移动通信信道-3
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此外，还有开阔区校正因子、城市道路走向及道路宽度校正 因子、孤立山丘校正因子和植被校正因子等。
传播路径 损耗中值
斜坡地形 移动台天线高 郊区修 基站天线高度 准平坦地传 水陆混合传播 丘陵地形 自由空间 修正因子 度增益因子 增益因子 播损耗中值 路径修正因子 修正因子 传播损耗 正因子
四、Okumura模型
％高度线和90％高度线的 高度差。 10 ％高度线是指在地形 剖面图上有10％的地段高 度超过此线的一条水平线。
10 ％ 90% 10km
高 度
h
0
1、地形特征定义
（2）移动台天线有效高度hm
定义：移动台天线距地面的实际高度。
（3）基站天线有效高度hb
定义：沿电波传播方向，
10 ％
基站天线
四、Okumura模型
2、Okumura模型的使用方法
以准平坦（中等起伏）地形的大城市市区（基站有效天线 高度hb为200米，移动天线高度hm为3米）的路径损耗中 值（或场强中值）为基础。 第一步：计算自由空间传播损耗； 第二步：得到基准中值或基本中值损耗； 第三步：根据天线高度、地形、环境等，增加校正因子。
工程设计中，采用留有足够衰落余量的方法。 衰落余量：为了防止因衰落引起通信中断，必须为信 号电平留有足够的余量（衰落余量），保证中断率R小 于规定指标。 衰落余量的大小由地形、地物、工作频率和要求的通 信可靠性指标决定。
2.5 电波传播损耗预测模型
2.5.1 地形环境分类 2.5.2 Okumura模型
1. 理解阴影衰落的起因和对信号传输的影响。
2. 掌握电波传播损耗预测模型。
3. 了解多径信道的建模与仿真
重点：电波传播损耗预测模型 难点：模型修正方法
本次课需要解决的主要问题
1. 什么是阴影衰落？如何减小？ 2. 如何进行地形分类？ 3. 如何利用Okumura模型预测电波传播损耗？ 4. Hata模型适用于什么环境？
四、Okumura模型
5、信号接收功率实例分析
例2.8 某移动通信系统，工作频率为450MHz，基站天线 高度为50m，天线增益为6dB，移动台天线高度为3m，天 线增益为0dB；在市区工作，传播路径为准平坦地形，通信
距离为10km。试求：
（1）传播路径的中值路径损耗。
（2）若基站发射机送至天线的信号功率为10W，不考虑馈
5、信号接收功率实例分析
PR=PT-LM+Gb+Gm-Lb-Lm- Ld
接收机收 到的中值 信号功率 (dBW) 基站天线 中值路 基站天 移动台天 基站馈 发射机输 移动台 共用器损 线损耗 出功率 径损耗 线增益 线增益(dB） 馈线损 耗(dB) (dB) (dB) 耗(dB) (dBW) (dB)
基站天线高度增益 移动台天线高度增益
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算
第三步：根据天线高度、
距离
距离和频率进行修正
基站天线高度增益因
子Hb(hb,d) • 与天线高度和距离 有关。
天线高度
-
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算
第三步：根据天线高度、
地区类型 中心频率 数据速率 导频信道功率 导频信道功率 基站馈线损耗 基站天线高度 移动台天线高度 人体损耗 衰落余量 干扰余量 穿透损耗 最大允许路径损耗 地域纠正因子 小 区 半 径 单位 MHz Mhz bps W dBm DBm dB DB m m dB dB dB dB dB dB km Km 密集城区 878.49 9600 3 34.77121 3 50 1.5 3 5.44 3.0103 25 137.994 8 1.60231 一般城区 878.49 9600 3 34.77121 3 50 1.5 3 5.44 3.0103 20 142.994 0 3.88762 郊区 878.49 9600 3 34.77121 3 50 1.5 3 5.44 3.0103 15 147.994 -9.74 10.62046 农村 878.49 9600 3 34.77121 3 50 1.5 3 5.44 3.0103 10 152.994 -18.95 27.98396
