无线信道传输模型——室内传播模型
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Pt Gt Gr 2 L fs (dB) 10 log 10 log[ ] 2 2 Pr (4 ) d
不包括天线增益时，设定天线具有单位增益。路径损耗为
Pt 2 L p (dB) 10 log 10 log[ ] 2 2 Pr (4 ) d
即：
L p (dB ) 32.4 20 log( f MHZ ) 20 log(d km ) 27.6 20 log( f MHZ ) 20 log(d m )
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。
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
PGt Gr 2 Pr (d ) t 2 2 (4 ) d L
光-电分布
结合了电分布和光纤分布的优 点，覆盖范围大
泄漏电缆分布 安装方便、信号均匀、引入噪 声小
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
微蜂窝与直放站的比较
微蜂窝 容量 对网络的影响 传输电路 设备安装 成本投入 根据需要增加容 量 相对较小 需要 安装复杂，时间 较长 较多 直放站 不能增加容量 可能影响较大 不需要 安装简单，时间 较短 较少
ˆ PLoss (r ) ln( Pr ) ln( Pt ) Ri [ (r )]
（4）
(4)式即为移动通信环境中无线传播损耗的一般模型，投影算
ˆ 子 Ri 作用于路径损耗因子，起到积分的作用。r和PLoss ( r )分别 代表传播距离和用分贝表示的从基站到移动设备单位传播距离 上的传播损耗。
Pr G Pt 为发射功率； (d )是接收功率； t 是发射天线增益； r G 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。 4 A 天线的增益与它的有效截面 Ae 有关，即：G 2 e 。
则与载频相关： c f 。
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
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：
j i d L L(d 0 ) 20 log( ) N wj Lwj N Fi LFi d0 j 1 i 1
N N d是传播距离，单位m， wj 、 Fi 分别表示信号穿过不同类型的 L L 墙和地板的数目； wj 、 Fi 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。
总结
• 传播模型的确定是计算路径损耗的先决条件。 不同的传播模型会产生不同的路径损耗。通 过研究路径损耗的多种传播模型，并对常用 模型进行仿真，直观的表现各参数及各模型 对于距离的不同损耗。确定最接近实际情况 的模型。
Thank you！
（2） 损耗因子 体现了单位长度上不规则空间传播损耗和阴 影衰落的合成效果，与地点和时间有关，即有
lim
P / P 1 dP r 0 r P dr
(r , t )
由（2）式可得：
dP d (ln P) (r , t )dr P
（3）
考虑地形地物较短时间内基本固定，则不考虑式（3）中的t。 定义投影算子 Ri ，该算子作用于传播损耗分布函数 (r ) 后 积分出总的路径损耗。
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)。
L L p Lw 32.4 20 log( f MHZ ) 20 log( d km ) Lw 27.6 20 log( f MHZ ) 20 log( d m ) Lw
对无线环境要求低，信号纯 净和稳定 结构简单，投入小
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 设备和机房投资较大，需要增 加传输电路
光纤直放站
宏蜂窝基站 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
• 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
室内分布系统的组成
• 信号源
信号源 无线同频直放站 优点 不需铺设传输线路，设备造 价低，配置简单 缺点 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
无线频移直放站
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
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(d 0 ) 10nsf log( d ) FAF d0
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(d 0 ) 20 log( d ) d FAF d0
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： ˆ • P / P r n S (r , t ) S (r , t )
r t 1 2
（1）
ˆ P 其中，Pt 是发射信号功率； r 是接收到的瞬时信号功率， 它是基站和移动台之间距离的函数； n为空间传播损 r 耗，指数n一般在2-4之间；S1 (r , t ) 为阴影衰落；S2 (r , t ) 为多径衰落。 定义单位传播路径上电波功率相对损耗因子
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 L(d 0 ) Lc L f k f Ef k wj Lwj
j 1
j
L 发天线之间j类墙体数目， f 表示穿透相邻地板的衰减， 表示 kf 楼层数目，即穿透地板的数目。
k L Lc 为常数， wj 为穿过收发天线之间j类墙体的衰减， wj 为收
无线信道传输模型——室内传播模型
2011-4-7
概要
• 背景
• 室内分布系统的组成
• 室内传播模型分析 • 总结
背景
• 建筑物通讯质量不良
酒店
Hale Waihona Puke Baidu地铁
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
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）
• 当有地形地物数据库可用时，可根据该数据库辅助确 定投影算子的积分形式，特别是其积分路径，而当没 有该数据库可用时，利用“虚拟传播路径”的概念也 可以不依赖于地形地物数据库构造路径损耗积分方程。 这里体现了基于反演模式的电波传播模型的一个特性， 即预测模型对环境数据库的弹性。当通过预先的实验 ˆ (r ) PLoss ( r ) 得到必要的一组 值后，求解 就构成了一个 (r ) 反演问题。当从反演问题的角度求出 之后，可以 通过（4）式来完成特定区域内个小区的接收功率中 值二位分部预测。
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:
PL(d ) PL 10* Nsf * Log (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。
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
L L(d 0 ) 10 log n(
d ) X d0
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； d 0 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。
室内分布系统的组成
• 信号分布系统
信号分布系统 优点 无源电分布 缺点
