(2)(, )1(2)mrJfff221()1(2)rff1( )r t2( )r t12fff 0()J mf0()0.5rf12cB12f30分類分類 不同頻率分量的衰落不同頻率分量的衰落 信號波形信號波形頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落 不一致不一致 失真失真非頻率選擇性衰落非頻率選擇性衰落（平坦衰

30、落）（平坦衰落） 相關(guān)的相關(guān)的 一致的一致的 不失真不失真數(shù)字通信系統(tǒng)信號帶寬遠(yuǎn)小于信道相干帶寬信號帶寬遠(yuǎn)小于信道相干帶寬BsBc平坦衰落平坦衰落頻選衰落頻選衰落碼間干擾碼間干擾31(II) 頻頻 率率 色色 散散-概念概念頻率色散參數(shù)是用多普勒擴展來描述的，而相干時間是頻率色散參數(shù)是用多普勒擴展來描述的，而相干時間是與多普勒擴展相對應(yīng)的參數(shù)與多普勒擴展相對應(yīng)的參數(shù)時變特性時變特性原因：原因：移動臺運動或信道路徑中的物體運動移動臺運動或信道路徑中的物體運動描述：描述：用多普勒擴展和相干時間來用多普勒擴展和相干時間來描述描述多普勒擴展多普勒擴展 （功率譜）（功率譜）相干時間相干時間 相干時間相干

31、時間是信道沖激響應(yīng)應(yīng)維持不變的時間間隔的統(tǒng)計平是信道沖激響應(yīng)應(yīng)維持不變的時間間隔的統(tǒng)計平均值，即在此間隔內(nèi)信道特性沒有明顯的變化。均值，即在此間隔內(nèi)信道特性沒有明顯的變化。表征表征了時變信道對信號的衰落節(jié)拍了時變信道對信號的衰落節(jié)拍推導(dǎo)推導(dǎo)相干時間相干時間時間選擇性衰落時間選擇性衰落 32(II) 頻頻 率率 色色 散散-多普勒擴展功率譜多普勒擴展功率譜（適用于室外傳播信道）（適用于室外傳播信道）典型的多普勒功率譜典型的多普勒功率譜 由圖可見，由于多普勒效應(yīng)，接收信號的功率譜展寬由圖可見，由于多普勒效應(yīng)，接收信號的功率譜展寬（適用于室內(nèi)傳播信道）（適用于室內(nèi)傳播信道） 平坦的多普勒功率譜平坦的

32、多普勒功率譜 mccmfffffffS 22)(1)( mf21)f(S cmffffcS ( f )多普勒擴展功率譜多普勒擴展功率譜fc - fm fc + fm 33(II) 頻頻 率率 色色 散散-相干時間相干時間時間相關(guān)函數(shù)與多普勒功率譜之間是傅立葉變換關(guān)系時間相關(guān)函數(shù)與多普勒功率譜之間是傅立葉變換關(guān)系 所以多普勒擴展的倒數(shù)就是對信道相干時間的度量所以多普勒擴展的倒數(shù)就是對信道相干時間的度量，即即 此時入射波與移動臺移動方向之間的夾角此時入射波與移動臺移動方向之間的夾角=0 式中式中 為多普勒擴展（有時也用為多普勒擴展（有時也用 表示）表示），即多普勒頻移。即多普勒頻移。通常將信號包絡(luò)

33、相關(guān)度為通常將信號包絡(luò)相關(guān)度為0.5時的時間間隔定義為相干時間時的時間間隔定義為相干時間 由包絡(luò)相關(guān)系數(shù)由包絡(luò)相關(guān)系數(shù) 令令 ，易得，易得2022(2)(, )1 (2)mrJfff()( )RS f11cDmTffDfDB0f 916cmTf34(II) 頻頻 率率 色色 散散-時變衰落時變衰落在現(xiàn)代數(shù)字通信中，常規(guī)定在現(xiàn)代數(shù)字通信中，常規(guī)定 為上頁兩式的幾何平均作為為上頁兩式的幾何平均作為經(jīng)驗關(guān)系經(jīng)驗關(guān)系時間選擇性衰落時間選擇性衰落是由多普勒效應(yīng)引起的，并且發(fā)生在傳輸是由多普勒效應(yīng)引起的，并且發(fā)生在傳輸波形的特定時間段上，即信道在時域具有選擇性波形的特定時間段上，即信道在時域具有選擇性要要

