信道模型调研
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信道模型调研
2019/8/22
1
概述
• 信道模型包括宽带传播模型（链路级仿真需要） 和窄带传播模型（系统级仿真需要，包括路径 损耗模型和阴影衰落模型）。
2019/8/22
2
COST 231-Hata
这是一种针对郊区环境的损耗模型，路径损耗为：
44.9 6.55log10 (hbase )log10 (d) Cm
相对时延 (ns) 0 30 70 110 150 190 230 270 310 350
信道E-ter 平均功率 (dB) 0 -10 -10.3 -10.6 -6.4 -7.2 -8.1 -9 -7.9 -9.4
多普勒频 谱
Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark
2019/8/22
4
M.1225(2)
• 当移动台到基站间距离R 给定时,它们之间的Lfs为:
L fs
10
log10
4R
2
(6)
• 从建筑物屋顶到街道平面的绕射引起的Lrts为:
Lrts
10
log10
2
2
r
1
1 2
2
衰落值，ax为与Sn-1独立的符合对数正态分布的随机变 量，其均值、方差根据仿真模型要求确定（平台中采 用城区环境的标准方差为8dB）。ρ为Sn和Sn-1的相关系 数，它是一个与两点间距离有关的函数，可以表示为：
x ln 2
e dcor
(17)
2019/8/22
9
阴影衰落(2)
其中，Δx为两点间距离，dcor为相关距离，在车辆环 境下，dcor=20m。在对用户移动离散化时，应使两个 位置之间的距离，即Δx小于相关距离。
2019/8/22
20
-25.2
多普勒频 谱
Flat Flat Flat Flat Flat Flat
表3、室内办公室测试环境的抽头延迟线参数
2019/8/22
14
宽带传播模型——COST259
抽头延迟 线
1 2 3 4 5 6 7 8 9
信道A
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) 0
10
-0.9
20
-1.7
30
-2.6
40
-3.5
50
-4.3
70
-5.2
90
-6.1
110
-6.9
信道B
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) -2.6
10
-3
20
-3.5
30
-3.9
50
0
80
-1.3
0
-2.6
10
-3
20
-3.5
多普勒频 谱
Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark
17
1510
-22.4
1313
-18.4
18
1760
-26.7
1488
-21
2019/8/22
城市环境抽头延迟线参数
Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark
18
宽带传播模型——COST259
抽头延 迟线
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2019/8/22
11
宽带传播模型——M.1225
抽头延迟 线
1 2 3 4 5 6
信道A
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) 0
110
-9.7
190
-19.2
410
-22.8
-
-
-
-
信道B
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) 0
200
-0.9
800
-4.9
1200
-8
2300
-7.8
3700
13
宽带传播模型——M.1225
抽头延迟 线
1 2 3 4 5 6
信道A
相对时延 (ns)
0
平均功率 (dB)
0
50
-3.0
110
-10.0
170
-18.0
290
-26.0
310
-32.0
信道B
相对时延 (ns)
0
平均功率 (dB)
0
100
-3.6
200
-7.2
300
-10.8
500
-18.0
700
(7)
其中 tan1 hm / x ，r (hm )2 x2 ，Δhm 是建筑物
平均高度与移动台天线高度差，x 是移动台与最近建
筑物的水平距离。
2019/8/22
5
M.1225(3)
• 一般情况下，从基站天线经过建筑物阵列的Lmsd为：
Lmsd 10 log10 (QM2 )
COST231-Walfish Ikegami(1)
