电波传播与传播预测模型.ppt

1,第三章 移动信道的传播特性,电波传播特性及其研究概述 自由空间的电波传播 三种基本的电波传播机制（反射、绕射、散射） 阴影衰落的基本特性 移动无线信道及特性参数 电波传播损耗预测模型,2,1 概述 -（1）电波传播的基本特性,电波传播的基本特性衰落特性。衰落特性也是移动信道的基本特性。 衰落的原因 复杂的无线电波传播环境 衰落的表现 传播损耗和弥散 阴影衰落 多径衰落 多普勒频移,3,1 概述 -（2）衰落的分类,衰落的分类 根据不同距离内信号强度变化的快慢分为 根据信号与信道变化快慢程度的比较分为,大尺度衰落与小尺度衰落,4,1 概述 -（3）衰落特性的算式描述,衰落特性的算式描述 式中，r(t)表示信道的衰落因子；m(t)表示大尺度衰落；r0(t)表示小尺度衰落。,大尺度衰落,小尺度衰落,接收功率,图21 无线信道中的大尺度和小尺度衰落,t,5,研究对象(内容) 衰落的物理机制 功率的路径损耗 接收信号的变化和分布特性 目的 建立传播预测模型 为实现信道仿真提供基础 基本方法 理论分析方法（如射线跟踪法） 应用电磁传播理论分析电波在移动环境中的传播特性来建立预测模型。 现场测试方法（如冲激响应法） 在不同的传播环境中做电波实测实验，通过对测试数据进行统计分析，来建立预测模型。,1 概述 -（4）电波传播特性的研究,6,2 自由空间的电波传播,自由空间的传播损耗的概念 在理想、均匀、各向同性的介质中传播，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗。,自由空间的传播损耗 接收功率 式中，Pt为发射功率，以球面波辐射 , Ar是接收天线的有效面积,为工作波长，Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。 传播损耗 当Gt=Gr=1时： 用分贝表示： 接收电平:,7,3 电波的三种基本传播机制,8,3 电波的三种基本传播机制-(1) 反射,理想介质表面的反射 极化特性 多径信号 两径传播模型 多径传播模型,9,反射-（1）理想介质表面的反射,如果电磁波传输到理想介质表面，则能量都将反射回来 反射系数R：入射波与反射波的场强比值 式中， (垂直极化) 或 (水平极化) 其中，入射角，和分别为反射媒质的介电常数和电导率，为波长。,10,反射-（2）极 化 特 性,极化 电磁波在传播过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态 电磁波的极化形式 线极化、圆极化和椭圆极化 线极化的两种特殊情况 水平极化（电场方向平行于地面） 垂直极化（电场方向垂直于地面） 极化反射系数 对于地面反射，当工作频率高于150MHz（ ）时， ，算得 应用 接收天线的极化方式同被接收的电磁波的极化形式一致 时，才能有效地接收到信号，否则将产生极化失配 不同极化形式的天线也可以互相配合使用,11,两径传播模型 接收信号功率 简化后 其中，相位差 ， 多径传播模型 其中，N为路径数。当N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,地面二次效应 可忽略,直射波,反射波,地表面波 可忽略,直射波,反射波,图2-2 两径传播模型,发射天线,接收天线,反射-（3）多 径 信 号,12,3 电波的三种基本传播机制-(2) 绕射,惠更斯菲涅尔 原理,菲涅尔区,基尔霍夫公式,13,绕射-（1）惠更斯菲涅尔原理,原理 波在传播过程中，行进中的波前（面）上的每一点，都可作为产生次级波的点源，这些次级波组合起来形成传播方向上新的波前（面）。 绕射由次级波的传播进入阴影区而形成。阴影区绕射波场强为围绕阻挡物所有次级波的矢量和。 