34、保證保證信號經(jīng)過信道不會在時間軸上產(chǎn)生失真，就必須保信號經(jīng)過信道不會在時間軸上產(chǎn)生失真，就必須保證傳輸符號速率遠(yuǎn)大于相干時間的倒數(shù)證傳輸符號速率遠(yuǎn)大于相干時間的倒數(shù)cT290.42316mcmTff碼元間隔大于信道相干時間碼元間隔大于信道相干時間TsTc時選衰落時選衰落誤碼誤碼35 (III)角角 度度 色色 散散-概念概念移動臺和基站周圍的散射環(huán)境不同，使得多天線系移動臺和基站周圍的散射環(huán)境不同，使得多天線系統(tǒng)中不同位置的天線經(jīng)歷的衰落不同統(tǒng)中不同位置的天線經(jīng)歷的衰落不同角度擴展角度擴展相關(guān)距離相關(guān)距離36(III)角角 度度 色色 散散-參數(shù)之參數(shù)之角度擴展角度擴展信號功率譜密度在角度上的

35、分布。一般為均勻分布、信號功率譜密度在角度上的分布。一般為均勻分布、截短高斯分布和截短拉普拉斯分布截短高斯分布和截短拉普拉斯分布等于角度功率譜的二階中心矩的平方根，即等于角度功率譜的二階中心矩的平方根，即 式中式中描述了功率譜在空間上的色散程度，角度擴展在描述了功率譜在空間上的色散程度，角度擴展在 之間分布。之間分布。 角度擴展越大，表明散射環(huán)境越強，信號在空間的角度擴展越大，表明散射環(huán)境越強，信號在空間的色散度越高色散度越高 200()( )( )pdpd 00( )( )pdpd0,237(III)角角 度度 色色 散散-參數(shù)之參數(shù)之相關(guān)距離相關(guān)距離Dc 信道沖激響應(yīng)保證一定相關(guān)度的空間距

36、離信道沖激響應(yīng)保證一定相關(guān)度的空間距離空間選擇性衰落空間選擇性衰落天線空間距離大于相關(guān)距離天線空間距離大于相關(guān)距離 DccxD 天線空間距離遠(yuǎn)小于相關(guān)距離天線空間距離遠(yuǎn)小于相關(guān)距離 Bc Ts Bs sTsTsT10sT50快衰落快衰落慢衰落慢衰落原因原因沖激響應(yīng)變化快于沖激響應(yīng)變化快于基帶信號變化基帶信號變化信道沖激響應(yīng)變化比不信道沖激響應(yīng)變化比不上基帶信號變化上基帶信號變化條件條件TsTc BsBD TsBDTc為信道相干時間為信道相干時間BD為多普勒擴展為多普勒擴展51（7）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電平電平通過率通過率衰落持續(xù)時間衰落持續(xù)時間52

37、（7）衰落特性的特征量）衰落特性的特征量 -衰落速率和衰落深度衰落速率和衰落深度 信號包絡(luò)在單位時間內(nèi)在正方向上信號包絡(luò)在單位時間內(nèi)在正方向上(以正斜率以正斜率)通通過中值電平的次數(shù)，即包絡(luò)衰落的速率過中值電平的次數(shù)，即包絡(luò)衰落的速率與與發(fā)射頻率發(fā)射頻率，移動臺行進，移動臺行進速度和方向速度和方向以及多徑傳播以及多徑傳播的的路徑數(shù)路徑數(shù)有關(guān)有關(guān)平均衰落率平均衰落率信號有效值（衰落信號均方值）與該次衰落的信信號有效值（衰落信號均方值）與該次衰落的信號最小值的比值。號最小值的比值。31.85 102Af 53（7）衰落特性的特征量）衰落特性的特征量 -單位時間內(nèi)信號包絡(luò)以正斜率通過某一規(guī)定電平值單

