路径损耗模型和参数-ITU
简化的路径损耗模型
简化的路径损耗模型信号传播的复杂性使得用一个单一的模型准确描述信号穿越一系列不同的环境的路径损耗的特征非常困难。
准确的路径损耗模型可以通过复杂的射线追踪模型或者经验测量获得，其中必须满足严格的系统规范，或者基站和接入点的布局必须在最佳的位置。
然而，出于对不同系统设计的通用权衡分析，有时候最好的方式是用一个简单的模型抓住信号传播的本质特征，而不是求助于复杂的路径损耗模型，后者也仅仅是真实的信道的近似。
这样，下面这个路径损耗（以距离为自变量的函数）的简单模型成为系统设计的常用方法。
(2.20)如果用dB衰减的形式表达，则为：(2.21)在这个近似公式中，K是无单位常数，取值取决于传播、天线参数和阻塞引起的平均衰减，d0是天线远场的参考距离，γ是路径损耗指数。
由于在天线近场存在散射现象，模型（2.20）通常只适用于传播距离d＞d0，其中室内环境下假设d0的范围是1-10米，室外环境下假设d0的范围是10-100米。
K的值小于1，而且通常被设定为在距离d0处的自由空间路径损耗（这个设定已经被经验测试数据证实）：(2.22)或者K也可以由在d0处的测量数据决定，并且进行进一步的优化，以便模型或者经验数据之间的均方误差（MSE）能够最小化。
γ的值取决于传播环境：对于近似遵循自由空间模型或者双路径模型的传播来说，γ值相应地取为2—4。
在更复杂的环境中，γ值可以通过拟合经验测试数据的最小均方误差（MMSE，Mimimum Mean Square Error）来取得（如下面的例子所示）。
或者γ值也可以由考虑了载频和天线高度的经验模型（如Hata模型、Okumura模型等）来取得。
表格2.1概括了900MHz下不同的室内环境和室外环境下的γ值。
如果载频更高，则路径损耗指数γ也会更高。
主要指出的是，室内环境下γ的取值范围变化比较大，这是由地板、隔墙和物体引起的信号衰减导致的。
应用场景：对于一个2GHz室内系统，P r/P t的现场测试数据如表格2.2所示。
ITU-R 1238-5
ITU-R P.1238-5 建议书
5
当不存在外部路径时，在5.2 GHz 频率上的测试结果表明 ，在正常入射角下，典型的钢筋 混凝土楼板和吊顶的伪天花板一起引入的平均附加损耗为20 dB，其标准差为1.5 dB。灯具使 平均损耗增加到30 dB，其标准差为 3 dB； 楼板下的通风管道使平均损耗增加到36 dB，其标 准差为5 dB。在如射线跟踪那样的位置专用的模型中，应该使用这些值，而不用Lf。 室内阴影衰落统计呈正态分布。表4给出了标准差值（dB）。 表4 用于室内传输损耗计算的阴影衰落统计的标准差（dB）
频率 900 MHz 1.2-1.3 GHz 1.8-2 GHz 4 GHz 5.2 GHz 60 GHz
（ 1）
居民楼 – – 28 – – – –
办公室 33 32 30 28 31 22 22
商业楼 20 22 22 22 – 17 –
70 GHz（ 1）
（ 1）
60 GHz和70 GHz的数值是假设在单一房间或空间内的传输，不包括任何穿过墙传输的损耗。 距离大于100 m时，60 GHz 附近的气体吸收已很重要，它可能影响频率重复使用的距离（见 ITU-R P.676建议书）。
4
ITU-R P.1238-5 建议书
其中： N： 距离功率损耗系数 f： 频率（MHZ） d： 基站和便携终端之间的距离（其中d＞1 m ） Lf： 楼层穿透损耗因子（dB）
n ： （ n≥ 1） 基站和便携终端之间的楼板数。
表2 和3给出了一些典型参数。它们是基于各种各样的测量结果得到的。在本节末尾给出 了附加的通用指导原则。 表2 用于室内传输损耗计算的功率损耗系数N
6
ITU-R P.1238-5 建议书
无线传播路径损耗
给定频率的无线制式，无线传播损耗主要是随距离变化的路径损耗(Path Loss)，影响该路径损耗的三种最基本的传播机制为反射、绕射和散射，即有反射损耗Re flection Loss)、绕射损耗(Scattered Loss)、地物损耗(Clutter Loss)。
如果电磁波穿过墙体、车体、树木等等障碍物，还需考虑穿透损耗(Penetration Loss)。
如果将手机贴近的人体使用，还需考虑人体损耗(Body Loss)等等。
路径损耗的环境因子系数n 一般随传播环境不同而不同，一般密集城区取4〜5,普通城区取3〜4，郊区取2.5〜3。
在实际无线环境中，天线的高度可以影响路径损耗。
一般发射天线或接收天线的高度增加一倍，可以补偿6dB的传播损耗。
反射损耗随反射表面不同而不同，水面的反射损耗在0〜1dB，麦田的反射损耗在2〜4dB，城市、山体的反射损耗可达14dB〜20dB.绕射波在绕射点四处扩散，扩散到除障碍物以外的所有方向，不同情况损耗差别较大。
地物损耗主要由于地表散射造成，损耗大小视具体情况而定。
穿透损耗和建筑物的材质以及电磁波的入射角关系较大，一般情况下隔墙阻挡取5〜20dB，楼层阻挡每层20dB，厚玻璃6〜10dB，火车车厢的穿透损耗为15〜30dB，电梯的穿透损耗为30dB左右。
人体损耗一般取3个dB，也就是无线电波经过人体，一半的能量被人体吸收。
HUAWEI室内分布系统传播模壁■华为室内传播模型华为以ITU模型、Keencin-Motley模型为参考，结合大量的实践经验和数据总结，提出华为室内覆盖传播模型：PL(d) 20 r|:log( /) + 10 :|:n r|: log( d)- 13 dB+ !■/『)..•f:持率.单位MHz；n :室内路径损耗因子；d:移动台与天线之间的距离，单位为m ;招:慢衰落余童，取值与覆盖概率要求和室内慢衰落标准差有关；蜘=£耳:Pi，第画隔墙的穿透损耗；n,隔墙数量；。
