第2章 無線通信基礎(chǔ) 3

復(fù)習(xí)：1、建立貼合實(shí)際的大尺度損耗模型，需要將不同的地域環(huán)境進(jìn)行分類。根據(jù)地形起伏情況，分成中等起伏地形和不規(guī)則地形兩大類。按服務(wù)區(qū)域的人口密度、建筑物密度及高度等情況進(jìn)行分類：大城市、中等城市、小城鎮(zhèn)和農(nóng)村。按照地物密集程度不同可分為：開闊地、郊區(qū)、市區(qū)2、自由空間中距發(fā)射機(jī)d處天線的接收功率為：僅適用于天線遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),遠(yuǎn)場(chǎng)距離df

計(jì)算公式：（D為天線的最大物理線性尺寸）13、T-R以距離d0作為接收功率的參考點(diǎn)。得到距離為d處的接收功率Pr與Pr(d0)的關(guān)系：以分貝的形式表示為2明確幾個(gè)常用單位：?jiǎn)挝籨B：dBW表示大于或小于1瓦的分貝數(shù)：dBmW（dBm）表示大于或小于1毫瓦的分貝數(shù)：0dBm=10lg(1mW)0dBW=10lg(1W)(是個(gè)相對(duì)值，表示兩個(gè)量的相對(duì)大小關(guān)系)(表示功率絕對(duì)值的單位)0dBW=10lg(1W)=10lg(1000mW)=30dBm32.2.4電磁波基本傳播機(jī)制

自由空間傳播是電磁波傳播的最簡(jiǎn)單情況。

實(shí)際情況下，電磁波傳播路徑上一般存在不同的障

礙物，發(fā)生反射、透射、繞射（也叫衍射）和散射等。4

1.電磁波的反射和透射

反射的條件：當(dāng)電波傳播中遇到兩種不同介質(zhì)的光滑界面時(shí)，如果界面的尺寸遠(yuǎn)大于電波的波長(zhǎng)時(shí)，產(chǎn)生反射。

假設(shè)平面波入射到兩種電介質(zhì)的交界面，會(huì)發(fā)生反射和透射：

a)若第二介質(zhì)為理想導(dǎo)體，則僅有反射，無透射，無損耗；

b)若是非理想電介質(zhì)，則有能量損耗。

反射波與傳輸波的電場(chǎng)強(qiáng)度取決于反射系數(shù)R和透射系數(shù)Γ；反射系數(shù)與介質(zhì)的屬性有關(guān)，并且與電波的極化方式、入射角、頻率有關(guān)。52.地面反射對(duì)功率衰減的影響（地面反射雙線模型）

在移動(dòng)無線信道中，隨著傳播距離的增大，MS和BS之間很少存在單一LOS傳播，所以只考慮了直射波的自由空間模型，這在很多情況下是不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)大尺度衰減情況。在存在直射波的情況下，無線通信的雙線模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)幾千米通信范圍的大尺度信號(hào)衰落。適用于農(nóng)村和城郊等比較平坦、開闊的傳播環(huán)境，并且對(duì)城區(qū)微蜂窩環(huán)境下的LOS鏈路也比較準(zhǔn)確。該模型以幾何光學(xué)為基礎(chǔ)，考慮了直射、反射路徑。并且認(rèn)為地面發(fā)生全反射，反射前后信號(hào)相位相差180°，反射系數(shù)R=-1。6假設(shè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)均處于地平線上，其中間是平坦的地面。

電磁波的傳播路徑有兩條：

1、與自由空間傳播相同的LOS（視線路徑），

2、經(jīng)地面反射后到達(dá)接收機(jī)的路徑。

這兩條路徑的傳播距離是不相同的，使得同時(shí)到達(dá)接收機(jī)的兩路信號(hào)之間存在相位差，從而對(duì)傳播衰減產(chǎn)生影響。圖2-14無線傳播環(huán)境下的雙線模型7直線傳播距離：反射路徑傳播距離：雙線模型8則d1與d2的路徑差Δd為（2-2-16）9并參考式（2-2-5）中引入?yún)⒖键c(diǎn)距離d0的思想，可以導(dǎo)出經(jīng)直射路徑到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)電場(chǎng)強(qiáng)度為