说明 在P点处的次级波前中， 只有夹角为（即 ） 的次级波前能到达接收点R 每个点均有其对应的角， 将在0到180之间变化 越大，到达接收点辐射能量越大,惠更斯菲涅尔原理,14,绕射-（2）菲涅尔区 基尔霍夫公式,菲涅尔区 从发射点到接收点次级波路径长度比直接路径长度大n/2的连续区域 接收点信号的合成 n为奇数时，两信号抵消 n为偶数时，两信号叠加 菲涅尔区同心圆半径 第一菲涅尔区半径（n=1）特点 在接收点处第一菲涅尔区的场强是全部场强的一半 发射机和接收机的距离略大于第一菲涅尔区，则大部分能量可以达到接收机。 基尔霍夫公式 空间任何一点R的场强ER: 式中，S是包围R点的任意封闭曲面，Es是波面场强， 是与波面正交的场强导数。r是点光源到曲面S上任一点的距离,15,3 电波的三种基本传播机制-(3) 散射,起因 无线电波遇到粗糙表面时，反射能量散布于所有方向 表面光滑度的判定 表面平整度的参考高度hc: 平面上最大的突起高度 h 粗糙表面下的反射场强 散射损耗系数 式中， 为表面高度h的标准差，h是具有局部平均值的高斯分布的随机变量。 用粗糙表面的修正反射系数 求解反射场强,16,4 阴影衰落的基本特性,阴影衰落（慢衰落） 移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应 特点 衰落与传播地形和地物分布、高度有关 表达式 传播路径损耗和阴影衰落 分贝式 式中, r 移动用户和基站之间的距离 由于阴影产生的对数损耗（dB），服从均值为0和标准偏差为 dB的正态分布 m 路径损耗指数 实验数据表明m4，标准差8dB，是合理的,17,5 移动无线信道及特性参数,多径衰落的基本特性 多普勒频移 多径信道的信道模型 多径信道的描述 多径信道的统计分析 多径衰落信道的分类 衰落特性的特征量 衰落信道的建模与仿真,18,(1) 多径衰落的基本特性,从空间角度幅度衰落 接收信号的幅度将随着移动台移动距离的变动而衰落 模拟通信系统的主要考虑对象 原因 本地反射物所引起的多径效应表现为快衰落 地形变化引起的衰落以及空间扩散损耗表现为慢衰落 从时间角度时延扩展 接收信号中脉冲的宽度扩展 数字通信系统的主要考虑对象 原因 信号的传播路径不同，所以到达接收端的时间也就不同，导致接收信号包含发送脉冲及其各个延时信号,19,(2) 多 普 勒 频 移,原因 移动体在x轴上以速度v移动时会引起多普勒（Doppler）频率漂移 表达式 多普勒频移 式中 v：移动速度 ：波长 v x ：入射波与移动台移动方向之间的夹角 ：最大多普勒(Doppler)频移 说明 多普勒频移与移动台运动的方向、速度以及电波入射方向之间的夹角有关： 若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正(接收信号 频率上升)；若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负 (接收信号频率下降)。 信号经过不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩散，因而增加了信号带宽。,入射电波,20,(3) 多径信道的信道模型,原理 多径信道对无线信号的影响表现为多径衰落特性。 将信道看成作用于信号上的一个滤波器，可通过分析滤波器的冲激响应和传递函数得到多径信道的特性 推导冲激响应 只考虑多径效应 再考虑多普勒效应 多径和多普勒效应对传输信号的影响 多径信道的冲激响应,21,(I) 只考虑多径效应,传输信号 假设第i径的路径长度为di、衰落系数（或反射系数）为 接收信号 式中，c为光速；为波长。 令 则 式中 为时延。 实质上是接收信号的复包络模型，是衰落、相移和时 延都不同的各个路径的总和。,22,(II) 再考虑多普勒效应,设路径的到达方向和移动台运动方向之间的夹角为 路径的变化量 ，最大多普勒频移为 输出复包络 简化得 （）,在相位中 不可忽略,数量级小 可忽略,23,(III)多径信道的冲激响应,多径和多普勒效应对传输信号的影响 令 式中 代表第i条路径到达接收机的信号分量的增量延迟（实际延迟减去所有分量取平均的时延），它随时间变化。 在任何时刻t，随机相位 都可产生对 的影响，引起多径衰落。 