移动通信课程设计—链路预算模型含源程序

1、概述移动通信系统的性能主要受到无线信道特性的制约。发射机与接收机之间的传 播路径一般分布有复杂的地形地物，而电磁波在无线信道中传播受到反射、绕射、 散射、多经传播等多种因素的影响，其信道往往是非固定的和不可预见的。具有复 杂时变的电波传播特性，因而造成了信道分析和传播预测的困难。影响无线信道最 主要的因素就是信号衰减。在无线通信系统中，电波传播经常在不规则地区。在估计预测路径损耗时，要 考虑特定地区的地形地貌， 同时还要考虑树木、 建筑物和其他遮挡物等因素的影响。 在无线通信系统工程设计中，常采用电波传播损耗模型来计算无线链路的传播损耗， 这些模型的目标是为了预测特定点的或特定区域的信号场强。

2、 常用的电波传播模型损耗分为宏蜂窝模型和室内模型两大类。其中宏蜂窝模型中使 用最广泛的是Okumura模型，还有建立在Okumura模型基础上的其他模型，如 Okumura-Hata模型，COST-231-Hata模型，COST-231Wslfisch-lkegami 模型等；室 内模型有衰减因子模型， Motley 模型，对数距离路径损耗模型等。下面就着重来讨 论这些模型并对部分模型进行仿真分析。宏蜂窝模型Okumura 模型（1）概述Okumura模型为预测城区信号时使用最广泛的模型。应用频率在150MHz到1920MHz之间（可扩展到300MHZ，收发距离为1km到100km天线高度在3

3、0m到1000m 之间。Okumura模型开发了一套在准平滑城区，基站有效天线高度h_b为200m移动台天线高度h_m为3m的空间中值损耗（Aw）曲线。基站和移动台均使用自由垂直全 方向天线，从测量结果得到这些曲线，并画成频率从100MHz到1920MHZ的曲线和距离从1km到100km的曲线。使用Okumura模型确定路径损耗，首先确定自由空间路 径损耗，然后从曲线中读出 Amu（f,d） 值，并加入代表地物类型的修正因子。模型可表 示为 :L50(dB) LF Amu(f ,d) G(hb) G(hm) GAREAOkumura发现，其中，L50（dB）为传播路径损耗值的50%（即中值），

4、Lf为自由空间传播损耗，Amu 为自由空间中值损耗，G（hb）为基站天线高度增益因子，G（hd为移动天线高度增益因 子，Grea为环境类型的增益。（注：天线高度增益为严格的高度函数，与天线形式无 关）。Okumura模型完全基于测试数据，不提供任何分析解释。对许多情况，通过外推曲线 来获得测试范围以外的值，但这中外推法的正确性依赖于环境和曲线的平滑性。Okumura 模型为成熟的蜂窝和陆地移动无线系统路径预测提供最简单和最精确 的解决方案。但这种模型的主要缺点是对城区和郊区快速变化的反应较慢。预测和 测试的路径损耗偏差为10dB到14dB。（2）中等起伏地上市区传播损耗的中值 在计算各种地形。

5、地物上的传播损耗是时，均以中等起伏地上市区传播损耗的 中值或场强中值作为基准，因而将其称作基准中值或基本中值。如果Am（f,d）曲线在基准天线高度下测的，即基站天线高度 hb=200m移动台天线高 度hm=3m中等起伏地上市区实际传播损耗（Lt）应为自由空间的传播损耗（Lf）加上 基本中值 Amu（f,d） （可查得）。即：L _T L_F Amu（ f,d）（）如果基站天线高度h_b不是200m则损耗中值的差异用基站天线高度增益因子 G（hb） 表示，当移动台高度不是3m时，需用为移动天线高度增益因子 G（hm）加以修正。中 等起伏地上市区实际传播损耗（Lt）为：LT LF Amu（ f ,

6、d） G（hb） g（hm）3）郊区和开阔地传播损耗的中值郊区的建筑物一般是分散的、低矮的，故电波传播条件优于市区。郊区的传播损耗中值比市区传播损耗中值要小。郊区场强中值与基准场强中值之差定义为郊区修正因子，记作 Kmr 。 开阔地的传播条件优于市区、郊区及准开阔地，相同条件下，开阔地上的场强中值比市区高近20dR Q0表示开阔地修正因子，Q表示准开阔地修正因子。 （4）不规则地形上传播损耗的中值如下一些地形需要考虑，用来修正传播损耗预测模型，其实际的传播环境中， 分析方法与前面类似。丘陵地的修正因子孤立山丘修正因子KhKjs斜坡地形修正因子Ksp水陆混合路径修正因子 Ks(5)任意地形地区的