式中，k=2π/λ，為自由空間波數(shù)；E0為距發(fā)射機(jī)參考距離d0處的電場(chǎng)強(qiáng)度。（2-1-1）遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)輻射電場(chǎng)表達(dá)式10則經(jīng)反射路徑到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)電場(chǎng)強(qiáng)度可以表示為

由于反射系數(shù)R=－1，因此接收信號(hào)總的電場(chǎng)強(qiáng)度為（2-2-14）在全反射的情況下，由于d1和d2相差不大，和的差別對(duì)信號(hào)幅度的影響就可以忽略，可以認(rèn)為

但是，對(duì)于處在相位項(xiàng)上的d1和d2可能產(chǎn)生對(duì)信號(hào)幅度有很大影響的相位差

，故其距離差不能忽略。11將d2=d1+Δd代入式（2-2-14）得到：

式中，φΔ=kΔd為兩個(gè)到達(dá)信號(hào)之間的相位差。（2-2-15）由路徑差Δd的表達(dá)式可以得到12根據(jù)式（2-2-15）可以得到接收信號(hào)電場(chǎng)強(qiáng)度的包絡(luò)為（2-2-17）考慮到相位差，接收信號(hào)功率為：其中：13（2-2-19）距離d處接收機(jī)的接收功率為以dB為單位表示的路徑損耗計(jì)算公式為

PL(d)=40lgd－(10lgGt+10lgGr+20lght+20lghr)（2-2-18）同理可得接收點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)為40dB/10倍程14雙線模型幾個(gè)重要結(jié)論1、發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離d很大時(shí)，接收功率隨距離的4次方成反比衰減，這表明其接收功率衰減比自由空間（2次方衰減）要快的多。顯示了發(fā)射天線和接收天線的高度對(duì)路徑損耗的明顯影響。路徑損耗與信號(hào)頻率無關(guān)。PL(d)=40lgd－(10lgGt+10lgGr+20lght+20lghr)15第一費(fèi)涅爾區(qū)距離：2、工程上一般認(rèn)為：小于第一費(fèi)涅爾區(qū)距離，路徑損耗2次方衰減；大于第一費(fèi)涅爾區(qū)距離，路徑損耗4次方衰減。是衰減指數(shù)變化的拐點(diǎn)。對(duì)實(shí)際傳播環(huán)境，功率衰減指數(shù)的具體數(shù)值可能在2～6之間。16無線傳播功率衰減的影響：

1、傳播功率的快速衰減限制了一個(gè)小區(qū)的覆蓋范圍；弊

2、這種衰減也降低了不同小區(qū)之間存在的相互干擾。利

隨著用戶量和用戶密度快速增加，小區(qū)尺寸主要取決于網(wǎng)絡(luò)的用戶容量，而不是小區(qū)覆蓋半徑。

為了不斷提高網(wǎng)絡(luò)的用戶容量，小區(qū)覆蓋半徑將不斷減小，同時(shí)小區(qū)之間的干擾又會(huì)增大。在這種情況下，傳播功率衰減速度的增大對(duì)減小不同小區(qū)基站之間的同頻干擾是有利的。17

例2-4GSM系統(tǒng)的工作頻率為900MHz，基站天線高度為50m，距離發(fā)射機(jī)1km處的場(chǎng)強(qiáng)為10－3V/m。一個(gè)GSM移動(dòng)臺(tái)距離基站5km，使用垂直的λ/4單極天線，增益為2.55dB，接收天線高度為1.5m。試計(jì)算：

（1）接收天線的有效長(zhǎng)度和有效接收面積；

（2）使用雙線地面反射模型的情況下，該GSM移動(dòng)臺(tái)的接收功率。18

解：已知接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間的距離d=5km，ht=50m，hr=1.5m，接收天線增益為Gr=2.55dB=1.799,距發(fā)射天線1km處的參考場(chǎng)強(qiáng)為E0=10－3V/m,系統(tǒng)工作頻率f=900MHz，得