3、传播环境分类
（1）传播环境的分类
根据地物的密集程度对传播环境进行分类 开阔地区 郊区 城区 • 中小城市地区 • 大城市地区
3、传播环境分类
（2）开阔地区
在电波传播方向上没有建筑物或高大树木等障碍的 开阔地带。
（3） 郊区
有1～2层楼房，但分布不密集，还可有小树林等。
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算
第一步：计算自由空间传输损耗
L fs 自由空间传输损耗： [ L fs ](dB) 32.44 20 lg f MHz 20 lg d km
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算
第二步：查图得到Am (f,d) 基 本中值损耗
10 lg( P /1mW )
如果发射功率为2W，则
10 lg(2W /1mW ) 10 lg(2000) 33dBm
dB用于表征功率的相对比值
10 lg( P1/ P 2) 10 lg( P1/1mW ) 10 lg( P 2 /1mW )
2.5 电波传播损耗预测模型
2.5.1 地形环境分类 2.5.2 Okumura模型 2.5.3 Hata模型 2.5.4 扩展Hata模型
频 率
距离和频率进行修正
移动台天线高度增益因
子Hm(hm,f) • 与天线高度、频率 和传播环境有关 • 大城市增益小
天线 高度
四、Okumura模型
4、不规则地形/不同环境下中值路径损耗的计算
增加其它修正因子
LM（dB）=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb, d) -Hm(hm,f)-ks-kh-kA-kis
上次课重点回顾
什么是电波传播三级模型？ 多径传播对接收信号有何影响？如何定量描述？ 多普勒扩展对接收信号有何影响？如何定量描述？ 描述多径衰落信道特性的关键参数有哪些？ 多径衰落信道有哪些分类？
多径时延扩展－>时间色散－>频率选择性衰落 多普勒扩展 －>频率色散－>时间选择性衰落
第2章 移动通信信道
2.1 陆地无线电波传播特性 2.2 移动通信信道的多径传播特性 2.3 描述多径衰落信道的主要参数 2.4 阴影衰落的基本特性 2.5 电波传播损耗预测模型 2.6 多径衰落信道的建模和仿真 2.7 MIMO信道简介 第三次课 第一次课
第二次课
本次课的要求与重难点
要求与重点
2.5.5 室内路径损耗模型（自学）
2.5.6 IMT-2000模型（自学）
三、地形环境分类
1. 地形特征定义 2. 地形分类
3. 传播环境分类
ห้องสมุดไป่ตู้
1、地形特征定义
（1）地形波动高度Δ h
在平均意义上描述了电波传播路径中地形变化的程度。 定义：沿通信方向，距接
基
收地点 10km 范围内， 10
四、Okumura模型
5、信号接收功率实例分析 （1） 求传播路径的中值路径损耗
第二步：查市区基本中值损耗
Am ( f , d ) 27dB
2.5 电波传播损耗预测模型
2.5.1 地形环境分类 2.5.2 Okumura模型 2.5.3 Hata模型 2.5.4 扩展Hata模型
2.5.5 室内路径损耗模型（自学）
2.5.6 IMT-2000模型（自学）
四、Okumura模型
日本科学家奥村（Okumura）于1962年、1965年在 日本东京及其周围的100km范围内，使用不同频率 （200、453、922、1310、1430及1920MHz）、不
与频率和距离有关系；
是以自由空间传播损耗为 0dB情况下的相对值； 在hb=200m，hm=3m条件 下得到。 思考：其它天线高度时怎么办？
距离
频率
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算
