第2章电波传播与传播预测模型

电波传播的基本特性电波传播的基本特性即移动信道的基本特性——衰落特性移动通信信道基站天线、移动用户天线和两付天线之间的传播路径

衰落的原因复杂的无线电波传播环境无线电波传播方式直射、反射、绕射和散射以及它们的合成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当前第1页\共有84页\编于星期三\7点

信道的分类信道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{大尺度衰落小尺度衰落（主要特征是多径）描述长距离上信号强度的缓慢变化短距离上信号强度的快速波动原因信道路径上固定障碍物的阴影移动台运动和地点的变化影响业务覆盖区域信号传输质量大尺度衰落与小尺度衰落当前第2页\共有84页\编于星期三\7点

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2－1无线信道中的大尺度和小尺度衰落t当前第3页\共有84页\编于星期三\7点考虑问题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应用成果传播预测模型的建立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

电波传播特性的研究当前第4页\共有84页\编于星期三\7点

自由空间的电波传播自由空间的传播损耗

在理想的、均匀的、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接收功率

式中，Pt为发射功率，以球面波辐射,,λ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。自由空间的传播损耗

当Gt=Gr=1时，分贝式接收换算当前第5页\共有84页\编于星期三\7点

基本电波的传播机制阻挡体反射（引起多径衰落）比传输波长大的多的物体绕射尖利边缘散射粗糙表面当前第6页\共有84页\编于星期三\7点

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当前第7页\共有84页\编于星期三\7点

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）入射波与反射波的比值入射角θ

式中 (垂直极化） （水平极化）而 其中，ε为介电常数，σ为电导率，λ为波长。当前第8页\共有84页\编于星期三\7点

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当前第9页\共有84页\编于星期三\7点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

多径信号当前第10页\共有84页\编于星期三\7点绕射惠更斯－菲涅尔原理菲涅尔区基尔霍夫公式

当前第11页\共有84页\编于星期三\7点

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θ（即）的次级波前能到达接收点R每个点均有其对应的θ角，

θ将在0º到180º之间变化θ越大，到达接收点辐射能量越大图2-3对惠更斯－菲涅尔原理说明当前第12页\共有84页\编于星期三\7点

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直接路径长度大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。

基尔霍夫公式从波前点到空间任何一点的场强

式中，E是波面场强，是与波面正交的场强导数。图2-4菲涅尔区截面

当前第13页\共有84页\编于星期三\7点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

表面平整度的参数高度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表示反射场强当前第14页\共有84页\编于星期三\7点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

ζ由于阴影产生的对数损耗（dB），服从零平均和标准偏差σdB的对数正态分布

m路径损耗指数实验数据表明m＝4，标准差σ＝8dB，是合理的当前第15页\共有84页\编于星期三\7点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描述多径信道的主要参数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当前第16页\共有84页\编于星期三\7点多径衰落的基本特性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空间角度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时延扩展接收信号中脉冲的宽度扩展时间角度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当前第17页\共有84页\编于星期三\7点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cosα

式中v移动速度

λ波长vx

α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、速度以及无线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）；反之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。入射电波当前第18页\共有84页\编于星期三\7点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击相应和传递函数得到多径信道的特性推导冲击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击响应当前第19页\共有84页\编于星期三\7点只考虑多径效应传输信号假设第i径的路径长度为xi、衰落系数（或反射系数）为接收信号式中，c为光速；为波长。又因为所以式中为时延。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。当前第20页\共有84页\编于星期三\7点

再考虑多普勒效应考虑移动台移动时，导致各径产生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输出复包络简化得

（＊）其中，为最大多普勒频移。在相位中不可忽略数量级小可忽略当前第21页\共有84页\编于星期三\7点多径信道的冲击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（实际迟延减去所有分量取平均的迟延），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。冲击响应由（＊）式得冲击响应式中，、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；为单位冲击函数。如果假设信道冲激响应至少在一小段时间间隔或距离具有不变性，信道冲击响应可以简化为此冲击响应完全描述了信道特性，相位服从的均匀分布多径延迟影响多普勒效应影响当前第22页\共有84页\编于星期三\7点描述多径信道的主要参数由于多径环境和移动台运动等影响因素，使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散。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频率色散角度色散当前第23页\共有84页\编于星期三\7点时间色散