自由空间路径损耗模型
自由空间路径损耗模型一、引言自由空间路径损耗模型是无线通信领域中常用的一种模型，用于描述无线信号在自由空间中传播过程中的信号损耗情况。
该模型基于电磁波的传播特性和自由空间中的阻抗特性，通过计算距离和频率等参数，可以估计信号在传播过程中的损耗情况。
本文将介绍自由空间路径损耗模型的原理、计算公式以及应用场景。
二、自由空间路径损耗模型的原理自由空间路径损耗模型是基于电磁波在自由空间中传播的特性来建立的。
根据电磁波传播的规律，信号在自由空间中的损耗主要取决于传播距离和频率。
在传播距离相同的情况下，频率越高，损耗越大。
这是因为高频信号的波长较短，更容易受到自由空间中的散射、反射和衰减等因素的影响。
三、自由空间路径损耗模型的计算公式自由空间路径损耗模型的计算公式如下：路径损耗(dB) = 20log10(d) + 20log10(f) - 147.55其中，路径损耗是以分贝（dB）为单位的，表示信号在传播过程中的损耗情况；d是传播距离，单位为米（m）；f是信号的频率，单位为赫兹（Hz）。
四、自由空间路径损耗模型的应用场景自由空间路径损耗模型主要应用于无线通信系统的规划和设计中。
通过该模型，可以估计信号在不同距离和频率下的损耗情况，从而确定无线设备的传输距离和功率要求。
在无线通信系统的建设过程中，合理地选择信号的频率和功率，可以有效地提高信号的覆盖范围和质量。
自由空间路径损耗模型还可以应用于无线信号强度的预测和建模。
通过测量不同距离和频率下的信号强度，可以建立信号强度的模型，为无线定位、无线室内覆盖等应用提供参考。
五、总结自由空间路径损耗模型是无线通信领域中常用的一种模型，用于描述无线信号在自由空间中传播过程中的信号损耗情况。
该模型基于电磁波的传播特性和自由空间中的阻抗特性，通过计算距离和频率等参数，可以估计信号在传播过程中的损耗情况。
自由空间路径损耗模型在无线通信系统的规划和设计中起着重要的作用，可以优化无线设备的传输距离和功率要求。
基于路径损耗模型参数实时估计的无线定位方法
第２ ３卷 第 ９期
２１ ０ ０年 ９月
传 感 技 术 学 报
Ｃ ＮＥ Ｅ Ｊ ＲＮ ＥＮ Ｏ Ｓ ＡＮＤ ＡＣ ＵＡ Ｏ ＨＩ Ｓ ＯＵ ＡＬ ＯＦ Ｓ Ｓ Ｒ Ｔ Ｔ ＲＳ
Ｖ０ ． Ｎｏ ９ １２３ ．
Ｓ ｐ ．２ ０ ｅ ｔ ０１
Ｗ ｉｅ ｅ ｓ Ｌｏ ａ ｉ ａ ｉ ｎ Ａｌ ｏ ｉ ｍ ｓ ｄ ｏ ｔ ｓ ｏ ｅ ｒ ｌ ｓ ｃ ｌ ｔｏ ｇ ｒ ｔ ｚ ｈ Ｂａ ｅ ｎ Ｐａ ｈ Ｌｏ ｓ Ｍ ｄ ｌ Ｐａ ａ ｅ ｅ ｔｍ ａ ｅ ｎ Ｒｅ １Ｔｉ ｅ ｒ ｍ ｔ ｒ Ｅｓｉ ｔ ｄ ｉ ａ ． ｍ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｏ ａｉａｉｎ ｉ ｒｌ ｓ ｅ ｏ ｅｗｏ ｋ ａ ｒ ｗｎ ｉ ｒ ａ ｉ ｇ ａｔ ｎ ｉｎ． Ａｃ ｏ ｄｎｇ ｔ ｈ ｒ ｂ ｅ ｈ ｔｉ ｓ ｒ ｃ ：Ｌ ｃ ｌｚ ｔｏ ｎ ｗｉｅｅ ｓｓ ｎｓ ｒｎ ｔ ｒ ｓ ｈ ｓ ｄ ａ ｎｃｅ ｓｎ ｔ ｔ ｅ ｏ ｃ ｒ ｉ ｏ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌｍ ｔ ａ ｔ
无线信号传播模型简介
无线信号传播模型简介概述无线电波信道要成为稳定而高速的通信系统的媒介要面临很多严峻的挑战。
它不仅容易受到噪声、干扰、阻塞（blockage）和多径的影响，而且由于用户的移动，这些信道阻碍因素随时间而随机变化。
在这里，由于路径损耗和信号阻塞，我们试图找出接收信号强度随距离而变化的规律。
路径损耗（path loss）——被定义成接收功率和发射功率之差——是发射机的辐射和信道传播效应引起的功率损耗引起的。
路径损耗模型假设在相同的发射——接收距离下，路径损耗是相同的。
信号阻塞（signal blockage）是接收机和发射机之间吸收功率的障碍物引起的。
路径损耗引起的变化只有距离改变很大（100—1000米）时才明显；而信号阻塞（signal blockage）引起的变化对距离要敏感得多，变化的尺度与障碍物体的尺寸成比例（室外环境是10-100米，室内环境要小一些）。
由于路径损耗和信号阻塞引起的变化都是在较大的距离变化下才比较明显，它们有时候被称为大尺度传播效应。
而由于大量多径信号分量相互之间的相加（constructive）干涉和相消（destructive）干涉引起的信号强度变化在很短的距离下——接近信号的波长——就很明显，因此这种改变被称为小尺度传播效应。
下图是综合了路径损耗、阻塞和多径三种效应后，接收功率和发射功率的比值随距离而变化的假设图。
在简单介绍了信号模型后，我们先从最简单的信号传播模型讲起——自由空间损耗。
两点之间既没有衰减又没有反射的信号传播遵循自由空间传播规律。
接着我们介绍射线追踪（ray tracing）传播模型。
这些模型都是用来近似模拟可以由麦克斯韦方程组严格计算的电磁波传播模型。
当信号的多径分量比较少时，这些模型的准确度很高。
射线追踪（ray tracing）传播模型受信号传播所在区域的几何形状和导电特性的影响很大。
我们还列出了一些更简化的、参数更少的、主要应用于实际网络的工程分析和无需复杂计算的网络设计的通用传播模型。
