【文章內(nèi)容簡介】 ) 4 s in4r t t r dP d P G G d???? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?即有： 2 2 2( ) 4 s in4 trr t t r hhP d P G G dd ???? ????? ?? ???? ??dhhd rt2???考慮到相位差，且反射無損耗，接收信號功率為： 22( ) 1 e x p ( )4r t t rP d P G G jd? ????? ? ?????第二章 無線信道的特性 第 48頁 共 102頁 1. 上式顯示隨著發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間距離的增大，路徑損耗會交替出現(xiàn)最小點(diǎn)和最大點(diǎn) 。 0 100 200 300 400 500 600 700 80060708090100110120130140 大尺度路徑損耗與陰影衰落 光滑平面上的電波傳播 相應(yīng)的路徑損耗為： 22 2( ) 1 0 l o g 4 s in ( ) , 4trp t rhhL d d B d h hdd?????? ????? ? ????? ???? ????2. 一般的，路徑損耗隨著距離的增大而增大 。 100 200 300 400 500 600 700 80060708090100110120130140第二章 無線信道的特性 第 49頁 共 102頁 復(fù)習(xí)： 1. 在自由空間傳播模型中，若頻率增加一倍，路徑增加為十倍，路徑損耗增加多少 dB？ 2. 發(fā)射天線高 9米，接收天線高 4米， LOS極限傳播距離為多少公里？ 3. 發(fā)射天線高 30米，接收天線高 2米，一般情況下，能夠應(yīng)用雙線模型的最小距離為多少？ 第二章 無線信道的特性 第 50頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 光滑平面上的電波傳播 當(dāng) 時，有： trd h h??dhhdhh rtrt???? 22s i n ???????即有 d處的接收功率為： 224 ()trr t t r t rhhP P G G d h hd?雙線模型幾個重要結(jié)論 ? 路徑損耗呈現(xiàn) 4次冪衰減，這表明其接收功率衰減比自由空間（ 2次冪衰減）要快的多。 ? 顯示了發(fā)射天線和接收天線的高度對路徑損耗的明顯影響。 ? 路徑損耗與頻率無關(guān)。 第二章 無線信道的特性 第 51頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 光滑平面上的電波傳播 第一費(fèi)涅爾區(qū)距離： 4 trchhd??雙線模型幾個重要結(jié)論 0 500 1000 1500 2021 2500 3000 3500 4000 4500 50006070809010011012013014035thm?3rhm?900f MHz?1260cdm?工程上一般認(rèn)為： 小于第一費(fèi)涅爾區(qū)距離，路徑損耗 2次冪衰減； 大于第一費(fèi)涅爾區(qū)距離，路徑損耗 4次冪衰減。 第二章 無線信道的特性 第 52頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 光滑平面上的電波傳播 雙線模型幾個重要結(jié)論 ? 地面反射模型是應(yīng)用射線跟蹤法的一個簡單且非常有用的模型。 1. 該模型在預(yù)測幾千米范圍（使用較高天線塔）內(nèi)的大尺度信號強(qiáng)度時是非常準(zhǔn)確的。 2. 對于小區(qū)視距內(nèi)的微蜂窩環(huán)境的預(yù)測也是非常準(zhǔn)確的。 3. 對于由直射波和強(qiáng)地面反射波為主導(dǎo)的無線信道的預(yù)測是很有效的。 第二章 無線信道的特性 第 53頁 共 102頁 例題 3：應(yīng)用雙線模型分析一個郊區(qū)的蜂窩系統(tǒng)。 已知室外參數(shù)， ht=10 m, hr=3 m, 載波頻率 fc=2 GHz。求第一費(fèi)涅爾區(qū)距離 dc ？此處的功率損耗？ 單位增益天線 已知室內(nèi)參數(shù)， ht=3 m, hr=2 m, 載波頻率 fc=2 GHz。求第一費(fèi)涅爾區(qū)距離 dc ？此處的功率損耗？ 單位增益天線 大尺度路徑損耗與陰影衰落 4 4 1 0 3U r b a n : 8 0 0 m .3 2 04 432I n d o o r : 1 6 0 m . 3 / 2 0trctrchhdhhd????? ? ???? ? ?22 224422 224410 3Ur ba n: 1 1 dB80032I ndoor : 1 1 72 6 dB160trrtrttrrtrthhPGGPdhhPGGPd?? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? .與自由空間損耗相比，如何？ 9 6 .5 dB?8 2 .5 dB?3km處雙線模型與自由空間傳播模型相比，如何？ 1 0 9 .5 1 0 8d B d B??第二章 無線信道的特性 第 54頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 作業(yè)： B（ a）在路徑損耗分析中，分析雙線模型的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。 （ b）在下列情況下，雙線模型是否可以應(yīng)用，解釋原因。 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。假定發(fā)射機(jī)高度為 40m，接收機(jī)高度為 3m， 頻率為 1800MHz，依據(jù)這兩個公式分別求距離為 1km, 3km, 5km時的路徑損耗，并計(jì)算第一費(fèi)涅爾區(qū)距離。 第二章 無線信道的特性 第 55頁 共 102頁 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)研究的經(jīng)驗(yàn)證明，雖然發(fā)射機(jī)附近的平均功率服從 2次冪衰減的規(guī)律，但遠(yuǎn)距離處的平均功率卻隨著距離的增大呈 指數(shù)衰減 。 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 ? 實(shí)際應(yīng)用環(huán)境非常復(fù)雜。實(shí)際應(yīng)用的模型大多都是通過 理論分析 和 實(shí)際測量 相結(jié)合來獲得。 ?理論分析 —— 針對應(yīng)用環(huán)境，找出主要的影響因素，建立模型，通過仿真或計(jì)算得出傳播模型。 ?