7、传播损耗的中值任意地形地区的传播损耗修正因子 Kt 一般可写成KT Kmr Q0 Qr Kh K js Ksp Ks根据实际的地形地物情况，K T修正因子可以为其中的某几项，其余为零。任意地形地区的传播损耗的中值L LT K T式中， LT LF Amu(f ,d) G(hb) G(hm)Okumura-Hata 模型(1 )概述Okumura-Hata模型在900MHZGSM中得到广泛应用，适用于宏蜂窝的路径损耗预 测。该模型的主要缺点是对城市和郊区快速变化的反应快慢。预测和测试的路径损 耗偏差为 10 到 14dB。Okumura-Hata模型是根据测试数据统计分析得出的经验公式，应用频率

8、在150MHz到1?500MHz之间，并可扩展3000MHz适用于小区半径大于1km的宏蜂窝系统，作用距离从1km到20km经扩展可延伸至100km;基站有效天线高度在30m到200m 之间，移动台有效天线高度在1m到10m之间。Okumura-Hata模型路径损耗计算的经验公式为：Lp(dB) 69.55 26.16lg fc 13.82 lg hte(hre) (44.9 6.55lg hte)lgdCcell Cterrain()式中，fc( MHZ为工作频率；hte( m为基站天线有效高度，定义为基站天线实际 海拔高度与天线传播范围内的平均地面海拔高度之差；hre ( m为终端有效天线

9、高度， 定义为终端天线高出地表的高度； d(km ：基站天线和终端天线之间的水平距离； a(hre)为有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数，其数字与所处的无线环境相关， 参见以下公式。(1.1lg f 0.7)hm (1.56lg f 0.8)(dB), 中、小城市hm)= 8.29(lg1.54hm)23.2(lg1.75hm)21.1(dB),4.97(dB),f 300MHZ, 大城市 ( f 300MHZ, 大城市Ccell ：小区类型校正因子，即0,城市郊区2Ccell2 (lg f / 28)5.4(dB),4.78(lg f ) 18.33lg f 40.98(dB), 乡村Ct

10、errain ：地形校正因子，地形校正因子反映一些重要的地形环境因素对路径损耗的影 响，如水域、树木、建筑等。合理的地形校正因子可以通过传播模型的测试和校正 得到，也可以由用户指定。（2）Okumura-Hata模型仿真它以市区路径传播损Okumura-Hata模型是预测城市及周边地区路径损耗时使用最为广泛的模型。它 基于测试数据所作的图表，不提供任何的分析解释。工作频率在150MH到1500MH之 间,并可扩展3000MHz;作用距离从1km到20km经扩展可延伸至100km;基站天线 高度在30m到200m之间,经扩展可延伸至1000m移动台天线高度从1m到10m> Hata 模型则

11、根据OkumuraS表数据，经曲线拟合得出一组经验公式。Okumura-Hata模型对3-1 和3-2 所示：耗为基准 , 在此基础上对其他地区进行修正。 实测中在基本确定了设备的功率、天线的高度后，可利用 信号覆盖范围做一个初步的测算。损耗单位为 dB。以下就是仿真过程，仿真所用程序见附录，仿真得图形如图图 3-1 Okumura-Hata 模型( d=0:100km; f=450MHz; h_m=5m;c_t=0; )图 3-2 Okumura-Hata 模型( d=0:100km; f=900MHz; h_m=5m;c_t=0; )从仿真结果中可以看出，中小城市和大城市地形地物基本上差别

12、不大，而移动 台高度、频率、基站高度一定的情况下， 损耗曲线基本上是重合的 ; 从仿真结果得知， 在010km范围中损耗急剧上升，10km之后信道的衰减虽然也是随着距离的增加也有 增大的趋势但相比之下，衰减更为平缓，从图中不难看出，在相同的频率下中小城 市和大城市的衰减最为严重，郊区次之，农村的衰减最少，这是因为在城市当中造 成衰减的因素更多。此外，在其他条件不变的情况下，频率越大，衰减也就越大。 Okumura-Hata模型适用于大区制移动系统，但是不适合覆盖距离不到1km的个人通信 系统，Okumura-Hata模型基站天线高度高于其周围屋顶的宏蜂窝系统，因为在宏蜂 窝中，基站天线都安装在

