自由空间传播模型

无线通信技术-第三章

16
3.4 三种基本传播机制
• 反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时发生反射，如地球表面、墙面等；
• 绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖锐的边缘阻拦时发生绕射，由阻挡表面产生的二次波散布于空间，甚至到达阻挡体的背面，导致波围绕阻挡体产生弯曲；
• 散射：当波穿行的介质中存在小于波长的物体并单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，将发生散射，如树叶、街道标志等；
2
远场电场辐射部分的幅度
13
Pr d Pd Ae
2 PG G t t r
4 d
2
Gr 2 Ae 4
图3-4 在自由空间中，从一个全向点源发出的能流密度情况
14
如果接收天线建模成接收机的一个匹配阻抗负载，那么接收天线将会感应出一个均方根电压进入接收机，它是天线中开路电压的一半（没有负载时，均方根电压等于开路电压）。接收功率为：
G
4 Ae
2
c 2 c f c
路径损耗：表示信号的衰减，定义为有效
发射功率与接收功率之间的比值，单dB 10log 10log t r 4 2 d 2 Pr
7
路径损耗也可以不包括天线增益，即假设天线具有单位增益：
23
2. 布儒斯特角
P
r sini
r cos2i
r sini r cos2i
电磁波投射到介质分界面而不发生反射时的
角度，只发生在水平极化时，其反射系数为 0。当第一介质为自由空间，第二介质相对介电常数为εr时，布儒斯特角满足：
sin B
1
r 1
r sini r cos 2 i r cos 2i r cos 2i

无线通信原理与应用-4.2 自由空间传播模型

无线通信原理与应用
Wireless Communications Principles and Practice
第四章移动无线电传播：大尺度路径损耗
电气工程学院通信工程系
无线通信原理与应用
Wireless Communications Principles and Practice
§4.2 自由空间传播模型
电气工程学院通信工程系
无线通信原理与应用
Wireless Communications Principles and Practice
例4.2：如果发射机发射50瓦的功率，将其换算成(a)dBm和(b)dBW。如果该发射机为单位增益天线，并且载频为900MHz，求出在自由空间中距天线100m处接收功率为多少dBm。10km处Pr为多少？假定接收天线为单位增益。解：已知：发射功率，Pt= 50W，载频fc= 900MHz，使用公式(4.9) (a)发射功率
电气工程学院通信工程系
无线通信原理与应用
Wireless Communications Principles and Practice
例题4.1：求解最大尺寸为1m，工作频率为900M Hz的天线的远场距离。
解：已知：天线最大尺寸，D=1m 工作频率 f= 900MHz
使用公式(4.7a)可获得远地距离为：
自由空间中距发射机d处天线的接收功率由公式4.1给出（Friis公式或自由空间公式）
其中：
Pt：为发射功率；
Pr(d)：是接收功率，为T-R距离的函数；
Gt：是发射天线增益；
Gr：是接收天线增益；
D：是T-R间距离，单位为米；
L：是与传播无关的系统损耗因子（L大于等于1）；

无线电波空间传播模型

无线电波空间传播模型一、引言无线电波是一种电磁波，它的传播是通过空间介质进行的。

无线电波的传播模型是对无线电波在空间中传播过程的一种描述和模拟。

了解无线电波空间传播模型对于实现高效的无线通信系统设计和优化至关重要。

本文将介绍几种常见的无线电波空间传播模型，包括自由空间传播模型、二维和三维传播模型以及多径传播模型。

二、自由空间传播模型自由空间传播模型是最简单也是最常用的一种传播模型。

它假设无线电波在真空中传播，没有遇到任何障碍物和干扰。

根据自由空间传播模型，无线电波的传播损耗与距离的平方成反比。

具体而言，传播损耗（L）可以通过以下公式计算：L = 20log(d) + 20log(f) + 20log(4π/c)其中，d是发送端和接收端之间的距离，f是无线电波的频率，c是光速。

