路径损耗和阴影衰落
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eg1：有一室内WLAN，载波频率fc=900MHz,小区半 径10m，使用全向天线。自由空间路径损耗模型 下，如果要求小区所有终端的最小接收功率为 10μW,问接入点发射功率应该是多大？如果工作 频率变成5GHz，相应所需的发射功率又是多少 ？
Tips:全向天线Gl=1
.
2.4 射线跟踪
反射、绕射和散射：从固定发射机发出的无线电 信号在其传播环境中会遇到许多物体，从而发生
里外的拖船 1901年Marconi无线通信系统能横跨大西洋
.
2.1 无线电波传播
无线电波传播发展历史：
电波信号通信 1906年Fessenden使用幅度调制第一次进行了语
音和音乐传送：低频信号调制到高频电磁波上传输
突破Hertz的低频传播限制今天各种无线通信 系统普遍适用方法☺
电磁波传播：wk.baidu.com
两径模型、经验模型、统计模型等等
.
2.2 发送和接收信号模型
发送信号和接收信号的表示：
接收与发送信号：实信号（vs.复数信道建模） 发送和接收信号表示成复信号的实部
发送信号：u(t)为s（t）的等效基带信号
接收信号：
.
2.2 发送和接收信号模型
多普勒频移： 当发射机和接收机中有一方在移动时，接收
似反射、绕射和散射对波前的影响。
.
2.4 射线跟踪
射线跟踪法建模特点：
接收机距最近反射体数个波长、所有反射体大小相对
于波长足够大且相当平滑近似误差最小
cf.经验数据：在乡村地区、发射机和接收机都很靠 近地面的街道、适当调整了射线系数的室内环境能
精确建模接收信号功率
除接收功率变化外，并不能有效反映多径时延扩展等
墙壁、地面、建筑物等反射、散射和绕射
.
2.1 无线电波传播
电磁波传播：
电波传播：求解带边界条件的Maxwell方程 边界条件：表征障碍物的物理特征 求解：计算复杂，参数难以得到 近似方法☺：描述传播特性、避免求解复杂的
Maxwell方程
常见近似方法：
射线跟踪技术：忽略Maxwell方程散射效应 射线跟踪模型：
射线跟踪模型：
包含直射、反射、绕射和散射等各种衰落分量
（需要知道发射机和接收机周围所有物体的几何和介 电特性）
几种射线跟踪模型：
两径模型：地面反射波+直射波少量反射体的固定 区域只需知道天线高度
十径模型：适于街道、走廊天线高度/街道、走廊 宽度
通用模型：任意传播环境还需反射体、绕射体、散
第2章 路径损耗和阴影衰落
无线信道的挑战：可靠、高速通信？？
噪音、干扰和其他信道因素影响 用户移动和信道动态变化—随时间随机变化
讨论：路径损耗和阴影效应接收信号功率随
距离变化的规律
.
路径损耗：由发射功率的辐射扩散及信道的传 播特性造成
一般认为对于相同收发距离，路径损耗相同
阴影效应：由发射机和接收机之间的障碍物造
值。
信道的路径损耗：路径损耗真值的分贝数
.
2.2 发送和接收信号模型
信道是无源的，只能衰减信号，用分贝表示的路 径损耗一般都是非负值
路径增益分贝值：路径损耗分贝值的负数（通常 负值）
.
2.3 自由空间的路径损耗
视距（LOS）信道：假设信号经过自由空间到达
距离d处的接收机，发射机和接收机之间没有任 何障碍物，信号沿直线传播。
射体几何和介电特性
.
2.4.1 两径模型
经由反射、绕射和散射到达接收机的信号分量： 多径信号分量
.
2.4 射线跟踪
接收端收到多径信号cf直射信号：功率衰减、时
延、相移及频移
多径信号和直射信号在接收端叠加信号失真
Q：考虑有限个反射体，if位置和介电性质已知
适当边界条件求解Maxwell方程多径传播路
径
计算复杂，不适于通用建模方法 ☺射线跟踪法：简单几何方程取代Maxwell方程，近
相应的接收信号：LOS信号或直射信号 自由空间路径损耗使接收信号相对于发送信号引
入了一个复数因子，产生接收信号：
.
2.3 自由空间的路径损耗
： 视距方向上发射天线和接收天线的
增益之积
：由传播距离d引起的相移
.