13、高于屋顶的位置，传播路径损耗主要由移动台附近的屋顶 绕射和散射决定。Okumura-Hata模型的建模不仅为蜂窝移动和陆地无线信道传播损 耗的预测提供了方便实用的可视化解决方案 , 而且解决了在无线信道建模中存在的 人机交互性差 , 对模型进行参数分析、综合计算及全过程演示困难的问题。COST-231 Walfisch-Ikegami 模型（1） COST-231 Walfisch-Ikegami 模型的基本原理COST-231Walfisch-Ikegami 模型广泛地用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境，它可用于宏蜂窝及微蜂窝作传播路径损耗预测，经常在移动通信的系统(GSM/PCS/DE

14、CT/DCS勺设计中使用。COST-231 Walfisch-lkegami 模型是基于Walfisch 模型和 Ikegami 模型得到的，该模型也考虑了自由空间的路径损耗、散射 损耗以及由建筑物边缘引起的附加损耗，其使用范围为频率f在800 2000MH之间, 基站天线高度h为450米，移动台天线高度h m为1 3米，距离d为一5km。图3-3为 COST-231 Walfisch-Ikegami 模型的示意图。图 3-3 COST-231 Walfisch-Ikegami 模型的示意图COST-231 Walfisch-Ikegami模型分视距传播(LOS和非视距传播(NLOS两种情况计

15、算路径损耗。视距(LOS传播路径损耗为Lf 42.6 26 log d 20log f式中，Lf的单位为dB, f的单位为MHz d的单位为km=在非视距传播中，总的路径损耗包括自由空间传播损耗(Lfs)，屋顶至街道的绕 舌及散射损耗(Lrts )，多重屏障的绕射损耗(Lmsd)。其路径损耗Lb(dB) L fs Lrts Lmsd式中：Lfs为自由空间的路径损耗，其依赖于载波频率和距离，具体表达式为Lfs(dB) 32.45 20logd(km) 20log f(MHz)从式()中可以得出：Lfs虽频率增加而增大，随距离的增加也增大。Lrts 为屋顶到街道的绕射和散射损耗，其取决于频率、街道

16、宽度、移动台的高度以及街道相对于基站、移动台连线的方位，具体表达式为：Lrtshm16.9 10log w 10log f 20log hm Lori , hRoof0,Lrts这里， hm hb hm式中， Lori 是考虑到街道方向的实验修正值，且各项参数为<35559010 0.345 ,0Lori 2.5 0.075( 35 ), 35虽建筑物增加而增大。4.0 0.114( 35 ), 55从式()中可以得出： Lrts 虽街道宽度增加而减少，Lmsd多重屏障的绕射损耗依赖于建筑建的距离、基站和移动台的高度以及载波频率、基站高度和屋顶高度。具体表达式为：Lmsd Lbsh K

17、a Kd log d K f log f 9logb0式中，Lbsh和Ka表示由于基站天线高度降低而增加的路径损耗；Kd和Kf为Lmsd与距离d和频率 f 相关的修正因子，与传播环境有关，各项参数的值为18log(1hb), hbhRoofLbsh0,hbhRoofKa54,54 0.854 0.8hb,hb,hbhbhbhRoofhRoof 且 d0.5kmhRoof 且 d0.5kmKa18,18 ( hb / hRoof ), hbhbhRoof hRoofKf4 (f /925 1),4 (f /925 1),中等城市及具有中等密度 树林的郊区中心大城市中心当基站天线高于屋顶 ( h

18、hRoof )时，从式()中得出：Lbsh虽建筑物间隔增大而减少；将导致54dB的损耗，当天线低于屋顶时将导致多余 54dB的损耗，此时当链路距离 相当小(<5000)时，超出54dB的损耗数会减小；当基站天线高于屋顶(h hRoof) 时，距离每增加10km,Lmsd增加18dB；当基站天线低于屋顶(h hRoof )时，Lmsd虽距 离的增大而增加的更多。( 2) COST-231 Walfisch-lkegami 模型仿真结果和分析这里只考虑基站天线高于建筑物平均高度的情况， ；另外设移动台位于街道中央， 并选取f=900MH和1800MHz基站天线高度hb=30m街道宽度w=20