冲激响应 由（）式得,多径延迟影响,多普勒效应影响,24,(III)多径信道的冲激响应,冲激响应 式中， 、 表示第i个分量的实际幅度和增量延迟；相位 包含了在第i个增量延迟内一个多径分量所有的相移； 为单位冲激函数。此冲击响应完全描述了信道特性。 如果假设信道冲激响应至少在一小段时间间隔或距离内具有不变性，信道冲击响应可以简化为 相位 服从 的均匀分布,25,(4)多径信道的描述-色散,由于多径环境和移动台运动等影响因素，使得移动信道引起传输信号在时间、频率和角度上的色散。 通常用功率在时间、频率以及角度上的分布来描述这种色散 多径信道的主要参数 定量描述这些色散时常用的一些特定参数,功率延迟分布 PDP,时间色散,多普勒功率谱密度 DPSD,角度谱 PAP,频率色散,角度色散,26,(I) 时 间 色 散-概念,时间色散参数-多径效应的时域表现 平均附加延时 rms时延扩展 最大附加延时扩展(XdB) 相干带宽-多径效应的频域表现 多径衰落下，频率间隔靠得很近的两个衰落信号存在不同时延，使两个信号变得相关。这一频率间隔称为“相干” 或“相关”带宽（Bc） 从时延扩展角度说明 从包络相关性角度说明 多径衰落的分类及判定,27,功率延迟分布（PDP） 基于固定时延参考 的附加时延 的函数，通过对本地瞬时功率延迟分布取平均得到 市区环境中近似为指数分布 式中，T是常数，为多径时延的平均值 时间色散特性参数 平均附加延时 rms时延扩展 其中 最大附加延时扩展(XdB) 高于某特定门限的多径分量的时间范围，即多径 能量从初值衰落到低于最大能量(XdB)处的时延 右图中， 为归一化的最大附加延时扩展(XdB)； 为归一化平均附加延时； 为归一化rms时延扩展,典型的归一化时延扩展谱,(I) 时 间 色 散-参数之时延扩展,28,(I) 时 间 色 散-参数之相干带宽(1),两径情况 接收信号 等效网络传递函数 信道的幅频特性 当 时，信号同相叠加（峰点） 当 时，信号反相相减（谷点） 相邻两个谷点的 ,两相邻 场强为最小值的频率间隔与两径时延 成反比 多径情况 应为rms时延扩展 是随时间变化的，可由大量实测数据经过统计处理计算出来 说明相干带宽是信道本身的特性参数，与信号无关,两径信道模型,A(,t),通过两径信道的接收信号幅频特性,29,(I) 时 间 色 散-参数之相干带宽(2),设两个信号的包络为 和 ，频率差为 则包络相关系数 此处 若信号衰落符合瑞利分布，则 式中， 为零阶Bessel函数， 为最大多普勒频移。 不失一般性，可令 ，简化后 通常，根据包络的相关系数 来测度相干带宽 代入得 相干带宽 (),30,(I) 时 间 色 散-频率选择性衰落,判定：由信道和信号两方面决定,数字通信系统,信号带宽远小于信道相干带宽 BsBc,信号带宽大于信道相干带宽 BsBc,平坦衰落,频选衰落,码间干扰,31,(II) 频 率 色 散-概念,频率色散参数是用多普勒扩展来描述的，而相干时间是与多普勒扩展相对应的参数 时变特性 原因：移动台运动或信道路径中的物体运动 描述：用多普勒扩展和相干时间来描述 多普勒扩展 （功率谱） 相干时间 相干时间是信道冲激响应应维持不变的时间间隔的统计平均值，即在此间隔内信道特性没有明显的变化。 表征了时变信道对信号的衰落节拍 推导相干时间 时间选择性衰落,32,(II) 频 率 色 散-多普勒扩展功率谱,典型(CLASS)多普勒扩展（适用于室外传播信道） 典型的多普勒功率谱 由图可见，由于多普勒效应，接收信号的功率谱展宽 平坦(FLAT)多普勒扩展（适用于室内传播信道） 平坦的多普勒功率谱,fc,S ( f ),多普勒扩展功率谱,fc - fm,fc + fm,33,(II) 频 率 色 散-相干时间,从多普勒扩展角度 时间相关函数与多普勒功率谱之间是傅立叶变换关系 所以多普勒扩展的倒数就是对信道相干时间的度量，即 此时入射波与移动台移动方向之间的夹角=0 式中 为多普勒扩展（有时也用 表示），即多普勒频移。 