38、位時間內(nèi)信號包絡(luò)以正斜率通過某一規(guī)定電平值R的平均的平均次數(shù)次數(shù) 為信號包絡(luò)為信號包絡(luò)r對時間的導(dǎo)函數(shù)，對時間的導(dǎo)函數(shù)， 是是 處處r與與 的聯(lián)合的聯(lián)合概率密度函數(shù)概率密度函數(shù) 意義意義 描述衰落次數(shù)的統(tǒng)計規(guī)律：深度衰落發(fā)生的次數(shù)較少，而淺度描述衰落次數(shù)的統(tǒng)計規(guī)律：深度衰落發(fā)生的次數(shù)較少，而淺度衰落發(fā)生得相當(dāng)頻繁。衰落發(fā)生得相當(dāng)頻繁。 平均電平通過率平均電平通過率 由于電平通過率是隨機變量，通常用平均電平通過率來描述。由于電平通過率是隨機變量，通常用平均電平通過率來描述。 對于瑞利分布可得對于瑞利分布可得 式中式中 fm為最大多譜勒頻率，為最大多譜勒頻率， 其中信號平均功率其中信號平均功率 ，

39、 為信號有效值為信號有效值 ,p rr0( )( , )N Rrp R r drr 22)(efRNmrmsRR2R 2220( )( )2E rr p r dr 2Rrms r r R54（7）衰落特性的特征量）衰落特性的特征量 -衰落持續(xù)時間：衰落持續(xù)時間： 信號包絡(luò)低于某特定值信號包絡(luò)低于某特定值R的平均持續(xù)時間的平均持續(xù)時間 可用信號包絡(luò)低于某個給定電平值的概率與該電可用信號包絡(luò)低于某個給定電平值的概率與該電平所對應(yīng)的電平通過率之比平所對應(yīng)的電平通過率之比意義：意義：描述了衰落次數(shù)的統(tǒng)計規(guī)律描述了衰落次數(shù)的統(tǒng)計規(guī)律平均衰落持續(xù)時間平均衰落持續(xù)時間 衰落是隨機發(fā)生的，只能給出平均衰落持續(xù)

40、時間衰落是隨機發(fā)生的，只能給出平均衰落持續(xù)時間 對于瑞利衰落，可得對于瑞利衰落，可得 RRNRrP )1e(f212mR 55 負(fù)斜率 T 正斜率 t1 t2 t3 t4 1 2 3 4 R TRn/4)( 414/)(itRt T 0 圖圖 電平通過率和平均衰落持續(xù)時間電平通過率和平均衰落持續(xù)時間56Clarke信道模型信道模型 說明了基于散射時移動臺接收信號的場強的說明了基于散射時移動臺接收信號的場強的統(tǒng)計特性統(tǒng)計特性： 包絡(luò)服從瑞利分布，相位服從（包絡(luò)服從瑞利分布，相位服從（ 0，2的均勻分布的均勻分布環(huán)境假設(shè)環(huán)境假設(shè) 有一臺具有垂直極化的固定發(fā)射機，入射到移動天線有一臺具有垂直極化的固

41、定發(fā)射機，入射到移動天線的電磁場由的電磁場由N個具有個具有任意載頻相位、入射方位角和相等任意載頻相位、入射方位角和相等的平均幅度的平均幅度的平面波組成的平面波組成Jakes仿真仿真 模擬均勻介質(zhì)散射環(huán)境中平坦衰落信道的模擬均勻介質(zhì)散射環(huán)境中平坦衰落信道的復(fù)低通包絡(luò)復(fù)低通包絡(luò)。方法方法 用有限個（用有限個（10個）低頻振蕩器近似構(gòu)建一種可分析個）低頻振蕩器近似構(gòu)建一種可分析模型模型推導(dǎo)推導(dǎo)接收波形表達式及仿真模型接收波形表達式及仿真模型57依據(jù)依據(jù)Clarke模型，接收端波形可表示為經(jīng)歷了模型，接收端波形可表示為經(jīng)歷了N條路徑的一系條路徑的一系列平面波的疊加列平面波的疊加 其中其中 不同路徑的附