• 该模型适合于大城市中的一种典型场景，它将快慢 衰落的效应进行了充分的考虑，分为以下两种情况：
1. 基站和移动台之间没有直射径的情况:
Lb L0 Lrts Lmsd（或Lb L0当Lrts Lmsd 0） （11）
其中：
-1.3
2019/8/22
室内环境抽头延迟线参数
Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark
16
宽带传播模型——COST259
抽头延迟 线
1 2 3 4 5 6 7 8 9
信道E
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) 0
10
-0.9
20
-1.0
710
-9.0
1090
-10.0
1730
-15.0
2510
-20.0
信道B
相对时延 (ns)
0
平均功率 (dB)
-2.5
300
0
8900
-12.8
12900
-10.0
17100
-25.2
32000
-16.0
表2、车量测试环境的抽头延迟线参数
2019/8/22
多普勒 频谱
Classic Classic Classic Classic Classic Classic
2019/8/22
15
宽带传播模型——COST259
10
140
-7.8
30
-3.9
11
170
-4.7
50
0
12
200
-7.3
80
-1.3
13
240
-9.9
0
-2.6
14
290
-12.5
10
-3
15
340
-13.7
20
-3.5
16
390
-18
30
-3.9
17
40
-22.4
50
0
18
50
-26.7
80
Lmsd 为多径损耗（对应快衰落）：
Lmsd Lbsh ka kd log 10(d ) kf log 10( f ) 9 log 10(b) （14）
2019/8/22
7
COST231-Walfish Ikegami(2)
2.基站和移动台之间有直射径的情况 微小区（天线低于屋顶高度），路径损耗模型如下： Lb 42.6 26 log 10(d) 20 log 10( f ), d 0.020km (15)
(8)
其中， QM 是依赖于基站天线相对高度(低于或高于建筑
物平均高度)的因子。对于车辆环境，基站天线的高度高
于建筑物的平均高度，此时：
QM
2.35
hb R
d
0.9
(9)
对于室外步行（街区）环境下，基站天线高度接近建筑物
平均高度，此时
d
QM R
(10)
2019/8/22
6
2019/8/22
10
宽带传播模型——M.1225
• 由于偶尔存在非常大的r.m.s延迟扩展，所以利 用单个抽头延迟线无法获得这个延迟扩展的可 变化性，因此对每种传播模型定义两个以上的 多径信道，其中信道A是频繁发生低延迟扩散情 况，信道B是频繁发生中等延迟扩散情况。以下
给出每种地面传播模型的抽头延迟线参数：
K因子
抽头 增益
K因子
0
0
43.8
0
44.1
0
44.6
0
45.6
0
46.0
0
46.7
200 -19.8 5.5 -21.0 8.6 -21.6 7.05 -22.5 9.0 -23.2 7.1 -24.3 9.6
400 -25.5 0.34 -26.0 1.54 -26.9 1.9 -25.5 2.8 -28.4 3.6 -28.5 3.6
L0 为自由空间损耗：
L0 32.4 20 log 10(d) 20 log 10( f )
（12）
Lrts 为 屋 顶 和 街 道 之 间 的 衍 射 和 散 射 损 耗 （ 对 应 慢 衰
落）：
Lrts 16.9 10 log 10(w) 10 log 10( f ) 20 log 10(hroof - hm) Lcri（13）
-23.9
多普勒频 谱
Classic Classic Classic Classic Classic Classic
表1、室外到室内和步行测试环境的抽头延迟线参数
2019/8/22
12
宽带传播模型——M.1225
抽头延迟 线
1 2 3 4 5 6
信道A
相对时延 (ns)
0
平均功率 (dB)
0
310
(2)
L 46.3 33.9log10 ( f ) 13.82log10 (hbase ) a(hmobile )
度参；数a定(h义mob如ile下) 是：根hba据se 移是动基台站高高度度及；频hm率obil确e 是定移的动修台正高因
子[3] ：
a(hmobile
)
83..229( (lologg1010111..5745hhmmoobbiillee))22
1.1 4.97
f 200 MHz f 400MHz
(3)
Cm是针对不同频率的修正因子
Cm 4.78log10( f )2 18.33log10( f ) 35.94