从包络相关性角度 通常将信号包络相关度为0.5时的时间间隔定义为相干时间 由包络相关系数 令 ，易得,34,(II) 频 率 色 散-时变衰落,在现代数字通信中，常规定 为上页两式的几何平均作为经验关系 时间选择性衰落是由多普勒效应引起的，并且发生在传输波形的特定时间段上，即信道在时域具有选择性 要保证信号经过信道不会在时间轴上产生失真，就必须保证传输符号速率远大于相干时间的倒数,35,(III)角 度 色 散-概念,原因 移动台和基站周围的散射环境不同，使得多天线系统中不同位置的天线经历的衰落不同 参数 角度扩展 相关距离 空间选择性衰落,36,(III)角 度 色 散-参数之角度扩展,角度功率谱（PAS） 信号功率谱密度在角度上的分布。一般为均匀分布、截短高斯分布和截短拉普拉斯分布 角度扩展等于角度功率谱的二阶中心矩的平方根，即 式中 意义 描述了功率谱在空间上的色散程度，角度扩展在 之间分布。 角度扩展越大，表明散射环境越强，信号在空间的色散度越高,37,(III)角 度 色 散-参数之相关距离,相关距离Dc 信道冲激响应保证一定相关度的空间距离 空间选择性衰落,天线空间距离大于相关距离 Dc,天线空间距离远小于相关距离 Dc,空选衰落,非空选衰落,38,(5)多径信道的统计分析,主要讨论多径信道的包络统计特性。接收信号的包络根据不同的无线环境一般服从 瑞利分布 莱斯分布 Nakagami-m分布,39,(5)多径信道的统计分析-瑞利分布,环境条件 通常在离基站较远、反射物较多的地区符合 （如下图） 发射机和接收机之间没有直射波路径 存在大量反射波，到达接收天线的方向角随机且02均匀分布 各反射波的幅度和相位都统计独立,Play,40,（I）瑞利分布-Clarke信道模型,多普勒频移为 对于以第n个角度 到达x轴的入射波 到达移动台的垂直极化平面波存在E和H场强分量，即 其中， 是本地场（假设为恒定值）的实数幅度， 表示不同电波幅度的实数随机变量， 为自由空间的固定阻抗（ ） 第n个到达分量的随机相位 对场强归一化，有,图215 入射角到达平面示意图,41,（I）瑞利分布-Clarke信道模型,由于多普勒频移相对于载波很小，若N足够大，三 种场分量可用窄带高斯随机过程表示 E场可用同相和正交分量表示 式中 具有0均值、不相关且 接收的E场的包络为 包络服从瑞利分布 式中,42,（I）瑞利分布- Clarke信道模型,直角坐标 极坐标 则 雅各比行列式 所以 对 积分 对 r 积分 包络 r 服从瑞利分布， 在02内服从均匀分布,43,（I）瑞利分布-均值、方差与中值,瑞利分布的均值 瑞利分布的方差 满足 的 值称为信号包络样本区间的中值 包络r的分布密度函数,44,(5)多径信道的统计分析-莱斯分布,环境条件,概率密度函数,莱斯因子,45,（II）莱斯分布-环境条件,直射系统中，接收信号中有视距信号成为主导分量，同时还有不同角度随机到达的多径分量叠加于其上 非直射系统中，源自某一个散射体路径的信号功率特别强,Play,46,（II）莱斯分布-概率密度函数,概率密度函数 式中, A是主信号的峰值 I0()是0阶第一类修正贝塞尔函数 莱斯因子K 是主信号的功率与多径分量方差之比 意义：完全决定了莱斯的分布 当 ，莱斯分布变为瑞利分布 强直射波的存在使接收信号包络从瑞利变为莱斯分布 当直射波进一步增强（ ），莱斯分布趋进高斯分布,瑞利分布 莱斯分布 高斯分布,图 莱斯分布的概率密度函数,47,(5)多径信道的统计分析-Nakagami分布,概率密度函数 式中 为衰落参数（形状因子） 为伽马函数 为信号的平均功率 参数m取不同值时对应不同分布，更具广泛性： 当m=1时， 成为瑞利分布 当m较大时，接近高斯分布 ，为莱斯分布,48,(6) 多径衰落信道的分类,49,(6) 多径衰落信道的分类-时间色散信道,Ts 为信号周期（信号带宽Bs的倒数） 是信道的时延扩展； Bc 为相干带宽 通常若 ，可认为该信道是频率选择性的,50,(6) 多径衰落信道的分类-频率色散信道,Tc为信道相干时间 BD为多普勒扩展,51,（7）衰落特性的特征量,衰落深度,衰落速率,电平通过率,衰落持续时间,52,（7）衰落特性的特征量 -衰落速率和衰落深度,衰落率 信号包络在单位时间内在正方向上(以正斜率)通过中值电平的次数，即包络衰落的速率 与发射频率，移动台行进速度和方向以及多径传播的路径数有关 平均衰落率 衰落深度 信号有效值（衰落信号均方值）与该次衰落的信号最小值的比值。