67第2章 移动通信信道WPPT课件
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最大多普勒移：fmv
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05.08.2020
2.2 衰落
2.2.1 大尺度衰落 2.2.2 小尺度衰落
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2.2.1 大尺度衰落
第2章 移动通信信道
在大尺度模型中，一般主要关注由路径损耗（Path loss） 和阴影（shadowing）效应所引起的接收信号功率随距离变化 的规律。路径损耗引起长距离（100~1000米）接收信号功率 的变化，而阴影效应引起障碍物尺度距离上（室外环境是 10~100米，室内更小）接收信号功率的变化。
3．通信用户的随机移动性
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2.1.2 电波传播方式
第2章 移动通信信道
一般可归纳为以下波四种基本传播方式：
1．直射波
即没有障碍物的情况下，电磁波在视距范围内直接由基站 到达手机。
2．反射波
当障碍物的尺寸大于电磁波的波长时，电磁波就会在障碍 物的前方发生反射。
3．绕射波
电磁波绕过绕过障碍物，在障碍物后方形成场强。
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路径损耗
第2章 移动通信信道
（1）Hata模型 由于使用Okumura模型，需要查找其给出的各种曲线， 不利于计算机预测。 Hata根据Okumura的基本中值场强 预测曲线，通过曲线拟合，将Okumura模型中的经验曲 线与图表提炼成更加便于工程上使用的经验公式，即 Hata模型 。 Hata在提出这个模型时作了下列三点假设，以求简化： ➢作为两个全向天线之间的传播损耗处理； ➢作为准平滑地形而不是不规则地形处理； ➢以城市市区的传播损耗公式作为标准，其他地区采用校 正公式进行修正。
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2.1.2 电波传播方式
第2章 移动通信信道
4．散射波
当电磁波遇到粗糙的表面时，反射能量会散布于所有方向, 这样就形成了散射波。
反射
散射 直射
绕射
图 2-1 移动信道电波传播类型示意图 7
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第2章 移动通信信道
2.1.3 接收信号中的四种效应
1. 阴影效应
2.1.1 移动通信信道的主要特点 2.1.2 电波传播方式 2.1.3 接收信号中的四种效应
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第2章 移动通信信道
2.1.1 移动通信信道的主要特点
1．传播的开放性
这是区别于有线信道，有线信道中，电磁波被限定在 导线内，而移动通信的信道是一个开放的空间。
2．接收环境的复杂性
是指接收点地理环境的复杂性与多样性。 可将接收点地理环境划分为三种典型区域: ➢高楼林立的城市繁华区; ➢以一般性建筑物为主体的近郊区; ➢以山丘、湖泊、平原为主的农村及远郊区。
式中，d的单位为km，f的单位为MHz，LT城为城市市区的中
值路径损耗，hb和hm分别为基站和移动台天线有效高度。
1．路径损耗
大多数移动通信系统运行在复杂的传播环境中，路径损 耗除了受频率、距离等确定因素的影响，还会受到地形、地 貌、建筑物分布及街道分布等不确定因素的影响。这里我们 主要介绍在工程上普遍应用的电波传播损耗预测模型。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ05.08.2020
路径损耗
第2章 移动通信信道
电波传播损耗预测模型是基于大量实测数据而得到的经 验模型，常用的模型包括：奥村模型（Okumura Model）、 哈塔模型（Hata Model）、哈塔模型的COST231扩展等。其 中奥村模型是城市宏小区中信号预测最常用的模型之一，其 适用的距离范围是1Km～100Km、频率范围是150MHz～ 1500MHz，该模型除了公式外，还包括一些经验曲线和图表。 哈塔模型是将奥村模型中的经验曲线与图表拟合成更加便于 工程上使用的经验公式，其适用的频率范围也基本是 150MHz～1500MHz。而哈塔模型的COST231扩展是欧洲科 技合作组织将哈塔模型扩展到2GHz，以便适合PCS系统。下 面分别介绍哈塔模型和哈塔模型的COST231扩展。
第2章 移动通信信道
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整体概况
+ 概况1
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概况2