實(shí)際測量 —— 根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)所得測量數(shù)據(jù)，繪出傳播損耗的曲線或擬合成解析式，再抽象出傳播模型。 第二章 無線信道的特性 第 56頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 對于實(shí)際路徑損耗估計(jì)，我們可以利用 統(tǒng)計(jì)方法來研究傳播特性，此時傳播特性是以一般環(huán)境類型（如城市、郊區(qū)和農(nóng)村）為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)近似。 實(shí)際路徑損耗估計(jì)分為兩部分： ? 代表均值變化的： 對數(shù)距離路徑損耗 ? 代表局部變化的： 對數(shù)正態(tài)陰影 第二章 無線信道的特性 第 57頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 一、 對數(shù)距離路徑損耗（ 1） 基于理論和測試的傳播模型指出，無論室外還是室內(nèi)信道，平均接收信號功率隨距離的變化而呈對數(shù)衰減。 對于任意的 TR距離， 對數(shù)距離路徑損耗 表示為： 00( ) ,p dL d d dd?????????或： ? ?000( ) ( ) 1 0 l o g ,pp dL d L d d B d dd? ??? ? ?????其中， κ為 路徑損耗指數(shù) ，表明路徑損耗隨距離增長的速率； d0為近區(qū)參考距離； d為 TR距離。 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 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(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 建筑物內(nèi)視距傳播 ~ 建筑物阻擋 4~6 工廠阻擋 2~3 一、 對數(shù)距離路徑損耗（ 2） 第二章 無線信道的特性 第 59頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 選擇自由空間的參考距離非常重要。 一、 對數(shù)距離路徑損耗（ 3） ?在室外宏小區(qū)中， d0的典型值為 1km。 ?參考距離永遠(yuǎn)在天線的遠(yuǎn)場區(qū)。 ?參考路徑損耗取決于載波頻率、天線高度和增益，以及其他一些因素。 ?在室內(nèi)微微小區(qū)中， d0的典型值為 1m。 ?在室外微小區(qū)中， d0的典型值為 100m。 第二章 無線信道的特性 第 60頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 二、 對數(shù)正態(tài)陰影（ 1） 對數(shù)正態(tài)分布是描述陰影效應(yīng)的一種廣泛采用的模型。 為零均值的高斯（正態(tài)）分布隨機(jī)變量（單位為 dB），其標(biāo)準(zhǔn)偏差為 （單位為 dB），有概率密度函數(shù)（ pdf）為 ： ? ?dB???? ?221( ) e x p22dBxfx??? ???????????第二章 無線信道的特性 第 61頁 共 102頁 實(shí)際損耗可描述為對數(shù)距離路徑損耗與對數(shù)正態(tài)陰影的組合，即： ? ?? ?000( ) ( )( ) 1 0 l o g ,pp dBp dBL d L ddL d d dd???????? ? ? ?????其中： 為零均值的高斯（正態(tài)）分布隨機(jī)變量，單位為 dB。 ? ?dB? 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 二、 對數(shù)正態(tài)陰影（ 2） 第二章 無線信道的特性 第 62頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 ? 對數(shù)正態(tài)陰影描述了在傳播路徑上具有相同的TR距離時，不同的隨機(jī)陰影效果。這種現(xiàn)象稱為 對數(shù)正態(tài)陰影 。 二、 對數(shù)正態(tài)陰影（ 3） ? TR距離為 d處的接收功率可用下式表示： ( ) ( )r t pP d P L d??0 ( )0( ) 1 0 l o gt p d BdP L dd????? ? ? ?????()()r dBPd ???第二章 無線信道的特性 第 63頁 共 102頁 ()( ) ] rrPdP d Q?????????????P[由于 ε(dB)為正態(tài)分布的隨機(jī)變量，對于接收功率常用 Q函數(shù)表示其超過特定值的概率。 21( ) e x p ( )22zxQ z d x????? ?積 分 函 數(shù) ： 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 二、 對數(shù)正態(tài)陰影（ 4） pdf 0 ()rPd ()rPd()( ) ( )r r d BP d P d ????接收功率超過某一特定值 ξ的概率： 第二章 無線信道的特性 第 64頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 二、 對數(shù)正態(tài)陰影（ 5） ?實(shí)際上， κ 和 是根據(jù)測試數(shù)據(jù)，一般使用線性遞歸方法，使路徑損耗的測試值和估計(jì)值的均方誤差達(dá)到最小而計(jì)算得出的。 ??? ? 2110MiiiPPM ???均 方 誤 差 ＝均 方 誤 差 最 小 (MMSE) 即 :使 上 式 微 分 為第二章 無線信道的特性 第 65頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 三、 無線小區(qū)覆蓋 ?由于隨機(jī)陰影的影響，覆蓋區(qū)內(nèi)一些位置的接收電平低于設(shè)定的門限。計(jì)算邊界內(nèi)覆蓋區(qū)的百分率與邊界處覆蓋之間的關(guān)系是非常有意義的。 我們的目的： 計(jì)算有效服務(wù)區(qū)域的百分比 （即接收信號等于或高于門限要求的區(qū)域百分比）。 業(yè)務(wù)質(zhì)量的要求； 傳播環(huán)境； 第二章 無線信道的特性 第 66頁 共 102頁 大尺度路徑損耗與陰影衰落 帶有陰影的對數(shù)距離路徑損耗 三、 無線小區(qū)覆蓋 問題： 考慮對數(shù)距離路徑損耗模型，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， 確定下述兩種情況下的小區(qū)覆蓋。 不考慮對數(shù)正態(tài)陰影； 考慮對數(shù)正態(tài)陰影；