【正文】 rctrtrcG G d PfdPPGG????? ? ? ? ? ???? ? ?????：A t 5 G H z , 6 m . S o 43. 9 W 16. 42 dB W .tP? ? ? ? 例題 2：有一室內(nèi)無線局域網(wǎng)，載波頻率 900MHz，小區(qū)半徑 10m，使用單位增益天線。 大尺度路徑損耗 (Largescale path loss) 與陰影衰落 (Shadowing) 第二章 無線信道的特性 第 29頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 自由空間傳播模型 （ 教材 ） 光滑平面上的電波傳播 （ 教材 ） 帶有陰影的對(duì)數(shù)距離路徑損耗 （ 教材 ， ） 室外 /室內(nèi)傳播模型 （ 教材 ） 第二章 無線信道的特性 第 30頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 ? 什么是理想無線信道？ 無阻擋、無吸收、無時(shí)變、無干擾，自由空間傳播。 第二章 無線信道的特性 第 21頁(yè) 共 102頁(yè) 多徑傳播環(huán)境 衰落（ Fading）：小結(jié) 三類 不同層次的損耗 1. 大尺度路徑損耗（ LargeScale Path Loss ） 2. 陰影損耗（中尺度損耗）（ Shadowing ） 3. 小尺度衰落（ SmallScale Fading ） ? 電磁波在空間傳播所產(chǎn)生的損耗 ? 千米量級(jí) ? 由傳播阻擋的陰影效應(yīng)所產(chǎn)生的損耗 ? 數(shù)百波長(zhǎng)量級(jí) ? 反映小范圍接收電平平均值的起伏變化趨勢(shì) ? 數(shù)十波長(zhǎng)以下量級(jí) 第二章 無線信道的特性 第 22頁(yè) 共 102頁(yè) 多徑傳播環(huán)境 多徑時(shí)延（時(shí)間色散） 同一發(fā)射信號(hào)通過不同路徑到達(dá)接收端，它到達(dá)的時(shí)間先后和強(qiáng)度會(huì)有不同。 ? 所接收到的信號(hào)是上述各路徑信號(hào)的矢量和。 直射 ：發(fā)射機(jī)信號(hào)無阻擋到達(dá)接收機(jī)。第二章 無線信道的特性 主講人：張 煒 電子科學(xué)與工程學(xué)院 軍事通信工程系 第二章 無線信道的特性 第 2頁(yè) 共 102頁(yè) ? 無線信道的 損傷性 ? 無線信道的 復(fù)雜性 1. 多種損傷。 四種最基本傳播方式： 第二章 無線信道的特性 第 6頁(yè) 共 102頁(yè) 直射波 障礙物 繞射波 入射波 反射波 電波的直射、反射和繞射 發(fā)射天線 接收天線 多徑傳播環(huán)境 一般情況下，相對(duì)于直射波， 反射波、繞射波、散射波都比較弱。 稱這種自干擾現(xiàn)象為 多徑干擾 或 多徑效應(yīng) 。到達(dá)信號(hào)之間不同的時(shí)間差，稱為存在多徑時(shí)延。 自由空間傳播模型 自由空間傳播模型用于預(yù)測(cè)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間完全無阻擋的視距路徑時(shí)接收信號(hào)的功率 ? 無線電波在自由空間傳播時(shí)，其單位面積中的能 量會(huì)因?yàn)閿U(kuò)散而減少。在自由空間路徑損耗模型下，若要求小區(qū)內(nèi)所有終端的最小接收功率為 10181。 低折射率區(qū) 高折射率區(qū) 入射方向 折射方向 第二章 無線信道的特性 第 42頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 自由空間傳播模型 兩個(gè)天線之間直線傳播最大距離是： ? ?4. 12 ( )trh h k m?其中 ht， hr (m) 是兩個(gè)天線的高度 theR rh1d2deR eR2 2 22 ( ) 22e t e e t tetd R h R R h hRh? ? ? ? ??1 2 erd R h?12 2 ( ) 4 .1 2 ( ) ( )e t r t rd d d R h h h h k m? ? ? ? ? ? ?視距（ LOS）的極限傳播距離 Re：等效 地球半徑 取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的經(jīng)驗(yàn)值 30 , 2 28. 4trh m h m L O S k m? ? ?例 ： 極 限 傳 播 距 離 為第二章 無線信道的特性 第 43頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 作業(yè)： 第二章 無線信道的特性 第 44頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 光滑平面上的電波傳播 ? 