自由空间传播模型适用于开阔的空间环境，如农村、海洋等，但在城市和山区等环境中，由于有大量建筑物和地形等障碍物的存在，自由空间传播模型并不适用。

三、二维和三维传播模型二维和三维传播模型考虑了障碍物和地形等因素对无线电波传播的影响。

在二维传播模型中，地面被简化为平面，建筑物和其他障碍物被建模为二维形状。

在三维传播模型中，地面和建筑物等障碍物被建模为三维形状。

为了计算二维和三维传播模型中的传播损耗，常用的方法是射线追踪。

射线追踪将无线电波视为一束射线，通过计算射线与障碍物的相交点，从而确定传播路径和传播损耗。

射线追踪可以基于几何光学原理进行，也可以使用电磁波的波动性质进行更精确的计算。

四、多径传播模型多径传播模型是一种复杂的传播模型，考虑了多个传播路径和多个传播信号的叠加效应。

当无线电波传播过程中遇到建筑物、地形等障碍物时，会发生反射、折射和散射等现象，导致信号在接收端出现多个传播路径。

这些多个传播路径的信号叠加在一起，会引起传播信号的衰减和时延扩展。

多径传播模型通常使用统计方法进行建模和仿真。

常见的多径传播模型包括瑞利衰落模型和莱斯衰落模型。

自由空间传播模型的传播特征

自由空间传播模型的传播特征自由空间传播模型的传播特征自由空间传播模型是一种用于描述无线传输信号在自由空间中传播的模型。

它是无线通信系统设计的基础，对于理解无线信号的传播规律具有非常重要的意义。

本文将从不同的角度分析自由空间传播模型的传播特征。

传播路径的影响传播路径是指从发射器到接收器之间的路径。

在自由空间中进行的无线通信，传播路径较为简单，大多都是直线传播，而且几乎没有额外的衰减。

但是，在实际应用中，由于建筑物、自然物体和地形等因素的影响，信号在传输过程中会发生反射、散射、绕射等现象，从而对传播路径产生很大的影响。

此时，需要通过一些传播模型，如瑞利衰落模型或射线追踪模型等来进行补偿。

信道特性的影响信道是指信号从发射器传输到接收器所经过的通道，它与传播路径不同，是在传输过程中形成的。

在自由空间中，信道是不稳定的，并且不同频率的信号在同一信道中的传播特性也是不同的，这就需要根据不同的应用需求选择合适的频率。

同时，信道容易受到干扰信号的影响，如多径效应、多普勒频移效应等，这些都会影响信道的传输特性。

天线特性的影响天线是无线通信系统中最重要的组成部分之一，它的质量和设计直接影响着信号的传输效果。

不同的天线类型、方向和高度都会对信号传输产生很大的影响。

比如，对于水平偏振天线来说，垂直方向的信号很弱，如果采用这种天线进行通信，就可能会出现信号盲区；又比如，如果天线高度过低，可能会受到地面反射等干扰，导致信号质量下降。

综上所述，自由空间传播模型的传播特征具有很高的复杂性，需要考虑很多因素的影响，如传播路径、信道特性和天线特性等。

只有根据具体应用的需求，对这些因素进行精确的调整和控制，才能保证无线通信的质量和可靠性。

无线信号功率计算公式

1.1自由空间传播模型（前提：发射端与接收端之间的传播无障碍物，比如卫星与手机的连接信号）Friis 公式：L d G G P d P r t t r 222)4()(πλ=(1.1)Pr(d):接收到的信号功率 Pt:发射功率 Gt:发射天线增益 Gr:接收天线增益 λ:波长(m)d:发射端与接收端的距离(m) L:与传播无关的损耗（传输线衰减、滤波损耗、天线损耗）注：功率与增益的单位都为W可以由上述公式改写为P r ，是P r (d)的非函数形式L d G G P P r t t r lg lg 2)4lg(lg 2lg lg lg lg 2---+++=πλ (1.2)假设理想状态下无损耗，L=0，f =c / λ，将常数加和，可以演算得：152.19lg 2lg 2lg lg lg 954.16198.2lg 2lg 2lg lg lg 198.2lg 2lg 2lg 2lg lg lg 198.2lg 2lg 2lg lg lg )4lg(lg 2lg 2lg lg lg lg 2--+++=---+++=---+++=--+++=--+++=d f G G P d f G G P d f c G G P d G G P d G G P P r t t r t t r t t r t t r t t r λπλ (1.3)52.191lg 20lg 20lg 10lg 10lg 10lg 10--+++=d f G G P P r t t r (1.4)注:Pr,Pt,Gt,Gr 单位为W如果将Pr,Pt,Gt,Gr 单位换为mW ，可以推导出以下公式52.131lg 20lg 20lg 10lg 10lg 10lg 1052.191lg 20lg 2030lg 1030lg 1030lg 1030lg 1052.191lg 20lg 2010lg 10lg 1010lg 10lg 1010lg 10lg 1010lg 10lg 103333--+++=--++++++=+--++++++=+d f G G P P d f G G P P d f G G P P r t t r r t t r r t t r (1.5)无线概念中常用来表示功率的的单位一般用dbm ,dbi ，与W 的转换关系如下)lg(*10mW dbi dbm ==(1.6)1.2 地面反射模型在d>50m 情况下，422P d h h G G P r t rt t r = (1.7)可以演算为dh h G G P P r t r t t r lg 40lg 20lg 20lg 10lg 10lg 10lg 10-++++= (1.8)注:Pr,Pt,Gt,Gr 单位为W如果将Pr,Pt,Gt,Gr 单位换为mW ，可以推导出以下公式60lg 40lg 20lg 20lg 10lg 10lg 10lg 10+-++++=d h h G G P P r t r t t r (1.9)路径损耗公式为)lg 20lg 20lg 10lg 10(lg 40lg 10lg 10)(r t r t r t h h G G d P P dB PL +++-=-=(1.10)。