19、m移动台天线高度 hm=,建筑物的间隔b=40m入射电波与街道走向之间的夹角90°，建筑物高度hRoof=15m以下就是仿真过程，仿真所用程序见附录，仿真得图形如图3-4所示：图 3-4 COST-231 Walfisch-lkegami 模型仿真图在仿真之前规定了非视距传播(NLOS适用条件和主要参数进行，设定了非视距 传输的参数，分别对f=900MH® f=1800MHZ勺非视距传播模型进行了仿真，对于视 距模型只对f=900MHZ这个频率进行了仿真。从仿真结果可以得知，对于COST-231Walfisch-lkegami模型在0范围内大幅度衰减，在0.5km之后缓慢衰

20、减切成上升 趋势，很明显视距路径损耗要远远小于非视距损耗，这是在相同发射频率下。对于 非视距路径损耗在不同发射频率下，也是频率越高，意味着损耗也就越大。COST-231 Hata 模型(1) COST-231 Hata模型的基本原理COST-231Hata模型和Okumura-Hata模型主要的区别是频率衰减的系数不同，其中频率衰减因子为，Okumura-Hata模型的频率衰减因子为另外 COST-231Hata模型 还增加了一个大城市中心衰减 Cm大城市中心地区路径损耗增加 3dB。COS-231-Hata 模型路径损耗Lp随着f, d的增加而增大，随着hb, hm的增大而减小，所以在给定的

21、 范围内，f、d越大，hb、hm越小，路径损耗Lp越大；f、d越小，hb、hm越大，路径损耗Lp越小。COST231-Hata模型路径损耗Lp在不同的环境中有所不同，在大城市， 中小城市，郊区，乡村的损耗依次减小。COS1231-Hata传播模型适合于长距离(1 200km对15002000MH2频段进行预测。它适合DCS18001800MH2数字蜂窝系统)、 UMT(通用移动通信系统)及GSM1800勺宏蜂窝技术。国内外的有关文献报道了 TD-SCDM系统应套用的传播模型，普遍认为应使用CSOT231-Hata传播模型，但由于 CSOT231-Hata专播模型约适用于上限频率为 2000MH

22、z与TD-SCDM系统频段稍有差 异，所以COST231-Hata模型为基础的TD-SCDM传播模型在频率参数上需要进一步 校正。1500MHWf <200MHz基站天线高度1mc Hmc 10m基站和移动台间的距离COS"231-Hata模型路径损耗计算的经验公式为:COST-231 Hata模型是以载频 30mC HtX 200m移动台天线高度1kmc d< 20km为基准条件得到的。Lp(dB) 46.3 33.9lg f 13.82lghb a(hm) (44.9 6.55lghb)lgd Ccell CterrianCM式中， a(hm )为移动台天线高度修正因

23、子，由下式给出：即a(hm)8.29(lg1.54hm)2 1.1(dB),3.2(lg1.54hm) 4.97(dB),(1.1lg f 0.7)hm (1.56lg f 0.8)(dB), 中、小城市f MHz,大城市f 300M Hz,大城市城市郊区Ccell 为小区类型校正因子，由下式给出：即0,Ccell2lg f /282 5.4(dB)，4.78(lg f ) 18.33lg f 40.98(dB), 乡村CM 为大城市中心校正因子，由下式给出：即C0(dB),中等城市和郊区CM3(dB)，大城市中心式中：f为载频，hb为基站天线高度，hm为移动台天线高度，d为基站和移动台间 的

24、距离， Cterrian 为地形校正因子， 反映了一些重要的地形环境因素对路径损耗的影响， 如水域、树木、建筑等。合理的地形校正因子可以通过传播模型的测试和校正得出， 也可以由用户指定。(2) COST 231-Hata模型仿真及结果分析 以下就是仿真过程，仿真所用程序见附录，仿真得图形如图 3-5 和 3-6 所示， 图 3-5 为相同条件下不同区域的路径损耗，图 3-6 为同一区域不同条件下的路径损 耗。图 45 相同条件下不同区域的路径损耗分别测试大城市、中小城市、郊区三个不同区域的无线环境路径传输损耗，大 城市路径损耗最大，中小城市次之，郊区最小。因为大城市高大建筑物巨多，行人 及车辆