无线路径损耗之射线追踪模型
无线路径损耗之射线追踪模型1概述在一个典型的市区或室内环境中，从一个固定源发射出来的无线信号会在环境中碰到多个物体，产生发射信号的反射复制信号、衍射复制信号、散射复制信号等（如下图所示）。
这些发射信号的额外复制品——也被称为多径信号分量——与接收器接收到的LOS信号相比，可能有功率上的衰减，可能有时间的延迟，可能有相位和/或频率上的偏移。
多径信号和发射信号在接收器端叠加在一起，经常使得接收信号相对发射信号出现严重的扭曲。
在射线追踪模型中，我们假设存在有限数量的反射物，并且这些反射物的位置和导电特性已知。
前面说过，借助恰当的边界条件，我们能够通过求解麦克斯韦方程组解出多径传播的细节。
然而，计算的复杂性让这个解决方法失去实用性，无法成为一个通用模型。
而射线追踪模型用简单例子来代表电磁波的波阵面，从而对信号传播进行了简化。
这样，波阵面上的反射、折射和衍射效果就由复杂的麦克斯韦波方程简化为简单的几何方程。
当接收器离开最近的散射体的距离大大超过波长，并且所有散射体相对波长足够大、散射体相当平滑时，射线追踪模型的近似误差非常小。
将射线追踪模型和经验测试数据比较后显示，它能够在乡村区域、发射器和接收器都接近地面的城市道路，及附加适当衍射系数的室内环境准确模拟接收信号的功率。
不过，射线追踪模型不能准确捕捉除接收功率变化之外的其它传播效应，比如多径信号的时延扩展（delay spread）。
最常用的射线追踪模型包括了所有衰减多径分量、衍射多径分量和散射多径分量。
这个模型使用了发射器和接收器周围所有物体的几何特征和导电特征。
基于射线追踪的计算机程序，比如朗讯的Wireless Systems Engineering software (WiSE)、Wireless Valley的SitePlannerR和Marconi的PlanetR EV被广泛使用于室内和室外环境的系统规划。
在这些程序中，计算机图形和航空照片（室外无线信道）或者建筑结构图（室内无线信道）结合，以获得环境的三维地理图像。
信号传播损耗损耗模型
信号传播损耗损耗模型
信号传播损耗模型是一种用数学表达式表示的信号传播损耗的模型，它可以用来计算信号在传播过程中的衰减程度。
常见的信号传播损耗模型如下：
- 自由空间路径损耗模型：适用于无障碍物的开阔环境，传播损耗只考虑距离和信号频率。
- 两射频单元间的传播损耗模型：适用于距离较远且地面为开阔平整环境的场景。
该模型考虑了直射线和地面反射线给信号传播损耗带来的影响。
- Hata模型：适用于城市微波广播频段，频率范围在150MHz到1.9GHz。
此模型可根据不同的城市地形和天线高度进行调整。
- 瑞利损耗模型：适用于严重多径环境，如城市建筑物密集地区。
该模型考虑多径反射效应，其核心思想是信号传输受到大量随机反射和散射的影响，信号损耗随距离的平方成比例增加。
- Longley-Rice模型：也称不规则地形模型，适用于复杂地形环境，如山区、峡谷等。
5建筑物进入损耗
ITU-R P.1411 -4 建议书300 MHz至100 GHz频率范围内的短距离室外无线电通信系统和无线本地网规划所用的传播数据和预测方法（ITU-R 211/3 号课题）（1999-2001-2003-2005-2007年）范围本建议书提供了有关300 MHz-100 GHz频率范围上户外短距离传播的指南。
提供了以下信息：视距（LoS）和非视距（NLoS）环境下的路径损耗模型、建筑物入口损耗、街道峡谷和屋顶环境下的多路径模型、信号成分数量、极化特性和衰减特性。
国际电联无线电通信全会，考虑到a）正在大力开发许多新的短距离（工作距离小于 1 km）移动和个人通信应用；b）对无线本地网（RLAN ）和无线本地环路系统有着很高的需求；c）采用非常低功率的短距离系统对提供移动和无线本地环路环境中的业务具有许多优点；d）传播特性和由同一地区内多用户导致的干扰的知识对系统的有效设计是非常关键的；e）有需要对一般模型（即独立场地）与对初始系统规划和干扰评估的建议以及对确定性模型（或特殊场地）做一些详细的评估，注意到a）ITU-R P.1238建议书提供在900 MHz至100 GHz频率范围内的室内传播的指南，且应对那些已有的室内和室外两种条件进行考虑；b）ITU-R P.1546建议书提供在30 MHz至3 GHz频率范围内，工作在1 km和更长距离的系统的传播指南，建议1 附件1中的信息和方法是为确定工作在300 MHz和100 GHz之间的短距离室外无线电系统传播特性所采用的。
附件11 引言在长度小于1 km的路径上的传播主要受建筑物和树木的影响，而不是地面仰角变化的影响。
其中建筑物的影响更突出，这是因为大多数短路径无线电链路都在城市和郊区。
移动终端多半是由步行者手持或位于车辆中。
本建议书规定的类别是针对短传播路径的，并为估算在这些路径上的路径损耗和时延扩展提供了方法。
2 工作环境和小区类型的规定本建议书中所描述的环境是单从无线电传播角度而言分类的。
路径损耗计算涉及的几种传播模型
（式 3.2-2）
)
大城市： a(hre) 8.29(log1.54hre)2 1.1dB ( f 300MHz) （式 3.2-3） a(hre ) 3.2(log11.75hre )2 4.97dB ( f 300MHz ) （式 3.2-4）
郊区：
Okumra-Hata 经验公式修正为 Lm L(市区） 2[log( f / 28)]2 5.4 农村：