卫星链路预算带公式计算

卫星链路预算带公式计算1.计算路径损耗：路径损耗是指信号在空间传播过程中因为衰减和散射而损失的功率。

路径损耗可以通过自由空间传播模型或海森伯模型进行计算。

自由空间传播模型的计算公式为：PL(dB) = 20log10(d) + 20log10(f) + 20log10(4π/c)其中，PL为路径损耗（单位：dB），d为传播距离（单位：m），f 为信号频率（单位：Hz），c为光速（单位：m/s）。

海森伯模型是一种常用的宽带信号传播模型，计算公式如下：PL(dB) = 20log10(d) + 20log10(f) + K其中，K为路径衰落因子。

根据具体的卫星通信场景和环境条件，选择适当的路径损耗模型进行计算。

2.计算发射功率：发射功率是指在卫星链路中，为保证接收端信号质量要求，发射端需要提供的最小功率。

发射功率的计算可以通过链路损耗和链路预算余量进行估算。

发射功率(Pt)=接收端灵敏度+链路损耗+链路预算余量接收端灵敏度是接收端能够接收到的最小信号功率。

链路损耗通过前述的路径损耗计算得到。

链路预算余量是为了考虑系统运行中的各种不确定性因素而设置的一定的功率余量。

通常，链路预算余量的大小取决于系统设计的可靠性要求和工程经验。

3.计算接收灵敏度：接收灵敏度是指接收端能够接收到的最小信号功率。

它取决于接收机的技术指标和接收机的前端噪声。

接收灵敏度可根据接收机的技术规格手册或卫星通信系统的设计要求来确定。

通过以上三个步骤，就可以计算得到卫星链路的预算参数，包括发射功率、接收灵敏度和链路预算余量。

这些参数可以作为卫星通信系统设计和优化的参考依据，以提高系统的性能和可靠性。

需要注意的是，卫星链路预算的计算是一个复杂的过程，涉及到多个技术参数和系统设计要求。

在实际应用中，需要根据具体的情况和需求进行调整和优化，以满足特定的通信需求。

常用的五种电波传播损耗预测模型

常用的五种电波传播损耗预测模型下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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无线电波传播模型的应用与分析

无线电波传播模型的应用与分析在现代通信领域，无线电波传播模型扮演着至关重要的角色。

它们是我们理解和预测无线电信号在不同环境中传播特性的有力工具，对于无线通信系统的规划、设计、优化以及性能评估都具有不可或缺的意义。

无线电波传播模型的种类繁多，每种模型都有其适用的场景和局限性。

常见的传播模型包括自由空间传播模型、OkumuraHata 模型、COST 231-Hata 模型、射线跟踪模型等。

自由空间传播模型是最简单也是最基础的模型。

它假设信号在无障碍物的理想自由空间中传播，不考虑地形、建筑物等因素的影响。

这个模型适用于卫星通信等长距离、空旷环境下的粗略估计。

但在实际的城市、山区等复杂环境中，其预测结果往往与实际情况相差较大。

OkumuraHata 模型则是一种基于大量实测数据建立起来的经验模型，适用于频率在 150 MHz 到 1500 MHz 之间的城区环境。

它考虑了基站天线高度、移动台天线高度以及通信距离等因素对信号衰减的影响。

然而，对于一些特殊的地形地貌，如山区、水域等，该模型的准确性可能会有所下降。

COST 231-Hata 模型是在 OkumuraHata 模型的基础上发展而来，对频率范围进行了扩展，适用于 1500 MHz 到 2000 MHz 的频段。

它在城市环境中的预测效果相对较好，但在农村和郊区等场景的应用中仍存在一定的局限性。

射线跟踪模型是一种基于几何光学和电磁理论的确定性模型。

它通过追踪无线电波从发射源到接收点的传播路径，考虑了反射、折射、绕射等多种传播机制。

这种模型能够提供非常精确的预测结果，但计算复杂度较高，通常需要大量的计算资源和时间。

无线电波传播模型在无线通信系统的规划和设计中发挥着重要作用。

在网络规划阶段，工程师们可以利用传播模型来估算基站的覆盖范围、信号强度以及容量，从而确定基站的位置、数量和发射功率等关键参数。

例如，在城市中心区域，由于建筑物密集，信号衰减较大，需要增加基站密度以保证良好的覆盖；而在郊区或农村地区，由于地形开阔，信号传播条件较好，可以适当减少基站数量，降低建设成本。

