《移動通信技術與系統(tǒng)》課件第3章 移動通信的電波傳播

目錄ONTENTS3.1無線電波的傳播特性3.2移動通信的信道特征3.3陸地移動信道的傳播損耗與場強估算目錄02

無線電波的傳播特性3.1

3.1.1電波傳播04無線電波是一種能量的傳輸形式。發(fā)射天線或者自然產(chǎn)生的輻射源發(fā)出的電磁波，在自然條件下的各種媒質中向前行進，電場和磁場交替變換，稱之為無線電波的傳播。

3.1.1電波傳播05在傳播的過程中，無線電波中的磁場振動方向和電場振動方向保持相互垂直的狀態(tài)，兩者又同時垂直于傳播的方向。

3.1.1電波傳播06受到傳播媒質的影響，不同的媒質中，無線電波的傳播速度v是不同的。在真空中，無線電波的傳播速度v等于光速C，C=3×108m/s；在其他媒質中，傳播的速度v=C/n，其中，C是光速，n是媒質的折射率。一般認為，真空的折射率為1，而空氣的折射率與真空非常接近，略大于1，因此常常將空氣的折射率也定義為1，認為無線電波在空氣中的傳播速度等于光速。根據(jù)發(fā)射源的不同，無線電波的頻率f（單位赫茲，Hz）和波長λ（單位米，m）也不相同，但兩者都滿足關系式v=fλ，即無線電波的傳播速度等于其頻率與波長的乘積。根據(jù)國際電信聯(lián)盟（ITU）的標準，常見的無線電波波長與頻率的分類如下表

3.1.1電波傳播07國際電信聯(lián)盟波段號碼頻段名稱縮寫頻率范圍波段波長范圍用法

≤3Hz

≥100,000km

1極低頻ELF3Hz–30Hz極長波100,000km–10,000km潛艇通訊或者直接換成聲音2超低頻SLF30Hz–300Hz超長波10,000km–1,000km直接轉換成聲音或交流輸電系統(tǒng)（50-60Hz)3特低頻ULF300Hz–3KHz特長波1,000km–100km礦場通訊或直接轉換成聲音4甚低頻VLF3KHz–30KHz甚長波100km–10km直接轉換成聲音、超聲、地球物理學研究5低頻LF30KHz–300KHz長波10km–1km國際廣播、全向信標6中頻MF300KHz–3MHz中波1km–100m調幅(AM)廣播、全向信標、海事及航空通訊7高頻HF3MHz–30MHz短波100m–10m短波、民用電臺8甚高頻VHF30MHz–300MHz米波10m–1m調頻(FM)廣播、電視廣播、航空通訊9特高頻UHF300MHz–3GHz分米波1m–0.1m電視廣播、無線電話通訊、無線網(wǎng)絡、微波爐10超高頻SHF3GHz–30GHz厘米波0.1m–0.01m無線網(wǎng)絡、雷達、人造衛(wèi)星接收11極高頻EHF30GHz–300GHz毫米波0.01m–0.001m射電天文學、遙感、人體掃描安檢儀

≥300GHz

≤0.001m

3.1.1電波傳播08不同波長的電磁波在傳播的過程中能夠顯示出不同的特性，表現(xiàn)形式主要是在反射、折射、繞射、散射、吸收的過程中，電磁波的強度、傳播方向、傳播速度和極化形式等特性發(fā)生變化的情況有所區(qū)別。因此，其使用的方法也有所區(qū)別。在移動通信中，使用的電磁波頻段主要屬于微波，即波長在0.001m至1m，頻率范圍是300MHz至300GHz之間的無線電波。

3.1.2直射波09在沒有遮擋的情況下，電磁波以直線的形式進行傳播，形成直射波。直射波也叫視距傳播，指的是收發(fā)天線處于相互“看得見”的狀態(tài)，中間沒有遮擋物。一般來說，如果接收天線和發(fā)射天線間形成了直射波，則直射波的接收功率相對于其他種類的傳播方式而言是最強的。