(1)天線長(zhǎng)度L=λ/4=0.833m。

接收天線的有效面積為19(2)由于

所以使用雙線模型的條件。

根據(jù)式（2-2-18），接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為

20由式（2-2-8）得到距離d處的接收功率為

21

4.電磁波的繞射

定義：電磁波被尖銳障礙物的邊緣阻擋時(shí)，阻擋面產(chǎn)生的二次波傳播到障礙物之后的現(xiàn)象。

原理（波動(dòng)理論）：電波撞擊障礙物的邊緣，形成新的振源，其產(chǎn)生的次級(jí)波將傳播到阻擋物的陰影區(qū)，這就是陰影區(qū)仍然可能收到信號(hào)的原因。陰影區(qū)繞射波的電場(chǎng)強(qiáng)度為所有次級(jí)波矢量和。

繞射損耗所研究的是以自由空間傳播損耗為基礎(chǔ)的附加損耗。研究結(jié)果表明，隨阻擋體高度（可以為負(fù)）的不同，繞射損耗既可以為正，也可以為負(fù)。221）刃形繞射模型

下面從單個(gè)障礙物繞射的簡(jiǎn)單情況入手介紹分析方法。

當(dāng)繞射是由單個(gè)物體引起時(shí)，可以將障礙物看做刃形邊緣形成的半無限大阻擋屏來估計(jì)繞射損耗。

繞射增益G可以通過Fresnel積分計(jì)算。（2-2-22）

G：繞射增益；Etotal：陰影區(qū)任一點(diǎn)的總電場(chǎng)；E0：無障礙物時(shí)自由空間傳播場(chǎng)強(qiáng);νF：為Fresnel參數(shù);23（2-2-23）Fresnel參數(shù)νF的表達(dá)式為（2-2-24）式中：Fresnel參數(shù)νF的計(jì)算。圖2-15刃形障礙物繞射損耗分析的幾何關(guān)系圖24由于Fresnel積分的計(jì)算比較復(fù)雜。通常先確定Fresnel參數(shù)νF，然后利用圖2-16查得繞射損耗。結(jié)論：25圖2-1626實(shí)際環(huán)境：?jiǎn)蝹€(gè)障礙物（如：山岳、高大建筑物）刃形繞射的三種情況：h27對(duì)于某些νF值，F(xiàn)(νF)積分取值可能會(huì)大于1。暗示某些特定位置的接收功率實(shí)際上可能由于屏的出現(xiàn)而增加了。28一個(gè)障礙物對(duì)信號(hào)的影響可根據(jù)Fresnel區(qū)直觀地估算出來。空間菲涅爾區(qū)：以發(fā)射機(jī)和接收機(jī)為焦點(diǎn)的橢球面所包含的空間區(qū)域。Fresnel區(qū)是一些次級(jí)波傳輸路徑相差nλ/2的橢球區(qū)域組成。即次級(jí)波通過相鄰的兩個(gè)Fresnel區(qū)的路徑差是λ/2。圖2-17Fresnel區(qū)概念的解釋29費(fèi)涅爾區(qū)特性：

當(dāng)Δr是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，反射波和直射波在接收點(diǎn)的作用相同，此時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)得到加強(qiáng)；當(dāng)Δr為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)，反射波和直射波在接收點(diǎn)的作用相互抵消，此時(shí)接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最弱；一般來說，只要第一Fresnel區(qū)的55%沒有被障礙物阻擋，繞射的損耗就很小，影響可以忽略不計(jì)。Fresnel區(qū)的特點(diǎn)：第一Fresnel區(qū)的附加路徑為λ/2，第二Fresnel區(qū)的附加路徑為2λ/2，第三Fresnel區(qū)的附加路徑為3λ/2，依次類推。附加路徑會(huì)導(dǎo)致一個(gè)附加相移。30（1）Bullington(布靈頓)方法。