400M传播特性及衰落

400MHz频段无线电传播特性及衰落UHF(30MHz< f< 3000MHz) 该频带内，安排有大量固定和移动业务。

该频段除了低端之外，通常不是通过有规则的电离层来进行电波传播的。

气候只对超折射和传导有影响，这是由大气折射指数中正常梯度的变化引起的。

除了自由空间传播外，对流层散射和绕射也是很重要的。

我们可以按照下述各种特定传播环境的传播模型来估算电波的传播损耗。

（1）自由空间传播模型通常把电磁波在真空中的传播称之为“自由空间传播”。

在某些环境中，假定有用信号只是由于在自由空间所产生的传播损耗。

也就是说，把大气看成为近似真空的均匀介质，电磁波沿直线传播，不发生反射、折射、绕射和散射等现象，这时在大气中的传播就等效于自由空间传播，它只与频率f和距离d有关。

（2）平坦大地的绕射模型适合大于视距的传播范围，对有用信号的预测需要考虑地球的曲率。

（3）粗糙大地上的传播模型适合于世界特定地区和特别粗糙大地上的传播。

（4）OKUMURA－HATA模型以距离和发射机天线的高度为依据。

校正这个损耗须要以建筑物在接收位置附近的百分率、路径类型（陆地、海洋、混合）和大地不规则度为依据，主要用于大城市和郊区环境的传播损耗和场强预测。

（5）LONGLEY－RICE(ITS)模型可用来估算地波和对流层散射的传播衰减。

这个模型是统计模型，也就是预测中值场强和估计信号随时间与空间的变化。

另外，还必须考虑到其他有可能造成干扰的传播机理，包括电离层传播机理，有可能随季节和昼夜时间变化；通过偶尔发生的E层，有可能允许在约70MHz频率上进行长距离传播。

此外还有超折射和大气波导等。

400MHz频段的电波属于微波波段，该波段是指频率为300-3000MHz(波长为0.1-1m)的电波，称为特高频(UHF)。

一般来说微波(UHF)频率电波的传播，电波穿透电离层不再返回地面，地波在地面上传播时，由于波长比较短，地面上与使用波长可比拟的物体多，绕射困难，形成阻隔，造成地波衰减严重，因此主要依靠空间直射波传播，也称为视距传播。