42、加相移不同路徑的附加相移 是相互獨立的隨機變量，且在是相互獨立的隨機變量，且在 服服從均勻分布從均勻分布將將 標(biāo)準(zhǔn)化，功率歸一化，得標(biāo)準(zhǔn)化，功率歸一化，得 式中式中假設(shè)平面波的假設(shè)平面波的N個入射角個入射角 在在 均勻分布，則模型中參數(shù)均勻分布，則模型中參數(shù) 代入可得代入可得1( )2cos(cos)( )cos( )sinNncmnnnccscR tCttXttXtt01( )cos()NDncnnnR tECtt1( )2cos(cos)NcnmnnnX tCt1( )2sin(cos)NsnmnnnX tCt2nnN假定多徑成分強度相等cosnmn122( )cos(cos)NcmnnR

43、 tttnNNn(0,2 ()DR t(0,2 Nd221,2,nn nNN，NCNCnn1,1258 Jakes仿真器模型仿真器模型描述平坦衰落的隨機信號可以用描述平坦衰落的隨機信號可以用N個相互獨立的隨機變量個相互獨立的隨機變量（ ， ， ）表示，所以可以用）表示，所以可以用N個低頻振蕩器生成。個低頻振蕩器生成。nCnn59Jakes仿真器模型仿真器模型其中其中 ，M的典型取值為的典型取值為3442, 1,2,NMnM112( )2coscos2coscosMcMmnnnX tttN112( )2sincos2sincosMsMmnnnX tttN( )( )cos( )sincsccR

44、tXttXtt1, 1,2,4nMnMnM2 1, 1,2,nCNnM60掌握基站周圍所有地點處接收信號的平均強度及變化掌握基站周圍所有地點處接收信號的平均強度及變化特點，以便為網(wǎng)絡(luò)覆蓋的研究以及整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提供基礎(chǔ)。特點，以便為網(wǎng)絡(luò)覆蓋的研究以及整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提供基礎(chǔ)。根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析歸納出基于不同環(huán)境的經(jīng)驗?zāi)Ｐ停鶕?jù)測試數(shù)據(jù)分析歸納出基于不同環(huán)境的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，在此基礎(chǔ)上對模型進行校正，使其更加接近實際，更準(zhǔn)確在此基礎(chǔ)上對模型進行校正，使其更加接近實際，更準(zhǔn)確自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）、植被特征自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）、植被特征人工建筑的數(shù)量、高度、分布和材料特性人工建筑的

45、數(shù)量、高度、分布和材料特性天氣狀況天氣狀況自然和人為的電磁噪聲狀況自然和人為的電磁噪聲狀況系統(tǒng)的工作頻率和移動臺運動等因素系統(tǒng)的工作頻率和移動臺運動等因素室外傳播模型、室內(nèi)傳播模型、傳播模型校正室外傳播模型、室內(nèi)傳播模型、傳播模型校正61地形地物的分類地形地物的分類: :p按照地面起伏高度的不同，地形可分為兩大類，按照地面起伏高度的不同，地形可分為兩大類，l中等起伏（準(zhǔn)平滑）地形中等起伏（準(zhǔn)平滑）地形：表面起伏在：表面起伏在20m20m以下；峰點和以下；峰點和峰谷之間水平距離大于波動幅度；平均地面高度的起伏峰谷之間水平距離大于波動幅度；平均地面高度的起伏變化在變化在20m20m以內(nèi)。以內(nèi)。l不

46、規(guī)則地形不規(guī)則地形：又分為丘陵地形、孤立山岳、傾斜地形和：又分為丘陵地形、孤立山岳、傾斜地形和海陸混合地形等。海陸混合地形等。p按照地物的密集程度，又可分為三類。按照地物的密集程度，又可分為三類。l開闊地開闊地：在電波傳播方向上無高大樹木、建筑物等障礙：在電波傳播方向上無高大樹木、建筑物等障礙物，呈開闊狀地面。物，呈開闊狀地面。l郊區(qū)地郊區(qū)地：是指在移動臺近處存在障礙物但不稠密的地區(qū)。：是指在移動臺近處存在障礙物但不稠密的地區(qū)。l市區(qū)地市區(qū)地：指有較密集的建筑物和高層樓房地區(qū)。：指有較密集的建筑物和高層樓房地區(qū)。基本概念基本概念62 由于地形的復(fù)雜性，只講天線自身的高度并無多大實際意義。由于地