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
需要进行光-电转换 造价非常昂贵
不包括天线增益时，设定天线具有单位增益。路径损耗为
Pt 2 L p (dB) 10 log 10 log[ ] 2 2 Pr (4 ) d
即：
L p (dB ) 32.4 20 log( f MHZ ) 20 log(d km ) 27.6 20 log( f MHZ ) 20 log(d m )
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。
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
PGt Gr 2 Pr (d ) t 2 2 (4 ) d L
光-电分布
结合了电分布和光纤分布的优 点，覆盖范围大
泄漏电缆分布 安装方便、信号均匀、引入噪 声小
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
微蜂窝与直放站的比较
微蜂窝 容量 对网络的影响 传输电路 设备安装 成本投入 根据需要增加容 量 相对较小 需要 安装复杂，时间 较长 较多 直放站 不能增加容量 可能影响较大 不需要 安装简单，时间 较短 较少
ˆ PLoss (r ) ln( Pr ) ln( Pt ) Ri [ (r )]
（4）
(4)式即为移动通信环境中无线传播损耗的一般模型，投影算
ˆ 子 Ri 作用于路径损耗因子，起到积分的作用。r和PLoss ( r )分别 代表传播距离和用分贝表示的从基站到移动设备单位传播距离 上的传播损耗。
Pr G Pt 为发射功率； (d )是接收功率； t 是发射天线增益； r G 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。 4 A 天线的增益与它的有效截面 Ae 有关，即：G 2 e 。
则与载频相关： c f 。
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
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：
j i d L L(d 0 ) 20 log( ) N wj Lwj N Fi LFi d0 j 1 i 1
N N d是传播距离，单位m， wj 、 Fi 分别表示信号穿过不同类型的 L L 墙和地板的数目； wj 、 Fi 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。
总结
• 传播模型的确定是计算路径损耗的先决条件。 不同的传播模型会产生不同的路径损耗。通 过研究路径损耗的多种传播模型，并对常用 模型进行仿真，直观的表现各参数及各模型 对于距离的不同损耗。确定最接近实际情况 的模型。
Thank you！
（2） 损耗因子 体现了单位长度上不规则空间传播损耗和阴 影衰落的合成效果，与地点和时间有关，即有
lim
P / P 1 dP r 0 r P dr
(r , t )
由（2）式可得：
dP d (ln P) (r , t )dr P
（3）
考虑地形地物较短时间内基本固定，则不考虑式（3）中的t。 定义投影算子 Ri ，该算子作用于传播损耗分布函数 (r ) 后 积分出总的路径损耗。
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)。
L L p Lw 32.4 20 log( f MHZ ) 20 log( d km ) Lw 27.6 20 log( f MHZ ) 20 log( d m ) Lw
对无线环境要求低，信号纯 净和稳定 结构简单，投入小
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 设备和机房投资较大，需要增 加传输电路
光纤直放站
宏蜂窝基站 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
• 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
室内分布系统的组成
• 信号源
信号源 无线同频直放站 优点 不需铺设传输线路，设备造 价低，配置简单 缺点 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
无线频移直放站
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
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(d 0 ) 10nsf log( d ) FAF d0
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(d 0 ) 20 log( d ) d FAF d0
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： ˆ • P / P r n S (r , t ) S (r , t )
r t 1 2
（1）
ˆ P 其中，Pt 是发射信号功率； r 是接收到的瞬时信号功率， 它是基站和移动台之间距离的函数； n为空间传播损 r 耗，指数n一般在2-4之间；S1 (r , t ) 为阴影衰落；S2 (r , t ) 为多径衰落。 定义单位传播路径上电波功率相对损耗因子
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 L(d 0 ) Lc L f k f Ef k wj Lwj
j 1
j
L 发天线之间j类墙体数目， f 表示穿透相邻地板的衰减， 表示 kf 楼层数目，即穿透地板的数目。
k L Lc 为常数， wj 为穿过收发天线之间j类墙体的衰减， wj 为收
无线信道传输模型——室内传播模型
2011-4-7
概要
• 背景
• 室内分布系统的组成
• 室内传播模型分析 • 总结
背景
• 建筑物通讯质量不良
酒店
Hale Waihona Puke Baidu地铁
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
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）
• 当有地形地物数据库可用时，可根据该数据库辅助确 定投影算子的积分形式，特别是其积分路径，而当没 有该数据库可用时，利用“虚拟传播路径”的概念也 可以不依赖于地形地物数据库构造路径损耗积分方程。 这里体现了基于反演模式的电波传播模型的一个特性， 即预测模型对环境数据库的弹性。当通过预先的实验 ˆ (r ) PLoss ( r ) 得到必要的一组 值后，求解 就构成了一个 (r ) 反演问题。当从反演问题的角度求出 之后，可以 通过（4）式来完成特定区域内个小区的接收功率中 值二位分部预测。
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:
PL(d ) PL 10* Nsf * Log (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。
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
L L(d 0 ) 10 log n(
d ) X d0
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； d 0 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。
室内分布系统的组成
• 信号分布系统
信号分布系统 优点 无源电分布 缺点
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
需要进行光-电转换 造价非常昂贵