无线电波传播模型与仿真

无线电波传播模型与仿真在现代的通信领域中，无线电波的传播模型成为了一个重要的研究主题。

当我们需要传输数据、信息或者信号的时候，我们需要通过无线电波来实现。

无线电波传播模型和仿真技术的研究，可以帮助我们更好地了解无线电波在传播过程中的特点，为我们设计和优化无线电通信系统提供重要的依据。

1. 无线电波传播模型在无线电通信中，无线电波的传播受到诸多因素的影响。

传输距离、频率、天线高度和地形都会影响无线电波的传播。

1.1 自由空间模型自由空间模型是一种最简单的无线电波传播模型。

在自由空间中，无线电波沿直线传输，向四面八方辐射。

此时，无线电波传输的距离和波长有关，距离越远，信号衰减越严重。

自由空间模型适用于在太空中，或没有障碍的通信环境中使用。

1.2 多径模型在现实的通信环境中，无线电波遇到各种障碍物后会发生反射、折射、绕射等现象，从而可能产生多路径效应。

因此，多径模型被广泛应用于无线电通信系统的研究中。

在多径模型中，无线电波的传播路径包括直射路径、反射路径、绕射路径和散射路径等。

多径模型中的多路传输会使接收信号出现干扰，影响通信的可靠性。

1.3 表面波模型在表面波模型中，无线电波沿着地表层或者水面传播。

这种模型适用于低频率的无线电通信。

表面波模型的一个缺陷是信号的传输距离较短。

2. 无线电波传播仿真无线电波传播仿真是指通过计算机模拟无线电波的传播过程，以求出在各种条件下无线电波的传播特性。

无线电波仿真的目的是为了给通信工程师提供一个可靠的工具，以便进行通信系统的规划、设计和优化。

2.1 无线电波传播仿真软件无线电波传播仿真软件是通信工程师研究和设计无线电通信系统的必备工具。

在现代通信领域中，有许多广泛使用的仿真软件，比如：MATLAB、OPTIWAVE、HFSS等。

这些软件能够根据实验数据和实际场景模拟无线电波传播的行为，进行通信系统的优化和规划。

2.2 仿真参数在进行无线电波仿真时，需要输入一些参数来模拟无线电波的传输过程。

无线传感器网络的信号传播模型解析

无线传感器网络的信号传播模型解析无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的网络系统。

这些传感器节点可以感知、采集和传输环境中的各种信息，如温度、湿度、压力等。

在WSN中，信号传播模型是一个重要的研究领域，它描述了无线信号在网络中的传播方式和特性。

一、信号传播模型的作用信号传播模型对于WSN的设计和优化具有重要意义。

它可以帮助我们理解信号在网络中的传播路径、损耗情况以及传输质量。

通过建立准确的信号传播模型，我们可以更好地规划传感器节点的部署位置，优化网络的能量消耗，提高数据传输的可靠性和效率。

二、自由空间传播模型自由空间传播模型是最简单也是最常用的信号传播模型之一。

它假设无线信号在自由空间中传播时不受任何干扰和衰减，传输距离与信号强度成反比。

然而，在实际环境中，无线信号会受到多种因素的影响，如障碍物、多径效应和信号衰减等，因此自由空间传播模型并不能完全准确地描述信号的传播。

三、路径损耗模型路径损耗模型是一种更为精确的信号传播模型。

它考虑了信号在传播过程中的衰减和干扰。

常用的路径损耗模型有两种：衰减模型和阴影衰落模型。

1. 衰减模型衰减模型基于传播路径长度和频率，将信号的强度衰减与传播距离成幂函数关系。

常见的衰减模型有自由空间传播模型、二次衰减模型和对数正态衰减模型等。

这些模型可以在不同环境中进行适应和调整，以提高模型的准确性。

2. 阴影衰落模型阴影衰落模型考虑了随机因素对信号传播的影响。

它将信号的强度视为一个随机变量，服从一定的概率分布。

常用的阴影衰落模型有对数正态分布模型和瑞利分布模型等。

这些模型可以更好地描述信号在复杂环境中的传播特性。

四、多径效应模型多径效应是指信号在传播过程中经历多个路径的反射、折射和散射，导致信号的干扰和衰减。

多径效应模型可以描述信号在多径传播环境中的传播特性。

常用的多径效应模型有莱斯衰落模型和瑞利衰落模型等。

第9章电波传播模型

−1 ρ≈ dn dh
9.4大气对电波传播的影响
9.4大气对电波传播的影响
• 在标准大气情况下，折射率梯度
• 因此 • 标准大气的曲率半径近似为地球半径的4倍。 • 注意：考虑实际情况，大气的折射率和折射梯度不是恒定的，随气候变化而变化，因此实际的传播轨迹即使在同一线路下不同时间也会有所差异。
dn = −0.039 × 10−6 m dh
ρ ≈ 25000km
9.4大气对电波传播的影响
• 在大气中电波是沿着曲线传播的。这样在考虑折射的情况下，会对微波系统的设计带来不便。为此引入等效地球半径ae的概念。
9.4大气对电波传播的影响
• 为了保证等效后的情况和实际是等效的，必须使等效地面上的直线轨迹上任一点到等效地面上与实际传播路线到实际地面的距离相等。事实上，如果两组曲线的曲率差相等，则它们的距离相等，即 • 故
d为收发天线间的距离。距离越远，接收天线收到的能量越小，这就是电波在自由空间传播过程的衰减。可以看出场强和发射天线的辐射功率和与发射天线的距离有关，和频率无关。
9.1自由空间的传播模型
接收天线输入端功率和损耗的计算
λ2 无方向性天线的有效面积：A = 4π
输入端的功率为：PA = S ⋅ A 以dBm 表示：PA = −126.75 + E0 (dBµ ) + 20 lg λ 考虑到发射天线和接收天的方向性系数： λ PA = S ⋅ A ⋅ D1 ⋅ D2 = P∑ D1 D2 4πd 传输损耗又称为系统损耗：
9.2平面反射传播模型
• 地表面波传播模式地表面波的特性 1 地表面的半导电性质，使得电波场结构发生变化，
并引起对电波的吸收损耗； 2 由于地球表面呈球形使电波传播以绕射方式进行。只有当波长与障碍物尺寸相当时，才具有绕射作用。所有只有长波、中波和短波波长较长的波段端能够绕射到较远的地方