3.1.2直射波10假設地球半徑為R，發(fā)射天線高度為h1，接收天線高度為h2，傳播距離為d，

由于地球半徑可以看成是定值，因此直射波的傳播距離可以由發(fā)射天線和接收天線的高度決定。

3.1.3大氣中的電波傳播111．大氣層對地表直射波的影響由于移動通信發(fā)射的電磁波是在地球表面附近的大氣中進行傳播的，在實際計算中，可能需要考慮地球大氣的影響，例如地球大氣對無線電波可能產(chǎn)生的折射和衰減的效果。

3.1.3大氣中的電波傳播12如果電磁波是向著空中進行傳播，則由于大氣的折射作用，其傳播方向會逐漸向平行于地面進行偏折；如果向地面?zhèn)鞑?，則會向垂直于地面的方向進行偏折，如果在這種情況下考慮直射波的視距傳播，需要進行一定程度上的修正，在工程上常用的視距傳播公式為：

3.1.3大氣中的電波傳播132.電離層傳播電離層傳播指的是天線發(fā)出的電波在高空被大氣中的電離層反射后到達地面接收點的傳播方式，也稱為天波傳播，常用于傳輸中波和短波。電離層是高空大氣層的一部分，從地面的60km高度延伸至1000km的高空。電離層是由于太陽輻射造成的大氣分子電離所產(chǎn)生的，因此會隨著太陽輻射的強弱變化而產(chǎn)生變化。在靠近太陽的位置，電離的情況相對較強，因此電離層中高度越高，電子濃度越大，越容易導電。從這個角度看，電離層也是非均勻介質，電波在其中傳播會產(chǎn)生反射、折射、散射的現(xiàn)象。

3.1.3大氣中的電波傳播14由于電子濃度會隨著高度的增加而變大，所以折射率會隨著高度的變大而減小，電離層中底層的折射率最大，越向高處則折射率越小。各個薄層之間可以使用折射率定律得到：

3.1.3大氣中的電波傳播15設θ0是進入電離層的角度，n0=1，電波在到達最高點時，θn=90°，那么根據(jù)式3-5可以得到：

3.1.3大氣中的電波傳播161）最高可用頻率fMAX由于電離層的電子濃度不可能無限增大，當發(fā)射角度不變的時候，電離層能夠反射的最大電波頻率為：

其中，NMAX是電波發(fā)射時的電離層最大電子濃度。發(fā)射頻率f越高，就要求反射處電子濃度Nn越高，因此需要在更高的地方才能夠進行反射，而反射點越高，意味著電磁波能夠到達的距離就越遠。當電波的頻率超過最大頻率fMAX時，由于電離層此時不存在比NMAX更高的電子濃度，電磁波將不會被電離層反射回來，而穿透電離層，進入宇宙空間。

3.1.3大氣中的電波傳播172）最小發(fā)射角度θ0min當電磁波發(fā)射頻率f固定的時候，調整電波的發(fā)射角度可以發(fā)現(xiàn)，當角度越小，反射時需要的Nn就越大。

當入射角度小于式所得到的最小角度θ0min，則將電磁波反射回來所需要的電子濃度會超過電離層的最大電子濃度，電磁波將穿透電離層不再回來。

3.1.3大氣中的電波傳播18由此可知，利用電離層進行信號傳播時，以發(fā)射天線為中心，一定半徑區(qū)域內(nèi)不會收到電磁波信號，稱為靜區(qū)。

3.1.4障礙物的影響與繞射損耗19當電磁波在傳輸過程中遇到障礙物的時候，會被障礙物反射，或者在障礙物的邊緣處發(fā)生繞射現(xiàn)象。繞射使電磁波能夠繞過障礙物，到達障礙物的背面。

3.1.4障礙物的影響與繞射損耗20電磁波的繞射現(xiàn)象可以使用惠更斯-菲涅耳原理進行解釋：行進中的波陣面上任一點都可看作是新的次波源，而從波陣面上各點發(fā)出的許多次波所形成的包絡面，就是原波面在一定時間內(nèi)所傳播到的新波面。同樣的，可以利用惠更斯-菲涅耳原理可以對繞射產(chǎn)生的電磁波損耗進行計算。

3.1.4障礙物的影響與繞射損耗21假設電磁波接收點和發(fā)射點之間存在單刃障礙物時，可以通過如下公式進行損耗計算。假設刃形山峰等效高度為H，則繞射常數(shù)v的計算公式為：

