第04講-無(wú)線信道(2)

1、清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 無(wú)線通信工程無(wú)線通信工程 姚彥教授姚彥教授 清華大學(xué)微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室清華大學(xué)微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 20042004年年10101212月月 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 第第0404講：無(wú)線信道（講：無(wú)線信道（2 2） 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 地面超視距傳播地面超視距傳播 移動(dòng)傳播的大尺度模型移動(dòng)傳播的大尺度模型 移動(dòng)傳播的小尺度模型移動(dòng)傳播的小尺度模型 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)

2、室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 地面超視距傳播地面超視距傳播 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 對(duì)流層散射傳播對(duì)流層散射傳播 在地球表面在地球表面101012 km12 km處處 為對(duì)流層，存在大量隨為對(duì)流層，存在大量隨 機(jī)運(yùn)動(dòng)的不均勻介質(zhì)，機(jī)運(yùn)動(dòng)的不均勻介質(zhì)， 能對(duì)電波產(chǎn)生折射、散能對(duì)電波產(chǎn)生折射、散 射和反射。射和反射。 散射通信是利用部分散散射通信是利用部分散 射體內(nèi)介質(zhì)的前向散射射體內(nèi)介質(zhì)的前向散射 信號(hào)。這是典型的多徑信號(hào)。這是典型的多徑 信道。信道。 通信距離可達(dá)幾百上通信距離可達(dá)幾百上 千公里。千公里。 散射信道不存在電波

3、的直射分散射信道不存在電波的直射分 量，是典型的瑞利衰落信道。量，是典型的瑞利衰落信道。 根據(jù)測(cè)試結(jié)果，接收電平小于根據(jù)測(cè)試結(jié)果，接收電平小于 其均方根值其均方根值10dB, 20dB, 30dB10dB, 20dB, 30dB的的 概率分別為概率分別為1010，1 1，0.1%0.1%。 快衰落服從瑞利分布?？焖ヂ浞娜鹄植肌?慢衰落服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。慢衰落服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。 克服散射信道衰落的主要方法克服散射信道衰落的主要方法 是采用分集接收技術(shù)。是采用分集接收技術(shù)。 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 電離層反射傳播電離層反射傳播 在地球上空

4、在地球上空60km60km以上是電離層，可以分為以上是電離層，可以分為D D層、層、E E層、層、F F層。層。 D D層能吸收電波，層能吸收電波，E E層能反射電波，然而在晚上都會(huì)消失。層能反射電波，然而在晚上都會(huì)消失。 對(duì)電波起良好反射作用的是對(duì)電波起良好反射作用的是F F層，并且能夠在晝夜都保持層，并且能夠在晝夜都保持 一定的通信功能。一定的通信功能。 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 電離層反射傳播（續(xù)）電離層反射傳播（續(xù)） 存在嚴(yán)重的多徑效應(yīng)，最存在嚴(yán)重的多徑效應(yīng)，最 大傳播延時(shí)差可達(dá)毫秒量大傳播延時(shí)差可達(dá)毫秒量 級(jí)。級(jí)。 存在嚴(yán)重的時(shí)變

5、性，電離存在嚴(yán)重的時(shí)變性，電離 層的特性隨時(shí)變化，并且層的特性隨時(shí)變化，并且 很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè) 存在最高可用頻率，為了存在最高可用頻率，為了 實(shí)現(xiàn)較好的傳輸質(zhì)量，工實(shí)現(xiàn)較好的傳輸質(zhì)量，工 作頻率應(yīng)盡可能接近最高作頻率應(yīng)盡可能接近最高 可用頻率。這些頻率都在可用頻率。這些頻率都在 短波波段（短波波段（2 230MHz30MHz）。）。 存在多種附加損耗。如：存在多種附加損耗。如： 吸收損耗（吸收損耗（6 625dB25dB），地面），地面 反射損耗（反射損耗（20dB20dB），系統(tǒng)額），系統(tǒng)額 外損耗（外損耗（151518dB18dB） 存在嚴(yán)重的干擾，這是短存在嚴(yán)重的干擾，這是短 波