电磁信号传播模型及其在无线通信中的应用

电磁信号传播模型及其在无线通信中的应用随着无线通信技术的快速发展，电磁信号传播模型在无线通信系统中的应用变得越来越重要。

电磁信号的传播模型可以用来预测无线信号的覆盖范围、信号强度以及信噪比等关键参数，从而为无线通信系统的设计和优化提供基础信息。

一、电磁信号传播模型的基本原理无线信号的传播是通过电磁波在空间中的传播实现的。

电磁波是由电场和磁场互相作用而产生的，在空间中以波动的形式传播。

电磁信号传播模型描述了无线信号在空间中传播过程中的衰减和散射现象。

1. 自由空间传播模型自由空间传播模型是最简单的一种传播模型，适用于开阔的空间环境，例如在没有任何遮挡物的室外空间。

自由空间传播模型中，信号的衰减主要受到距离的影响，衰减与距离的平方成反比。

根据自由空间传播模型可以推导出无线信号的传输距离和传输速率之间的关系。

2. 多径传播模型多径传播模型是用来描述信号在存在反射、折射和散射等现象时的传播过程。

在城市环境中，信号往往会经历多次反射和散射，导致信号的衰减和多路径效应。

多径传播模型使用复杂的数学模型来描述信号在非理想环境中的传播过程，例如瑞利衰落模型和莱斯衰落模型等。

3. 阻尼传播模型阻尼传播模型是指信号在通过物质时由于材料的吸收和散射而衰减的过程。

在具有一定厚度的物质介质中，信号在传播过程中会受到阻尼的影响，导致信号的衰减。

阻尼传播模型通过材料的介电常数和磁导率等参数来描述信号的衰减情况。

二、电磁信号传播模型在无线通信中的应用电磁信号传播模型在无线通信系统中有着广泛的应用。

以下将从无线信号覆盖、网络规划和资源分配三方面介绍电磁信号传播模型在无线通信中的应用。

1. 无线信号覆盖通过电磁信号传播模型，可以对无线信号的覆盖范围进行预测和优化。

无线通信系统的设计者可以利用传播模型确定基站的布放位置和天线高度，以实现最佳的覆盖效果。

在实际的网络规划中，可以根据传播模型预测信号的衰减和多路径效应，从而确定合适的基站密度和信号传输功率，以满足不同场景下的通信需求。

无线电波传播模型

COST 231-Hata模型
PL 46.30 33.90log
f 13.82loghb ahm
44.9 6.55loghblog ddB Cm
适用范围：
频率范围f: 基站天线高度Hb: 移动台高度Hm: 距离d:
150~2000MHz 30~200m
1~10m 1~20km
宏蜂窝模型
基站天线高度高于周围建筑物 1km以内预测不适用频率超过2000MHz或低于1500MHz时不适用
频描率述超了过长20距00是离M理H内z或论接பைடு நூலகம்收模于信型1号。50的该0M强环H度境z时的在不缓现适慢实用变中化并；不存在，但空气介质近似于各向同性介质。
自由空间传播模型适用于具有各向同性传播介质（如真空）的无线环境，
COST 231Walfish-Ikegami模型
Okumura-Hata模型
小尺度模型
描述短距离或短时间内接收信号强度快速变化的模型；主要的模型代表由：AGWN模型、Raleigh时变信道模型等。
自由空间传播模型
频率超过2000MHz或低于1500MHz时不适用
Okumura-Hata
84+20lgd, for f = 2100MHz
基站天线高度Hb:
30~200m
Cost231-Hata
PL 69.55 26.16log
f 13.82loghb ahm
44.9 6.55loghblog ddB Cm
适用范围：
频率范围f: 基站天线高度Hb: 移动台高度Hm: 距离d:
150~1500MHz 30~200m
1~10m 1~20km
宏蜂窝模型
基站天线高度高于周围建筑物 1km以内预测不适用频率超过1500MHz以上时不适用

自由空间传播模型
2.2 无线传播模型
2.2.2 自由空间传播模型
为了给通信系统的规划和设计提供依据，人们通过理论分析或实测等方法，对电磁波在某些特定环境下的传播特性进行统计分析，从而总结和建立了一些具有普遍性的数学模型。

我们将这些模型称为无线传播模型（Propagation Model ）。

自由空间传播模型（Free Space Propagation Model ）是最简单、理想情况的无线电波传播模型。

PG G λ2 P (d ) = t t r r (4π)2 d 2 L ?? 4πd
2 ? 10 l og P r = 10 log P t + 10 log G t + 10 log G r - 10 log L - 10 log ? ??? ? ? λ ? ??
Wireless and Mobile Networks Technology Zhenzhou Tang @ Wenzhou University 13
2.2 无线传播模型
2.2.2 自由空间传播模型
自由空间路径损耗用于
描述信号衰减，定义为
有效发射功率和接收功
率之间的差值，不包括
天线增益
PL(dB) = 10 l og P t
P
r
=-147.56 + 20 log d + 20 log f
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自由空间路径损耗公式

自由空间路径损耗公式自由空间路径损耗公式，也称为自由空间传播模型，是用来计算无线信号在自由空间中传播过程中的损耗情况的数学公式。

这个公式可以用来估算信号在不同距离、不同频率和不同天线高度下的衰减程度，对于无线通信系统的规划和设计具有重要意义。

自由空间路径损耗公式的基本形式如下：L = 20log10(d) + 20log10(f) + K其中，L表示路径损耗，单位为dB；d表示传输距离，单位为米；f 表示信号的频率，单位为MHz；K是一个常数，用来表示其他因素对路径损耗的影响，单位为dB。