第三步：根据天线高度、距离和频率进行修正
LM（dB）=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb, d) -Hm(hm,f)
线损耗和共用器损耗，求移动台天线接收到的信号功率。
四、Okumura模型
5、信号接收功率实例分析 （1） 求传播路径的中值路径损耗 第一步：计算自由空间传播损耗Lfs
[L fs ] 32.44 20lg f 20lg d
32.44 20lg 450 20lg10 105.5dB
距基站天线 3～15km的范 h 90% 围内平均地面高度以上的 10km 天线高度。
高 度
hb
平均地面高度
0
1km
3km
距基站的距离 （km ）
15km
2、地形分类
（1）如何进行地形分类
从电波传播角度，根据地形波动高度大小分类： 准平坦地形（准平滑地形、中等起伏地形） 不规则地形
2、地形分类
二、电波传播损耗预测方法
3、基准电压和基准功率
在无线通信领域中，为了计算方便，电压或功率通常 用分贝表示，其中电压以dBμ V作基准，功率以dBm
作基准。
换算关系：
0dBV 120dBV
0dBW 30dBm
二、电波传播损耗预测方法
3、基准电压和基准功率
dBm用于表示功率大小的绝对值
2.5.3 Hata模型
2.5.4 扩展Hata模型
2.5.5 室内路径损耗模型（自学）
2.5.6 IMT-2000模型（自学）
二、电波传播损耗预测方法
设计无线通信系统时，在给定条件下算出接收 信号的场强中值非常重要。 在此基础上，可进一步设计其它参数和指标。
天线高度 位置 工作频率 收发信机距离
3、传播环境分类
（4） 中小城市地区
建筑物较多，有高层建筑，但数量较少，街道比较 宽。
（5）大城市地区
建筑物密集，街道较窄，高层建筑较多。
3、传播环境分类
工程设计中，通常按照穿透损耗的大小分类
如IS-95 CDMA二期将地域类型分成
密集城区 一般城区 郊区 农村
3、传播环境分类
（2）准平坦地形
地形波动高度在20m以内，而且起伏缓慢。
（3）不规则地形
除准平坦地形之外的其它地形。 不规则地形按其形态，又可分为若干类，如丘陵地 形、孤立山峰、斜坡和水陆混合地形等。
2、地形分类
地形 非常平坦地形 平坦地形 准平坦地形 小土岗式起伏地形 丘陵地形 Δh（m） 0~5 5~10 10~20 20~40 40~80 地形 小山区 山区 陡峭山区 特别陡峭山区 Δh （m） 80~150 150~300 300~700 700
5. 多径信道如何建模？
一、阴影衰落的基本特性
1、阴影衰落的概念
定义：移动台运动中通过不同障碍物的阴影时，
接收天线处场强中值发生的变化称为阴影衰落。
障碍物：起伏地形、建筑物、植被（高大的树林）
阴影衰落属于大尺度衰落，信号电平起 伏相对缓慢 。
BTS
二、阴影衰落的基本特性
2、 抗阴影衰落的方法
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算 LM（dB）= Lfs+Am(f,d)-Hb(hb, d) -Hm(hm,f)
Lfs ：自由空间传输损耗；
Am(f,d) ：准平坦地形大城市地区，基站天线高度为
200m，移动台天线高度为 3m时相对于自由空间的中
值损耗，又称为基本中值损耗； Hb(hb ,d)、Hm(hm , f) ：天线高度增益因子。
同天线高度、选择不同距离进行一系列测试，并对实
测结果进行总结得出相应的曲线。 Okumura模型是根据测试结果绘成的经验曲线所构成 的模型。
四、Okumura模型
1、Okumura模型适用条件
工作频率范围：VHF、UHF频段 基站天线有效高度hb：30～200m 移动台天线高度hm：1～10m 通信距离d ：1～20km
二、电波传播损耗预测方法
1、 预测模型的分类 基于理论的模型 基于实测数据的经验模型
理论与经验结合的混合模型
二、电波传播损耗预测方法
2、使用理论与经验结合的方法 先以自由空间传播为基础 再分别考虑各种地形、地物对电波传播的影
