无线传播理论和传播模型
基站有效天线高度算法 绝对高度算法
平均高度算法
相对高度算法 斜率高度算法
有效高度受移动台所处位置影响 考虑地形因素 适合地势起伏较大的区域
H eff h1 h2 K d
两段式Standard Macrocell模型
校正过的两段式模型参数使预测更精确
Standard Macrocell模型中的 Clutter Loss
当接收机在可引起反射、绕射的 复杂环境下移动时，在不到一个 波长范围内会出现几十分贝的电 平变化和激烈的相位摆动
课程内容
电波传播基础
自由空间的电波传播
无线传播模型的分类 常用的传播模型
自由空间的电波传播
自由空间电波传播损耗是无线电工程的一 个基本参数，可提供一个有用的比较标准， 来评价传输路径的性能 所谓自由空间是指充满均匀、线性、各向 同性理想介质的无限大空间。在自由空间 中，电磁波能量没有介质损耗，还不需要 考虑边界条件 无限大真空空间是自由空间的一个典例
常用于写字楼、商场、宾馆、会议中心 等对覆盖要求高和高话务量的区域
通常采用半经验模型或确定性（如射线 跟踪）模型进行预测
课程内容
电波传播基础
自由空间的电波传播
无线传播模型的分类 常用的传播模型
常用传播模型
Okumura－Hata模型 COST231－Hata模型 COST231－WIM模型 Standard Macrocell模型 室内传播模型
路径损耗指数n1典型取值为2.8
室内传播模型的应用
要点回顾
电波传播基础：直射、反射、绕射和散射， 城区和开阔地的电波传播特点，陆地移动通 信的电波传播特点，大、中、小尺度衰落， 多径衰落 自由空间的电波传播计算，天线的远场 传播模型的分类：经验模型，半经验模型和 确定性模型。三类小区：宏小区、微小区和 微微小区以及各自的特点 常用的传播模型：Okumura－Hata模型， COST231－Hata模型，COST231－WIM模型， Standard Macrocell模型，室内传播模型
Clutter Loss
Offset in dB
Height and Separation
Through Loss in dB/Km
室外传播模型的应用
不同精度的模型
室内传播模型
对数距离模型
d L(d ) L(d 0 ) 10n log( ) X (dB) d0
n
所有位置 同一楼层 3.14 2.76
散射波产生于粗糙表面、小物体 或其它不规则物体。在实际通信 系统中，树叶、街道标志和灯柱 等都会引发散射
城区的电波传播
很少有直射波能直接到达移动台，大部分情况，接收的信号主
要是反射波、绕射波和散射波的叠加
城区的电波传播
电波在城市峡谷中的波导效应
开阔地的电波传播
径损耗越大 电波的频率越高，路径损耗也越大
自由空间的路径损耗
自由空间的路径损耗与频率和距离的关 系：
自由空间的路径损耗计算前提条 件
必须要满足天线的远场，天线的近场与远场 是以距离 划分： df
d f 2D
2
且要求
d f D
及
d f
（D 为天线的最大物理尺寸）
自由空间的路径损耗计算前提条 件
如工作频段850M的一个室外基站天线，假 设天线的最大尺寸为2m，我们计算得到其 远场距离为：
d f 2D 2 2 0.353 22.7m
2 2
课程内容
电波传播基础
自由空间的电波传播
无线传播模型的分类 常用的传播模型
传播模型的分类
传播模型按性质来分可以分为:
d
LDIFF
移动台距基站的距离
H eff 基站天线的有效高度
绕射损耗
K Clutter 地物校正因子
Standard Macrocell模型
L K1 K 2 Log10 (d ) K3 H ms K 4 Log10 H ms K5 Log10 ( H eff ) K6 H eff Log10 (d m ) K 7 ( LDIFF ) Kclutter
Okumura－Hata模型
Hata 在 Okumura 模型基础上，设定了一系 列的限制条件，通过曲线拟合出来的经验 公式
模型假设条件：
作为两个全向天线之间的传播损耗处理； 作为准平滑地形而不是不规则地形处理； 以城市市区的传播损耗公式作为标准，其他地区采 用校正公式进行修正。
Okumura-Hata 模型
适用频段f为150～1500MHz；
基站天线有效高度为30～200米； 移动台天线高度为1～10米；
通信距离为1～35km；