公式中的20log10(d)项表示距离衰减，20log10(f)项表示频率衰减，K项表示其他因素的影响。

距离衰减是指信号在传输过程中随着距离的增加而衰减的现象。

根据自由空间路径损耗公式，距离衰减的程度与传输距离的对数成正比，即随着传输距离的增加，路径损耗也会增加。

这是因为信号在传输过程中会受到空气、地面和建筑物等物体的阻挡和散射，导致信号强度的减弱。

频率衰减是指信号在传输过程中随着频率的增加而衰减的现象。

根据自由空间路径损耗公式，频率衰减的程度与信号的频率的对数成正比，即随着信号频率的增加，路径损耗也会增加。

这是因为高频信号在传输过程中会受到大气、地面和建筑物等物体的吸收和散射，导致信号强度的减弱。

除了距离和频率衰减外，自由空间路径损耗公式还考虑了其他因素对路径损耗的影响。

这些因素包括天线高度、地形、气候条件、建筑物的遮挡等。

这些因素都会对信号的传输产生影响，使得路径损耗的程度不仅与距离和频率相关，还与这些因素有关。

K项表示这些因素对路径损耗的影响，可以根据实际情况来确定。

在无线通信系统的规划和设计中，自由空间路径损耗公式可以用来估算信号的传输损耗，从而确定合适的传输距离、频率和天线高度等参数。

通过合理地选择这些参数，可以使得信号在传输过程中的损耗最小化，从而提高通信质量和覆盖范围。

自由空间路径损耗公式是无线通信系统设计中重要的工具，通过计算路径损耗可以有效地估算信号在自由空间中的传输情况。

无线信号传播衰弱浅析

1无线传播简介移动通信中采用无线电波传播信息,即无线信道。

而移动台又经常处于不断运动状态之中,因而导致接收到的信号幅度和相位随时间、地点而不断地变化。

因此,需要对网络所在无线环境进行研究。

从移动信道的电磁波传播上看,有四种传播方式:直射波、反射波、绕射波和散射波。

1.1直射波(自由空间传播模型)自由空间传播是指在理想的、均匀的各向同性的介质中传播,不发生反射、折射、散射和吸收现象,只存在因电磁波能量扩散而引起的传播损耗。

在自由空间中,若发射点处的发射功率为P t ,以球面波辐射接收的功率为P r ,则有P r =P t λ4πd()2g t g r式中,P t 为发射机送至天线的功率,g t 和g r 是发射和接收天线增益,λ为波长,d 为发射天线和接收天线之间的距离。

自由空间传播损耗则可以定义为:L s =P t P r =4πd λ()21g t g r损耗常用分贝表示,则:L s =32.45+20logd+20logf-10log(g t g r )L bs =32.45+20logd+20logf g =g =1式中,距离d 以km 为单位,频率f 以MHz 为单位,L bs 定义为自由空间路径损耗,他表示自由空间中的两个理想电源天线(增益系数g t =g r =1的天线)之间的传输损耗。

1.2反射波反射波是指从不同建筑物或其他反射体反射后到达接收点的传播信号,其信号强度较直射波弱。

接下来,对多径传播模型做如下推导:如果电磁波传播到理想介质表面,则能量都将反射回来,反射系数(入射波与反射波的场强比值)R 为1。

而对于非理想介质的情况下,反射系数R=sinθ-z sinθ+z。

式中z=ε0-cos 2θ√/ε0(垂直极化)或z=ε0-cos 2θ√(水平极化),ε0=ε-j60σλ,其中,θ入射角,ε和σ分别为反射媒质的介电常数和电导率,λ为波长。

两径传播的接收信号强度P r 可以表示为:P r ≈P tλ4πd()2g t gr1+Re-jΔΦ2其中,相位差ΔΦ=2πΔl λ,Δl=(AC+CB)-AB。

视距传输的两种模型

受地球曲率半径（6371Km）的影响，极限直视距离 Rmax 和发射天线与接收天线的高度 HT 与 HR 间的关系为：
Rmax ＝ 3.57{ √HT (m) +√HR (m) } (km)
考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为：
Rmax ＝ 4.12 { √HT(m) +√HR (m) } (km)
电波传播的有效直视距离 Re 约为极限直视距离Rmax 的 70% ，即 Re = 0.7 Rmax .
无线电波最简单的传播模型是自由空间传播模型，但在超远覆盖情况下，对传播距离影响最大的是地球曲率。在距离足够远(>L)的地方，由于地球曲率的存在，视距传播(LOS)信号无法直接到达对端。因此实际微波传输距离受地球曲率影响很大。另外站高也决定了微波传输距离。以地球半径R=6371公里，基站高度H=300米为例，可以根据公式计l=[(R+H)^2-R^2]^1/2算出最大视距传播距离约为71.4公里。考虑衍射和折射的因素，实际传播距离会比视距传播距离略远10%左右。
l=[(R+H)^2-R^2]^1/2
第一种模型为：
显然，由于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离 R max 。在最远直视距离之内的区域，习惯上称为照明区；极限直视距离 R max 以外的区域，则称为阴影区。不言而语，利用超短波、微波进行通信时，接收点应落在发射天线极限直视距离 R max内。