其中，等效高度H的含義是，發(fā)射源與接收源的連線到山峰最高點的高度差。當發(fā)射源與接收源的連線高于山峰最高點時，山峰的等效高度為負值；相反，當連線高于山峰最高點時，山峰等效高度為正值。

3.1.4障礙物的影響與繞射損耗22對不同的繞射系數(shù)，對應的繞射損耗近似值為：

如果出現(xiàn)了兩個或者兩個以上的刃形障礙物，則可以根據(jù)單刃的計算公式進一步進行推導。目前，常見的求取多刃峰繞射損耗的方法有4種，分別為Bullington算法、Epstein算法、Atlas算法、Deygout算法

3.1.5反射波23靠近地面的電磁波在傳輸?shù)倪^程中會受到地面的影響。當電磁波發(fā)射至地面，會被地表反射至接收點，與直射波一起被接收天線收到，此時，收到的信號波就是直射波與反射波的疊加。

3.1.5反射波24設h1為發(fā)射天線高度，h2為接收天線度，d為天線之間的距離，地面光滑平坦，沒有障礙物，傳輸媒質為空氣。如果直射波在接收點的場強為Ed，反射波在接收點的場強為Er，則直射波和反射波在接收點的場強有效值分別為：

上面兩個公式中，r是直射波的距離，P1是發(fā)射天線的輸入功率，G1和G2是發(fā)射天線分別在直射波和反射波方向的增益系數(shù)；Δr是反射波和直射波的路程差；λ是工作波長，|R|和φ是反射點處的反射系數(shù)的模和相位角。

3.1.5反射波25如果滿足r》h1和r》h2，時，可以認為反射角度近似為0。當?shù)孛鎸щ娐蕿橛邢拗?，并且反射角近似?的時候，R=1，φ=0。假設發(fā)射天線的直射波增益和反射波增益相同，Δr≈（2h1h2）/d,直射波和反射波的疊加最終可以簡化為標量疊加，

移動通信的信道特征3.2

3.2.1傳播路徑與信號衰落27在陸地上，移動通信的終端在各種建筑群中來回穿梭，其接收信號的強度是由直射波和反射波共同決定的。假定這些電波來源于同一個發(fā)射天線，但是由于傳播的途徑不同，到達終端時的幅度和相位都不一樣。而移動臺又在移動，因此，移動臺在不同的時間和不同的地點時，接收到的信號合成后的強度都是不同的，這將造成移動臺行進途中接收到的信號電平起伏不定，最大可以相差30dB以上，這種現(xiàn)象稱之為衰落，它嚴重影響通信質量。

3.2.1傳播路徑與信號衰落281.衰落的概念由于實際傳播環(huán)境中復雜的地形、建筑物和障礙物對傳播信號的阻礙、反射、繞射和散射，導致接收信號的隨機變化，稱為衰落。

3.2.1傳播路徑與信號衰落291）衰落的類型和產(chǎn)生的原因（1）陰影衰落和慢衰落基站發(fā)射的電磁波的傳播路徑遇到阻擋時，例如起伏的地形或者高大的建筑物，會在這些障礙物的背面產(chǎn)生陰影區(qū)。當移動臺經(jīng)過陰影區(qū)時，接收到的信號均值會發(fā)生變化，這種變化稱之為陰影衰落。陰影衰落的特點在于：衰落速率與工作頻率無關，取決于地形地物的分布、高度以及移動臺的運動速度。

3.2.1傳播路徑與信號衰落30同時，大氣折射也會產(chǎn)生衰落，在氣象條件發(fā)生變化時，大氣介電常數(shù)垂直梯度會發(fā)生緩慢的變化，這種變化會隨著時間改變，因此是時間的函數(shù)。這種由于大氣折射率變化導致的衰落對電波傳播的影響遠小于由于障礙物產(chǎn)生的陰影衰落。而這些由陰影效應和氣象條件引起的信號接收電平的變化，主要造成的結果是接收電平的場強中值緩慢變化，因此稱為慢衰落。慢衰落一般服從對數(shù)正態(tài)分布，如果用分貝數(shù)表示電平中值，則服從正態(tài)分布。