3.1 自由空间的传播模型
= ������
������ ( ) ������ ( ) （式 3.1-1）
f 为频率（单位：MHz） d 为距离（单位：Km）
为自由空间传播损耗（单位：dB）；
3.2 实际工程中涉及的典型传播模型
3.2.1 Okumura-Hata 模型
１．Okumura-Hata 模型适用条件： １）频率范围是 150MHz 到 1500MHz， ２）小区半径大于 1 km 的宏蜂窝系统， ３）基站有效天线高度在 30 m 到 200 m 之间，移动台有效天线高度在 1 m 到
������������������������ ������ ������������������������ − ������ ������������������(������������������������) − ������
（式 3.2-7）
Le:传播损耗（单位：dB）
d：首发设备之间的距离（单位：Km）
（式 3.2-1）
其中：
f 是载波频率（单位：MHz）； hte 是发射天线有效高度（单位：m）； hre 是接收天线有效高度（单位：m）；
d 是发射机与接收机之间的距离（单位：Km）； a(hre ) 是移动天线修正因子，其数值取决于环境。
不规则地形路径损耗模型研究
新技术·新业务·行业应用DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2023.05.011不规则地形路径损耗模型研究［朱庆］针对复杂不规则地形下的电磁波传播损耗计算，介绍了常用的路径损耗建模方法，深入分析了ITU-RP.526、ITU-RP.1546和Longley-Rice 3种路径损耗计算模型，给出了适用范围，并在相同环境下的空对地信道计算中使用这3种模型进行仿真对比，结果表明，针对不同发送端高度的空对地信道，3种模型的仿真结果有一定的差距，建议在严重不规则的地形下，使用较高置信度参数的ITU-RP.1546和Longley-Rice模型来计算地域信号覆盖率。
朱庆硕士，中国电子科技集团公司第七研究所。
研究方向：无线通信，信道建模。
关键词：传播损耗建模空地仿真摘要1 引言无线信号的大尺度特征是指电磁波在传输路径中的损耗[1]，它跟电磁波的频率、天线的高度、天线的距离以及传输的环境都息息相关。
研究好信号的路径损耗模型具有十分重大的实际意义。
路径损耗依据环境差异会有较大的差别，在设计通信系统时，需要优先考虑通信设备使用环境的不同而有针对性的设计相应的系统指标[2]。
不同于光滑表面，不规则地形表面粗糙，需要考虑反射、衍射和多峰绕射等因素的影响，并需要和不同的地形进行适配，路径损耗模型需考虑多种因素才能提高其准确性，因此，精确的复杂地形下的路径损耗模型是在特殊区域进行无线通信网络组网和优化的关键[3]。
本文对比了3种不规则地形的路径损耗模型并进行了仿真分析。
2 路径损耗建模方法电磁波在相类似的环境中的路径损耗模型基本上没有大的差异，相似环境的路径损耗结果可以广泛适用，因此对不同环境下的路径损耗进行建模是十分重要的工作，路径损耗建模方法主要有两种。
（1）几何推测性建模方法。
这种模型适用于室内或者面积较小区域的场所，使用确定的地理信息并使用麦克斯韦方程组的解或者近似结果。
移动通信常见电波传播损耗预测模型
LEE宏蜂窝模型
• 基本思路 先把城市当成平坦的，只考虑人为建筑物的影响，在此基 础上再把地形地貌的影响加进来 • 地形地貌影响的三种情况 无阻挡 有阻挡 水面反射
（1）自然地形（高山、丘陵、平原、水域等） （2）人工建筑的数量、高度、分布和材料特性 （3）该地区的植被特征 （4）天气状况 （5）自然和人为的电磁噪声状况 （6）系统的工作频率和移动台运动等因素
常用的电波传播损耗预测模型
• Hata模型 根据应用频率的不同，分为Okumura-Hata 模型和COST 231 Hata模型 • CCIR模型 • LEE模型 • COST 231 Walfisch-Ikegami 模型（WIM模型）
[44.9 6.55 log(ht )] log(d ) C cell Cterrain
校正因子
中小城市 [1.11 log( f ) 0.7] hr [1.56 log( f ) 0.8] 2 f 300Mhz 大城市 郊区乡村 a (hr ) 8.29[log(1.54hr )] - 1.1 3.2[log(11.75h )] 2 4.97 f 300Mhz r
L=42.6+26log(d)+20log(f)
(2)非视距传播情况，路径损耗
L=L0+L1+L2 其中L0—空间损耗 L1—由沿屋顶下沿最近的衍射引起的衰落损耗
L1 16.9 10 log( w) 10 log( f ) 20 log(ht hr ) L11
2.4GHz频段模块的路径损耗怎么计算
2.4GHz频段现已成为家庭、办公室和工厂短距离无线应用的普遍选择。
通常，2.4GHz信道隶属于免许可的工业、科学和医学（ISM）频段。
ZigBee（IEEE 802.15.4）、Bluetooth（IEEE802.15.1）、Wi-Fi（IEEE802.11b/g/n）、无线通用串行总线（WUSB）和私有协议（如MiWi）等许多协议以及部分无绳电话均采用此频段。
然而，在2.4GHz ISM频段运行的不同协议会相互干扰。
因此，评估无线传输的范围和性能以创建相关模型来估算模块用于室内外短距离传输时的路径损耗就显得极为重要。
借助创建的模型，设计人员可初步估算出无线通信系统的性能。