无线网络中信号衰减的模型分析

无线网络中信号衰减的模型分析关键信息项：1、信号衰减模型的类型自由空间传播模型多径衰落模型阴影衰落模型2、模型的参数与变量频率距离障碍物材质与分布发射功率接收灵敏度3、模型的适用场景室内环境室外开阔区域城市密集区域4、模型的精度评估指标均方误差平均绝对误差相关系数5、模型的优化方法引入修正因子结合实际测量数据进行校准1、引言11 无线网络中信号衰减的重要性在无线网络通信中，信号衰减是一个关键问题，它直接影响着通信质量和覆盖范围。

准确分析信号衰减模型对于优化网络规划、提高通信性能具有重要意义。

12 协议目的本协议旨在对无线网络中常见的信号衰减模型进行详细分析，明确各模型的特点、适用场景以及精度评估方法，为无线网络的设计和优化提供参考依据。

2、信号衰减模型类型21 自由空间传播模型自由空间传播模型是一种理想情况下的信号衰减模型，假设信号在无障碍物的自由空间中传播。

其衰减公式为：＄L ＝ 3244 ＋20\log_{10}（f) ＋ 20\log_{10}（d)＄，其中＄L$ 为路径损耗（单位：dB），＄f$ 为信号频率（单位：MHz），＄d$ 为传播距离（单位：km）。

211 该模型的适用范围主要适用于卫星通信、远距离无线通信等空旷环境，在短距离和复杂环境中的误差较大。

212 模型的局限性未考虑障碍物、反射、散射等因素对信号的影响。

22 多径衰落模型多径衰落是由于信号在传播过程中经过多条不同路径到达接收端，导致信号相位和幅度发生变化。

常见的多径衰落模型有瑞利衰落模型和莱斯衰落模型。

221 瑞利衰落模型假设多径分量的幅度服从瑞利分布，接收信号的包络服从瑞利分布。

常用于描述无直射路径的情况。

222 莱斯衰落模型当存在较强的直射路径时，采用莱斯衰落模型，其接收信号的包络服从莱斯分布。

223 多径衰落模型的参数包括多径数量、多径时延、多径幅度等。

23 阴影衰落模型阴影衰落是由于大型障碍物（如建筑物、山丘等）对信号的阻挡造成的信号衰减随机变化。

自由空间传播名词解释

自由空间传播名词解释《自由空间传播名词解释》自由空间传播，听起来好像是个特别高大上的概念，但其实它就像风在空旷的草原上吹过一样自然又好理解。

自由空间传播呢，就是指一种信号传播的方式。

想象一下，你在一个特别空旷的大操场上，你站在这头，你的小伙伴站在那头，你大声喊他，声音就这么直直地传过去，没有什么东西阻挡，也没有什么东西干扰，这就有点像自由空间传播的感觉。

只不过在真正的自由空间传播里，传播的不是你的声音，而是像电磁波之类的信号。

比如说无线电波吧，在自由空间传播的时候，它就像是一个孤独的旅行者，在广阔的空间里一路前行。

它从发射源出发，然后就朝着接收端奔去，这个过程中没有遇到像高山啊、大楼啊这些障碍物，也没有其他乱七八糟的电波来捣乱。

这时候的电波就可以自由自在地按照自己的规律传播，就像一只自由自在的小鸟在天空中飞翔一样。

在这个传播过程中，有一些有趣的事情。

电波传播出去的时候，它会像水波一样，一圈一圈地扩散开来。

就好像你往平静的湖水里扔了一颗小石子，那一圈圈的涟漪就是电波传播的样子。

不过呢，这个电波在传播的时候，它的能量会慢慢变弱，就像你跑步跑远了，你的力气就越来越小了。

这是因为电波的能量会随着距离的增加而分散开。

这就好比你有一堆糖果，你分给离你近的小伙伴，可能每人能分好几颗，但是分给离你很远的小伙伴，可能每个人只能分到一点点了。

自由空间传播在我们的生活中可太重要了。

比如说卫星通信，卫星在高高的天空上，它要和地面的基站通信，这个时候很多时候就是依靠自由空间传播。

那些从卫星发出来的信号就像一个个小信使，在广阔的宇宙空间和地球的大气层之间自由地穿梭，然后准确地到达地面的接收站，这样我们才能看到卫星电视节目，才能用卫星电话。

还有我们的手机通信，有时候在比较空旷的地方，信号的传播也有点接近自由空间传播的状态，这样我们才能顺畅地打电话、发信息、刷网页。

自由空间传播还有一个特点，就是它比较理想化。

在现实生活中，很难找到完全没有任何干扰和阻挡的空间。