6、通信的一大特點(diǎn)。包括：波通信的一大特點(diǎn)。包括： 大氣噪聲、工業(yè)干擾、天電大氣噪聲、工業(yè)干擾、天電 干擾、其它電臺(tái)的干擾。干擾、其它電臺(tái)的干擾。 技術(shù)措施：自適應(yīng)均衡、技術(shù)措施：自適應(yīng)均衡、 自動(dòng)線路建立、分集。自動(dòng)線路建立、分集。 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 流星余跡傳播流星余跡傳播 據(jù)統(tǒng)計(jì)，每晝夜有數(shù)百據(jù)統(tǒng)計(jì)，每晝夜有數(shù)百 億的流星進(jìn)入大氣層，億的流星進(jìn)入大氣層， 和空氣碰撞產(chǎn)生電離。和空氣碰撞產(chǎn)生電離。 在地面在地面8080120km120km處形成處形成 電離氣體帶，這就是流電離氣體帶，這就是流 星余跡。星余跡。 利用流星余跡的散射和利

7、用流星余跡的散射和 反射進(jìn)行通信。反射進(jìn)行通信。 工作頻率工作頻率303080MHz80MHz，傳，傳 輸距離輸距離2002002000km2000km，傳，傳 輸速率低，用于突發(fā)通輸速率低，用于突發(fā)通 信。信。 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 衛(wèi)星傳播衛(wèi)星傳播 靜止衛(wèi)星靜止衛(wèi)星 信道穩(wěn)定，可以按照信道穩(wěn)定，可以按照 自由空間傳播損耗計(jì)自由空間傳播損耗計(jì) 算算 長(zhǎng)延時(shí)，要考慮對(duì)話長(zhǎng)延時(shí)，要考慮對(duì)話 音質(zhì)量和通信協(xié)議的音質(zhì)量和通信協(xié)議的 影響影響 移動(dòng)衛(wèi)星移動(dòng)衛(wèi)星 要考慮地面的影響，要考慮地面的影響， 包括多徑和遮蔽包括多徑和遮蔽 接收信號(hào)電平服從

8、萊接收信號(hào)電平服從萊 斯分布斯分布 要考慮多普勒頻移要考慮多普勒頻移 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 移動(dòng)傳播的大尺度模型移動(dòng)傳播的大尺度模型 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 說(shuō)說(shuō) 明明 移動(dòng)無(wú)線傳播面臨的是隨時(shí)變化的、復(fù)雜的環(huán)移動(dòng)無(wú)線傳播面臨的是隨時(shí)變化的、復(fù)雜的環(huán) 境。境。 首先，傳播環(huán)境十分復(fù)雜，傳播機(jī)理多種多樣。首先，傳播環(huán)境十分復(fù)雜，傳播機(jī)理多種多樣。 幾乎包括了電波傳播的所有過(guò)程，如：直射、幾乎包括了電波傳播的所有過(guò)程，如：直射、 繞射、反射、散射。繞射、反射、散射。 其次，由于用戶臺(tái)的

9、移動(dòng)性，傳播參數(shù)隨時(shí)變其次，由于用戶臺(tái)的移動(dòng)性，傳播參數(shù)隨時(shí)變 化，引起接收?qǐng)鰪?qiáng)的快速波動(dòng)。化，引起接收?qǐng)鰪?qiáng)的快速波動(dòng)。 為此，提出大尺度傳播模型和小尺度傳播模型。為此，提出大尺度傳播模型和小尺度傳播模型。 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 忽略色散及時(shí)變的傳播模型忽略色散及時(shí)變的傳播模型 這時(shí)，可以不從相關(guān)函數(shù)的角度去描述信道的統(tǒng)計(jì)特性，這時(shí)，可以不從相關(guān)函數(shù)的角度去描述信道的統(tǒng)計(jì)特性， 而是從概率密度函數(shù)的角度去描述任意時(shí)刻（或距離）而是從概率密度函數(shù)的角度去描述任意時(shí)刻（或距離） 的信道特性。的信道特性。 假定多徑時(shí)延擴(kuò)展比信號(hào)的符號(hào)周期小得

10、多，而且平均假定多徑時(shí)延擴(kuò)展比信號(hào)的符號(hào)周期小得多，而且平均 時(shí)延是時(shí)不變的，信道的沖激響應(yīng)可以寫成：時(shí)延是時(shí)不變的，信道的沖激響應(yīng)可以寫成： 發(fā)送信號(hào)為發(fā)送信號(hào)為x(t)，接收信號(hào)為，接收信號(hào)為r(t)，就有：，就有： 接收信號(hào)除了有一個(gè)時(shí)延外，還有一個(gè)時(shí)變的增益接收信號(hào)除了有一個(gè)時(shí)延外，還有一個(gè)時(shí)變的增益g(t)。 00 tgt ,ht ,h 0 txtgdtxt ,htr 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 忽略色散及時(shí)變的傳播模型（續(xù)）忽略色散及時(shí)變的傳播模型（續(xù)） 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工