2.3 自由空间的路径损耗
发送信号s(t)功率Pt则有：
接收功率与收发天线间距离d的平方成反比（其
其他传播特性。
.
2.4 射线跟踪
射线跟踪法建模：
如发射机、接收机和反射体都静止多个信号路径特 性是固定的
如发射机或接收机是运动的，路径特性时变的 如果反射体数量、位置和特性在任何时间已知确
定的时变信道 否则随机时变信道统计模型 如反射体数量很大或者表面不光滑统计模型
.
2.4 射线跟踪
成
障碍物通过吸收、反射、散射和绕射等方式衰减信
号功率，甚至严重时阻断信号。
cf: 路径损耗引起在长距离上；
而阴影引起在障碍物尺寸 的距离上功率变化 (室外：10m100m，室内更小)
.
大尺度传播效应：两者在相对较大距离上 引起的功率变化（cf.小尺度传播效应）
小尺度传播效应：如：多径信号干涉，在 波长数量级距离上引起功率变化。
信号会有一个多普勒频移
：入射波相对于移动方向角度
v：接收机沿移动方向移动速度
：信号波长
.
2.2 发送和接收信号模型
多普勒频移：
.
2.2 发送和接收信号模型
多普勒频移：
接收机朝发送机方向移动
正值
发送信号s(t)的功率为Pt，接收信号r(t)功率Pr 信道的路径损耗真值:发送功率和接收功率的比
在路径损耗、阴影效应和多径传播下： X的分贝值：xlog10x
.
2.1 无线电波传播
无线电波传播发展历史：物理发现通信技术
1864年J.C. Maxwell建立的电磁波传播理论预言 无线电波存在
1887年H.Hertz证实了电磁波物理存在 他认为声波频率非常低且电磁波传播特性差，
无法携带语音 1894年O.Lodge 第一个无线通信系统，距离150m 1897年G.Marconi把无线电信号从怀特岛发到18英
他模型中随d下降的更快）
接收功率与波长的平方成正比载波频率越高接
收功率越小
接收功率与波长有关是因为：接收天线的有效面 积和波长有关。（如采用定向天线，接收功率也
可能随着频率增加而增加）
.
2.3 自由空间的路径损耗
自由空间路径损耗定义为：自由空间模型下的路 径损耗
自由空间路径增益为：
.
2.3 自由空间的路径损耗
Tips:全向天线Gl=1
.
2.4 射线跟踪
反射、绕射和散射：从固定发射机发出的无线电 信号在其传播环境中会遇到许多物体，从而发生
里外的拖船 1901年Marconi无线通信系统能横跨大西洋
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2.1 无线电波传播
无线电波传播发展历史：
电波信号通信 1906年Fessenden使用幅度调制第一次进行了语
音和音乐传送：低频信号调制到高频电磁波上传输
突破Hertz的低频传播限制今天各种无线通信 系统普遍适用方法☺
电磁波传播：wk.baidu.com
两径模型、经验模型、统计模型等等
.
2.2 发送和接收信号模型
发送信号和接收信号的表示：
接收与发送信号：实信号（vs.复数信道建模） 发送和接收信号表示成复信号的实部
发送信号：u(t)为s（t）的等效基带信号
接收信号：
.
2.2 发送和接收信号模型
多普勒频移： 当发射机和接收机中有一方在移动时，接收
似反射、绕射和散射对波前的影响。
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2.4 射线跟踪
射线跟踪法建模特点：
接收机距最近反射体数个波长、所有反射体大小相对
于波长足够大且相当平滑近似误差最小
cf.经验数据：在乡村地区、发射机和接收机都很靠 近地面的街道、适当调整了射线系数的室内环境能
精确建模接收信号功率
除接收功率变化外，并不能有效反映多径时延扩展等
墙壁、地面、建筑物等反射、散射和绕射
.