,53,（7）衰落特性的特征量 -电平通过率,电平通过率定义： 单位时间内信号包络以正斜率通过某一规定电平值R的平均次数 为信号包络r对时间的导函数， 是 处r与 的联合概率密度函数 意义 描述衰落次数的统计规律：深度衰落发生的次数较少，而浅度衰落发生得相当频繁。 平均电平通过率 由于电平通过率是随机变量，通常用平均电平通过率来描述。 对于瑞利分布可得 式中 fm为最大多谱勒频率， 其中信号平均功率 ， 为信号有效值,54,（7）衰落特性的特征量 -衰落持续时间,衰落持续时间： 信号包络低于某特定值R的平均持续时间 可用信号包络低于某个给定电平值的概率与该电平所对应的电平通过率之比 意义：描述了衰落次数的统计规律 平均衰落持续时间 衰落是随机发生的，只能给出平均衰落持续时间 对于瑞利衰落，可得,55,电平通过率和平均衰落持续时间图示,图 电平通过率和平均衰落持续时间,56,（8）衰落信道的建模与仿真简介,Clarke信道模型 说明了基于散射时移动台接收信号的场强的统计特性： 包络服从瑞利分布，相位服从（ 0，2的均匀分布 环境假设 有一台具有垂直极化的固定发射机，入射到移动天线的电磁场由N个具有任意载频相位、入射方位角和相等的平均幅度的平面波组成 Jakes仿真 模拟均匀介质散射环境中平坦衰落信道的复低通包络。 方法 用有限个（10个）低频振荡器近似构建一种可分析模型 推导接收波形表达式及仿真模型,57,Jakes仿真 推导接收波形表达式,依据Clarke模型，接收端波形可表示为经历了N条路径的一系 列平面波的叠加 其中 不同路径的附加相移 是相互独立的随机变量，且在 服 从均匀分布 将 标准化，功率归一化，得 式中 假设平面波的N个入射角 在 均匀分布，则模型中参数 代入可得,58,Jakes仿真器模型,描述平坦衰落的随机信号可以用N个相互独立的随机变量 （ ， ， ）表示，所以可以用N个低频振荡器生成。,59,Jakes仿真器模型,其中 ，M的典型取值为34,60,6 电波传播损耗预测模型,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，以便为网络覆盖的研究以及整个网络设计提供基础。 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 自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）、植被特征 人工建筑的数量、高度、分布和材料特性 天气状况 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 本节内容：室外传播模型、室内传播模型、传播模型校正,61,地形地物的分类: 按照地面起伏高度的不同，地形可分为两大类， 中等起伏（准平滑）地形：表面起伏在20m以下；峰点和峰谷之间水平距离大于波动幅度；平均地面高度的起伏变化在20m以内。 不规则地形：又分为丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形和海陆混合地形等。 按照地物的密集程度，又可分为三类。 开阔地：在电波传播方向上无高大树木、建筑物等障碍物，呈开阔状地面。 郊区地：是指在移动台近处存在障碍物但不稠密的地区。 市区地：指有较密集的建筑物和高层楼房地区。,6 电波传播损耗预测模型,基本概念,62,由于地形的复杂性，只讲天线自身的高度并无多大实际意义。如图，设基站天线顶端海拔高度为 ，从基站天线设置点起315km距离内地平面平均海拔高度为 ，则定义基站天线有效高度 。