反射的條件：當(dāng)電波傳播中遇到兩種不同介質(zhì)的光滑可反射平面（如地球的表面或水面）時(shí)，如果界面的尺寸遠(yuǎn)大于電波的波長(zhǎng)時(shí)，產(chǎn)生反射。 1. 該模型在預(yù)測(cè)幾千米范圍（使用較高天線塔）內(nèi)的大尺度信號(hào)強(qiáng)度時(shí)是非常準(zhǔn)確的。 1） ht=35m, hr=3m, d=250m 2） ht=30m, hr=, d=450m B比較雙線地面反射模型中精確公式（ ）與近似公式的 路徑損耗差異。 實(shí)際路徑損耗估計(jì)分為兩部分： ? 代表均值變化的： 對(duì)數(shù)距離路徑損耗 ? 代表局部變化的： 對(duì)數(shù)正態(tài)陰影 第二章 無線信道的特性 第 57頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對(duì)數(shù)距離路徑損耗 一、 對(duì)數(shù)距離路徑損耗（ 1） 基于理論和測(cè)試的傳播模型指出，無論室外還是室內(nèi)信道，平均接收信號(hào)功率隨距離的變化而呈對(duì)數(shù)衰減。 第二章 無線信道的特性 第 60頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對(duì)數(shù)距離路徑損耗 二、 對(duì)數(shù)正態(tài)陰影（ 1） 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。 我們的目的： 計(jì)算有效服務(wù)區(qū)域的百分比 （即接收信號(hào)等于或高于門限要求的區(qū)域百分比）。假設(shè)路徑損耗符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型，且設(shè)d0=100m處。 大尺度路徑損耗與陰影衰落 作業(yè)： B3：載頻為 1800MHz，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率為 15W，發(fā)射天線 增益為 12dB。 第二章 無線信道的特性 第 83頁(yè) 共 102頁(yè) 1. 地形的分類 – 中等起伏地形 ——傳播基準(zhǔn) 地面起伏高度不超過 20m ，起伏緩慢，峰點(diǎn)與谷點(diǎn)之間的水平距離大于起伏高度。 ? 基準(zhǔn)天線高度：基站為200m，移動(dòng)臺(tái)天線高度為 3m 。 ?完全基于測(cè)試數(shù)據(jù)，不提供任何分析解釋。 40 0m c m cm m cm m ca h f h fa h h f Mhza h h f Mhz? ? ? ?????? ? ? ???? ? ??? ? ???? ???中 小 城 市 ：大 城 市 ：?Hata模型沒有 Okumura模型的特定路徑修正因子。 ? 室內(nèi)傳播特點(diǎn)：覆蓋距離更小，環(huán)境變化更大 ? 受到影響的因素很多，如：門窗是開還是關(guān)？天線放置的位置？人員的分布情況？ ? 室內(nèi)信道可以分為視距（ LOS） 和阻擋（ OBS） 兩種。 典型室內(nèi)傳播模型： 第二章 無線信道的特性 第 97頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 室外 /室內(nèi)傳播模型 四、室內(nèi)傳播模型（ 3） ? 衰減因子模型： ?描述了受建筑物類型影響以及由阻擋物引起的變化的建筑物內(nèi)特定位置的傳播模型。 00( ) ( ) 10 l og( )SFSFdPL d PL d n FAF PAFdnFAFPAF? ? ? ? ?其 中 ：表 示 同 層 路 徑 損 耗 指 數(shù) ；表 示 特 定 數(shù) 目 樓 層 的 附 加 損 耗 值 ；表 示 發(fā) 射 機(jī) 和 接 收 機(jī) 之 間 射 線 阻 擋 的 分 隔 衰 減 因 子 。如：混凝土墻在 1300MHz的損耗為8－ 15dB。 第二章 無線信道的特性 第 94頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 室外 /室內(nèi)傳播模型 三、 Lee路徑損耗模型 ? 主要是針對(duì)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用。 ?模型本身也有不足，如對(duì)地形的定性劃分不可避免地導(dǎo)致對(duì)通信環(huán)境的主觀判斷。 第二章 無線信道的特性 第 88頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 室外 /室內(nèi)傳播模型 一、 Okumura （奧村）模型 （ 5） 基站 ：基站天線高度不是 200m ，則損耗中值的差異用基站天線高度增益因子來修正。 室外 /室內(nèi)傳播模型 2. 