2.1 无线电波传播
电磁波传播：
电波传播：求解带边界条件的Maxwell方程 边界条件：表征障碍物的物理特征 求解：计算复杂，参数难以得到 近似方法☺：描述传播特性、避免求解复杂的
Maxwell方程
常见近似方法：
射线跟踪技术：忽略Maxwell方程散射效应 射线跟踪模型：
射线跟踪模型：
包含直射、反射、绕射和散射等各种衰落分量
（需要知道发射机和接收机周围所有物体的几何和介 电特性）
几种射线跟踪模型：
两径模型：地面反射波+直射波少量反射体的固定 区域只需知道天线高度
十径模型：适于街道、走廊天线高度/街道、走廊 宽度
通用模型：任意传播环境还需反射体、绕射体、散
第2章 路径损耗和阴影衰落
无线信道的挑战：可靠、高速通信？？
噪音、干扰和其他信道因素影响 用户移动和信道动态变化—随时间随机变化
讨论：路径损耗和阴影效应接收信号功率随
距离变化的规律
.
路径损耗：由发射功率的辐射扩散及信道的传 播特性造成
一般认为对于相同收发距离，路径损耗相同
阴影效应：由发射机和接收机之间的障碍物造
值。
信道的路径损耗：路径损耗真值的分贝数
.
2.2 发送和接收信号模型
信道是无源的，只能衰减信号，用分贝表示的路 径损耗一般都是非负值
路径增益分贝值：路径损耗分贝值的负数（通常 负值）
.
2.3 自由空间的路径损耗
视距（LOS）信道：假设信号经过自由空间到达
距离d处的接收机，发射机和接收机之间没有任 何障碍物，信号沿直线传播。
射体几何和介电特性
.
2.4.1 两径模型
经由反射、绕射和散射到达接收机的信号分量： 多径信号分量
.
2.4 射线跟踪
接收端收到多径信号cf直射信号：功率衰减、时
延、相移及频移
多径信号和直射信号在接收端叠加信号失真
Q：考虑有限个反射体，if位置和介电性质已知
适当边界条件求解Maxwell方程多径传播路
径
计算复杂，不适于通用建模方法 ☺射线跟踪法：简单几何方程取代Maxwell方程，近
相应的接收信号：LOS信号或直射信号 自由空间路径损耗使接收信号相对于发送信号引
入了一个复数因子，产生接收信号：
.
2.3 自由空间的路径损耗
： 视距方向上发射天线和接收天线的
增益之积
：由传播距离d引起的相移
.
2.3 自由空间的路径损耗
发送信号s(t)功率Pt则有：
接收功率与收发天线间距离d的平方成反比（其
其他传播特性。
.
2.4 射线跟踪
射线跟踪法建模：
如发射机、接收机和反射体都静止多个信号路径特 性是固定的
如发射机或接收机是运动的，路径特性时变的 如果反射体数量、位置和特性在任何时间已知确
定的时变信道 否则随机时变信道统计模型 如反射体数量很大或者表面不光滑统计模型
.
2.4 射线跟踪
成
障碍物通过吸收、反射、散射和绕射等方式衰减信
号功率，甚至严重时阻断信号。
cf: 路径损耗引起在长距离上；
而阴影引起在障碍物尺寸 的距离上功率变化 (室外：10m100m，室内更小)
.
大尺度传播效应：两者在相对较大距离上 引起的功率变化（cf.小尺度传播效应）
小尺度传播效应：如：多径信号干涉，在 波长数量级距离上引起功率变化。
信号会有一个多普勒频移
：入射波相对于移动方向角度
v：接收机沿移动方向移动速度
：信号波长
.
2.2 发送和接收信号模型
多普勒频移：
.
2.2 发送和接收信号模型
多普勒频移：
接收机朝发送机方向移动
正值
发送信号s(t)的功率为Pt，接收信号r(t)功率Pr 信道的路径损耗真值:发送功率和接收功率的比
在路径损耗、阴影效应和多径传播下： X的分贝值：xlog10x
.
2.1 无线电波传播
无线电波传播发展历史：物理发现通信技术
1864年J.C. Maxwell建立的电磁波传播理论预言 无线电波存在
1887年H.Hertz证实了电磁波物理存在 他认为声波频率非常低且电磁波传播特性差，
无法携带语音 1894年O.Lodge 第一个无线通信系统，距离150m 1897年G.Marconi把无线电信号从怀特岛发到18英
他模型中随d下降的更快）
接收功率与波长的平方成正比载波频率越高接
收功率越小
接收功率与波长有关是因为：接收天线的有效面 积和波长有关。（如采用定向天线，接收功率也
可能随着频率增加而增加）
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2.3 自由空间的路径损耗
自由空间路径损耗定义为：自由空间模型下的路 径损耗
自由空间路径增益为：
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2.3 自由空间的路径损耗