Okumura－Hata模型
a ( h2 )
K
为天线高度增益校正因子 为在郊区和开阔区域中应用小城市的校正因子
Okumura-Hata模型
基站高150米 移 动台高1.5米 频率为900MHz
16.3 12.9
测试点数 634 501
通过一层 通过二层
通过三层 食品杂货店仓库 零售仓库
4.19 5.04
5.22 1.81 2.18
5.1 6.5
6.7 5.2 8.7
73 30
30 89 137
注：国外某建筑物的实测得到的路径损耗指数和标准差
室内传播模型
衰减因子模型
d L(d ) L(d 0 ) 10n1 log( ) FAF d0
无线传播理论和传播模型
本课程重点
电波传播基础：直射、反射、绕射和散射， 城区和开阔地的电波传播特点，陆地移动 通信的电波传播特点，大、中、小尺度衰 落，多径衰落 自由空间的电波传播计算，天线的远场 传播模型的分类：经验模型，半经验模型 和确定性模型。三类小区：宏小区、微小 区和微微小区以及各自的特点 常用的传播模型：Okumura－Hata模型， COST231－Hata模型，COST231－WIM模 型，Standard Macrocell模型，室内传播模型
课程内容
电波传播基础
自由空间的电波传播
无线传播模型的分类 常用的传播模型
无线电波
无线电波是无线通信中信息传播的载体 无线电波无处不在
无线广播 无线电视 卫星通信 移动通信 雷达
无线电波
无线电波的传播
速度、频率和波长
C f
无线电波的基本传播机制
直射 反射 散射 绕射（衍射）
自由空间的电波传播
Pr:接收信号功率 Pt：发射信号功率 Gt：发射天线增益 Gr：接收天线增益 d：接收和发射天线之间的距离 ：射频信号波长
自由空间传播的路径损耗
自由空间传播路径损耗（发射天线和接收天线 都为点源天线）可写为：
2 Pt 4d L fs (dB) 10 log 10 log 20 log 2 2 Pr (4 ) d 32.45 20 log10 d Km 20 log10 f MHZ 36.58 20 log10 d mi 20 log10 f MHZ
确定性模型
确定性模型是对实际的现 场环境直接应用电磁理论 计算的方法 环境的描述从地形地物数 据库中得到，环境描述的 精度决定确定性模型的精 度 通常基于几何绕射理论 （GTD）、物理光学（PO） 的射线跟踪或其他精确方 法
Ray Tracing 模型
三类小区
宏小区（宏蜂窝）：覆盖半径大于1km 微小区（微蜂窝）：覆盖半径在0.1～1km之间
绕射使得无线电信号能够传播到阻挡物后面。
绕射损耗
收发之间有阻挡物和没有阻挡物两种情况接收场强的比值
绕射损耗的William C.Y.Lee近似 解
vh
2d1 d 2 d1 d 2
散射
当电磁波穿行的介质中存在 小于波长的物体并且单位体 积内阻挡体的个数非常巨大 时，发生散射
经验模型 半经验模型 确定性模型
经验模型
经验模型是根据 大量的测试结果 统计分析后导出 的公式
如：
Okumura－ Hata模型 COST231-Hata 模型
半经验模型
半经验模型是在经验性模型基础上改进 而成 COST231 Walfisch-Ikegami模型 校正之后的Standard Macrocell模型
和反射波为主
陆地移动通信中的无线信号
陆地无线电波传播极其复杂，存在直射、反射、绕射 和散射等多种传播方式和多径，有时会引起严重的信 号衰落
基站发出的无线电信号的传播路径损耗受地面地形地
物的影响很大，基站越高信号传得越远
无线电波传播还和频率相关，频率越高，传播路径损 耗越大，绕射能力越弱，传播的距离也越近
H eff 基站天线的有效高度算法会影响斜率的取值
基站有效天线高度算法
基站有效天线高度算法 绝对高度算法
平均高度算法
相对高度算法 斜率高度算法
有效高度固定不变 不考虑地形因素
基站有效天线高度算法
基站有效天线高度算法 绝对高度算法
平均高度算法
相对高度算法 斜率高度算法
高出预测区域内平均海拔的高度 考虑地形因素
陆地移动通信中的无线信号
小尺度衰落
描述多径衰落，通常服从瑞利概率密度函数， 因而也称为瑞利衰落
中尺度衰落
描述阴影衰落，变化趋向于正态（高斯） 分布，通常称为对数正态衰落
大尺度衰落
描述由距离引起的信号的衰 减，中值信号功率与距离长 度增加的某次幂成反比变化