响，并逐一予以必要的修正
目标：中值损耗=自由空间损耗+地形损耗+修正 前提：由大量测试数据获得的图表、公式
传播路径 损耗中值
斜坡地形 移动台天线高 郊区修 基站天线高度 准平坦地传 水陆混合传播 丘陵地形 自由空间 修正因子 度增益因子 增益因子 播损耗中值 路径修正因子 修正因子 传播损耗 正因子
四、Okumura模型
％高度线和90％高度线的 高度差。 10 ％高度线是指在地形 剖面图上有10％的地段高 度超过此线的一条水平线。
10 ％ 90% 10km
高 度
h
0
1、地形特征定义
（2）移动台天线有效高度hm
定义：移动台天线距地面的实际高度。
（3）基站天线有效高度hb
定义：沿电波传播方向，
10 ％
基站天线
四、Okumura模型
2、Okumura模型的使用方法
以准平坦（中等起伏）地形的大城市市区（基站有效天线 高度hb为200米，移动天线高度hm为3米）的路径损耗中 值（或场强中值）为基础。 第一步：计算自由空间传播损耗； 第二步：得到基准中值或基本中值损耗； 第三步：根据天线高度、地形、环境等，增加校正因子。
工程设计中，采用留有足够衰落余量的方法。 衰落余量：为了防止因衰落引起通信中断，必须为信 号电平留有足够的余量（衰落余量），保证中断率R小 于规定指标。 衰落余量的大小由地形、地物、工作频率和要求的通 信可靠性指标决定。
2.5 电波传播损耗预测模型
2.5.1 地形环境分类 2.5.2 Okumura模型
1. 理解阴影衰落的起因和对信号传输的影响。
2. 掌握电波传播损耗预测模型。
3. 了解多径信道的建模与仿真
重点：电波传播损耗预测模型 难点：模型修正方法
本次课需要解决的主要问题
1. 什么是阴影衰落？如何减小？ 2. 如何进行地形分类？ 3. 如何利用Okumura模型预测电波传播损耗？ 4. Hata模型适用于什么环境？
四、Okumura模型
5、信号接收功率实例分析
例2.8 某移动通信系统，工作频率为450MHz，基站天线 高度为50m，天线增益为6dB，移动台天线高度为3m，天 线增益为0dB；在市区工作，传播路径为准平坦地形，通信
距离为10km。试求：
（1）传播路径的中值路径损耗。
（2）若基站发射机送至天线的信号功率为10W，不考虑馈
5、信号接收功率实例分析
PR=PT-LM+Gb+Gm-Lb-Lm- Ld
接收机收 到的中值 信号功率 (dBW) 基站天线 中值路 基站天 移动台天 基站馈 发射机输 移动台 共用器损 线损耗 出功率 径损耗 线增益 线增益(dB） 馈线损 耗(dB) (dB) (dB) 耗(dB) (dBW) (dB)
基站天线高度增益 移动台天线高度增益
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算
第三步：根据天线高度、
距离
距离和频率进行修正
基站天线高度增益因
子Hb(hb,d) • 与天线高度和距离 有关。
天线高度
-
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算
第三步：根据天线高度、
地区类型 中心频率 数据速率 导频信道功率 导频信道功率 基站馈线损耗 基站天线高度 移动台天线高度 人体损耗 衰落余量 干扰余量 穿透损耗 最大允许路径损耗 地域纠正因子 小 区 半 径 单位 MHz Mhz bps W dBm DBm dB DB m m dB dB dB dB dB dB km Km 密集城区 878.49 9600 3 34.77121 3 50 1.5 3 5.44 3.0103 25 137.994 8 1.60231 一般城区 878.49 9600 3 34.77121 3 50 1.5 3 5.44 3.0103 20 142.994 0 3.88762 郊区 878.49 9600 3 34.77121 3 50 1.5 3 5.44 3.0103 15 147.994 -9.74 10.62046 农村 878.49 9600 3 34.77121 3 50 1.5 3 5.44 3.0103 10 152.994 -18.95 27.98396