25、复杂繁多，他们都会对信号的传播形成障碍，使得信号散射、反射、绕射的 机会增多，程度加重，受多径衰落的影响严重；中小城市相对于大城市而言，其建 筑物，行人及车辆都会少许多，无线传输环境的质量相对较好，路径损耗较低；而 郊区多为空旷地带，无线信号多为视距传播，受多径衰落影响最小，主要为大尺度 衰落。图 4 5 同一区域不同条件下的路径损耗同一区域（如大城市中），在载频（f ）、基站天线高度（Hb）相同的情况下，随 着移动台天线高度（Hm的增高路径传输损耗减小；同一区域（如中小城市中），在 载频（f ）、移动台天线高度（Hb）相同的情况下，随着基站天线高度（Hb）的增高路 径传输损耗减小；同一区域（

26、如郊区），在基站天线高度（H）、移动台天线高度（H） 相同的情况下，随着载频（f、的增加路径传输损耗增加。所以，路径传输损耗随着 基站天线高度（H）和移动台天线高度（H）的增高而减小，随着载频（f、和传输 距离（d）的增加而增加。结论由仿真条件可知COST-231 Hata模型工作频段较小，Okumura-Hata模型和 COST-231Walfisch-lkegami 模型工作频段较大，Okumura-Hata模型和 COST-231Hata 模型作用距离较长，而 COST-231 Walfisch-Ikegami 模型作用距离较短， Okumura-Hata模型和COST-231 Hata

27、模型可以用于宏蜂窝，而 COST-231 Walfisch-Ikegami 模型可以用于微蜂窝，Okumura-Hata模型和COST-231 Hata模型 基站天线高度和移动台天线高度范围较大， COST-231Walfisch-lkegami 模型范围较 小，Okumura-Hata模型和COST-231 Hata模型可以用于城市等高建筑群区域， COST-231 Walfisch-Ikegami 模型用于低建筑群区域。由仿真结果可以知道，对于经验模型，在其他条件不变的情况下，频率越高， 传播过程中的损耗也就越大。对于 Okumura-Hata模型，中小城市和大城市在移动台 高度、频率、基

28、站高度一定的情况下，损耗基本上是相同的，在相同的频率下中小 城市和大城市的衰减最为严重，郊区次之，农村的衰减最少，Okumura-Hata模型适用于大区制移动系统，但是不适合覆盖距离不到1km的个人通信系统，Okumura-Hata 模型基站天线高度高于其周围屋顶的宏蜂窝系统，因为在宏蜂窝中，基站天线都安 装在高于屋顶的位置，传播路径损耗主要由移动台附近的屋顶绕射和散射决定；对 于COST-231 莫型，随着距离的增加，信道的衰减呈上升趋势。衰减最大的是中小城 市地区，然后是大城市地区，大城市和中小城市的衰减趋势较为接近，接下来是郊 区地区，最后是农村地区，COST-231模型和Okumura

29、-Hata模型主要的区别在于频率 衰减系数的不同。COST-231 Hata模型的频率衰减因子为，而 Okumura-Hata模型的 频率衰减因子为。另外，COST-231模型还增加了一个大城市中心衰减因子 CM对于 COST-231 Walfisch-lkegami模型，很明显视距路径损耗要远远小于非视距损耗。室内模型衰减因子模型衰减因子模型为室内经验模型，用于同层或不同层的传播路径损耗的预测。由 于该模型路径损耗线性地取决于收发天线之间距离对数，因此也把该模型称为单斜 率模型。衰减因子模型灵活性很强，精度高。其理论预测值与实际预测值得标准偏 差为4dB。而对数距离的偏差达13dBo但衰减因