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概况3
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2.1 移动信道基本特性 2.2 衰落 2.3 噪声和干扰
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2.1 移动信道基本特性
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Hata模型
第2章 移动通信信道
① 适用条件
✓频率范围：150~1500MHz； ✓基站天线有效高度hb ：30~200m；
✓移动台天线高度hm ：1~10m；
✓覆盖距离：1~20km。
② 传播损耗公式
L T 城 6 9 . 5 5 2 6 . 1 6 l g f 1 3 . 8 2 l g h b a ( h m ) ( 4 4 . 9 6 . 5 5 l g h b ) l g d
无线电波从源点S出发，在X点 和Y点分别被移动台接收时所 走的路程差为
Δxi＝ dcosθi ＝ v Δt cosθi
由于源端点距离很远，可假设 S 在X点和Y点处的θi是相同的，
所以，由路程差造成的接收信 号相位变化值为
2xi 2vtcosi
X
d
θi
Y
由此可得出频率变化值，即多
普勒频移fd为 fd 21t vcosi
4. 多普勒效应
由于用户处于高速移动中，从而引起传播频率的扩散，由此引 起的附加频移称为多普勒频移（多普勒扩散）。 这一现象只产 生在大于等于70Km/h时，而对于慢速移动的步行和准静态的 室内通信则不予考虑。
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第2章 移动通信信道
2.1.3 接收信号中的四种效应
当移动台以恒定速率v在长度 为d、端点为X和Y的路径上运 动时，受到自远方S点发出的 信号，如图所示。
由于大型建筑物或其它物体的遮挡，在于障碍物的后面产 生的传播半盲区。
2. 远近效应
由于移动用户距离基站有远有近，这样近处的用户信号就 会对远处的用户信号产生抑制。
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2.1.3 接收信号中的四种效应
第2章 移动通信信道
3. 多径效应
由于用户所处位置的复杂性，到达移动台天线的信号不是由单 一路径来的，而是包含多条路径。不同路径的信号，它们到达 时的信号强度、到达时间及到达时的载波相位都不一样。所接 收的信号是上述各路信号的矢量和。
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2.2 衰落
2.2.1 大尺度衰落 2.2.2 小尺度衰落
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2.2.1 大尺度衰落
第2章 移动通信信道
在大尺度模型中，一般主要关注由路径损耗（Path loss） 和阴影（shadowing）效应所引起的接收信号功率随距离变化 的规律。路径损耗引起长距离（100~1000米）接收信号功率 的变化，而阴影效应引起障碍物尺度距离上（室外环境是 10~100米，室内更小）接收信号功率的变化。
3．通信用户的随机移动性
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2.1.2 电波传播方式
第2章 移动通信信道
一般可归纳为以下波四种基本传播方式：
1．直射波
即没有障碍物的情况下，电磁波在视距范围内直接由基站 到达手机。
2．反射波
当障碍物的尺寸大于电磁波的波长时，电磁波就会在障碍 物的前方发生反射。
3．绕射波
电磁波绕过绕过障碍物，在障碍物后方形成场强。
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路径损耗
第2章 移动通信信道
（1）Hata模型 由于使用Okumura模型，需要查找其给出的各种曲线， 不利于计算机预测。 Hata根据Okumura的基本中值场强 预测曲线，通过曲线拟合，将Okumura模型中的经验曲 线与图表提炼成更加便于工程上使用的经验公式，即 Hata模型 。 Hata在提出这个模型时作了下列三点假设，以求简化： ➢作为两个全向天线之间的传播损耗处理； ➢作为准平滑地形而不是不规则地形处理； ➢以城市市区的传播损耗公式作为标准，其他地区采用校 正公式进行修正。
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2.1.2 电波传播方式
第2章 移动通信信道
4．散射波
当电磁波遇到粗糙的表面时，反射能量会散布于所有方向, 这样就形成了散射波。
反射
散射 直射
绕射
图 2-1 移动信道电波传播类型示意图 7