性能参数包括范围、路径损耗、接收器灵敏度、误码率（BER）和误包率（PER），这些参数在任何通信系统中都非常重要。
路径损耗模型大尺寸模型用来预估长距离传输时的平均性能。
大尺寸模型取决于距离以及与频率关系不大的重要环境特性。
随着距离缩短，该模型会彻底瓦解，但其对于确定无线系统的工作范围并粗略规划网络容量很有用。
小尺寸（衰落）模型描述了一对一的信号变化。
这类模型主要涉及多路径效应（相位抵消）。
路径衰减被视为保持恒定，但主要取决于频率和带宽。
不过，最初的重点通常是信号在短距离或短时间内快速变化的小尺寸模型。
如果估算的接收功率足够大（通常与接收器灵敏度有关，也可能与使用的通信协议有关），则这条链路便可用于发送数据。
接收功率超出接收器灵敏度的量称为链路余量。
链路余量或衰落余量被定义为确保发送器与接收器间可靠无线链路所需的超出接收器灵敏度水平的功率（余量）。
在理想条件下（天线已精确对准、不存在多路径或反射并且没有损耗），必需的链路余量为0dB。
需要的确切衰落余量取决于链路所需达到的可靠性，但根据经验，最好始终保持22dB至28dB的衰落余量。
如果衰落余量在良好天气条件下不小于15dB，则可充分保证RF系统在恶劣条件（因天气、日光和射频干扰所致）下继续有效运行。
路径损耗模型和参数-ITU
路径损耗模型和参数-ITUITU-R P. 1791建议书*⽤于评估超宽带设备影响的传播预测⽅法（ITU-R 第211/3号课题）（2007年）范围本建议书提供适⽤1-10 GHz频率范围的⽅法，以计算视距（LoS）和障碍路径环境下室内和室外超宽带（UWB）系统的路径损耗，并评估传统窄带接收机从UWB发射机接收功率的情况。
国际电联⽆线电通信全会，考虑到a) 超宽带（UWB）技术是⼀项迅速发展的⽆线技术；b) 采⽤UWB技术的设备使⽤多个⾼速数据流，并覆盖⼴泛带宽；c) 了解传播特性对于评估UWB设备的影响⾄关重要；d) ⼈们既需要了解有关⼲扰评估的实验（即适⽤各站址）模型和意见，⼜需要了解进⾏详细传播预测所需的确定性（或针对具体站址的）模型，注意到a) ITU-R P. 525建议书提供有关⾃由空间衰减的计算⽅法；b) ITU-R P. 528建议书提供VHF、UHF和SHF频段航空移动和⽆线电导航业务的传播曲线；c) ITU-R P. 618建议书提供地对空链路的传播数据和预测⽅法；d) ITU-R P. 452建议书阐述约0.7 GHz⾄30 GHz频率范围内地球表⾯台站之间微波⼲扰的评估程序；e) ITU-R P. 1238建议书提出有关900 MHz⾄100 GHz频率范围的室内传播指导；f) ITU-R P. 1411建议书提供约300 MHz⾄100 GHz频率范围室外短路径的传播⽅法；*应提请⽆线电通信第1研究组注意本建议书。
g) ITU-R P.1546建议书提出有关30 MHz⾄3 GHz频率范围距离为1公⾥或1公⾥以上系统的传播指导；h) ITU-R P. 530建议书提供地⾯视距（LoS）系统设计的传播数据和预测⽅法，建议1应采⽤本建议书附件1提供的信息和⽅法计算1 GHz⾄10 GHz频率范围内UWB设备的路径损耗；2应采⽤本建议书附件2提供的信息评估传统窄带接收机从UWB发射机接收的功率。
itu-r关于电波传播的描述
itu-r关于电波传播的描述ITU-R是国际电信联盟无线通信部门（R部门）的一个组成部分，负责制定关于无线电通信的技术标准和频谱管理的相关建议。
对于电波传播的描述，ITU-R提供了一系列的参考内容，帮助业界了解和研究电波在大气中的传播规律和特性。
一、大气传播1. 简介：大气传播是指电磁波在地球大气中的传播行为，包括地面-空间传播、地面-地面传播和地面-海面传播等。
2. 传播机制：电磁波在大气中的传播机制主要包括地波传播、天波传播和空间波传播等。
3. 影响因素：大气传播的效果受多种因素影响，如频率、天线高度、天线指向、地形、气候条件和时间等。
二、电波路径损耗1. 定义：路径损耗是指电波在传输过程中，由于各种因素而造成的信号强度减弱。
2. 损耗计算：ITU-R建议了一些数学模型和公式，用于计算电波路径损耗，如自由空间传播模型、二次反射路径损耗模型和多径传播模型等。
3. 损耗因素：路径损耗的主要因素包括自由空间损耗、地形阻隔损耗、大气传播损耗和多径传播损耗等。
三、电波干扰1. 干扰类型：电波在传播过程中可能遇到各种干扰，如共频干扰、邻频干扰、多径干扰和地表反射干扰等。
2. 干扰特性：干扰的强度和频率特性会受到传播路径损耗、传播介质和周围环境等因素的影响。
3. 抑制方法：ITU-R提供了多种抑制电波干扰的方法，如频谱管理、天线方向性设计、编码技术和分集技术等。
四、电波传播模型1. 简介：为了更准确地描述电波在大气中的传播特性，ITU-R 提供了多种电波传播模型，如ITU-R P.526、ITU-R P.528和ITU-R P.1801等。
2. 模型应用：这些模型可用于无线通信系统的规划和设计，包括移动通信、卫星通信、微波通信和射频识别（RFID）等领域。
3. 参数确定：这些模型的使用需要确定一些参数，如频率、天线高度、地形、大气条件和距离等，以获得更准确的传播预测结果。
五、频谱管理1. 频谱规划：ITU-R负责制定全球范围内的频谱分配和规划原则，帮助确保各种无线通信系统的频谱资源合理使用。
思科wlan无线传输距离损耗计算