用一個(gè)等效阻擋體代替一系列阻擋體，這樣就可以使用單刃形繞射模型計(jì)算路徑損耗。

2）多重刃形繞射情況的處理

當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間存在多個(gè)障礙物時(shí)的處理方法。圖2-18Bullington單阻擋屏等效方法31優(yōu)點(diǎn)：大大簡(jiǎn)化了多重刃形繞射損耗的計(jì)算缺點(diǎn)：但準(zhǔn)確度不夠高。主要原因是只考慮了兩個(gè)主要障礙物的影響，忽略了其他障礙物，甚至忽略了像圖中障礙物3的影響。這種比兩個(gè)主要障礙物都高的障礙物的影響一般比較大。

適合于計(jì)算雙刃引起的繞射損耗Bullington方法的優(yōu)缺點(diǎn)32（2）Epstein-Petersen(普斯丁-彼得森)方法。

要求分別單獨(dú)計(jì)算每個(gè)障礙物的繞射損耗。在計(jì)算某個(gè)特定障礙物的繞射損耗時(shí)，分別在與其相鄰的左右兩個(gè)障礙物頂端放置虛擬發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。最后把不同障礙物引起的損耗加在一起得到總的繞射損耗。顯然，這種方法考慮到了所有障礙物的影響。圖中實(shí)線所示。

不適用于兩個(gè)

障礙物很近時(shí)

的情況。33（3）Deygout(戴高特)方法。

該方法計(jì)算繞射損耗的過程如下：

①計(jì)算出所有障礙物單獨(dú)存在時(shí)的繞射損耗，將引起最大損耗的障礙物定義為主障礙物。

②在主障礙物尖端放置虛擬接收機(jī)，計(jì)算發(fā)射機(jī)與主障礙物之間其他障礙物引起的繞射損耗，并將引起最大損耗的障礙物定義為次主障礙物。同樣地，在次主障礙物尖端放置虛擬發(fā)射機(jī)，計(jì)算次主障礙物與接收機(jī)之間其他障礙物引起的繞射損耗。重復(fù)該過程。如上圖虛線所示。

③把所有考慮到的障礙物繞射損耗加起來。

Deygout方法的計(jì)算比較繁瑣，適用于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的障礙物較少時(shí)的情況。實(shí)際上，當(dāng)障礙物較多時(shí)，Deygout方法會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差。34

（4） 國(guó)際電聯(lián)（ITU）提出的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

ITU提出的計(jì)算繞射損耗的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿缦拢?/p>

式中，Li是每個(gè)障礙物單獨(dú)產(chǎn)生的繞射損耗；CN的定義如下：（2-2-26）（2-2-27）35其中：

式中，dpi是計(jì)算點(diǎn)到前一個(gè)障礙物的距離；dni是計(jì)算點(diǎn)到后一個(gè)障礙物的距離。對(duì)于這個(gè)計(jì)算方法，1997年有學(xué)者說明該公式會(huì)產(chǎn)生大的誤差并提出作以下改進(jìn)：（2-2-28）（2-2-29）36

5.粗糙表面對(duì)電磁波的散射在實(shí)際移動(dòng)無線環(huán)境中，實(shí)際接收信號(hào)比單獨(dú)使用繞射和反射模型預(yù)測(cè)的信號(hào)要強(qiáng)，這是因?yàn)樵趯?shí)際環(huán)境中，當(dāng)電波遇到粗糙表面時(shí)，反射能量由于散射而散布于所有方向，給接收機(jī)提供了額外的能量。

37粗糙表面對(duì)電磁波的散射取決于表面的粗糙程度。

表面粗糙度的定義：

hc：表面平整度的參考高度；

δ：電磁波入射方向與平面之間夾角；

如果平面上最大的起伏高度：h>hc—粗糙的，反之，平滑。

對(duì)于粗糙表面，反射系數(shù)需乘以一個(gè)散射系數(shù)（減弱反射場(chǎng)）來進(jìn)行修正。

（2-2-30）38粗糙表面對(duì)反射效果的影響用散射損耗系數(shù)ρs來表示。設(shè)表面高度h為Gaussian分布的隨機(jī)變量，標(biāo)準(zhǔn)偏差為σh:

ρs=exp［－2(k0σhsinδ)2］（2-2-31）

式中,k0=2π/λ為電磁波的自由空間波數(shù)。

存在散射的情況下，對(duì)粗糙表面的反射系數(shù)Γ進(jìn)行修正：

Γrough=ρsΓ（2-2-32）

由式（2-2-31）可以看出，對(duì)于δ≈0的掠入射來說，ρs≈1,粗糙的影響消失了。所以，對(duì)于掠入射的情況，其反射都可以看做理想的鏡面反射。392.2.5無線信道傳輸損耗模型

1.無線鏈路預(yù)算

目的：是在一定的傳播模型下，通過計(jì)算特定業(yè)務(wù)在一定通信質(zhì)量（SNR）要求下的最大允許路徑損耗，進(jìn)而確定一個(gè)基站小區(qū)的覆蓋半徑，從而確定滿足連續(xù)覆蓋條件下所需建設(shè)基站的規(guī)模。主要任務(wù)：使用路徑損耗模型對(duì)接收信號(hào)電平進(jìn)行估計(jì)，進(jìn)而預(yù)測(cè)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的SNR和基站小區(qū)的覆蓋半徑。40無線通信系統(tǒng)覆蓋范圍是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要指標(biāo)，它包含兩個(gè)內(nèi)容：

1、整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)地域范圍；

2、一個(gè)無線基站的服務(wù)地域范圍(即無線小區(qū)的覆蓋范圍)。

信噪比SNR的大小取決于多種因素：發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率、接收機(jī)的靈敏度、接收機(jī)的噪聲系數(shù)、環(huán)境噪聲、無線系統(tǒng)的工作頻率、由地物地貌因素決定的無線傳播損耗等。其中，地形地貌和頻率是主要的考慮因素。41前面介紹的幾種傳播模型（自由空間傳播模型、雙線模型、繞射模型、散射模型）都是相對(duì)理想化的模型。

通常一種單一的傳播模型是不能完全描述收發(fā)信機(jī)之間的電波傳播的，需要針對(duì)不同的環(huán)境使用不同的傳播損耗模型。

為此，人們建立了大量的信道模型來預(yù)測(cè)不規(guī)則的地形和路徑損耗。

這些模型通常是根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)和理論分析相結(jié)合總結(jié)得到的，主要用于預(yù)測(cè)特定區(qū)域的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。42

雖然用于建立模型的測(cè)量數(shù)據(jù)是在特定頻率和特定環(huán)境下得到的，環(huán)境改變時(shí)就不能保證模型是否正確。

但是這種模型往往能對(duì)傳播損耗或接收信號(hào)電平給出一個(gè)有參考意義的估計(jì)，對(duì)預(yù)測(cè)信道傳播特性非常有用。432.4大尺度路徑損耗與陰影衰落也稱電波傳播損耗的圖表預(yù)測(cè)法，是根據(jù)Okumura在東京地區(qū)進(jìn)行大量實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上提出來的。一、Okumura（奧村）模型它是通過大量的傳播實(shí)驗(yàn)，利用統(tǒng)計(jì)的辦法找出各種地形地物條件下的傳播損耗和距離、頻率、天線高度間的關(guān)系，繪制出電波傳播特性的計(jì)算圖表，根據(jù)這些圖表可以方便地對(duì)接收功率進(jìn)行預(yù)測(cè)。1968年提出的Okumura模型是預(yù)測(cè)城區(qū)信號(hào)時(shí)使用最廣泛的模型。442.4大尺度路徑損耗與陰影衰落應(yīng)用環(huán)境：頻率：100MHz～1920MHz（可擴(kuò)展到3GHz）距離：1km～100km天線高度：30～1000m依據(jù)：Okumura開發(fā)的一套在準(zhǔn)平滑城區(qū)，基站有效天線高度（hb）為200米，移動(dòng)天線高度（hm）為3米的自由空間的附加路徑損耗（Aexc）曲線。使用方法：使用Okumura模型確定路徑損耗，首先確定自由空間路徑損耗，然后從曲線中讀出Aexc值，并加入代表地物類型的修正因子。