地物（或地區(qū)）的分類 – 開闊地 ：在電波傳播的路徑上無高大樹木、建筑物等障礙物，呈開闊狀地面，如農(nóng)田、荒野、廣場(chǎng)、沙漠等； – 郊區(qū) ：在靠近移動(dòng)臺(tái)近處有些障礙物但不稠密，如有少量的低層房屋或小樹林等 – 市區(qū) ：有較密集的建筑物和高層樓房 第二章 無線信道的特性 第 84頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 室外 /室內(nèi)傳播模型 ?也稱電波傳播損耗的 圖表預(yù)測(cè)法 ，是根據(jù) Okumura 在東京地區(qū)進(jìn)行大量實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上提出來的。求保證通信中斷率小于 5%的 TR最大距離。 第二章 無線信道的特性 第 75頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對(duì)數(shù)距離路徑損耗 ,??? (dB)將 帶 入 我 們 得 到 了 在 四 個(gè) 點(diǎn) 處 的 樣 值 ：解： 2） 計(jì)算方差 { 0 , , 10 , }?? ? ? ?22211: MiiE M?? ? ? ????? ? ??? ?計(jì) 算 方 差2 3 8 .5?? ?? ?? ?22 2 2 21 0 6 .4 5 3 7 1 0 3 .5 2 9 54?? ? ? ? ? ?第二章 無線信道的特性 第 76頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對(duì)數(shù)距離路徑損耗 d (m) Receive power 100 0 dBm 200 20 dBm 1000 35 dBm 3000 70 dBm 解： 1） 求路徑損耗指數(shù) 4 .5? ?2） 計(jì)算方差 2 3 8 .5?? ?0 1 0 ( )0( ) ( ) 1 0 l o gr t p d BdP d P L dd?? ??? ? ? ?????例題 4：距發(fā)射機(jī) 100m、 200m、 1km、 3km處分別得到接收功率的測(cè)量值如表所示。 不考慮對(duì)數(shù)正態(tài)陰影； 考慮對(duì)數(shù)正態(tài)陰影； 第二章 無線信道的特性 第 67頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對(duì)數(shù)距離路徑損耗 三、 無線小區(qū)覆蓋 不考慮對(duì)數(shù)正態(tài)陰影； ? ?000( ) ( ) 1 0 l o g ,pp dL d L d d B d dd? ??? ? ?????00( ) ( ) ( ) 1 0 l o gpppd R d RdL d L d L dd??????? ? ? ? ????? 要求在小區(qū)邊緣處的路徑損耗不能大于參考距離 d0處路徑損耗 γdB： 得到： ? ?0 . 10 10Rd ????距離 d處的路徑損耗為： 第二章 無線信道的特性 第 68頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對(duì)數(shù)距離路徑損耗 三、 無線小區(qū)覆蓋 考慮對(duì)數(shù)正態(tài)陰影； 0( ) 1 0 l o gp dLdd? ? ???? ? ? ?????? ?00( ) ( ) 1 0 l o gpp dL d L d d Bd?? ??? ? ?????距離 d處的路徑損耗為： 距離 d處的路徑損耗相對(duì)于參考距離 d0處路徑損耗為： 【 注意 】 在有對(duì)數(shù)正態(tài)陰影時(shí)，要求在小區(qū)邊緣處的路徑損耗不能大于參考距離 d0處路徑損耗 γdB，只能是一種概率。 ? ?dB? 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對(duì)數(shù)距離路徑損耗 二、 對(duì)數(shù)正態(tài)陰影（ 2） 第二章 無線信道的特性 第 62頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對(duì)數(shù)距離路徑損耗 ? 對(duì)數(shù)正態(tài)陰影描述了在傳播路徑上具有相同的TR距離時(shí)，不同的隨機(jī)陰影效果。 功率衰減與距離的關(guān)系為 10?dB/十倍程 第二章 無線信道的特性 第 58頁(yè) 共 102頁(yè) 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對(duì)數(shù)距離路徑損耗 κ代表不同環(huán)境下路徑損耗指數(shù) 環(huán)境 路徑損耗指數(shù) κ 自由空間 2 市區(qū)蜂窩 ~ 市區(qū)蜂窩陰影 3~5