3.2.1傳播路徑與信號衰落31（2）多徑衰落和快衰落當移動臺在城市內(nèi)通信時，大部分時間都在建筑物的平均高度以下，很少具備直線傳播路徑，任何一點接收到的信號都是由大量的發(fā)射信號疊加而成的。這些發(fā)射波雖然由同一個天線發(fā)射，但是由于經(jīng)過的路徑各不相同，其相位是隨機變化的。因此，合成電波的電平將呈現(xiàn)出快速的隨機起伏，稱為多徑衰落。這種接收場強瞬時值有快速的大幅度的變化，又稱為快衰落，因其統(tǒng)計特性滿足瑞利分布，又稱為瑞利衰落。其衰落的速率和移動臺的移動速度、工作頻率有關，衰落的深度與地形地物有關。

3.2.1傳播路徑與信號衰落32

3.2.1傳播路徑與信號衰落33根據(jù)衰落在不同空間、時間和頻率其衰落特性有所不同，還可以分成空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落?？臻g選擇性衰落：即在不同的地點衰落特性有所不同，又稱為平滑瑞利衰落，是由于天線點波束擴散引起的。頻率選擇性衰落：即在不同頻率衰落特性不一樣，是由于時延擴展引起的衰落。時間選擇性衰落：在不同的時間衰落特性不一樣，是由于變速移動引起頻率擴散，在接收點波形產(chǎn)生了時間選擇性衰落。在實際移動通信系統(tǒng)中，三種衰落都存在，形成的原因均是由于多徑傳播引起的。

3.2.1傳播路徑與信號衰落342.表征衰落的統(tǒng)計數(shù)字特征量衰落的表現(xiàn)形式是接收信號的電平的隨機起伏。對衰落現(xiàn)象進行統(tǒng)計分析，可以發(fā)現(xiàn)在隨機起伏的電平之中存在著一定的規(guī)律。這些規(guī)律可以使用一些統(tǒng)計數(shù)字特征量進行表示。

3.2.1傳播路徑與信號衰落351）場強中值當接收信號電平的強度超過某個電平值的持續(xù)時間，在整個統(tǒng)計時間內(nèi)超過一半，那么該電平值就稱為場強中值。根據(jù)場強中值的定義可以知道，如果場強中值等于接收機門限，則通信的可通率只有百分之五十，即只有一半的時間可以通信。所以場強中值必須遠大于接收機的門限值，才能保證在絕大多數(shù)時間內(nèi)的正常通信。

3.2.1傳播路徑與信號衰落362）衰落深度衰落深度是可用接收電平和場強中值電平之差表示，一般情況下，移動通信系統(tǒng)的衰落深度可以達到20~30dB。

3.2.1傳播路徑與信號衰落373）衰落速率衰落速率用來描述衰落的頻繁程度，即接收信號場強變化的快慢情況。通常用單位時間內(nèi)場強包絡與某個給定電平值的交點數(shù)的一半來表示。衰落速率和工作頻率、移動臺的行進速度和行進方向等有關。

3.2.1傳播路徑與信號衰落384）衰落持續(xù)時間場強低于某一給定的電平值的持續(xù)時間稱為衰落持續(xù)時間，用于表示信息傳輸受影響的程度，也可以用來判斷信令誤碼的長度。

3.2.2多普勒效應39多普勒效應是為了紀念奧地利物理學家及數(shù)學家克里斯琴·約翰·多普勒而命名的。其主要內(nèi)容是物體輻射的波長會因為波源和觀測者的相對運動而發(fā)生變化。當觀測者處于在運動的波源前方的位置上，接收到的波會被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高，這種現(xiàn)象稱為藍移；當觀測者在運動的波源后面時，會產(chǎn)生相反的效應，接收到的波的波長變得較長，頻率變得較低，這種現(xiàn)象稱為紅移。波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應越大。根據(jù)波紅（藍）移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。

3.2.2多普勒效應40在移動通信中，由于移動臺會隨著用戶的移動而發(fā)生位移，所以同樣會存在多普勒效應，在用戶靠近基站的過程中，移動臺接收到的信號頻率會變高，而當用戶遠離基站，移動臺收到的信號頻率會變低。信號頻率變化的幅度和移動臺的移動速度有關，其變化滿足多普勒頻移的公式：