以市區(qū)傳播損耗為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，其他環(huán)境情況需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。該模型完全基于測(cè)試數(shù)據(jù)，不提供任何分析解釋。45第一種表達(dá)形式的市區(qū)損耗公式為PL(dB)=Lfs+Aexc－Hcb(hb,d)－Hcm(hm,fc)－

KT（2-2-33）自由空間路徑損耗自由空間附加損耗基站天線高度修正因子移動(dòng)臺(tái)天線高度修正因子地形地物修正因子fc：載波頻率；hb：基站天線高度；d：傳輸距離；hm:移動(dòng)臺(tái)天線高度；46典型中等起伏地上、市區(qū)的基本附加損耗與頻率、距離的關(guān)系曲線?；鶞?zhǔn)天線高度：基站為200m，移動(dòng)臺(tái)天線高度為3m。

隨著頻率升高和距離增大，市區(qū)傳播附加損耗都將增加。圖2-19Okumura-Hata模型的附加路徑損耗47基站：若基站天線高度不是200m，則損耗中值的差異需要用基站天線高度增益因子來修正。hb>200m時(shí)，Hcb>0dB;總損耗減小hb<200m時(shí)，Hcb<0dB;

總損耗增大

20dB/10倍程的斜率變化圖2-20基站天線高度不同時(shí)的修正因子48移動(dòng)臺(tái)：若移動(dòng)臺(tái)天線高度不是3m，則損耗中值的差異需要用移動(dòng)臺(tái)天線高度增益因子來修正。hm>3m時(shí)，Hcm>0dB;總損耗減小hm<3m時(shí)，Hcm<0dB;總損耗增大hm<3m時(shí)，

10dB/10倍程的斜率變化圖2-21移動(dòng)臺(tái)天線高度不同時(shí)的修正因子49有兩點(diǎn)需要注意：

①當(dāng)移動(dòng)臺(tái)天線有效高度hm>5m時(shí)，傳播損耗隨天線增高明顯減??；(其高度增益與環(huán)境條件有關(guān))