11、程 信道的時(shí)變?cè)鲆嫘诺赖臅r(shí)變?cè)鲆鎔(t)g(t)可以分解為小尺度（或短期）衰落成可以分解為小尺度（或短期）衰落成 分和大尺度（或長(zhǎng)期）衰落成分。路徑損耗傳播模型：分和大尺度（或長(zhǎng)期）衰落成分。路徑損耗傳播模型： 大尺度多徑衰落傳播模型：信道增益的大尺度多徑衰落傳播模型：信道增益的“宏觀值宏觀值”，與，與 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離有關(guān)，也和傳播環(huán)境有關(guān)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離有關(guān)，也和傳播環(huán)境有關(guān)， 是路徑損耗在一定距離或一定時(shí)間內(nèi)的平均，用于預(yù)測(cè)是路徑損耗在一定距離或一定時(shí)間內(nèi)的平均，用于預(yù)測(cè) 平均場(chǎng)強(qiáng)并估計(jì)無(wú)線覆蓋范圍。平均場(chǎng)強(qiáng)并估計(jì)無(wú)線覆蓋范圍。 小尺度多徑衰落傳播模型：信道增益的小尺度

12、多徑衰落傳播模型：信道增益的“微觀值微觀值”，是，是 由多徑傳播造成的，與發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離無(wú)關(guān)，由多徑傳播造成的，與發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離無(wú)關(guān)， 描述移動(dòng)臺(tái)在極小范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)，短距離或短時(shí)間上接描述移動(dòng)臺(tái)在極小范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)，短距離或短時(shí)間上接 收?qǐng)鰪?qiáng)的快速變化，用于確定移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)該采取的收?qǐng)鰪?qiáng)的快速變化，用于確定移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)該采取的 技術(shù)措施。技術(shù)措施。 忽略色散及時(shí)變的傳播模型（續(xù)）忽略色散及時(shí)變的傳播模型（續(xù)） 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 大尺度路徑損耗值和傳播距離有關(guān)，和工作頻率有關(guān)，也大尺度路徑損耗值和傳播距離有關(guān)，和

13、工作頻率有關(guān)，也 和傳播環(huán)境有關(guān)。分三種情況討論：和傳播環(huán)境有關(guān)。分三種情況討論： 自由空間傳播模型：前一講已經(jīng)介紹，路徑損耗和距離自由空間傳播模型：前一講已經(jīng)介紹，路徑損耗和距離 二次方成正比，和頻率二次方成正比。二次方成正比，和頻率二次方成正比。 地面視距傳播模型：前一講也已經(jīng)介紹。由于兩條路徑地面視距傳播模型：前一講也已經(jīng)介紹。由于兩條路徑 的干涉效果，在某些情況下，路徑損耗會(huì)比自由空間好的干涉效果，在某些情況下，路徑損耗會(huì)比自由空間好 6dB6dB，而在某些情況下，路徑損耗會(huì)出現(xiàn)無(wú)窮大值。，而在某些情況下，路徑損耗會(huì)出現(xiàn)無(wú)窮大值。 復(fù)雜多徑傳播模型：移動(dòng)通信面臨的是復(fù)雜的多徑傳播復(fù)雜多

14、徑傳播模型：移動(dòng)通信面臨的是復(fù)雜的多徑傳播 環(huán)境，其總的路徑損耗可以表示為對(duì)數(shù)距離路徑損耗與環(huán)境，其總的路徑損耗可以表示為對(duì)數(shù)距離路徑損耗與 對(duì)數(shù)正態(tài)陰影損耗的組合。對(duì)數(shù)正態(tài)陰影損耗的組合。 大尺度路徑損耗的計(jì)算大尺度路徑損耗的計(jì)算 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 計(jì)算公式：計(jì)算公式： 其中：其中： d d0 0是近區(qū)參考距離，典型值為是近區(qū)參考距離，典型值為1km1km（宏小區(qū)）、（宏小區(qū)）、100m100m（室（室 外微小區(qū)）、外微小區(qū)）、1m1m（室內(nèi)微微小區(qū)）；（室內(nèi)微微小區(qū)）；L Lp p(d(d0 0) )的值取決于工的值取決于工 作