3、传播环境分类
（1）传播环境的分类
根据地物的密集程度对传播环境进行分类 开阔地区 郊区 城区 • 中小城市地区 • 大城市地区
3、传播环境分类
（2）开阔地区
在电波传播方向上没有建筑物或高大树木等障碍的 开阔地带。
（3） 郊区
有1～2层楼房，但分布不密集，还可有小树林等。
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算
第一步：计算自由空间传输损耗
L fs 自由空间传输损耗： [ L fs ](dB) 32.44 20 lg f MHz 20 lg d km
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算
第二步：查图得到Am (f,d) 基 本中值损耗
10 lg( P /1mW )
如果发射功率为2W，则
10 lg(2W /1mW ) 10 lg(2000) 33dBm
dB用于表征功率的相对比值
10 lg( P1/ P 2) 10 lg( P1/1mW ) 10 lg( P 2 /1mW )
2.5 电波传播损耗预测模型
2.5.1 地形环境分类 2.5.2 Okumura模型 2.5.3 Hata模型 2.5.4 扩展Hata模型
频 率
距离和频率进行修正
移动台天线高度增益因
子Hm(hm,f) • 与天线高度、频率 和传播环境有关 • 大城市增益小
天线 高度
四、Okumura模型
4、不规则地形/不同环境下中值路径损耗的计算
增加其它修正因子
LM（dB）=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb, d) -Hm(hm,f)-ks-kh-kA-kis
上次课重点回顾
什么是电波传播三级模型？ 多径传播对接收信号有何影响？如何定量描述？ 多普勒扩展对接收信号有何影响？如何定量描述？ 描述多径衰落信道特性的关键参数有哪些？ 多径衰落信道有哪些分类？
多径时延扩展－>时间色散－>频率选择性衰落 多普勒扩展 －>频率色散－>时间选择性衰落
第2章 移动通信信道
2.1 陆地无线电波传播特性 2.2 移动通信信道的多径传播特性 2.3 描述多径衰落信道的主要参数 2.4 阴影衰落的基本特性 2.5 电波传播损耗预测模型 2.6 多径衰落信道的建模和仿真 2.7 MIMO信道简介 第三次课 第一次课
第二次课
本次课的要求与重难点
要求与重点
2.5.5 室内路径损耗模型（自学）
2.5.6 IMT-2000模型（自学）
三、地形环境分类
1. 地形特征定义 2. 地形分类
3. 传播环境分类
ห้องสมุดไป่ตู้
1、地形特征定义
（1）地形波动高度Δ h
在平均意义上描述了电波传播路径中地形变化的程度。 定义：沿通信方向，距接
基
收地点 10km 范围内， 10
四、Okumura模型
5、信号接收功率实例分析 （1） 求传播路径的中值路径损耗
第二步：查市区基本中值损耗
Am ( f , d ) 27dB
2.5 电波传播损耗预测模型
2.5.1 地形环境分类 2.5.2 Okumura模型 2.5.3 Hata模型 2.5.4 扩展Hata模型
2.5.5 室内路径损耗模型（自学）
2.5.6 IMT-2000模型（自学）
四、Okumura模型
日本科学家奥村（Okumura）于1962年、1965年在 日本东京及其周围的100km范围内，使用不同频率 （200、453、922、1310、1430及1920MHz）、不
与频率和距离有关系；
是以自由空间传播损耗为 0dB情况下的相对值； 在hb=200m，hm=3m条件 下得到。 思考：其它天线高度时怎么办？
距离
频率
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算
第三步：根据天线高度、距离和频率进行修正