(4)
2019/8/22
3
M.1225(1)
• 这是一种针对室外车辆环境和步行环境的路径损耗模 型，它考虑了城市中各种建筑物对电波传播的影响： 同向天线间总的传播损耗L（dB） 为自由空间损耗 Lfs 、从建筑物屋顶到街道平面的绕射损耗Lrts及从基站 天线经过建筑物阵列的多网格的绕射损耗Lmsd之和. 可 表示为： L=Lfs + Lrts + Lmsd
-1.7
40
-2.6
70
-3.5
100
-4.3
140
-5.2
190
-6.1
240
-6.9
信道E-bis
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) 0
0
-0.9
143
-7.2
220
-6.2
333
-5
428
0
553
-10
618
-8.7
665
-11.87
多普勒频 谱
Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark
农村环境抽头延迟线参数
2019/8/22
19
农村环境抽头延迟线参数
固定无线接入系统的抽头 延时线模型
SU高 度
4.5<h<5.5
5.5<h<6.5
6.5<h<7.5
7.5<h<8.5
8.5<h<9.5
9.5<h<10.5
抽头 延时
抽头 增益
K因子
抽头 增益
K因子
抽头 增益
K因子
抽头 增益
K因子
抽头 增益
2019/8/22
17
宽带传播模型——COST259
10
320
-7.8
730
-10.9
11
430
-4.7
855
-15
12
560
-7.3
935
-13.4
13
710
-9.9
998
-13.7
14
880
-12.5
1060
-11.9
15
1070
-13.7
1108
-13.4
16
1280
-18
1235
-19.1
2019/8/22
8
阴影衰落(1)
• 阴影衰落模型由一个呈对数正态分布的随机变 量来模拟实现，由于阴影衰落的值与用户位置有关， 地理上不同点的阴影衰落之间存在着一定的相关性， 该相关性可用ARMA(1,1)模型表示[2]：
Sn Sn1 1wenku.baidu.com 2 ax (16) • 其中，Sn为当前点的阴影衰落值，Sn-1为上一点的阴影
2019/8/22
1
概述
• 信道模型包括宽带传播模型（链路级仿真需要） 和窄带传播模型（系统级仿真需要，包括路径 损耗模型和阴影衰落模型）。
2019/8/22
2
COST 231-Hata
这是一种针对郊区环境的损耗模型，路径损耗为：
44.9 6.55log10 (hbase )log10 (d) Cm
相对时延 (ns) 0 30 70 110 150 190 230 270 310 350
信道E-ter 平均功率 (dB) 0 -10 -10.3 -10.6 -6.4 -7.2 -8.1 -9 -7.9 -9.4
多普勒频 谱
Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark
2019/8/22
4
M.1225(2)
• 当移动台到基站间距离R 给定时,它们之间的Lfs为:
L fs
10
log10
4R
2
(6)
• 从建筑物屋顶到街道平面的绕射引起的Lrts为:
Lrts
10
log10
2
2
r
1
1 2
2
衰落值，ax为与Sn-1独立的符合对数正态分布的随机变 量，其均值、方差根据仿真模型要求确定（平台中采 用城区环境的标准方差为8dB）。ρ为Sn和Sn-1的相关系 数，它是一个与两点间距离有关的函数，可以表示为：
x ln 2
e dcor
(17)
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9
阴影衰落(2)
其中，Δx为两点间距离，dcor为相关距离，在车辆环 境下，dcor=20m。在对用户移动离散化时，应使两个 位置之间的距离，即Δx小于相关距离。
2019/8/22
20
-25.2
多普勒频 谱
Flat Flat Flat Flat Flat Flat
表3、室内办公室测试环境的抽头延迟线参数
2019/8/22
14
宽带传播模型——COST259
抽头延迟 线
1 2 3 4 5 6 7 8 9
信道A
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) 0
10
-0.9
20
-1.7
30
-2.6
40
-3.5
50
-4.3
70
-5.2
90
-6.1
110
-6.9
信道B
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) -2.6