47、形的復(fù)雜性，只講天線自身的高度并無多大實際意義。如圖，設(shè)基站天線頂端海拔高度為如圖，設(shè)基站天線頂端海拔高度為 ，從基站天線設(shè)置點起，從基站天線設(shè)置點起315km315km距離內(nèi)地平面平均海拔高度為距離內(nèi)地平面平均海拔高度為 ，則定義，則定義基站天線有效基站天線有效高度高度 。移動臺天線有效高度移動臺天線有效高度 則是指當(dāng)?shù)芈访嬉詣t是指當(dāng)?shù)芈访嬉陨系母叨取Ｉ系母叨?。tmhgnhgntmbhhhmh 圖圖 基站天線有效基站天線有效高度高度 的定義的定義bh基本概念基本概念 天線有效高度天線有效高度tmhbh地面平均高度（地面平均高度（ ）gnh3km15km63p 準(zhǔn)確計算信號傳播損耗很準(zhǔn)確計算信

48、號傳播損耗很困難。困難。p 通常在大量實驗的基礎(chǔ)上，通常在大量實驗的基礎(chǔ)上，找出各種地形地物下的找出各種地形地物下的傳傳播損耗與距離、頻率以及播損耗與距離、頻率以及天線高度之間的關(guān)系，繪天線高度之間的關(guān)系，繪出移動通信的傳播特性計出移動通信的傳播特性計算圖表算圖表。p 基準(zhǔn)中值基準(zhǔn)中值A(chǔ)m (f, d)：各種地：各種地形的傳播損耗均以中等起形的傳播損耗均以中等起伏地上市區(qū)傳播損耗中值伏地上市區(qū)傳播損耗中值作為基準(zhǔn)中值或基本中值。作為基準(zhǔn)中值或基本中值。圖圖3-23 中等起伏地市區(qū)基本損耗中值中等起伏地市區(qū)基本損耗中值基本概念基本概念 傳播損耗中值傳播損耗中值 f (MHz)1305021090

49、7010206040307050100200500100030007002000300130502109070d(km)市區(qū)、基準(zhǔn)：mhmhmb3200Am (f, d)/dBd(km)64圖3-24（a）基站天線高度增益因子bh),(dhHbbd（km）3020100-10-20-3020 30 50 70 100 200 300 500 700 10001004020110市區(qū)、基準(zhǔn)：mhb200hb (m)Hb (hb, d)/dB基本概念基本概念p 若基站天線高度若基站天線高度 不是不是200m，則損耗中值的差異用，則損耗中值的差異用基站天線基站天線高度增益因子高度增益因子 表示表示

50、傳播損耗中值傳播損耗中值65圖3-24（b）移動臺天線高度增益因子基本概念基本概念p 若移動臺天線高度若移動臺天線高度hm 不是不是3m，則損耗中值的，則損耗中值的差異用差異用移動臺天線高度移動臺天線高度增益因子增益因子hm (hm, f)表示。表示。p 中等起伏地市區(qū)的中等起伏地市區(qū)的接收接收信號功率中值信號功率中值PP和和傳傳播損耗中值播損耗中值LT分別為：分別為： 傳播損耗中值傳播損耗中值201050-5151 2 3 5 7 10200010007004002001001002004001000)(MHzf中小城市內(nèi)大城市內(nèi)市區(qū)、基區(qū)：mhm3400MHz0( , )(, )(,)Pm

51、bbmmdBdBPPAf dHh dHhf0( , )(, )(,)TmbbmmLLAf dHh dHhf66常用的幾種室外電波傳播損耗預(yù)測模型常用的幾種室外電波傳播損耗預(yù)測模型Hata模型模型 廣泛使用的一種適用于宏蜂窩的中值路徑損耗廣泛使用的一種適用于宏蜂窩的中值路徑損耗預(yù)測的傳播模型。預(yù)測的傳播模型。Hata模型模型COST 231 Hata模型模型CCIR模型模型COST 231 Walfisch-Ikegami 模型模型 67Okumura模型是奧村（模型是奧村（Okumura）和他的合作者根）和他的合作者根據(jù)在日本東京近郊廣泛測試的結(jié)果得到的經(jīng)驗公式，據(jù)在日本東京近郊廣泛測試的結(jié)果