WiFi覆盖环境ƒ室内环境ƒ室外环境–视距覆盖–非视距覆盖作频率 10*n( ）PLEƒ ITU-R 室内路径损耗–L = 路径损耗.单位:(dB). –f = 工作频率.单位:(MHz). –d = 距离. 单位:(m). –N = 10*n(衰减因子）即PLE. –n = 接受和发送终端之间的楼层.–P f(n) = 楼层穿透因子系数楼层穿透因子参考 1 ）ƒ n 取值参考–全开放环境:2.0～2.5 –半开放环境:2.5～3.0 –较封闭环境:3.0～3.5 –隧道环境：1.6~1.8ƒ 楼层穿透因子参考（n=1为本楼层） –半开放区域：6 + 3(n -1)–较封闭区域：15 + 4(n -1)–5.8G 的楼层穿透因子为16（只适合同层传播）ƒ 简化公式为同层的传播模型则表达式为：(半开放环境） ƒ 2.4G PathLoss(dB)=40+10*n*logD(m)+6=46+10*n*logD(m) ƒ 5.8G PathLoss(dB)=40+10*n*logD(m)+16=56+10*n*logD(m)ƒ2.4G室内半开放空间衰减：–20m:PL=46+ 10 * 2.6 * log20 =79.8dB–40m:PL=46+ 10 * 2.6 * log40 =87.6dB ƒ5.8G室内半开放空间衰减：–20m:PL=56+ 10 * 2.6 * log20 =89.8dB–40m:PL=56+ 10 * 2.6 * log40 =97.6dBƒWLAN在室外环境–覆盖模型•2.4GHz/5.8G视距•2.4GH z非视距–回传模型•5.8GH z视距•5.8GH z非视距离 26 * l 0 1 85dBƒ 视距覆盖模型（2.4G ）–WiFi 覆盖的距离有限，一般覆盖点之间间隔在300米左右–室外近似视距衰减覆盖模型一般采用公式如下：（PLE=2.6）PL=42.6+26*log(d)+20*log(f) •PL = 路径损耗.单位:(dB). •f = 工作频率. 单位:(MHz). •d = 距离.单位:(km).–2.4G PL=42.6+67.6+26*log(d)=110+26*log(d)•100m:PL=110+ 26 * log0.1 =85dB•200m:PL=110+ 26 * log0.2 =92dBƒ 非视距覆盖模型（2.4GHz ）COST231-Hata 扩展Presentation_ID© 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Confidential8基站发射功率 •ƒ 非视距覆盖模型（2.4GHz ）COST231-Hata 扩展–参数•基站发射功率：27dBm •基站天线：5dBi •客户端发射功率：17dBm •客户端天线：5dBi •基站天线高度：10m •客户端高度:2m –距离参考•24Mbps 113m•6Mbps 153m•1Mbps 172mPresentation_ID© 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Confidential9PL 32 4 26*l (d) 20*l (f) f 工作频率 :(MHz)ƒ 5.8G 室外视距回传–WiFi Mesh 和RAP 可以间隔较远，间隔距离可以超过 1000m,MAP 点和MAP 点一般间隔在300m 左右。
路径损耗模型-ITU
ITU-R P.1238-5建议书用于规划频率范围在900 MHz到100 GHz内的室内无线电通信系统和无线局域网的传播数据和预测方法（ITU-R第211/3号课题）（1997-1999-2001-2003-2005-2007年）范围本建议书介绍了在900 MHz 至100 GHz频率范围内的室内传播的指导原则，主要内容如下：–路径损耗模型；–时延扩展模型；–极化和天线辐射图的效应；–发射机和接收机选址的效应；–建材装修和家具的效应；–室内物体移动的效应。
考虑到a）正在开发将在室内工作的许多短距离（工作范围短于1 km）的个人通信应用；b）正如许多现有产品和热门的研究活动所表明的那样，无线局域网（RLAN）和无线专用交换机（WPBX）需求很旺盛；c）希望设立无线局域网标准，可与无线和有线通信都兼容；d）采用非常低功率的短距离系统在移动和个人环境下提供业务有许多优点；e）在建筑物内的传播特性和在同一区域内许多用户引起的干扰这两方面的知识，对系统的有效设计是非常重要的；f）用于系统初步规划和干扰估算的通用（即与位置无关）模型和用于某些细致评估的定型（或具体地点）模型都是需要的；注意到a）ITU-R P.1411建议书为频率范围在300 MHz到100 GHz的室外短距离电波传播提供了指导，并且该建议也应该作为同时存在室内和室外传播条件的那些情况下的参考文件。
建议1 对工作于900 MHz到100 GHz之间的室内无线电系统的传播特性进行评估时，采用附件1中的资料和方法。
附件 11 引言室内无线电系统的传播预测在某些方面是与室外系统有区别的。
跟室外系统中一样，根本目的是保证在所要求的区域内有效覆盖（或在点对点系统情况下保证有可靠的传播路径）和避免干扰，包括系统内的干扰以及其他系统的干扰。
然而，在室内情况下，覆盖的范围是由建筑物的几何形状明确地限定的，而且建筑物本身的各边界将对传播有影响。
除了一建筑物的同一层上的频率要重复使用外，经常还希望在同一建筑物的各层之间要频率共用。
2．路径损耗模型_接入网技术（第4版）_[共2页]
![2．路径损耗模型_接入网技术（第4版）_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/dfde11a85acfa1c7ab00cc6d.png)