时间色散参数

平均附加延时rms时延扩展最大附加延时扩展(XdB)

相关带宽多径衰落下，频率间隔靠得很近的两个衰落信号存在不同时延，可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当前第24页\共有84页\编于星期三\7点功率延迟分布（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)处的时延图2-8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

t0dB

-XdB

D

图2-5典型的归一化时延扩展谱

时间色散参数当前第25页\共有84页\编于星期三\7点从时延扩展角度

说明相关带宽两径情况

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，出现峰点

当时，信号反相相减，出现谷点

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

说明相关带宽是信道本身的特性参数，与信号无关

图2-6两径信道模型A(ω,t)

r+1r-1w)(2tnDp

)()12(tnD+p

图2-7通过两径信道的接收信号幅频特性当前第26页\共有84页\编于星期三\7点从包络相关性角度

推导相关带宽设两个信号的包络为和，频率差为，则包络相关系数

此处，相关函数

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

来测度相关带宽代入得相关带宽(＊)当前第27页\共有84页\编于星期三\7点衰落的分类及判定

判定由信道和信号两方面决定分类不同频率分量的衰落信号波形频率选择性衰落不一致失真非频率选择性衰落（平坦衰落）相关的一致的不失真数字通信系统信号带宽小于信道相关带宽Bs<Bc信号带宽远大于信道相关带宽Bs>>Bc平坦衰落频选衰落码间干扰当前第28页\共有84页\编于星期三\7点

频率色散频率色散参数是用多普勒扩展来描述的，而相关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用普勒扩展和相关时间来描述多普勒扩展（功率谱）相关时间

相关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关时间时间选择性衰落

当前第29页\共有84页\编于星期三\7点多普勒扩展典型(CLASS)多普勒扩展（适用于室外传播信道）

假设接收信号由N个经过多普勒频移的平面波合成，b为平均功率表示在角度内的入射功率，表示接收天线增益，有入射波在内的功率接收频率用表示功率谱，则式中又由知功率谱对b归一化，并设=1，，得

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到和范围平坦(FLAT)多普勒扩展（适用于室内传播信道）平坦的多普勒功率谱

fcS(f)图2-8多普勒扩展功率谱fc-fm

fc+fm

当前第30页\共有84页\编于星期三\7点推导相关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关时间的度量，即

此时入射波与移动台移动方向之间的夹角α=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关时间

28页曾推出包络相关系数令，=0.5推出当前第31页\共有84页\编于星期三\7点

时间选择性衰落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关时间的倒数在现代数字通信中，常规定为上页两式的几何平均作为经验关系码元间隔大于信道相关时间Ts>Tc时选衰落误码当前第32页\共有84页\编于星期三\7点角度色散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当前第33页\共有84页\编于星期三\7点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功率角度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当前第34页\共有84页\编于星期三\7点相关距离与空间选择性衰落相关距离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当前第35页\共有84页\编于星期三\7点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分布当前第36页\共有84页\编于星期三\7点瑞利分布环境条件

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0~2π均匀分布各反射波的幅度和相位都统计独立场强分量Tc，Ts接收信号的幅度相位分布Play当前第37页\共有84页\编于星期三\7点场强分量Tc，Ts推导设发射信号是垂直极化，并且只考虑垂直波时，场强为式中，多普勒频率漂移，随机相位（0～2π均匀分布）