52、得到的經(jīng)驗公式，是基于各種數(shù)量值的純經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，沒有任何的分析是基于各種數(shù)量值的純經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，沒有任何的分析解釋，利用修正因子可廣泛用于預(yù)測城區(qū)信號解釋，利用修正因子可廣泛用于預(yù)測城區(qū)信號。適用頻率范圍適用頻率范圍150MHz-3GHz；距離；距離1100km；天線；天線高度高度301000m。預(yù)測城區(qū)信號時使用最廣泛的模型，在日本已經(jīng)成預(yù)測城區(qū)信號時使用最廣泛的模型，在日本已經(jīng)成為系統(tǒng)規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)。為系統(tǒng)規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)。68 Hata模型是根據(jù)模型是根據(jù)Okumura模型的經(jīng)驗公式建立起來的，模型的經(jīng)驗公式建立起來的，Hata模型以市區(qū)的傳播損耗為標(biāo)準(zhǔn)，其它地區(qū)在這個標(biāo)準(zhǔn)上進行模型以市區(qū)的傳播損耗為標(biāo)

53、準(zhǔn)，其它地區(qū)在這個標(biāo)準(zhǔn)上進行修正。修正。適用于市區(qū)、郊區(qū)和廣闊地形的大區(qū)制的移動系統(tǒng)。適用于市區(qū)、郊區(qū)和廣闊地形的大區(qū)制的移動系統(tǒng)。 適用頻率范圍適用頻率范圍150MHz -1.5GHz；傳播距離為；傳播距離為120km，基站，基站天線高度在天線高度在30200m之間。之間。 市區(qū)路徑損耗的標(biāo)準(zhǔn)公式。在市區(qū)路徑損耗的標(biāo)準(zhǔn)公式。在1km以上的情況下，預(yù)測結(jié)果以上的情況下，預(yù)測結(jié)果和和Okumura模型非常接近。模型非常接近。 缺點：適用于大區(qū)制移動系統(tǒng)，不適用于小區(qū)半徑為缺點：適用于大區(qū)制移動系統(tǒng)，不適用于小區(qū)半徑為1km的的個人通信系統(tǒng)。個人通信系統(tǒng)。69Okumura-Hata中值路徑損耗計

54、算的經(jīng)驗公式中值路徑損耗計算的經(jīng)驗公式式中式中 工作頻率（工作頻率（MHz） 基站天線有效高度（基站天線有效高度（ m ），定義為基站天線實際海拔高度與基），定義為基站天線實際海拔高度與基 站沿傳播方向?qū)嶋H距離內(nèi)的平均地面海波高度之差站沿傳播方向?qū)嶋H距離內(nèi)的平均地面海波高度之差 移動臺天線有效高度（移動臺天線有效高度（m），定義為移動臺天線高出地表的高度），定義為移動臺天線高出地表的高度 d 基站天線和移動臺天線之間的水平距離基站天線和移動臺天線之間的水平距離 （km） 有效天線修正因子，是覆蓋區(qū)大小的函數(shù)有效天線修正因子，是覆蓋區(qū)大小的函數(shù) 小區(qū)類型校正因子小區(qū)類型校正因子 地形校正因子，反

55、映一些重要的地形環(huán)境因素對路徑損耗的影響地形校正因子，反映一些重要的地形環(huán)境因素對路徑損耗的影響 69.55 26.16log13.82log44.9 6.55loglogpcteretecellterrainL dBfhhhd CC220 2 log285.4 4.78 log18.33log40.98 cellcccCfff城市郊區(qū)鄉(xiāng)村cftehreh reh cellCterrainC22 1.11log0.71.56log0.88.29 log1.541.1 3003.2 log11.754.97 300crecrerecrecfhfhhfMHzhfMHz中小城市大城市、郊區(qū)、鄉(xiāng)村70

