无线信道传输模型——室内传播模型ppt课件
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无线信道传输模型——室内传播模型
2011-4-7
1
概要
• 背景 • 室内分布系统的组成 • 室内传播模型分析 • 总结
2
背景
• 建筑物通讯质量不良
酒店
地铁
3
改善室内覆盖的基本方法
• 加大室外信号方式 • 分层覆盖方式 • 室内信号分布系统方式
4
室内分布系统的组成
• 信号源
直放站（无线同频、无线频移或光线直放 站）、基站（宏蜂窝或微蜂窝）
j
L L(d0 ) Lc Lf k f Ef kwj Lwj j 1
Lc为常数，Lwj 为穿过收发天线之间j类墙体的衰减，kwj 为收
发天线之间j类墙体数目，L f 表示穿透相邻地板的衰减，k
楼层数目，即穿透地板的数目。
f
表示
16
基于反演模式的电波传播模型
• 接收信号与发射信号功率比可以表示为：
PL(d) PL 10* Nsf * Log(d) FAF
其中：PL为1米距离的空间损耗，GSM900典型值30dB Nsf为同层损耗因子，需经过模拟场强测试决定。 FAF为不同层路径损耗附加值。
10
自由空间传播模型
自由空间传播模型适用于预测接收机和发射机之
间是完全无阻挡的视距路径时的接收场强。自由空间 中距发射机d 处天线的接收功率
பைடு நூலகம்
不包括天线增益时，设定天线具有单位增益。路径损耗为
Lp (dB) 10log
Pt Pr
10
log[
2 (4 )2
d
2
]
即： Lp (dB) 32.4 20 log( fMHZ ) 20 log(dkm ) 27.6 20log( fMHZ ) 20log(dm )
12
Chan模型
• Chan模型适用于室内微蜂窝区的场强预测，该模 型认为电波在室内传播时的路径损耗L近似于自由 空间直接传播时的路径损耗Lp加上室内墙壁的穿透 损耗Lw(与工作频率和墙体材料有关)。
设备和机房投资较大，需要增 加传输电路
6
室内分布系统的组成
• 信号分布系统
信号分布系统 优点
缺点
无源电分布
成本低、故障率低、安装方便、 由于信号源功率有限
无噪声积累、工作频率宽
和传输损耗，有效覆
盖范围不大
有源电分布
设计简单、布线灵活、信号调 整方便、覆盖范围较大
成本高、故障率高、 有噪声积累、工作频 带窄
L
L(d0
)
10
log
n(
d d0
)
X
其中：n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长 的速度，依赖于特定的传播环境；d0 为近地参考距 离；d为T-R距离；X 为零均值的高斯分布随机变量，
单位为dB，标准偏差为 ，单位也为dB。
15
Keenan-Motley模型
• 适用于模拟室内路径损耗，模型预测的路径损耗为：
L Lp Lw 32.4 20 log( fMHZ ) 20 log(dkm ) Lw 27.6 20 log( fMHZ ) 20 log(dm ) Lw
13
衰减因子模型
• 在进行室内覆盖的网络规划时，经常选取衰减因 子模型作为室内传播模型，基本模型公式即可改 写为：
L(d )
L
L(d
0
)
20
log(
d d0
)
j
Nwj Lwj
j 1
i i 1
N Fi LFi
d是传播距离，单位m，N wj 、NFi 分别表示信号穿过不同类型的
墙和地板的数目；Lwj 、LFi 则为对应的损耗因子，单位是dB；j， i分别表示墙和地板的类型数目。
为了更好的拟合测量数据，对K-M模型进行修正，路径损 耗可表示为
L(d0 ) 10nsf
log( d ) d0
FAF
对于多层建筑物，室内路径损耗等于自由空间损 耗附加上损耗因子，并随距离成指数增长。
L
L(d0
)
20
log(
d d0
)
d
FAF
其中， 为信道的衰减常数，单位是dB/m。 的取值范围在
0.48-0.62之间。
14
对数距离路径损耗模型
• 适用于在传输路径上具有相同T-R距离的不同随机效 应。模型路径损耗公式
根据需要增加容 不能增加容量 量
相对较小
可能影响较大
传输电路
需要
不需要
设备安装 成本投入
安装复杂，时间 安装简单，时间
较长
较短