15、頻率、天線高度和增益以及傳播環(huán)境。作頻率、天線高度和增益以及傳播環(huán)境。 K K為路徑損耗指數(shù)，典型值如表所示。為路徑損耗指數(shù)，典型值如表所示。 （ （dB)dB)為服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布的陰影損耗。 為服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布的陰影損耗。 大尺度路徑損耗的計(jì)算（續(xù)）大尺度路徑損耗的計(jì)算（續(xù)） 0dB 0 0pp dd,dB d d lgk10dLdL 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 路徑損耗指數(shù)的典型值路徑損耗指數(shù)的典型值 根據(jù)理論和測(cè)試結(jié)果，無(wú)論室內(nèi)還是室外信道，平均接收信根據(jù)理論和測(cè)試結(jié)果，無(wú)論室內(nèi)還是室外信道，平均接收信 號(hào)功率隨距離的對(duì)數(shù)衰減，其路徑損

16、耗指數(shù)如下表所示：號(hào)功率隨距離的對(duì)數(shù)衰減，其路徑損耗指數(shù)如下表所示： 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 對(duì)數(shù)正態(tài)分布的陰影損耗對(duì)數(shù)正態(tài)分布的陰影損耗 對(duì)數(shù)正態(tài)分布是描述陰影效應(yīng)的一種廣泛采用的模型，所以對(duì)數(shù)正態(tài)分布是描述陰影效應(yīng)的一種廣泛采用的模型，所以 （ （dB)dB)的概率密度函數(shù)可以表示為： 的概率密度函數(shù)可以表示為： 的線性尺度即滿足對(duì)數(shù)正態(tài)分布：的線性尺度即滿足對(duì)數(shù)正態(tài)分布： 對(duì)數(shù)正態(tài)陰影的一階統(tǒng)計(jì)特性由標(biāo)準(zhǔn)方差對(duì)數(shù)正態(tài)陰影的一階統(tǒng)計(jì)特性由標(biāo)準(zhǔn)方差 決定。根據(jù)實(shí)決定。根據(jù)實(shí) 際測(cè)量，際測(cè)量， 的典型值為：的典型值為：8dB8dB（在室外

17、的蜂窩系統(tǒng)中），（在室外的蜂窩系統(tǒng)中），5dB5dB （在室內(nèi)環(huán)境下）。（在室內(nèi)環(huán)境下）。 2 2 2 x exp 2 1 xf dB 2 2 2 ylg20 exp y2 10ln/20 yf 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 對(duì)數(shù)正態(tài)分布的陰影損耗（續(xù)）對(duì)數(shù)正態(tài)分布的陰影損耗（續(xù)） 陰影損耗標(biāo)準(zhǔn)方差的測(cè)試值（北京市區(qū)）陰影損耗標(biāo)準(zhǔn)方差的測(cè)試值（北京市區(qū)） 頻率（頻率（MHzMHz）標(biāo)準(zhǔn)方差標(biāo)準(zhǔn)方差 (dB) (dB) 57.557.53.373.37 166.4166.43.33.3 535.25535.254.164.16 9009009.2

18、9.2 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室外模型：室外模型：EgliEgli（艾格里）模型（艾格里）模型 19571957年由年由Joan EgliJoan Egli提出。提出。 根據(jù)：在宏蜂窩的室外傳根據(jù)：在宏蜂窩的室外傳 播條件下，路徑損耗和距播條件下，路徑損耗和距 離的四次方成正比，是一離的四次方成正比，是一 個(gè)簡(jiǎn)化的不規(guī)則地形上的個(gè)簡(jiǎn)化的不規(guī)則地形上的 傳播模型。傳播模型。 在平滑地面的理論公式中在平滑地面的理論公式中 加入地形校正因子加入地形校正因子C CT T： dBCdlg40hhlg20flg2088L TkmmrmtMHzp 清