又可表示为其中

Tc，Ts的性质相互正交的同频分量高斯随机过程概率密度x=Tc或Ts统计独立联合概率密度零均值，等方差，不相关<>是关于的总体平均

<>=0

当前第38页\共有84页\编于星期三\7点接收信号的幅度相位分布直角坐标极坐标则由雅各比行列式

所以

对r积分

对θ积分

可见，包络r服从瑞利分布，θ在0～2π内服从均匀分布瑞利分布的均值

瑞利分布的方差

满足的值称为信号包络样本区间的中值

=1.777图2－9瑞利分布的概率分布密度

当前第39页\共有84页\编于星期三\7点莱斯分布环境条件概率密度函数莱斯因子当前第40页\共有84页\编于星期三\7点莱斯分布的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迭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当前第41页\共有84页\编于星期三\7点莱斯分布的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主信号的功率与多径分量方差之比

分贝式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（），莱斯分布将趋进高斯分布瑞利分布莱斯分布高斯分布图2-10莱斯分布的概率密度函数当前第42页\共有84页\编于星期三\7点Nakagami-m分布概率密度函数式中为≥的实数，

，

为伽马函数

当

时，有式中，为信号的平均功率

形状因子

意义参数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

当前第43页\共有84页\编于星期三\7点多径衰落信道的分类

依据分类时间色散频率选择性衰落信道平坦衰落信道频率色散快衰落信道慢衰落信道是否考虑角度色散标量信道（时，频）矢量信道（时、频、空）当前第44页\共有84页\编于星期三\7点平坦衰落和频率选择性衰落Ts为信号周期（信号带宽Bs的倒数）是信道的时延扩展；

Bc为相关带宽通常若，可认为该信道是频率选择性的频率选择性衰落平坦衰落

原因信道具有恒定增益和相位的带宽范围小于发送信号带宽时间色散码间干扰信道具有恒定增益和相位的带宽范围大于发送信号带宽频谱特性不同频率获得不同增益在接收端保持不变条件Bs>BcTs<Bs<<BcTs>>当前第45页\共有84页\编于星期三\7点快衰信道和慢衰信道

快衰落慢衰落原因冲激响应变化快于基带信号变化信道冲激响应变化比不上基带信号变化条件Ts>TcBs<BdTs<<TcBs>>BdTc为信道相关时间BD为多普勒扩展当前第46页\共有84页\编于星期三\7点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当前第47页\共有84页\编于星期三\7点衰落速率和衰落深度

衰落率信号包络在单位时间内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与该次衰落的信号最小值的差值。当前第48页\共有84页\编于星期三\7点电平通过率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表达式式中为信号包络r对时间的导函数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，为信号有效值当前第49页\共有84页\编于星期三\7点衰落持续时间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表达式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，可得当前第50页\共有84页\编于星期三\7点电平通过率和平均衰落持续时间

图示图2－11电平通过率和平均衰落持续时间当前第51页\共有84页\编于星期三\7点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（0，2π]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推导统计特性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当前第52页\共有84页\编于星期三\7点Clarke信道模型

推导接收场强统计特性1对于以第n个角度到达x轴的入射波多普勒频移为到达移动台的垂直极化平面波存在和场强分量，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2－15入射角到达平面示意图

当前第53页\共有84页\编于星期三\7点Clarke信道模型

推导接收场强统计特性2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设相位角在

服从均匀分布则E场可用同相和正交分量表示式中具有0平均和等方差，且不相关接收的E场的包络为包络服从瑞利分布式中当前第54页\共有84页\编于星期三\7点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

(n=1,2,,N)

代入可得当前第55页\共有84页\编于星期三\7点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。图2-12Jakes仿真器模型

当前第56页\共有84页\编于星期三\7点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）人工建筑的数量、高度、分布和材料特性该地区的植被特征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当前第57页\共有84页\编于星期三\7点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COST231Hata模型，CCIR模型LEE模型COST231Walfisch-Ikegami模型

当前第58页\共有84页\编于星期三\7点Okumura-Hata模型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，即—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当前第59页\共有84页\编于星期三\7点COST-231Hata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33.9Okumura-Hata模型的频率衰减因子为26.16COST-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。当前第60页\共有84页\编于星期三\7点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