较多
较少
9
室内覆盖系统的理论分析
• 室内通用传播模型
该模型是一个站点的通用模型，可用于典型的室 内环境，它需要很少的环境路径损耗信息，用平均的 路径损耗和有关的阴影衰减统计来表征室内路径的损 耗。这里的模型计算穿过多层楼层的损耗以应用于频 率在楼层间复用的状况，基本的模型如下:
11
综合损耗L(L>=1)通常归因于传输线损耗、滤波损耗 和天线损耗，L=1则表明系统中不考虑硬件损耗。
路径损耗表示信号衰减，单位为dB的正直，定义为 有效发射功率和接收功率之间的差值。当包含天线增益 是，路径损耗为
Lfs
(dB)
10
log
Pt Pr
10log[ GtGr2 ] (4 )2 d 2
光-电分布
结合了电分布和光纤分布的优 需要进行光-电转换 点，覆盖范围大
泄漏电缆分布 安装方便、信号均匀、引入噪 造价非常昂贵 声小
7
室内分布系统的信号源接入方式
• 宏蜂窝作信源接入 • 微蜂窝作信源接入 • 直放站作信源接入
– 无线直放站 – 光纤直放站
8
微蜂窝与直放站的比较
微蜂窝
直放站
容量 对网络的影响
结构简单，投入小
不能提高容量，对无线环境要 求高，对施主基站需要严格选 择室内信号要严格控制
不能提高容量，配置复杂，造 价较高
不能提高容量，设备造价较高， 对施主基站仍有反向干扰，而 且需要提供传输电路
对原基站的噪声和容量有一定 的影响
微蜂窝基站
增加了系统容量，不需要从 其他基站引用信号，使用方 便灵活
Pr
(d
)
PtGtGr 2 (4 )2 d 2L
Pt 为发射功率；Pr (d )是接收功率；Gt 是发射天线增益；Gr 是接收天线增益；d是T-R之间距离，单位是m；L是与
传播无关的系统损耗因子； 是波长，单位m。
天线的增益与它的有效截面
Ae 有关，即：G
4 Ae 2
。
则与载频相关： c f 。
• 信号分布系统
无源电分布、有源电分布、光-电分布、泄 漏电缆分布
5
室内分布系统的组成
• 信号源
信号源
优点
缺点
无线同频直放站 不需铺设传输线路，设备造 价低，配置简单
无线频移直放站 光纤直放站
不需铺设传输线路，对空间 隔离度要求不高，信号相对 纯净和稳定
对无线环境要求低，信号纯 净和稳定
宏蜂窝基站
2011-4-7
1
概要
• 背景 • 室内分布系统的组成 • 室内传播模型分析 • 总结
2
背景
• 建筑物通讯质量不良
酒店
地铁
3
改善室内覆盖的基本方法
• 加大室外信号方式 • 分层覆盖方式 • 室内信号分布系统方式
4
室内分布系统的组成
• 信号源
直放站（无线同频、无线频移或光线直放 站）、基站（宏蜂窝或微蜂窝）
j
L L(d0 ) Lc Lf k f Ef kwj Lwj j 1
Lc为常数，Lwj 为穿过收发天线之间j类墙体的衰减，kwj 为收
发天线之间j类墙体数目，L f 表示穿透相邻地板的衰减，k
楼层数目，即穿透地板的数目。
f
表示
16
基于反演模式的电波传播模型
• 接收信号与发射信号功率比可以表示为：
PL(d) PL 10* Nsf * Log(d) FAF
其中：PL为1米距离的空间损耗，GSM900典型值30dB Nsf为同层损耗因子，需经过模拟场强测试决定。 FAF为不同层路径损耗附加值。
10
自由空间传播模型
自由空间传播模型适用于预测接收机和发射机之
间是完全无阻挡的视距路径时的接收场强。自由空间 中距发射机d 处天线的接收功率
பைடு நூலகம்
不包括天线增益时，设定天线具有单位增益。路径损耗为
Lp (dB) 10log
Pt Pr
10
log[
2 (4 )2
d
2
]
即： Lp (dB) 32.4 20 log( fMHZ ) 20 log(dkm ) 27.6 20log( fMHZ ) 20log(dm )
12
Chan模型
• Chan模型适用于室内微蜂窝区的场强预测，该模 型认为电波在室内传播时的路径损耗L近似于自由 空间直接传播时的路径损耗Lp加上室内墙壁的穿透 损耗Lw(与工作频率和墙体材料有关)。
设备和机房投资较大，需要增 加传输电路
6
室内分布系统的组成
• 信号分布系统
信号分布系统 优点
缺点
无源电分布
成本低、故障率低、安装方便、 由于信号源功率有限
无噪声积累、工作频率宽