3.2.2多普勒效應41上式中，f是觀察到的頻率，c是光速，v是觀察者和波源的相對移動速度，λ是信號源的波長。其中加號表示的是移動臺正在靠近基站，所以頻率增加了，減號表示移動臺在遠離基站，所以頻率變低了。在高速運動中，由于多普勒頻移帶來的通信頻率的偏移量不可忽略，是影響移動通信信號質量的重要因素。

3.2.3多徑效應與瑞利衰落42多徑效應，是電波傳播信道中的多徑傳輸現(xiàn)象所引起的干涉延時效應。在實際的無線電波傳播信道中(包括所有波段)，常有許多時延不同的傳輸路徑。各條傳播路徑會隨時間變化，參與干涉的各分量場之間的相互關系也就隨時間而變化，由此引起合成波場的隨機變化，從而形成總的接收場的衰落。因此，多徑效應是衰落的重要成因。多徑效應對于數(shù)字通信、雷達最佳檢測等都有著十分嚴重的影響。

3.2.3多徑效應與瑞利衰落43多徑效應不僅是衰落的經(jīng)常性成因，而且是限制傳輸帶寬或傳輸速率的根本因素之一。在短波通信中，為保證電路在多徑傳輸中的最大時延與最小時延差不大于某個規(guī)定值，工作頻率要求不低于電路最高可用頻率的某個百分數(shù)。這個百分數(shù)稱為多徑縮減因子，是確定電路最低可用頻率的重要依據(jù)之一。對流層傳播信道中的抗多徑措施，通常有抑制地面反射、采用窄天線波束和分集接收等。

3.2.3多徑效應與瑞利衰落44抗多徑干擾主要有如下幾個方面措施：提高接收機的距離測量精度，如窄相關碼跟蹤環(huán)、相位測距、平滑偽距等；抗多徑天線；抗多徑信號處理與自適應抵消技術等。

3.2.3多徑效應與瑞利衰落45多徑會導致信號的衰落和相移。瑞利衰落就是一種沖激響應幅度服從瑞利分布的多徑信道的統(tǒng)計學模型。瑞利分布是一個均值為0，方差為σ2的平穩(wěn)窄帶高斯過程，其包絡的一維分布瑞利衰落是瑞利分布。瑞利分布是最常見的用于描述平坦衰落信號接收包絡或獨立多徑分量接受包絡統(tǒng)計時變特性的一種分布類型。兩個正交高斯噪聲信號之和的包絡服從瑞利分布。

3.2.3多徑效應與瑞利衰落46瑞利衰落能有效描述存在能夠大量散射無線電信號的障礙物的無線傳播環(huán)境。若傳播環(huán)境中存在足夠多的散射，則沖激信號到達接收機后表現(xiàn)為大量統(tǒng)計獨立的隨機變量的疊加，根據(jù)中心極限定理，則這一無線信道的沖激響應將是一個高斯過程。如果這一散射信道中不存在主要的信號分量，通常這一條件是指不存在直射信號，則這一過程的均值為0，且相位服從0到2π的均勻分布。即，信道響應的能量或包絡服從瑞利衰落分布。

3.2.3多徑效應與瑞利衰落47

3.2.3多徑效應與瑞利衰落48瑞利衰落模型適用于描述建筑物密集的城鎮(zhèn)中心地帶的無線信道。密集的建筑和其他物體使得無線設備的發(fā)射機和接收機之間沒有直射路徑，而且使得無線信號被衰減、反射、折射、衍射。在曼哈頓的無線環(huán)境測試實驗證明，當?shù)氐臒o線信道環(huán)境確實接近于瑞利衰落。通過電離層和對流層反射的無線電信道也可以用瑞利衰落來描述，因為大氣中存在的各種粒子能夠將無線信號大量散射。瑞利衰落屬于小尺度的衰落效應，它總是疊加于如陰影、衰減等大尺度衰落效應上。

3.2.4慢衰落特性和衰落儲備49在無線通信系統(tǒng)中，由障礙物阻擋造成陰影效應，接收信號強度下降，但該場強中值隨地形地物的改變變化緩慢，故稱慢衰落。又稱為陰影衰落、對數(shù)正態(tài)衰落。慢衰落的場強中值服從對數(shù)正態(tài)分布，且與位置/地點相關，衰落的速度取決于移動臺的速度。