建筑物密度而增大图2－14Hata和CCIR路径损耗公式的对比当前第61页\共有84页\编于星期三\7点LEE模型优点模型中的主要参数易于根据测量值调整，适合本地无线传播环境，准确性高路径损耗预测算法简单，计算速度快应用无线通信系统分类LEE宏蜂窝模型LEE微蜂窝模型当前第62页\共有84页\编于星期三\7点LEE宏蜂窝模型决定移动台接收信号大小的因素人为建筑物地形地貌基本思路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地形地貌影响的三种情况无阻挡有阻挡水面反射当前第63页\共有84页\编于星期三\7点无阻挡的情况考虑地形影响，采用有效天线高度计算：式中—天线有效高度—天线实际高度若，是一个增益若，是一个损耗。

式中

当前第64页\共有84页\编于星期三\7点有阻挡的情况4式中由于山坡等地形阻挡物引起的衍射损耗计算单个刃形边的衍射损耗如下

、和如图所示，并定义一个无量纲的参数(a)考虑两种情况：a.电波被阻挡，为负，为正，接收功率（w）衰减系数b.为正，为负，计算单个刃形边的衍射损耗Lr(b)图2－14山坡等地形阻挡物引起的衍射损耗当前第65页\共有84页\编于星期三\7点水面反射其中

α—由于移动无线通信环境引起的衰减因子（）；—基站发射功率、—分别为基站和移动台的天线增益当前第66页\共有84页\编于星期三\7点LEE微蜂窝模型1小区路径损耗预测公式为是基站天线有效高度，距离基站处的直射波路径损耗，是一个双斜率模型的理论值为

其中为菲涅尔区的距离

当前第67页\共有84页\编于星期三\7点LEE微蜂窝模型2

是由于建筑物引起的损耗。其值可以这样得到首先按图2-19所示计算从基站到A点的穿过街区的总的阻挡长度B＝a+b+c，再根据B查找曲线图2-20，可得值。(dA)A建筑物abc(dA)B=a+b+c图2.15计算街区建筑物引入的损耗

图2.16微小区参数

当前第68页\共有84页\编于星期三\7点COST231Walfisch-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—由空间损耗

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）当前第69页\共有84页\编于星期三\7点COST231Walfisch-Ikegami模型

各参数意义

1

式中w—接收机所在的街道宽度（m）,

hR—建筑物的平均高度（m）

hR，hm—接收天线的高度

其中—街区轴线于连结发射机和接收机天线的夹角

2

式中

上面各式中，hB发射天线高度，b相邻行建筑物中心距离当前第70页\共有84页\编于星期三\7点室外传播模型的使用适用范围应用方法使用及评价当前第71页\共有84页\编于星期三\7点传播模型的适用范围

适用范围传播模型宏蜂窝（>1km）微蜂窝（<1km）频率（MHz）天线高度（m）城区/郊区/乡村HataOkumura-Hata宏蜂窝150－1500基站：30－200移动台：1－10城区、郊区、乡村COST-231Hata宏蜂窝1500－2000基站：30－200移动台：1－10城区、郊区、乡村CCIC宏蜂窝150－2000基站：30－200移动台：1－10城区、郊区LEE宏蜂窝450－2000城区、郊区、乡村微蜂窝分LOS和NLOS450－2000城区、郊区WIM0.02－5km分LOS和NLOS800－2000基站：4－50移动台：1－3城区、郊区当前第72页\共有84页\编于星期三\7点传播模型的应用方法

基站和移动台之间水平距离d（km）d≥1

宏蜂窝模型d<5d≥5

有实测数据并得到LEE模型参数和距离衰减因子d<1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模型当前第73页\共有84页\编于星期三\7点传播模型的使用及评价

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COST231-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当前第74页\共有84页\编于星期三\7点室内传播模型

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当前第75页\共有84页\编于星期三\7点对数距离路径损耗模型

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，依赖于周围环境和建筑物类型，是标准偏差为的正态随机变量Ericsson多重断点模型

有四个断点，