30、子模型的误差比较大，常用于覆盖 估计，工程中也常用实际模型测试来修正衰减因子。对于同层传播的路径损耗表示 为：()L（d） L（d 0） 10nsflg（） FAFd。式中nsf表示同层路径损耗的指数值，对于不同类型的覆盖区域nsf有所不同，具体见 表（3-1 ），FAF表示楼层衰减因子，在遇到障碍物时，可根据障碍的类型折算相应的 损耗，表（3-2 ）列出了典型障碍物的FAF值。表3-1nsf在各种不同区域下的取值覆盖区域类型路径损耗指数值开阔区域半开阔半封闭区域3全封闭区域表3-2典型障碍物的FAF参考值玻璃墙（dB）普通砖墙（dB）钢筋混凝土墙（dB）金属、隔音墙（dB）238 10151

31、825以上对于目前 WLAN来说，频段为2400MHZ室内环境中近地距离取1米f取2400MHZ 时的路径损耗为40 dB;根据实际工程应用经验，大型建筑物楼层之间往往采用钢筋 混凝土结构，对信号的屏蔽很强，一般只考虑信号对同层的覆盖，实际公式可省去FAF 即：()L（d） L（d0）10 nsf|g（Q）doDevasirvatham等人发现，室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子，且随距离成指数增长，对于多层建筑物，公式（）可以改为：()L（d） L（d0）10 nsflg（g） d FAF d0其中，为信道的衰减常数，为频率的函数，单位是dB/m。Devasirvatham等对模型

32、提出修正，在850, 1700和4000MHZ所得的实验值表示对四层建筑物的衰减因子在和 m之间变化。而对二层建筑物在和 m之间变化。表43衰减因子改进模型参数建筑物类型频率/ MHZa建筑物1 （四层）85017004000建筑物2 （两层）85017004000Keenan-Motley 模型无线电波室内传播Keenan-Motley模型通过安装在室外的无线来接受从外界传 来的无线信号，通过有线接口的转换并在有线路径上传输至室内接、收转换器，由 室内接收转换器将有线信道传来的信号转化成适合在无线信道上传输的信息，并通 过室内发射天线发射出去，并由移动台内的接收天线接收。Keenan-Mot

33、ley模型适用于900MHZ和2GHZ室内环境。Lin door Lr k F( p) W Ld()其中，Lr为路径损耗Lr 20lg d 20lg f 28 ;d是到天线的距离（m）；是频率（MHz）; k是直达波穿透的墙壁数；F是楼层衰减因子（dB） ； P是直达波穿透的墙壁数； W是 墙壁衰减因子（dB）； Ld是多经损耗因子（dB）;把信道中传播的多径分量发生的传输损耗和与散射体发生碰撞产生的发射损耗 分开时，多径分量的幅度增益可表示为：Lilk 1 S（i）La丄()aij pil10 20乙 2，Zil>1其中，i表示多径传播中的一根射线在传播过程中经历的反射次数，(对于非视

34、距传播情况下，则i工0); l表示经历了 i次反射的第l条多径分量；k表示第il 条射线的第k次反射。Pil exp( j2Zil/入)，入是载波的波长。Lilk是由于对散射体 的反射而造成的路径损耗，用来表征第il条多径分量经过k次反射之后的能量损失， 单位为dB。La是由于天线方向性等因素造成的能量损耗，单位也为dB oS(i )为Dirac- S函数；Z,是第il条射线的路径长度，Z >1是远场辐射条件的要求。由 于实际传播环境中反射的复杂性，Lilk可以被建模为一个呈正态分布的随机变量，即 Lilk - N(Llll,(Llll /10)2)。考虑了多径分量在传播过程中与散射体碰

35、撞产生的反射损耗之后，利用电磁波 传播的概率模型，在NLOS青况下，制定位置r处的接受功率可以计算如下：1 l沖 Lilk U (i)La()P(x,y) PTxGtGr10 1Ok0Qi (r)i 1式中Px是发射功率，Gt, Gr分别是发射增益和接收增益，Qi(r)是在连续情形 下从原点出发，经过i次反射，最后到达位置(x，y)的随机射线的概率密度函数。在二维平明中，我们主要研究 Euclid距离度量下的连续情形随机射线的概率密 度函数为：22Qk(r, ) exp =r()DkDk2(1 p) 2r 一2一exp a k式中Dk为一个约束参数，一般可以令 Dk 盹，k表示反射的次数。d是