LM（dB）=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb, d) -Hm(hm,f)
线损耗和共用器损耗，求移动台天线接收到的信号功率。
四、Okumura模型
5、信号接收功率实例分析 （1） 求传播路径的中值路径损耗 第一步：计算自由空间传播损耗Lfs
[L fs ] 32.44 20lg f 20lg d
32.44 20lg 450 20lg10 105.5dB
距基站天线 3～15km的范 h 90% 围内平均地面高度以上的 10km 天线高度。
高 度
hb
平均地面高度
0
1km
3km
距基站的距离 （km ）
15km
2、地形分类
（1）如何进行地形分类
从电波传播角度，根据地形波动高度大小分类： 准平坦地形（准平滑地形、中等起伏地形） 不规则地形
2、地形分类
二、电波传播损耗预测方法
3、基准电压和基准功率
在无线通信领域中，为了计算方便，电压或功率通常 用分贝表示，其中电压以dBμ V作基准，功率以dBm
作基准。
换算关系：
0dBV 120dBV
0dBW 30dBm
二、电波传播损耗预测方法
3、基准电压和基准功率
dBm用于表示功率大小的绝对值
2.5.3 Hata模型
2.5.4 扩展Hata模型
2.5.5 室内路径损耗模型（自学）
2.5.6 IMT-2000模型（自学）
二、电波传播损耗预测方法
设计无线通信系统时，在给定条件下算出接收 信号的场强中值非常重要。 在此基础上，可进一步设计其它参数和指标。
天线高度 位置 工作频率 收发信机距离
3、传播环境分类
（4） 中小城市地区
建筑物较多，有高层建筑，但数量较少，街道比较 宽。
（5）大城市地区
建筑物密集，街道较窄，高层建筑较多。
3、传播环境分类
工程设计中，通常按照穿透损耗的大小分类
如IS-95 CDMA二期将地域类型分成
密集城区 一般城区 郊区 农村
3、传播环境分类
（2）准平坦地形
地形波动高度在20m以内，而且起伏缓慢。
（3）不规则地形
除准平坦地形之外的其它地形。 不规则地形按其形态，又可分为若干类，如丘陵地 形、孤立山峰、斜坡和水陆混合地形等。
2、地形分类
地形 非常平坦地形 平坦地形 准平坦地形 小土岗式起伏地形 丘陵地形 Δh（m） 0~5 5~10 10~20 20~40 40~80 地形 小山区 山区 陡峭山区 特别陡峭山区 Δh （m） 80~150 150~300 300~700 700
5. 多径信道如何建模？
一、阴影衰落的基本特性
1、阴影衰落的概念
定义：移动台运动中通过不同障碍物的阴影时，
接收天线处场强中值发生的变化称为阴影衰落。
障碍物：起伏地形、建筑物、植被（高大的树林）
阴影衰落属于大尺度衰落，信号电平起 伏相对缓慢 。
BTS
二、阴影衰落的基本特性
2、 抗阴影衰落的方法
四、Okumura模型
3、准平坦地形大城市的中值路径损耗的计算 LM（dB）= Lfs+Am(f,d)-Hb(hb, d) -Hm(hm,f)
Lfs ：自由空间传输损耗；
Am(f,d) ：准平坦地形大城市地区，基站天线高度为
200m，移动台天线高度为 3m时相对于自由空间的中
值损耗，又称为基本中值损耗； Hb(hb ,d)、Hm(hm , f) ：天线高度增益因子。
同天线高度、选择不同距离进行一系列测试，并对实
测结果进行总结得出相应的曲线。 Okumura模型是根据测试结果绘成的经验曲线所构成 的模型。
四、Okumura模型
1、Okumura模型适用条件
工作频率范围：VHF、UHF频段 基站天线有效高度hb：30～200m 移动台天线高度hm：1～10m 通信距离d ：1～20km
二、电波传播损耗预测方法
1、 预测模型的分类 基于理论的模型 基于实测数据的经验模型
理论与经验结合的混合模型
二、电波传播损耗预测方法
2、使用理论与经验结合的方法 先以自由空间传播为基础 再分别考虑各种地形、地物对电波传播的影
响，并逐一予以必要的修正
目标：中值损耗=自由空间损耗+地形损耗+修正 前提：由大量测试数据获得的图表、公式