155 MHz，可以在城市地区应用。其公式为：
Lmacro =ξ + γ10 log d
（6-11）
其中，路径损耗是关于距离的函数 x−γ，γ 为路径损耗指数，根据环境不同在 3.0～5.0 之
间变化。零均值的高斯随机变量ξ 表示阴影效应影响，单位为 dB，阴影效应的标准偏差为
10dB。d 是收发天线之间的距离，单位为 km。
莱斯衰落（多条散射路径中有一条路径占主导地位）；当移动用户在另一个房间或者和基站不
在同一楼层时，则主要是瑞利衰落（多条散射路径没有一个散射路径占主导地位）。典型的均
方根时延扩展约在 50～250ns 之间。 2．路径损耗模型
（1）车载无线环境
车载无线环境对应于宏小区，通常采用 Hata 传播模型。Hata 传播模型适用的频率为 150～
图 6-3 视距和非视距情况下的微小区传播的路径损耗衰减
（3）室内办公无线环境
在室内办公无线环境中，发射功率较小，基站和用户均在室内。由于墙、地板和办公用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
具的散射和衰减，路径损耗指数变化范围为 2～5。墙和地板的穿透损耗根据材料的不同，从
3dB 的轻质纺织材料变化到 13～20dB 的混凝土砖墙。阴影效应是对数正态分布的，具有 12dB 的标准偏差。衰落是从莱斯衰落到瑞利衰落，当移动用户和基站在同一个房间内时，主要是
9 172 接入网技术（第 4 版）
微小区环境中的路径损耗衰减如图 6-3 所示。路径损耗指数有很大的变化，可由在视距 区域的 Y=2，变化到由沿路径的障碍物造成的非视距区域的 Y=6。当用户绕着街角运动时， 接收功率会突然下降 15～25dB。阴影效应的标准偏差变化范围为 10～12dB，典型的建筑物 穿透损耗平均为 12dB，具有 8dB 的标准偏差。小尺度的衰落是瑞利衰落或是莱斯衰落，伴 随有 0.2µs 左右的时延扩展。
经验路径损耗模型(最全版)PTT文档
传播距离为1－20千米的场强预测。 缺点：对城区和郊区的快速变化反应较慢，和实际情况偏差约10－14dB。
－20千米的场强预测。 OM模型适用的范围：频率150MHZ－1500MHZ（可扩展到3000MHz），基地站天线高度为30－200米，移动台天线高度为1－10米，
缺点：对城区和郊区的快速变化反应较慢，和实际情况偏差约10－14dB。
距离在1KM到20KM之间
将地板层损耗和隔墙损耗的经验数据加到路径损耗的经验模型中得到衰减因子模型：
基站天线高度在30m到200m之间
区传播损耗为标准，并对其它地区进行修正。
区传播损耗为标准，并对其它地区进行修正。
哈塔模型的COST231扩展
传播距离为1－20千米的场强预测。
L L 2[lg(f / 28)] 5.4 距离在1KM到20KM之间
r哈2：塔距模离型大的于COM 临S界Ts2距3u离1扩b时展的路径损M耗指数
2 c
对于乡村： •适用频率范围150MHz-1.
对于郊区，开阔区的场强中值，则以城市场强中值为基础进行修正。
经验路径损耗模型：对多个特性类似的环境进行测量，再将特定环境下给定距离 d处的测量结果结果进行平均，根据结果构建了经验
经验路径损耗模型
• 经验路径损耗模型：对多个特性类似的环境进行测 量，再将特定环境下给定距离 d处的测量结果结果 进行平均，根据结果构建了经验路径损耗模型
奥村模型
• 奥村模型是由奥村等人，在 东京，使用不同的频率，不 同的天线高度，选择不同的距离进行一系列测试，最后绘 成经验曲线构成的模型。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ITU-R P. 1791建议书*
用于评估超宽带设备影响的传播预测方法
（ITU-R 第211/3号课题）
（2007年）
范围
本建议书提供适用1-10 GHz频率范围的方法，以计算视距（LoS）和障碍路径环境下室内和室外超宽带（UWB）系统的路径损耗，并评估传统窄带接收机从UWB发射机接收功率的情况。
国际电联无线电通信全会，
考虑到
a) 超宽带（UWB）技术是一项迅速发展的无线技术；
b) 采用UWB技术的设备使用多个高速数据流，并覆盖广泛带宽；
c) 了解传播特性对于评估UWB设备的影响至关重要；
d) 人们既需要了解有关干扰评估的实验（即适用各站址）模型和意见，又需要了解进行详细传播预测所需的确定性（或针对具体站址的）模型，
注意到
a) ITU-R P. 525建议书提供有关自由空间衰减的计算方法；
b) ITU-R P. 528建议书提供VHF、UHF和SHF频段航空移动和无线电导航业务的传播曲线；
c) ITU-R P. 618建议书提供地对空链路的传播数据和预测方法；
d) ITU-R P. 452建议书阐述约0.7 GHz至30 GHz频率范围内地球表面台站之间微波干扰的评估程序；
e) ITU-R P. 1238建议书提出有关900 MHz至100 GHz频率范围的室内传播指导；
f) ITU-R P. 1411建议书提供约300 MHz至100 GHz频率范围室外短路径的传播方法；
*应提请无线电通信第1研究组注意本建议书。
g) ITU-R P.1546建议书提出有关30 MHz至3 GHz频率范围距离为1公里或1公里以上系统的传播指导；
h) ITU-R P. 530建议书提供地面视距（LoS）系统设计的传播数据和预测方法，