移动台天线有效高度 则是指当地路面以上的高度。,图 基站天线有效高度 的定义,6 电波传播损耗预测模型,基本概念,天线有效高度,63,准确计算信号传播损耗很困难。 通常在大量实验的基础上，找出各种地形地物下的传播损耗与距离、频率以及天线高度之间的关系，绘出移动通信的传播特性计算图表。 基准中值Am (f, d)：各种地形的传播损耗均以中等起伏地上市区传播损耗中值作为基准中值或基本中值。,图3-23 中等起伏地市区基本损耗中值,基本概念,传播损耗中值,6 电波传播损耗预测模型,d (km),64,图3-24（a）基站天线高度增益因子,6 电波传播损耗预测模型,基本概念,若基站天线高度 不是200m，则损耗中值的差异用基站天线高度增益因子 表示,传播损耗中值,65,图3-24（b）移动台天线高度增益因子,6 电波传播损耗预测模型,基本概念,若移动台天线高度hm 不是3m，则损耗中值的差异用移动台天线高度增益因子hm (hm, f)表示。 中等起伏地市区的接收信号功率中值PP和传播损耗中值LT分别为：,传播损耗中值,66,（1）室外传播模型,常用的几种室外电波传播损耗预测模型 Hata模型 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。根据应用频率的不同，又分为 Okumura-Hata模型 COST-231 Hata模型 CCIR模型 COST-231 Walfisch-Ikegami 模型,6 电波传播损耗预测模型,67,（1）室外模型：Okumura模型,Okumura模型是奥村（Okumura）和他的合作者根据在日本东京近郊广泛测试的结果得到的经验公式，是基于各种数量值的纯经验模型，没有任何的分析解释，利用修正因子可广泛用于预测城区信号。 适用频率范围150MHz-3GHz；距离1100km；天线高度301000m。 预测城区信号时使用最广泛的模型，在日本已经成为系统规划的标准。,68,（1）室外模型：Hata模型,Hata模型是根据Okumura模型的经验公式建立起来的，Hata模型以市区的传播损耗为标准，其它地区在这个标准上进行修正。适用于市区、郊区和广阔地形的大区制的移动系统。 适用频率范围150MHz -1.5GHz；传播距离为120km，基站天线高度在30200m之间。 市区路径损耗的标准公式。在1km以上的情况下，预测结果和Okumura模型非常接近。 缺点：适用于大区制移动系统，不适用于小区半径为1km的个人通信系统。,69,（1）室外模型： Okumura-Hata模型,中值路径损耗计算的经验公式 式中 工作频率（MHz） 基站天线有效高度（ m ），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 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 d 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 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,70,（1）室外模型： COST-231 Hata模型,路径损耗计算的经验公式 式中 大城市中心校正因子 两种Hata模型的主要区别 频率衰减系数不同 COST-231Hata模型频率衰减因子为33.9 Okumura-Hata模型的频率衰减因子为26.16 COST-231Hata模型还增加了一个大城市中心衰减，大城市中心地区路径损耗增加3dB。