和传输损耗，有效覆
盖范围不大
有源电分布
设计简单、布线灵活、信号调 整方便、覆盖范围较大
成本高、故障率高、 有噪声积累、工作频 带窄
L
L(d0
)
10
log
n(
d d0
)
X
其中：n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长 的速度，依赖于特定的传播环境；d0 为近地参考距 离；d为T-R距离；X 为零均值的高斯分布随机变量，
单位为dB，标准偏差为 ，单位也为dB。
15
Keenan-Motley模型
• 适用于模拟室内路径损耗，模型预测的路径损耗为：
L Lp Lw 32.4 20 log( fMHZ ) 20 log(dkm ) Lw 27.6 20 log( fMHZ ) 20 log(dm ) Lw
13
衰减因子模型
• 在进行室内覆盖的网络规划时，经常选取衰减因 子模型作为室内传播模型，基本模型公式即可改 写为：
L(d )
L
L(d
0
)
20
log(
d d0
)
j
Nwj Lwj
j 1
i i 1
N Fi LFi
d是传播距离，单位m，N wj 、NFi 分别表示信号穿过不同类型的
墙和地板的数目；Lwj 、LFi 则为对应的损耗因子，单位是dB；j， i分别表示墙和地板的类型数目。
为了更好的拟合测量数据，对K-M模型进行修正，路径损 耗可表示为
L(d0 ) 10nsf
log( d ) d0
FAF
对于多层建筑物，室内路径损耗等于自由空间损 耗附加上损耗因子，并随距离成指数增长。
L
L(d0
)
20
log(
d d0
)
d
FAF
其中， 为信道的衰减常数，单位是dB/m。 的取值范围在
0.48-0.62之间。
14
对数距离路径损耗模型
• 适用于在传输路径上具有相同T-R距离的不同随机效 应。模型路径损耗公式
根据需要增加容 不能增加容量 量
相对较小
可能影响较大
传输电路
需要
不需要
设备安装 成本投入
安装复杂，时间 安装简单，时间
较长
较短
较多
较少
9
室内覆盖系统的理论分析
• 室内通用传播模型
该模型是一个站点的通用模型，可用于典型的室 内环境，它需要很少的环境路径损耗信息，用平均的 路径损耗和有关的阴影衰减统计来表征室内路径的损 耗。这里的模型计算穿过多层楼层的损耗以应用于频 率在楼层间复用的状况，基本的模型如下:
11
综合损耗L(L>=1)通常归因于传输线损耗、滤波损耗 和天线损耗，L=1则表明系统中不考虑硬件损耗。
路径损耗表示信号衰减，单位为dB的正直，定义为 有效发射功率和接收功率之间的差值。当包含天线增益 是，路径损耗为
Lfs
(dB)
10
log
Pt Pr
10log[ GtGr2 ] (4 )2 d 2
光-电分布
结合了电分布和光纤分布的优 需要进行光-电转换 点，覆盖范围大
泄漏电缆分布 安装方便、信号均匀、引入噪 造价非常昂贵 声小
7
室内分布系统的信号源接入方式
• 宏蜂窝作信源接入 • 微蜂窝作信源接入 • 直放站作信源接入
– 无线直放站 – 光纤直放站
8
微蜂窝与直放站的比较
微蜂窝
直放站
容量 对网络的影响
结构简单，投入小
不能提高容量，对无线环境要 求高，对施主基站需要严格选 择室内信号要严格控制
不能提高容量，配置复杂，造 价较高
不能提高容量，设备造价较高， 对施主基站仍有反向干扰，而 且需要提供传输电路
对原基站的噪声和容量有一定 的影响
微蜂窝基站
增加了系统容量，不需要从 其他基站引用信号，使用方 便灵活
Pr
(d
)
PtGtGr 2 (4 )2 d 2L
Pt 为发射功率；Pr (d )是接收功率；Gt 是发射天线增益；Gr 是接收天线增益；d是T-R之间距离，单位是m；L是与
传播无关的系统损耗因子； 是波长，单位m。
天线的增益与它的有效截面
Ae 有关，即：G
4 Ae 2
。
则与载频相关： c f 。
• 信号分布系统
无源电分布、有源电分布、光-电分布、泄 漏电缆分布
5
室内分布系统的组成
• 信号源
信号源
优点
缺点
无线同频直放站 不需铺设传输线路，设备造 价低，配置简单
无线频移直放站 光纤直放站
不需铺设传输线路，对空间 隔离度要求不高，信号相对 纯净和稳定
对无线环境要求低，信号纯 净和稳定
宏蜂窝基站