3.2.4慢衰落特性和衰落儲備50慢衰落典型例子有降水衰減和次折射引起的繞射衰減；后者是由于發(fā)射點和接收點之間的直射線彎曲而被地面阻擋所形成的。這類衰減發(fā)生時，接收信號電平低于正常值，從而形成衰落。這種衰落通常稱為衰減型衰落。其中，降水和次折射條件下的繞射所形成的衰落，分別稱為降水衰落和繞射衰落。為保證通信質量和通信可靠性(用可用度表示)。常規(guī)微波頻段通信系統(tǒng)為了保證足夠的性能指標(誤碼指標)一般會預先在鏈路設計上預留30~50dB的鏈路裕度(或稱衰落儲備)。

3.2.5多徑時散與相關帶寬511.多徑時散多徑時散是指由于多徑傳輸而引起信號時間擴散的現(xiàn)象。假設基站發(fā)射一個極短的脈沖信號，經(jīng)過多徑信道后，移動臺接收到的信號呈現(xiàn)為一串脈沖，結果使脈沖寬度被展寬。這種因多徑傳播造成信號時間擴散的現(xiàn)象，稱為多徑時散。由于多徑性質是隨時間而變化的，如果進行多次發(fā)送試驗，則接收到的脈沖序列是變化的。

3.2.5多徑時散與相關帶寬52在接收方收到的信號為N個不同路徑傳播的信號之和，即：

上式中，ai是第i條路徑的衰減系數(shù)，τi是第i條路徑的相對時延差。由于實際上各個脈沖幅度是隨機變化的，它們在時間上可以互不重疊，也可以相互重疊，甚至隨移動臺周圍散射體數(shù)目的增加，所接收到離散脈沖會變成有一定寬度的連續(xù)信號脈沖。

3.2.5多徑時散與相關帶寬532.相干帶寬相干帶寬是一定范圍內(nèi)頻率的統(tǒng)計測量值，是建立在信道上所有譜分量均以幾乎相同的增益及線性相位通過的基礎上的。也就是說，相干帶寬是指某一特定的頻率范圍，在該范圍內(nèi)，兩個頻率分量有很強的幅度相關性。在這種條件下，頻率間隔大于相關帶寬的兩個正弦信號受信道影響大不相同。如果相干帶寬定義為頻率相關函數(shù)大于0.9的某特定帶寬，則相干帶寬近似為：

3.2.5多徑時散與相關帶寬54其中，στ是時延擴展。到目前為止，相干帶寬與時延擴展之間不存在確定的關系。一般來說，譜分析技術與仿真可用于確定時變多徑系統(tǒng)對某一特定發(fā)送信號的影響。因此，在無線應用中，設計特定的調制解調方式必須采用精確的信道模型。

陸地移動信道的傳播損耗與場強估算3.3

3.3.1地形、地物分類561.地形分類陸地表面各種各樣的形態(tài)，總稱地形。地形是指地貌和地物的統(tǒng)稱。地貌是地表面高低起伏的自然形態(tài)，地物是地表面自然形成和人工建造的固定性物體。不同地貌和地物的錯綜結合，就會形成不同的地形，如平原、丘陵、山地、高原，盆地等。

3.3.1地形、地物分類57在移動通信中，是按照場強中值進行地形分類的，將地形分為準平滑地形和不規(guī)則地形，兩者的區(qū)別如下表所示：

地形平均起伏高度準平滑地形平坦5~10m準平坦10~20m不規(guī)則地形起伏20~40m丘陵40~80m山區(qū)80m以上

3.3.1地形、地物分類582.地物分類障礙物的不同會造成電波傳播條件不同，地物的分類情況一般是按照地面障礙物的密集程度和屏蔽程度進行的，一般分為開闊地、郊區(qū)和城市三種類型。開闊地：在電波傳播路徑上無高大樹木、建筑物等障礙物，呈開闊狀地面；郊區(qū)平坦地形：在基站附近有一些障礙物，障礙物為1~2層樓房。城市：有較稠密的建筑物和高層樓房。