,71,（1）室外模型： CCIR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合效果的经验公式 校正因子 右图给出了Hata和CCIR 路径损耗公式的对比， 由图可见，路径损耗随 建筑物密度而增大,72,（1）室外模型： COST 231 Walfisch-Ikegami 模型,应用 用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境 常用于移动通信系统（GSM/PCS/DECT/DCS）设计 可以计算基站发射天线高于、等于或低于周围建筑物等不同情况的路径损耗 两种情况 视距传播情况，路径损耗 非视距传播情况，路径损耗 式中 L0 自由空间传播损耗 L1 由沿屋顶下沿最近的衍射引起的衰落损耗 L2 沿屋顶的多重衍射（除了最近的衍射）,73,（1）室外模型： COST 231 Walfisch-Ikegami 模型各参数意义,w 接收机所在的街道宽度（m） hR建筑物的平均高度（m） hm接收天线的高度 其中 街区轴线与发射机和接收机天线连线之间的夹角 2 式中 上面各式中，hB为发射天线高度， b为相邻建筑物中心距离,74,（1）室外模型：COST 231-WI模型,COST231WalfishIkegami（COST 231-WI）模型是应用于建筑物密集区的中到大型蜂窝的半确定性模型，主要在宏小区中使用，适用于对建筑物高度大致相同的市区和市郊的路径损耗预测，该模型已被采纳为第三代移动通信系统的路径损耗的传播预测模型。 基于Walfisch和Bortoni理论模型、Ikegami模型而发展形成。当发射机的高度高于建筑物房顶的平均高度时，COST 231-WI模型采用Walfisch和Bortoni模型预测多屏绕射的路径损耗，而当发射机天线高度低于建筑物房顶平均高度时，则采用测量方法。 缺点：不适合于基站和移动台之间距离很近的情况，也不适合于入射角很大，建筑物较多情况下的传播损耗预测。,75,（1）室外模型：应用,适用范围,应用方法,使用及评价,76,（1）室外模型：适用范围,77,（1）室外模型：应用方法,基站和移动台之间水平距离d（km）,R1,宏蜂窝模型,d5,d5,有实测数据 并得到LEE模型参数 和距离衰减因子,R1,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,Hata模型,78,（1）室外模型：使用及评价,Hata模型 参数易获得，模型易使用 但未考虑建筑物的高度和密度、街道的分布和走向等重要因素的影响，预测值和实际值的误差较大 CCIR模型 考虑了建筑物密度的影响，引入参数B（被建筑物覆盖区域的百分比），且易获得 LEE模型 适用于有测试数据时。主要参数易于根据测量值调整，准确性高。算法简单，计算速度快 COST 231-Walfisch-Ikegami 模型 用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境 发射天线可以高于、等于或低于周围建筑物,79,（2）室内传播模型,显著特点 室内覆盖面积小得多 收发机间的传播环境变化更大 影响因素 建筑物的布局 建筑材料 建筑类型 常用的几种室内传播模型 对数距离路径损耗模型 Ericsson多重断点模型 衰减因子模型,6 电波传播损耗预测模型,80,（2）室内模型：对数距离路径损耗模型与Ericsson多重断点模型,对数距离路径损耗模型 室内路径损耗遵从公式 式中，X依赖于周围环境和建筑物类型，是标准偏差为dB的正态随机变量 Ericsson多重断点模型 有四个断点， 考虑路径损耗的上下边界 未考虑对数正态阴影部分,多重断点室内路径损耗模型,81,（2）室内模型：衰减因子模型,应用 适用于建筑物内的传播预测。包含了建筑物类型影响以及 阻挡物引起的变化，灵活性强。 衰减因子模型 同层建筑物 其中 表示同层测试的指数值 多层建筑物 其中 表示基于测试的多楼层路径损耗指数 室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子， 并且随着距离成指数增长 修改上式得 其中 为信道衰减常数，单位为dB/m,82,（3）传播模型校正,目的：使传播模型适应新的无线传播环境 步骤 数据准备：设计方案，进行车载路测，并记录收集本地的测试信号的场强数据。 路测数据后处理：对车载测试数据进行后处