10
-3
20
-3.5
30
-3.9
50
0
80
-1.3
0
-2.6
10
-3
20
-3.5
多普勒频 谱
Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark
17
1510
-22.4
1313
-18.4
18
1760
-26.7
1488
-21
2019/8/22
城市环境抽头延迟线参数
Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark
18
宽带传播模型——COST259
抽头延 迟线
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2019/8/22
11
宽带传播模型——M.1225
抽头延迟 线
1 2 3 4 5 6
信道A
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) 0
110
-9.7
190
-19.2
410
-22.8
-
-
-
-
信道B
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) 0
200
-0.9
800
-4.9
1200
-8
2300
-7.8
3700
13
宽带传播模型——M.1225
抽头延迟 线
1 2 3 4 5 6
信道A
相对时延 (ns)
0
平均功率 (dB)
0
50
-3.0
110
-10.0
170
-18.0
290
-26.0
310
-32.0
信道B
相对时延 (ns)
0
平均功率 (dB)
0
100
-3.6
200
-7.2
300
-10.8
500
-18.0
700
(7)
其中 tan1 hm / x ，r (hm )2 x2 ，Δhm 是建筑物
平均高度与移动台天线高度差，x 是移动台与最近建
筑物的水平距离。
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5
M.1225(3)
• 一般情况下，从基站天线经过建筑物阵列的Lmsd为：
Lmsd 10 log10 (QM2 )
COST231-Walfish Ikegami(1)
• 该模型适合于大城市中的一种典型场景，它将快慢 衰落的效应进行了充分的考虑，分为以下两种情况：
1. 基站和移动台之间没有直射径的情况:
Lb L0 Lrts Lmsd（或Lb L0当Lrts Lmsd 0） （11）
其中：
-1.3
2019/8/22
室内环境抽头延迟线参数
Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark
16
宽带传播模型——COST259
抽头延迟 线
1 2 3 4 5 6 7 8 9
信道E
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) 0
10
-0.9
20
-1.0
710
-9.0
1090
-10.0
1730
-15.0
2510
-20.0
信道B
相对时延 (ns)
0
平均功率 (dB)
-2.5
300
0
8900
-12.8
12900
-10.0
17100
-25.2
32000
-16.0
表2、车量测试环境的抽头延迟线参数
2019/8/22
多普勒 频谱
Classic Classic Classic Classic Classic Classic
2019/8/22
15
宽带传播模型——COST259
10
140
-7.8
30
-3.9
11
170
-4.7
50
0
12
200
-7.3
80
-1.3
13
240
-9.9
0
-2.6
14
290
-12.5
10
-3
15
340
-13.7
20
-3.5
16
390
-18
30
-3.9
17
40
-22.4
50
0
18
50
-26.7
80
Lmsd 为多径损耗（对应快衰落）：
Lmsd Lbsh ka kd log 10(d ) kf log 10( f ) 9 log 10(b) （14）
2019/8/22
7
COST231-Walfish Ikegami(2)
2.基站和移动台之间有直射径的情况 微小区（天线低于屋顶高度），路径损耗模型如下： Lb 42.6 26 log 10(d) 20 log 10( f ), d 0.020km (15)
(8)
其中， QM 是依赖于基站天线相对高度(低于或高于建筑
物平均高度)的因子。对于车辆环境，基站天线的高度高
于建筑物的平均高度，此时：
QM
2.35
hb R
d
0.9