建议
1应采用本建议书附件1提供的信息和方法计算1 GHz至10 GHz频率范围内UWB设备的路径损耗；
2应采用本建议书附件2提供的信息评估传统窄带接收机从UWB发射机接收的功率。
附件 1
1 引言
UWB视距传输损耗对频率的依赖主要由天线特性决定。
因此，通常用于窄带信号传播建模的传统路径损耗模型对于计算UWB信号的路径损耗十分有益。
迄今为止，人们已在复杂多样的环境条件下对UWB传播进行了广泛研究和实验，从而建立了UWB的传播模型及其参数。
UWB设备既可能用于室内，也可能用于室外。
在进行传播研究时，人们需要详细了解室内站址的具体情况，包括其几何图形、材料和家具等。
对于室外传播，有关建筑物和树木的信息对传播计算至关重要。
这些因素往往造成UWB接收机能够解决的、多径效应的产生。
因此，UWB传播模型应当容纳UWB设备将运行其中的、典型环境的路径损耗和多径特性。
能够广泛代表相关环境传播特性的模型更有助于人们实现上述目标。
通常而言，这些模型不需要用户获得大量输入信息即可以进行计算工作。
本建议书确定相关的运行环境和路径损耗类别，并提供估算此类条件下UWB路径损耗的方法。
应在确定UWB链路预算工作中采用本建议书。
2 实际运行环境
本建议书仅从无线电传播的角度对环境加以分类。
本建议书确定两种不同的室内传播环境和一种室外传播环境。
人们认为，这些环境是最具代表性的环境。
表1列出了上述三种环境。
由于认识到在各类别中存在多种不同的环境，因此本建议书并非旨在对每一种可能的情况都进行建模，而是给出能够代表人们通常遇到的环境的传播模型。
表 1 实际运行环境
3 路径类别
通过分析UWB 发射机和接收机之间的可能传播情形，可以确定两种不同的路径类别：明显的视距（LoS ）传播路径和障碍（（非视距）-NLoS ）传播路径。
在室内运行环境中，由于障碍物和人为封堵，视距传播情形凤毛麟角，信号通过多路径被接收。
此外，根据接收机与发射机之间的存在障碍的程度，可以在室内传播环境中将路径细分为更多类别：软性非视距路径和硬性非视距路径。
在前一种情形下，发射机和接收机之间存在一种标准的障碍物，或至少存在一个石膏灰泥板。
在后一种情形下，接收机和发射机之间存在大量障碍物，或至少存在一面混凝土墙壁。
4
路径损耗模型和参数
可以通过通用各个站址或针对具体站址的模型估算UWB 发射机与UWB 接收机之间的路径损耗。
在室内环境中采用传输损耗模型时的假设为，发射机和接收机安装在同一建筑物内。
4.1
通用各个站址的模型
本节介绍的模型为通用各个站址的模型，这些模型几乎不需要有关路径或站址的信息。
下述距离功率损耗系数包括UWB 传输信道可能遇到的、穿透墙壁和跨越及穿透障碍物传输，以及其它损耗机制（如多径）的暗含余量。
针对具体站址的模型能够明确将由每一个障碍物造成的损耗计算在内，而非将其纳入距离模型中。
从下述模型中可以推导出UWB 信号遇到的基本传输损耗 PL(d)：
σ+⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+=X d d n d PL d PL 000log 10)()( dB
(1)
其中： PL 0(d 0)： 基准距离 d 0（通常 d 0 等于1公里）的基本传输损耗（dB ）
D ： UWB 发射机和接收机之间的间隔距离（m ）（其中d > 1 m ）
n ： 路径损耗指数
X σ： 对数正态阴影衰落，即，带有标准偏差（dB ）的零平均高斯任意变量。
可通过下式对基准距离的基本传输损耗进行近似计算：
⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛⋅π=3.04log 20)(21000f f d d PL dB (2)
其中f 1 (GHz) 和 f 2 (GHz) 是UWB 辐射频谱-10 dB 边缘处的频率。
在整个UWB 带宽中，基本传输损耗变化极大，系统的整体性能取决于该变化与天线特
性之间的相互作用情况。
表2列出基于多种不同测量结果的典型参数。
应将这些参数用于20米以内的传播距离。
对于距离大于20米的传播而言，有关室外环境视距和非视距的参数可能用于评估UWB 发射机和接收机之间的基本传输损耗。
同时应当指出，室内视距传播可能加重信号的多径效应，说明在具体情况下，可能适用其它路径损耗指数。
表2
计算基本传输损耗的参数
4.2 针对具体站址的模型
对路径损耗进行确定性估算可能非常有益于详细规划UWB 的相关应用。
目前已存在以统一衍射理论（UTD ）为基础的场强预测理论方式。
这些方式需要提供详细的障碍物几何图形和建筑物结构信息（室内环境情况下）才能够对场强进行计算。
在这些模型中，所收到的波形被作为信道有效射线的叠加加以建模，同时考虑发射天线、多径传播和接收天线等多种因素。
特定射线的信道冲激响应不仅考虑衰减因素，而且考虑相互作用造成的散射，以及该射线到达方向的接收天线冲激响应。
通过射线跟踪可以确定发射机和接收机之间的有效射线及其相关时延。
根据UTD 可以确定与每一条射线相关的信道转移函数。
将反射和衍射射线考虑在内，可以大大提高路径损耗预测的精确度。
附件2
为计算传统窄带接收机从UWB发射机收到的功率，我们需要考虑接收机的带宽因素。
需考虑的有效辐射功率为在接收机带宽上进行积分的UWB功率频谱密度。
在这种情况下，可以使用传统的传播模型和接收天线增益计算所收到的功率。
上述注意到a)至g)列出的ITU-R P系列建议书可在其各自的适用范围内加以应用。