36、二维 渗流网格中一个非常重要的几个参数，定义为网格中非空格子之间的平均距离，写 为d a/T匚，其中，a是网格的间隔，P是网格为空的概率。不失一般性，我们可以将参数先设置为：La 0，Lilk L Llll ,kLin 10/10,Pt Gt Gr 1，经过严格的数学推导，可以得到 Euclid 的随即网络信道中(X, y )处的接受功率为：3r珂11,2, i,距离度量下P(r)盒&其中C为常数，是初始损耗量，2 I(Le2ue u ) C() a2r y0 VEJ3对数距离路径损耗模型室内无线信道与传统的无线信道相比，具有两个显着的特点：其一，室内覆盖 面积小得多；其二；收发机间的

37、传播环境变化更大。研究表明，影响室内传播的因 素主要是建筑物的布局，建筑材料和建筑类型等。室内通道分为两种，一种是视线 可及的信道，另一种是受到不同程度阻隔的通道。建筑物有许多不同的间隔方式， 它们的实体和电气特性也差异很大，很难靠着通用模型来分析室内信道。下列方程式是利用对数距离路径损耗模型所得到的室内信道实际路径损耗模型：PL(d) PL(d0)10n Iog(d/d0) X其中X是以分贝为单位的零平均值高斯随机变量,则是标准差。如果为固定装置，则可X的影响忽略不计。利用式计算式（）中距离的路径损耗值，再将结果 代入式（）即可得到:PL(d) 20log10(fMHz) 20log10(d

38、) 28PL(d) 20Iog10(fMH Z) 10nlog10(d)28 Xn的值不会随频率改变太多，但会受周围环境和建筑物类型影响。建筑物内的传播模型包含建筑物类型和障碍物的影响。此模型不但有弹性，还 能将路径损耗测量值与预测值间的标准差减到4dB左右，胜过仅使用对数距离模型是的13dB,式衰减因子模型;PL(d) 20Iog10(fMH Z) 10nSFIog10(d) 28 FAF其中nSF代表同楼层测量时的路径损耗指数，FAF则是很多研究表明，无论室内与室外，平均接收信号功率距离的对数衰减。而室内 路径损耗遵从公式：PL(dB) PL(d0)10 nlog(d/d0)X其中，n为路

39、径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速率，它依赖于周围坏境 和建筑物类型。do为近地参考距离，pl（ do）为参考路径损耗，由测试决定，d为收 发天线之间的距离。X标识标准偏差为 的正态随机变量，考虑环境杂乱因子。该 模型可用于无线系统设计和分析过程中，对任意位置接收功率进行计算机仿真。小结移动通信系统与固定通信系统基本区别在于信号的传播特征不同，信号传输过 程很难确定，尤其是在室内环境和室外环境中，移动通信信道在这些条件下的复杂 性使得无法推导出能估计任一点给定点上的信号场强值的模型。移动通信系统的设 计人员利用的模型，要么就是统计的和近似地反映真实环境的，要么就是需要功能强大地计算机来进行

40、计算，已获得更确切的结果。如果要采用更为精确的方法，则。因此， 在系统设计阶段运用这些模型进行传播预测是非常重要的，对蜂窝系统尤其是这样。需要知道传输环境的详细、精确的数据（如建筑物的位置和尺寸、类型等）附录Okumura-Hata 模型源程序clc;clear all;disp('please input d= ?(0:100)')d=input('d= ');disp('please input f = ?(150:1500)')f=input('f= ');disp('please input h_m= ?(1:10

41、)')h_m=input('h_m= ');disp('please input c_t=?')c_t=input( 'c_t= ') 零地形校正因子，本程序中取为l_p1=okumura_hata_mode(f,h_m,d,1,1,c_t);中小城市 okumura_hata_model_p2=okumura_hata_mode(f,h_m,d,2,1,c_t);大城市f<=300MHz)okumura_hata_model_p3=okumura_hata_mode(f,h_m,d,3,1,c_t);大城市f>=300MHz

42、)okumura_hata_model_p4=okumura_hata_mode(f,h_m,d,2,2,c_t);l_p5=okumura_hata_mode(f,h_m,d,3,3,c_t);郊区 okumura_hata_mode 乡村 okumura_hata_modeplot(d,l_p1,'-r',d,l_p2,'-r',d,l_p3,'-r',d,l_p4,'.',d,l_p5,'.m');xlabel(' 距离 /km');ylabel(' 路径损耗 /dB');ti