19、華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室外模型：室外模型：EgliEgli（艾格里）模型（續(xù)）（艾格里）模型（續(xù)） EgliEgli公式是以地形起伏和障礙物高度不超過(guò)公式是以地形起伏和障礙物高度不超過(guò)15m15m為準(zhǔn)的，當(dāng)為準(zhǔn)的，當(dāng) 超過(guò)超過(guò)15m15m應(yīng)使用地形校正因子應(yīng)使用地形校正因子C CT T 。 對(duì)于對(duì)于900MHz900MHz頻率，根據(jù)實(shí)際測(cè)量統(tǒng)計(jì)，其地形校正因子的頻率，根據(jù)實(shí)際測(cè)量統(tǒng)計(jì)，其地形校正因子的 中值為中值為27.5dB27.5dB。 在北京地區(qū)，在北京地區(qū)，EgliEgli修正公式為：修正公式為： 例：例：f=900MHzf=90

20、0MHz，h hr r=1.5m=1.5m，C CT T=0=0（地形起伏小于（地形起伏小于15m15m），就有：），就有： dBCd65. 0hlg20hlg20dlg40flg207 .100L Trtp d65. 0dlg40hlg202 .156L tP 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室外模型：室外模型：OkumuraOkumura（奧村）模型（奧村）模型 l 1962196219651965年年OkumuraOkumura在日本在日本 東京地區(qū)進(jìn)行測(cè)試所得的結(jié)果，東京地區(qū)進(jìn)行測(cè)試所得的結(jié)果， 屬于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。屬于?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?l 適用頻率

21、范圍適用頻率范圍150150MHz-3GHzMHz-3GHz， 距離距離1 1100100kmkm，天線高度天線高度3030 10001000m m。 l 預(yù)測(cè)城區(qū)信號(hào)時(shí)使用最廣泛的預(yù)測(cè)城區(qū)信號(hào)時(shí)使用最廣泛的 模型，在日本已經(jīng)成為系統(tǒng)規(guī)模型，在日本已經(jīng)成為系統(tǒng)規(guī) 劃的標(biāo)準(zhǔn)。劃的標(biāo)準(zhǔn)。 l 開發(fā)了一套在特定條件下自由開發(fā)了一套在特定條件下自由 空間中值損耗的曲線?？臻g中值損耗的曲線。 l 缺點(diǎn)：對(duì)城區(qū)和郊區(qū)的快速變?nèi)秉c(diǎn)：對(duì)城區(qū)和郊區(qū)的快速變 化反應(yīng)較慢，和實(shí)際情況偏差化反應(yīng)較慢，和實(shí)際情況偏差 約約10101414dBdB。 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線

22、通信工程 室外模型：室外模型：Hata(Hata(哈塔）模型哈塔）模型 是一種廣泛使用的傳播模型，適用于宏蜂窩（小區(qū)半是一種廣泛使用的傳播模型，適用于宏蜂窩（小區(qū)半 徑大于徑大于1km1km）的路徑損耗預(yù)測(cè)。根據(jù)使用頻率不同，）的路徑損耗預(yù)測(cè)。根據(jù)使用頻率不同， HataHata模型可以分為：模型可以分為： l Okumura-Okumura-HataHata模型，頻率范圍模型，頻率范圍150150MHz -1.5GHzMHz -1.5GHz，主主 要用于要用于900900MHzMHz。 l COST-231 COST-231 HataHata模型，模型，COST-231COST-231工作委

23、員會(huì)提出的工作委員會(huì)提出的 將頻率擴(kuò)展到將頻率擴(kuò)展到2 2GHzGHz的的HataHata模型擴(kuò)展版本。模型擴(kuò)展版本。 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室外模型：室外模型：Okumura-HataOkumura-Hata模型模型 Okumura-HataOkumura-Hata模型模型 l 19801980年年HataHata將將OkumuraOkumura的的曲線解析化，得到曲線解析化，得到HataHata公式：公式： l 其中其中 開闊地區(qū)DdlgBA 市郊CdlgBA 市區(qū)dlgBA Lp flg33.18flg78. 494.40D 28

24、/flg24 . 5C hlg55. 69 .44B hahlg82.13flg16.2655.69A 2 2 t rt 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室外模型：室外模型：Okumura-HataOkumura-Hata模型（續(xù)）模型（續(xù)） Okumura-HataOkumura-Hata模型模型 l 其中：其中：a(ha(hr r) )為移動(dòng)臺(tái)的天線校正因子為移動(dòng)臺(tái)的天線校正因子 MHz400f大城市， dB97. 4h75.11lg2 . 3ha MHz200f大城市， dB1 . 1h54. 1lg29. 8ha 中小城市 dB8 . 0