(9)
对于室外步行（街区）环境下，基站天线高度接近建筑物
平均高度，此时
d
QM R
(10)
2019/8/22
6
2019/8/22
10
宽带传播模型——M.1225
• 由于偶尔存在非常大的r.m.s延迟扩展，所以利 用单个抽头延迟线无法获得这个延迟扩展的可 变化性，因此对每种传播模型定义两个以上的 多径信道，其中信道A是频繁发生低延迟扩散情 况，信道B是频繁发生中等延迟扩散情况。以下
给出每种地面传播模型的抽头延迟线参数：
K因子
抽头 增益
K因子
0
0
43.8
0
44.1
0
44.6
0
45.6
0
46.0
0
46.7
200 -19.8 5.5 -21.0 8.6 -21.6 7.05 -22.5 9.0 -23.2 7.1 -24.3 9.6
400 -25.5 0.34 -26.0 1.54 -26.9 1.9 -25.5 2.8 -28.4 3.6 -28.5 3.6
L0 为自由空间损耗：
L0 32.4 20 log 10(d) 20 log 10( f )
（12）
Lrts 为 屋 顶 和 街 道 之 间 的 衍 射 和 散 射 损 耗 （ 对 应 慢 衰
落）：
Lrts 16.9 10 log 10(w) 10 log 10( f ) 20 log 10(hroof - hm) Lcri（13）
-23.9
多普勒频 谱
Classic Classic Classic Classic Classic Classic
表1、室外到室内和步行测试环境的抽头延迟线参数
2019/8/22
12
宽带传播模型——M.1225
抽头延迟 线
1 2 3 4 5 6
信道A
相对时延 (ns)
0
平均功率 (dB)
0
310
(2)
L 46.3 33.9log10 ( f ) 13.82log10 (hbase ) a(hmobile )
度参；数a定(h义mob如ile下) 是：根hba据se 移是动基台站高高度度及；频hm率obil确e 是定移的动修台正高因
子[3] ：
a(hmobile
)
83..229( (lologg1010111..5745hhmmoobbiillee))22
1.1 4.97
f 200 MHz f 400MHz
(3)
Cm是针对不同频率的修正因子
Cm 4.78log10( f )2 18.33log10( f ) 35.94
(4)
2019/8/22
3
M.1225(1)
• 这是一种针对室外车辆环境和步行环境的路径损耗模 型，它考虑了城市中各种建筑物对电波传播的影响： 同向天线间总的传播损耗L（dB） 为自由空间损耗 Lfs 、从建筑物屋顶到街道平面的绕射损耗Lrts及从基站 天线经过建筑物阵列的多网格的绕射损耗Lmsd之和. 可 表示为： L=Lfs + Lrts + Lmsd
-1.7
40
-2.6
70
-3.5
100
-4.3
140
-5.2
190
-6.1
240
-6.9
信道E-bis
相对时延 (ns) 0
平均功率 (dB) 0
0
-0.9
143
-7.2
220
-6.2
333
-5
428
0
553
-10
618
-8.7
665
-11.87
多普勒频 谱
Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark Clark
农村环境抽头延迟线参数
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19
农村环境抽头延迟线参数
固定无线接入系统的抽头 延时线模型
SU高 度
4.5<h<5.5
5.5<h<6.5
6.5<h<7.5
7.5<h<8.5
8.5<h<9.5
9.5<h<10.5
抽头 延时
抽头 增益
K因子
抽头 增益
K因子
抽头 增益
K因子
抽头 增益
K因子
抽头 增益
2019/8/22
17
宽带传播模型——COST259
10
320
-7.8
730
-10.9
11
430
-4.7
855
-15
12
560
-7.3
935
-13.4
13
710
-9.9
998
-13.7
14
880
-12.5
1060
-11.9
15
1070
-13.7
1108
-13.4
16
1280
-18
1235
-19.1
2019/8/22
8
阴影衰落(1)
• 阴影衰落模型由一个呈对数正态分布的随机变 量来模拟实现，由于阴影衰落的值与用户位置有关， 地理上不同点的阴影衰落之间存在着一定的相关性， 该相关性可用ARMA(1,1)模型表示[2]：
Sn Sn1 1wenku.baidu.com 2 ax (16) • 其中，Sn为当前点的阴影衰落值，Sn-1为上一点的阴影