56、 路徑損耗計算的經(jīng)驗公式路徑損耗計算的經(jīng)驗公式 式中式中 大城市中心校正因子大城市中心校正因子兩種兩種Hata模型的模型的主要區(qū)別主要區(qū)別頻率頻率衰減系數(shù)衰減系數(shù)不同不同 COST-231Hata模型頻率衰減因子為模型頻率衰減因子為33.9 Okumura-Hata模型的頻率衰減因子為模型的頻率衰減因子為26.16COST-231Hata模型還模型還增加增加了一個大城市中心衰減，大城了一個大城市中心衰減，大城市中心地區(qū)路徑損耗增加市中心地區(qū)路徑損耗增加3dB。 5046.3 33.9log13.82log44.9 6.55loglogcteretecellterrainMLdBfhhhd CC

57、C 市市中中心心大大城城中中等等城城市市和和郊郊區(qū)區(qū)dB3dB0CMMC71室外模型：室外模型： CCIR模型模型給出了反映自由空間路徑損耗和地形引入的路徑損耗聯(lián)合效給出了反映自由空間路徑損耗和地形引入的路徑損耗聯(lián)合效果的經(jīng)驗公式果的經(jīng)驗公式 校正因子校正因子右圖給出了右圖給出了Hata和和CCIR 路徑損耗公式的路徑損耗公式的對比對比， 由圖可見，由圖可見，路徑損耗隨路徑損耗隨 建筑物密度而增大建筑物密度而增大 5069.55 26.16log13.82log44.9 6.55loglogctereteLdBfhhhd B3025logB 被建筑物覆蓋的區(qū)域的百分比72 用于建筑物高度近似一

58、致的郊區(qū)和城區(qū)環(huán)境用于建筑物高度近似一致的郊區(qū)和城區(qū)環(huán)境常用于移動通信系統(tǒng)（常用于移動通信系統(tǒng)（GSM/PCS/DECT/DCS）設(shè)計）設(shè)計可以計算基站發(fā)射天線高于、等于或低于周圍建筑物等可以計算基站發(fā)射天線高于、等于或低于周圍建筑物等不同情況的路徑損耗不同情況的路徑損耗視距傳播情況，路徑損耗視距傳播情況，路徑損耗非視距傳播情況，路徑損耗非視距傳播情況，路徑損耗 式中式中 L0 自由空間傳播損耗自由空間傳播損耗 L1 由沿屋頂下沿最近的衍射引起的衰落損耗由沿屋頂下沿最近的衍射引起的衰落損耗 L2 2 沿屋頂?shù)亩嘀匮苌洌ǔ俗罱难苌洌┭匚蓓數(shù)亩嘀匮苌洌ǔ俗罱难苌洌ゝdLlog20log26

59、6 .42210LLLL 11116.9 10log10log20logRmLwfhhL 221loglog9logadfLLkkdkfb73 w 接收機所在的街道寬度（接收機所在的街道寬度（m） hR建筑物的平均高度（建筑物的平均高度（m） hm接收天線的高度接收天線的高度 其中其中 街區(qū)軸線與發(fā)射機和接收機天線連線之間的夾角街區(qū)軸線與發(fā)射機和接收機天線連線之間的夾角2 式中式中 上面各式中，上面各式中，hB為為發(fā)射天線高度，發(fā)射天線高度， b為相鄰建筑物中心距離為相鄰建筑物中心距離 1110 0.35710352.5 0.0753535554 0.1114555590Lblogflogkd

60、logkkLLfda9212 RBRBRBhh,hh,hhlogL011821 kmdhhhhdkmdhhhhhhkRBRBRBRBRBa5 . 0,4 . 0545 . 0,8 . 054,54并并且且并并且且 RBRRBRBdhhhhhhhk,1518,18 大大城城市市中中等等城城市市和和郊郊區(qū)區(qū),19255 . 1,19257 . 04ffkf 11116.9 10log10log20logRmLwfhhL 74室外模型：室外模型：COST 231-WI模型模型 COST231WalfishIkegami（COST 231-WI）模型是應(yīng)用）模型是應(yīng)用于建筑物密集區(qū)的中到大型蜂窩的半確