25、flg56. 1h7 . 0flg1 . 1ha 2 rr 2 rr rr 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室外模型：室外模型：COST-231 HataCOST-231 Hata模型模型 COST-231 HataCOST-231 Hata模型模型 l 針對(duì)針對(duì)HataHata模型的不足，模型的不足，COST-231COST-231工作委員會(huì)提出工作委員會(huì)提出Okumura-Okumura- HataHata模型的擴(kuò)展模型，即模型的擴(kuò)展模型，即COST-231COST-231 Hata Hata模型。模型。 l COST-231COST-231

26、 Hata Hata模型路徑損耗的計(jì)算公式：模型路徑損耗的計(jì)算公式： l 其中：其中：C CM M為大城市中心校正因子，在中等城市和郊區(qū)，為大城市中心校正因子，在中等城市和郊區(qū)， C CM M=0dB=0dB，在市中心，在市中心，C CM M=3dB=3dB。 l 適用范圍：適用范圍： Mtrtp Cdlghlg55. 69 .44hahlg82.13flg9 .333 .46L m20030h,m101h km201d,MHz23001500f tr 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室外模型：室外模型：Lee(Lee(李建業(yè)）模型李建業(yè)）模型

27、l 用于預(yù)測(cè)不同地區(qū)的路徑損耗。用于預(yù)測(cè)不同地區(qū)的路徑損耗。 l 要點(diǎn)：要點(diǎn)：（1 1）給出在一組特定條件下的路徑損耗預(yù)測(cè)；（）給出在一組特定條件下的路徑損耗預(yù)測(cè)；（2 2） 在其他條件下，給出校正因子。在其他條件下，給出校正因子。 l 參數(shù)：（參數(shù)：（1 1）在）在1.61.6kmkm（1 1英里）處所獲得的功率英里）處所獲得的功率P P0 0，（，（2 2）路路 徑損耗指數(shù)徑損耗指數(shù)k k。 l 特定條件：見教科書。特定條件：見教科書。 l 接收信號(hào)功率計(jì)算公式：接收信號(hào)功率計(jì)算公式： l 其中：其中：k k，n n及及a a0 0的取值見的取值見教科書。教科書。 dBmaf /flgn1

28、0d/dlgk10PdP dB0c0dBm0r 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室內(nèi)模型概述室內(nèi)模型概述 一般說(shuō)明一般說(shuō)明 l 室內(nèi)傳播特點(diǎn)：更加嚴(yán)重室內(nèi)傳播特點(diǎn)：更加嚴(yán)重 的阻擋，更加嚴(yán)重的多徑，的阻擋，更加嚴(yán)重的多徑， 更加嚴(yán)重的變化。更加嚴(yán)重的變化。 l 受到影響的因素很多，如：受到影響的因素很多，如： 門窗是開還是關(guān)？天線放門窗是開還是關(guān)？天線放 置的位置？人員的分布情置的位置？人員的分布情 況？況？ l 室內(nèi)傳播的信號(hào)預(yù)測(cè)要比室內(nèi)傳播的信號(hào)預(yù)測(cè)要比 室外傳播復(fù)雜得多。室外傳播復(fù)雜得多。 模型分類模型分類 l室外向室內(nèi)穿透損耗室外向室內(nèi)穿

29、透損耗 l同樓層的分隔損耗同樓層的分隔損耗 l樓層間的分隔損耗樓層間的分隔損耗 l同一室內(nèi)無(wú)障礙物損耗同一室內(nèi)無(wú)障礙物損耗 l同一室內(nèi)有障礙物損耗同一室內(nèi)有障礙物損耗 l其他特定環(huán)境的損耗，如其他特定環(huán)境的損耗，如 ：隧道等。：隧道等。 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室內(nèi)模型：穿透損耗模型室內(nèi)模型：穿透損耗模型 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室內(nèi)模型：對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型室內(nèi)模型：對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型 l 路徑損耗公式：路徑損耗公式： l 式中，式中，L(d)L(d)為平均路徑損耗為平均路徑損耗