3.3.2中等起伏地形上傳播損耗的中值591.Okumora模型（OM模型）對于陸地移動通信來說，通常移動臺在移動中進行信息交換，且電波傳播的路徑時刻變化，影響電波傳播的地形地物也隨之變化，必須利用統(tǒng)計結果獲得準確預測接收信號強度的方法。場強預測的方法很多，基本的預測方法相似，均以某一地形地物狀況的實測數(shù)據(jù)為參考給出經(jīng)驗模型，其他地形地物給出修正因子予以矯正。

3.3.2中等起伏地形上傳播損耗的中值60OM模型是以日本東京城市場強中值實測結果得到的經(jīng)驗曲線構成的模型，將城市視為“準平滑地形”，給出城市場強中值，對于其他地形或地物情況，給出修正值，在場強中值基礎上進行修正。此模型的適用范圍是：工作頻率：100-1500MHz基站天線高度：30~200m移動臺天線高度：1~10m通信距離：1~20km

3.3.2中等起伏地形上傳播損耗的中值612.市區(qū)傳播損耗中值在中等起伏地形，市區(qū)的損耗計算公式是：

在上式中：Lfs為自由空間傳播損耗。Am（f，d）為基本中值損耗，它是以hb=200m，hm=3m，以自由空間路徑損耗作為參考的數(shù)值。Hb(hb,d)：基站天線高度增益因子，指當hb不等于200m時的損耗修正值。Hm(hm,f)：移動臺天線高度增益因子，指當hm不等于3m時的損耗修正值。

3.3.2中等起伏地形上傳播損耗的中值62自由空間傳播損耗，是指電磁波在自由空間中傳播產(chǎn)生的損耗。自由空間是一個理想空間，在其中電波沿直線傳播，不被吸收，不會被反射、折射、繞射和散射，電磁波能量沒有損失，就像在真空中一樣。但是在電波傳播中，由于信號從天線發(fā)散傳播，在接收點接收機只能收到發(fā)射機信號的一部分，由此產(chǎn)生的損耗稱為自由空間傳播損耗。自由空間傳播損耗的計算方法為：d是天線間距離，單位是km；f是電磁波頻率，單位是MHz。

3.3.2中等起伏地形上傳播損耗的中值63如果要得到Am的值，可以根據(jù)傳播距離d和電波頻率f，利用圖3-13進行查找。

3.3.2中等起伏地形上傳播損耗的中值64上圖3-13中對天線的高度進行了限制，通常情況下，天線有效高度與規(guī)定的數(shù)值不同的話，也會對信號產(chǎn)生影響。同樣，如果移動臺天線高度與上面的情況不一致，也會影響到損耗中值，因此，同樣需要對兩者進行修正。

3.3.2中等起伏地形上傳播損耗的中值653.郊區(qū)、開闊地損耗中值郊區(qū)的建筑物一般是分散的，低矮的，所以傳播條件比市區(qū)要好，郊區(qū)的場強中值與基準場強中值的差距稱之為郊區(qū)修正因子kmr，計算方法是用市區(qū)的場強衰減中值減去郊區(qū)修正因子，就能夠得到郊區(qū)的衰減中值。Kmr的變化情況主要與頻率和距離有關，與基站天線高度的關系不大，一般來說，Kmr越大，說明傳播條件越好。

3.3.2中等起伏地形上傳播損耗的中值66

3.3.2中等起伏地形上傳播損耗的中值67開闊地、準開闊地由于接收條件良好，其衰減中值比市區(qū)衰減中值更小，其計算方法是在市區(qū)的衰減中值的基礎上減去相應的修正因子。其中，開闊地修正因子是Q0，準開闊地修正因子是Qr。兩個修正因子都是僅與頻率和距離有關。需要注意的是，某一地區(qū)不可能既是市區(qū)，又是郊區(qū)或者是開闊地。所以三者的修正是相互排斥的，在計算中需要確定好地形之后，使用其中的一種。另外，郊區(qū)和開闊地、準開闊地的修正因子是正值，表示地形對信號的增益作用，所以在計算其損耗中值的時候應該是做減法運算，即用損耗中值減去增益因子。想要得到開闊地或者準開闊地的修正因子，可以利用下圖3-16。