43、tle('Okumura-Hata 模型路径损耗 ');legend('中小城市','大城市fv=300MHz','大城市f>=300MHz','郊区','乡村','location','best') ;function l_p=okumura_hata_mode(f,h_m,d,q,p,c_t)if q=1&p=1a=*log10(f).*h_m-*log10(f); %中小城市，移动台天线高度修正因子h_b=50;c=0;elseif q=2&

44、;p=1a=*(log10*h_m)A;修正因子大城市(fv=300MHz),移动台天线高度h_b=50;c=0;else q=3&p=1a=*(log10.*h_m)A;大城市(f>300MHz),移动台天线高度修正因子h_b=50;c=0;end% if q=1&p=1% c=0;城市,小区类型修正因子 c% endif q=2&p=2c=-2*(log10(f/28)A;郊区,小区类型修正因子 ca=*log10(f).*h_m-*log10(f);h_b=100;elseif q=3&p=3c=*(log10(f)A*log10(f);%乡村,小区

45、类型修正因子 ca=*log10(f).*h_m-*log10(f);h_b=100;endI_p=+*log10(f)*log10(h_b)-a+ 附录COST-231 Walfisch-Ikegami 模型源程序：clc;clear all ;f=900;d=:5;y=Walfish_Ikegami_LOS(900,d);d1=:5;Model=1;Hm=;Hb=30;w=20;b=40;Phi=90;Hroof=15;f1=900;f2=1800;y1=Walfish_Ikegami_NLOS(Model,f1,d1,Hm,Hb,Hroof,w,b,Phi);y2=Walfish_Ike

46、gami_NLOS(Model,f2,d1,Hm,Hb,Hroof,w,b,Phi);plot(d,y, '-b' ,d1,y1, '-r' ,d1,y2, ':k' ); xlabel( ' 距离 /km' );ylabel( ' 路径损耗 /dB' );title( 'COST-231-Walfish-Ikegami 模型路径损耗 ' );legend( ' 视距路径损耗 f=900MHz', ' 视距路径损耗 f=900MHz', ' 视距路径损耗f=1

47、800MHz', 'location' , 'best' ) ;grid;%COST-231-Walfish-Ikegami 视距模型function y=Walfish_Ikegami_LOS(f,d)y=+26*log(d)+20*log(f);%COST-231-Walfish-Ikegami 非视距模型function y=Walfish_Ikegami_NLOS(Model,f,d,Hm,Hb,Hroof,w,b,Phi)Lfs=+20*log(d)+20*log(f);%自由空间的损耗从屋顶到街道的绕射和散射损耗if (Phi>=0)&

48、amp;Phi<35Lori=-10+*Phi;elseif Phi>=35&Phi<55L0ri=+*(Phi-35);elseif Phi>=55&Phi<=90Lori=+*(Phi-55);%考虑到街道方向的实验修正值endLrts=*log(w)+10*log(f)+20*log(Hb-Hm)+Lori;if Hroof>HmLrts=Lrts;else Lrts<=0Lrts=0;end多屏绕射损耗if Hb>HroofLbsh=-18*log(1+Hb-Hroof);else Lbsh=0;endif Hb>H

49、roofka=54;elseif Hb<=Hroof&d>=ka=*(Hb-Hroof);elseif Hb<=Hroof&d<ka=*(Hb-Hroof)*(d/;endif Hb>Hroofkd=18;elsekd=18-15*(Hb-Hroof)/Hroof;endif Model=1 %Model=1;中等规模城市和植被密度适中的郊区中心kf=-4+*(f/925-1);elseif Model=2 %Model=2;大城市的中心kf=-4+*(f/925-1);%多屏绕射损耗endLmsd=Lbsh+ka+kf*log(f)+kd*log(d)-9*log(b);y=Lfs+Lrts+Lmsd; %非视距传播路径损耗COST-231 Hata 模型源程序：不同区域相同工作条件）clear;f=1800;Hm=3;Hb=150;d=1:20;C_terrian=0;Cm=3;% 大城市a_Hm=*(log10*Hm)A;C_cell=0;Lp1=+*log10(f)*log10(Hb)-a_Hm+ %Cm=0;% 中小城市大城市损耗；a_Hm=*log10(f)*Hm-*log10(f);C_cell=0;Lp2=+*log10(f)*log10(Hb)-a_Hm+ %Cm=0;% 郊区中小城