30、( (dB)dB)；d d為收發(fā)之間的距離；為收發(fā)之間的距離；d d0 0 為參考距離；為參考距離；n n為平均路徑損耗指數(shù)，其值和周圍環(huán)境及建為平均路徑損耗指數(shù)，其值和周圍環(huán)境及建 筑物類型有關(guān)；筑物類型有關(guān)； 為正態(tài)隨機(jī)變量，均值為為正態(tài)隨機(jī)變量，均值為0 0，標(biāo)準(zhǔn)差為，標(biāo)準(zhǔn)差為 ， 代表環(huán)境地物的影響。代表環(huán)境地物的影響。 l 此模型比較簡(jiǎn)單實(shí)用，已經(jīng)被廣泛用于室內(nèi)環(huán)境及室外微此模型比較簡(jiǎn)單實(shí)用，已經(jīng)被廣泛用于室內(nèi)環(huán)境及室外微 蜂窩小區(qū)環(huán)境。蜂窩小區(qū)環(huán)境。 X d d lgn10dLdL 0 0 X 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室內(nèi)模型

31、：對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型（續(xù)）室內(nèi)模型：對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型（續(xù)） 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室內(nèi)模型：衰減因子模型室內(nèi)模型：衰減因子模型 l 這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停`活性強(qiáng)，精度高。路徑損耗公式：這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停`活性強(qiáng)，精度高。路徑損耗公式： 式中式中n nSF SF為同一樓層的路徑損耗因子， 為同一樓層的路徑損耗因子，F(xiàn)AFFAF為校正因子，在不同為校正因子，在不同 樓層情況下可以加一項(xiàng)樓層情況下可以加一項(xiàng)FAFFAF。 l 在多層情況下，也可以將在多層情況下，也可以將FAFFAF項(xiàng)用多層路徑損耗因子項(xiàng)用多層路徑損耗因子n nMF MF表

32、示： 表示： dBFAF d d lgn10dLdL 0 SF0 dB d d lgn10dLdL 0 MF0 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 室內(nèi)模型：衰減因子模型（續(xù)）室內(nèi)模型：衰減因子模型（續(xù)） 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 移動(dòng)傳播的小尺度模型移動(dòng)傳播的小尺度模型 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 一階統(tǒng)計(jì)特性一階統(tǒng)計(jì)特性 假定信道為平衰落、慢衰落、無(wú)噪聲，此時(shí)的接收信號(hào)可以表示為：假定信道為平衰落、慢衰落、無(wú)噪聲，此時(shí)的接收信號(hào)可以表示為：

33、(t)和和 (t)是信道引入的幅度衰落及相位失真，都是隨機(jī)過(guò)程，可以用概率是信道引入的幅度衰落及相位失真，都是隨機(jī)過(guò)程，可以用概率 密度函數(shù)進(jìn)行研究。密度函數(shù)進(jìn)行研究。 0 N 1n tf2j n N 1n n tf2j n txetttxettr ncnc tZ/tZtant,tZtZt 所以： tf2t,tsinttZ ,tcosttZ ettjZtZtZ 其中： cs 12 s 2 c ncn N 1n nnc N 1n nnc N 1n tf2j nsc nc 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 非視距傳播的瑞利衰落非視距傳播的瑞利衰落 l

34、假定假定 n(t)和和 n(t)對(duì)對(duì)不同路徑都相互獨(dú)立，不同路徑都相互獨(dú)立， n(t)在在(0,2 )上均勻分布，上均勻分布， 路徑數(shù)目路徑數(shù)目N為無(wú)限大，就有：為無(wú)限大，就有： 幅度衰落幅度衰落 (t)服從瑞利分布服從瑞利分布 相位失真相位失真 (t)服從均勻分布服從均勻分布 幅度衰落和相位失真是相互獨(dú)立的。幅度衰落和相位失真是相互獨(dú)立的。 l 這樣的信道稱為瑞利衰落信道。這樣的信道稱為瑞利衰落信道。 2 Z 2 Z 2 Z 2 2 Z 2E 2 有：E 0 x0 0 x 2 x exp x xf 其他0 2x0 2 1 xf 清華大學(xué) 微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第04講 無(wú)線信道(2) 無(wú)線通信工程 視距傳播的萊斯衰落視距傳播的萊斯衰落 l 在在前面討論的無(wú)視距傳播情況下，加入一條確定的視距路徑，則信道前面討論的無(wú)視距傳播情況下，加入一條確定的視距路徑，則信道 增益可以表示為：增益可以表示為： l 幅度衰落的概率密度函數(shù)為萊斯分布：幅度衰落的概率密度函數(shù)為萊斯分布： l 相位失真的概率密度函