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第2章 移动通信信道
2.1.3 接收信号中的四种效应
1. 阴影效应
2.1.1 移动通信信道的主要特点 2.1.2 电波传播方式 2.1.3 接收信号中的四种效应
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第2章 移动通信信道
2.1.1 移动通信信道的主要特点
1．传播的开放性
这是区别于有线信道，有线信道中，电磁波被限定在 导线内，而移动通信的信道是一个开放的空间。
2．接收环境的复杂性
是指接收点地理环境的复杂性与多样性。 可将接收点地理环境划分为三种典型区域: ➢高楼林立的城市繁华区; ➢以一般性建筑物为主体的近郊区; ➢以山丘、湖泊、平原为主的农村及远郊区。
式中，d的单位为km，f的单位为MHz，LT城为城市市区的中
值路径损耗，hb和hm分别为基站和移动台天线有效高度。
1．路径损耗
大多数移动通信系统运行在复杂的传播环境中，路径损 耗除了受频率、距离等确定因素的影响，还会受到地形、地 貌、建筑物分布及街道分布等不确定因素的影响。这里我们 主要介绍在工程上普遍应用的电波传播损耗预测模型。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ05.08.2020
路径损耗
第2章 移动通信信道
电波传播损耗预测模型是基于大量实测数据而得到的经 验模型，常用的模型包括：奥村模型（Okumura Model）、 哈塔模型（Hata Model）、哈塔模型的COST231扩展等。其 中奥村模型是城市宏小区中信号预测最常用的模型之一，其 适用的距离范围是1Km～100Km、频率范围是150MHz～ 1500MHz，该模型除了公式外，还包括一些经验曲线和图表。 哈塔模型是将奥村模型中的经验曲线与图表拟合成更加便于 工程上使用的经验公式，其适用的频率范围也基本是 150MHz～1500MHz。而哈塔模型的COST231扩展是欧洲科 技合作组织将哈塔模型扩展到2GHz，以便适合PCS系统。下 面分别介绍哈塔模型和哈塔模型的COST231扩展。
第2章 移动通信信道
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整体概况
+ 概况1
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概况2
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2.1 移动信道基本特性 2.2 衰落 2.3 噪声和干扰
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2.1 移动信道基本特性
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Hata模型
第2章 移动通信信道
① 适用条件
✓频率范围：150~1500MHz； ✓基站天线有效高度hb ：30~200m；
✓移动台天线高度hm ：1~10m；
✓覆盖距离：1~20km。
② 传播损耗公式
L T 城 6 9 . 5 5 2 6 . 1 6 l g f 1 3 . 8 2 l g h b a ( h m ) ( 4 4 . 9 6 . 5 5 l g h b ) l g d
无线电波从源点S出发，在X点 和Y点分别被移动台接收时所 走的路程差为
Δxi＝ dcosθi ＝ v Δt cosθi
由于源端点距离很远，可假设 S 在X点和Y点处的θi是相同的，
所以，由路程差造成的接收信 号相位变化值为
2xi 2vtcosi
X
d
θi
Y
由此可得出频率变化值，即多
普勒频移fd为 fd 21t vcosi
4. 多普勒效应
由于用户处于高速移动中，从而引起传播频率的扩散，由此引 起的附加频移称为多普勒频移（多普勒扩散）。 这一现象只产 生在大于等于70Km/h时，而对于慢速移动的步行和准静态的 室内通信则不予考虑。
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第2章 移动通信信道
2.1.3 接收信号中的四种效应
当移动台以恒定速率v在长度 为d、端点为X和Y的路径上运 动时，受到自远方S点发出的 信号，如图所示。
由于大型建筑物或其它物体的遮挡，在于障碍物的后面产 生的传播半盲区。
2. 远近效应
由于移动用户距离基站有远有近，这样近处的用户信号就 会对远处的用户信号产生抑制。
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2.1.3 接收信号中的四种效应
第2章 移动通信信道
3. 多径效应
由于用户所处位置的复杂性，到达移动台天线的信号不是由单 一路径来的，而是包含多条路径。不同路径的信号，它们到达 时的信号强度、到达时间及到达时的载波相位都不一样。所接 收的信号是上述各路信号的矢量和。