3.3.2中等起伏地形上傳播損耗的中值68

3.3.3不規(guī)則地形上傳播損耗的中值691.丘陵地形丘陵地形的主要參數(shù)是“地形起伏高度Δh”，含義是自接收移動臺向發(fā)射的基站方向延伸10km的范圍內(nèi)，地形起伏的90%與10%處的高度差。與Δh相關的場強中值修正因子為Kh，除此之外還有稱為丘陵地微小修正因子的Khr，這一項是考慮在丘陵中，谷底和山峰處的屏蔽作用不同而設立的。

3.3.3不規(guī)則地形上傳播損耗的中值70在計算丘陵地形的場強中值時，先按照圖3-17（a）進行修正，再按照圖3-17（b）進行計算，最終得到丘陵地區(qū)的衰落場強中值。

3.3.3不規(guī)則地形上傳播損耗的中值712.孤立山丘的修正因子當電波傳播路徑上存在近似刃形的單獨山丘時，場強計算需要考慮繞射衰減。繞射衰減的修正因子為Kjs，其條件是山丘的高度定義為200m，以山丘到發(fā)射點和接收點的距離為參考進行修正。如果山丘的高度并不是200m，就需要使用高度影響系數(shù)α=0.07√H進行修正。修正因子因此會變?yōu)椤唉罧js”。

3.3.3不規(guī)則地形上傳播損耗的中值72

3.3.3不規(guī)則地形上傳播損耗的中值733.斜坡地形修正因子斜坡地形是指在5~10km內(nèi)地形傾斜，在電波傳播方向上，若地形逐漸增高，則稱為正斜坡，傾角為正值；否則為負斜坡，傾角為負值。傾角θm單位為毫弧度（mrad）。斜坡修正因子Ksp如下圖所示。

3.3.3不規(guī)則地形上傳播損耗的中值74

3.3.3不規(guī)則地形上傳播損耗的中值754.水陸混合地形修正因子如果傳播路徑當中存在水域，則接收信號會有一定的增強，該種地形以水面距離和全距離的比值作為地形參數(shù)。其修正因子Ks可以用下圖得到。

3.3.3不規(guī)則地形上傳播損耗的中值76上圖3-20中，曲線A實線表示水面位于移動臺一側時混合路徑的修正因子，曲線B表示水面位于基站一側時的情況。如果水面是在傳播路徑中間，取曲線的中間值。

3.3.4任意地形地區(qū)的傳播損耗中值77前面已經(jīng)討論了各種地形地物情況下的衰減中值變化，由此可以得到對信號中值較為準確的預測。計算時，以準平滑市區(qū)的信號衰減場強中值為基準，根據(jù)實際傳播路徑的地形地物情況進行修正。在給定發(fā)射功率的條件下，準平滑市區(qū)的接收功率中值為

3.3.4任意地形地區(qū)的傳播損耗中值78如傳播路徑上的地形地物不是準平滑的市區(qū)，應根據(jù)地形地物的修正，在Pp中加上適當?shù)男拚蜃?。因此，在任意地形下的接收功率為?/p>

其中根據(jù)具體情況，KT可能是一項或者多項的總和。

3.3.4任意地形地區(qū)的傳播損耗中值79如果要計算衰減，一樣可以得到：

3.3.4任意地形地區(qū)的傳播損耗中值80例：某一移動信道，工作頻段為450MHz，基站天線高度為50m，天線增益為6dB，移動臺天線高度為3m，天線增益為0dB；在市區(qū)工作，傳播路徑為中等起伏地，通信距離為10km。試求：(1)傳播路徑損耗中值；(2)若基站發(fā)射機送至天線的信號功率為10W，求移動臺天線得到的信號功率中值。

3.3.4任意地形地區(qū)的傳播損耗中值81解：(1)根據(jù)已知條件，KT=0,LA=LT，首先計算自由空間傳播損耗［Lfs］=32.44+20lgf+20lgd=32.44+20lg450+20lg10=105.5dB由圖查得市區(qū)基本損耗中值Am(f,d)=27dB；基站天線高度增益因子Hb(hb,d)=-12dB；移動臺天線高度增益因子Hm(hm,f)=0dB；把上述各項代入式(3-20)，可得傳播路徑損耗中值為LA=LT=105.5+27+12=144.5dB(2)基站發(fā)射的信號為10W=40dBm移動臺得到的功率中值=基站發(fā)射功率中值+天線增益-傳播路徑損耗中值

=40dBm+6dB-144.5dB=-98.5d