②當(dāng)移動(dòng)臺(tái)天線有效高度hm<5m時(shí)，修正因子不僅與天線高度及頻率有關(guān)，還與傳播環(huán)境的其他因素有關(guān)，大城市的高層建筑較多，傳播損耗較大，中小城市的高層建筑較少，傳播損耗較小。502.4大尺度路徑損耗與陰影衰落街道走向修正因子郊區(qū)的修正因子開闊地、準(zhǔn)開闊地的修正因子水陸混合路徑修正因子地形地物修正因子51街道走向修正因子：縱向街道的損耗中值明顯小于橫行街道的損耗中值。沿建筑物的“溝道效應(yīng)”有利于電波的傳播。地形地物修正因子52郊區(qū)的修正因子郊區(qū)的建筑物一般是分散的、低矮的，故電波傳播條件優(yōu)于市區(qū)。郊區(qū)場(chǎng)強(qiáng)中值大于市區(qū)場(chǎng)強(qiáng)中值。均大于零53開闊地、準(zhǔn)開闊地的修正因子開闊地、準(zhǔn)開闊地傳播條件優(yōu)于市區(qū)為了求出郊區(qū)、開闊區(qū)及準(zhǔn)開闊區(qū)的損耗中值，應(yīng)先求出相應(yīng)的市區(qū)傳播損耗中值，再減去由圖查得的修正因子。54水陸混合路徑修正因子水上傳播損耗較小55Okumura模型的特點(diǎn)與不足：Okumura模型對(duì)地形、地物進(jìn)行分類，使用完全客觀的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使其能在相應(yīng)的環(huán)境下獲得較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，因此得到廣泛的應(yīng)用。完全基于測(cè)試數(shù)據(jù)，不提供任何分析解釋。許多情況通過外推曲線來獲得測(cè)試范圍以外的值，而這種外推法的正確性依賴于環(huán)境和曲線的平滑性。模型本身也有不足，如對(duì)地形的定性劃分不可避免地導(dǎo)致對(duì)通信環(huán)境的主觀判斷。對(duì)城區(qū)和郊區(qū)快速變化的反應(yīng)較慢。56奧村-哈塔(Okumura-Hata)路徑損耗模型1990年哈塔根據(jù)Okumura模型所作的曲線擬合經(jīng)驗(yàn)公式模型。路徑損耗：其中：(2-2-35)(2-2-36)(2-2-39)(2-2-40)572.4大尺度路徑損耗與陰影衰落Hata模型沒有Okumura模型的特定路徑修正因子。Hata模型適用于d超過1km的宏小區(qū)移動(dòng)系統(tǒng)，不適用于半徑為1km左右的小區(qū)。移動(dòng)臺(tái)天線修正因子a(hm)：(2-2-37)(2-2-38)58Hata模型的PCS擴(kuò)展：在半徑大于1km時(shí)，Hata模型比較準(zhǔn)確，但不太適用于半徑小于1km的PCS系統(tǒng)，給出的頻率參數(shù)的取值范圍并不完全包括工作頻率更高的2G和3G蜂窩系統(tǒng)的2GHz頻段。為此，科學(xué)和技術(shù)研究歐洲協(xié)會(huì)(EURO-COST)開發(fā)Hata模型的PCS擴(kuò)展版本：AB(2-2-41)59

3.COST-231-Walfish-Ikegami模型

COST-231模型適用于微小區(qū)和小的宏小區(qū)。

LOS情況的總路徑損耗為

PL（dB）=42.6+26lgd+20lgfcd≥20m（2-2-42）式中,d的單位為km；fc的單位為MHz。

對(duì)于非LOS的傳播情況，考慮了屋頂和建筑物高度的影響，使用繞射來預(yù)測(cè)街道的平均信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。60（2-2-43）圖2-22COST-231-Walfish-Ikegami模型的幾何關(guān)系圖對(duì)于非LOS的傳播情況，考慮了屋頂和建筑物高度的影響，使用繞射來預(yù)測(cè)街道的平均信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。61靠近移動(dòng)臺(tái)最近的一個(gè)建筑物頂所產(chǎn)生的繞射損耗Lrts為

Lrts(dB)=－16.9－10lgw+10lgfc+20lgΔhm+Lori（2-2-45）

式中,w為街道的寬度，單位取m;Δhm=hroof－h(huán)m,為建筑物高度hroof與移動(dòng)臺(tái)天線高度hm之差;Lori取決于街道的方向修正因子Lori。式中，自由空間路徑損耗為

Lfs(dB)=32.4+20lgd+20lgfc（2-2-44）多重障礙物引起的路徑損耗為

Lmsd(dB)=Lbsh+ka+kdlgd+kflgfc－9lgb（2-2-47）

式中,b是建筑物之間的距離，單位取m。62表2-5COST-231-Walfish-Ikegami模型中的參數(shù)取值范圍63第二次作業(yè)：1、在下列情況下，雙線模型是否可以應(yīng)用，解釋原因。1）ht=35m,hr=3m,d=250m2）ht=30m,hr=1.5m,d=600m2、假定發(fā)射機(jī)高度為40m，接收機(jī)高度為3m，信號(hào)頻率為1800MHz，單位增益天線，分別求距離為1km,3km,5km時(shí)的路徑損耗，并計(jì)算第一費(fèi)涅爾區(qū)距離。(2880m)3、P742-1064補(bǔ)充：室內(nèi)傳播模型

隨著PCS系統(tǒng)的使用，室內(nèi)無線傳播情況受到人們的重視。20世紀(jì)80年代首次開始研