第2章 移动通信信道汇总
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3．通信用户的随机移动性
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2020年10月5日星期一
2.1 移动信道基本特性
2.1.1 移动通信信道的主要特点 2.1.2 电波传播方式 2.1.3 接收信号中的四种效应
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2020年10月5日星期一
2.1.2 电波传播方式
第2章 移动通信信道
一般可归纳为以下波四种基本传播方式：
1．直射波
即没有障碍物的情况下，电磁波在视距范围内直接由基站 到达手机。
常用的模型包括： 奥村模型（Okumura Model）
宏 小 区 （ macrocell ） ： 每 小 区 的覆盖半径多为1km-25km。由 于覆盖半径较大，所以基站的发 射功率较强，一般在10W以上 。
是城市宏小区中信号预测最常用的模型之一，其适用的距离范
围是1Km～100Km、频率范围是150MHz～1500MHz，该模型
当电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物等障碍物 的阻挡时，在障碍物的后面产生传播半盲区。从而形成电 磁场阴影，这种随移动台位置的不断变化而引起的接收点 场强中值的起伏变化叫做阴影效应。
2. 远近效应
由于移动用户距离基站有远有近，这样近处的用户信号 就会对远处的用户信号产生抑制。
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2020年10月5日星期一
反射
散射 直射
绕射
图 2-1 移动信道电波传播类型示意图 7
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2.1 移动信道基本特性
2.1.1 移动通信信道的主要特点 2.1.2 电波传播方式 2.1.3 接收信号中的四种效应
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第2章 移动通信信道
2.1.3 接收信号中的四种效应
1. 阴影效应
由于源端点距离很远，可假设 在 X 点 和 Y 点 处 的 θi 是 相 同 的 ， 所以，由路程差造成的接收信
号相位变化值为
2xi
2 vt
cosi
由此可得出频率变化值，即多
普勒频移fd为
fd
1 2
t
v
cosi
最大多普勒移：
fm
v
2020年10月5日星期一
<例题> 若载波频率fc=900MHz。移动台 速度v =100km/h，求最大多普勒频移
路径损耗
第2章 移动通信信道
（1）Hata模型
由于使用Okumura模型，需要查找其给出的各种曲线， 不利于计算机预测。Hata将Okumura模型中的经验曲线 与图表提炼成更加便于工程上使用的经验公式，即Hata 模型 。
2.1.1 移动通信信道的主要特点
1．传播的开放性
这区别于有线信道，有线信道中，电磁波被限定在导线内， 而移动通信的信道是一个开放的空间。
2．接收环境的复杂性
是指接收点地理环境的复杂性与多样性。可将接收点地理环 境划分为三种典型区域:
➢高楼林立的城市繁华区; ➢以一般性建筑物为主体的近郊区; ➢以山丘、湖泊、平原为主的农村及远郊区。
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第2章 移动通信信道
2.1.3 接收信号中的四种效应
当移动台以恒定速率v在长度
为d、端点为X和Y的路径上运
动时，受到自远方S点发出的
信号，如图所示。
S
X
d
θi
Y
11
无线电波从源点S出发，在X点 和Y点分别被移动台接收时所 走的路程差为
Δxi＝ dcosθi ＝ v Δt cosθi
2．反射波
当障碍物的尺寸大于电磁波的波长时，电磁波就会在障 碍物的前方发生反射。
3．绕射波
也称衍射波，电磁波绕过障碍物，在障碍物后方形成场 强。
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2.1.2 电波传播方式
第2章 移动通信信道
4．散射波
当电磁波遇到粗糙的表面时，反射能量会散布于所有方向, 这样就形成了散射波。
• 小尺度传播模型主要用来描述短距离（波长级） 或短时间（秒级）内接收信号的强度变化。
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2.2.1 大尺度衰落
第2章 移动通信信道
在大尺度模型中，一般主要关注由路径损耗（Path loss） 和阴影（shadowing）效应所引起的接收信号功率随距离变化 的规律。路径损耗引起长距离（100~1000米）接收信号功率 的变化，而阴影效应引起障碍物尺度距离上（室外环境是 10~100米，室内更小）接收信号功率的变化。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.1.3 接收信号中的四种效应
第2章 移动通信信道
3. 多径效应
由于用户所处位置的复杂性，到达移动台天线的信号不是 由单一路径来的，而是包含多条路径。不同路径的信号，它们 到达时的信号强度、到达时间及到达时的载波相位都不一样。 所接收的信号是上述各路信号的矢量和。
4. 多普勒效应
由于用户处于高速移动中，从而引起传播频率的扩散，由 此引起的附加频移称为多普勒频移（Doppler Shift）。 这一现 象只产生在大于等于70Km/h时，而对于慢速移动的步行和准 静态的室内通信则不予考虑。
第2章 移动通信信道
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2020年10月5日星期一
2.1 移动信道基本特性 2.2 衰落 2.3 噪声和干扰
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2.1 移动信道基本特性
2.1.1 移动通信信道的主要特点 2.1.2 电波传播方式 2.1.3 接收信号中的四种效应
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第2章 移动通信信道
除了公式外，还包括一些经验曲线和图表。
哈塔模型（Hata Model）
将奥村模型中的经验曲线与图表拟合成更加便于工程上使用的 经验公式，其适用的频率范围也基本是150MHz～1500MHz。
哈塔模型的COST231扩展
是欧洲科技合作组织将哈塔模型扩展到2GHz，以便适合PCS 系统。
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2.1 移动信道基本特性 2.2 衰落 2.3 噪声和干扰
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2.2 衰落
2.2.1 大尺度衰落 2.2.2 小尺度衰落
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无线信道的传播模型可分为大尺度传播 模型和小尺度传播模型两种
• 大尺度传播模型主要用来描述发射机和接收机 之间长距离（几百或几千米）上的信号强度变化。
1．路径损耗
大多数移动通信系统运行在复杂的传播环境中，路径损 耗除了受频率、距离等确定因素的影响，还会受到地形、地 貌、建筑物分布及街道分布等不确定因素的影响。这里我们 主要介绍在工程上普遍应用的电波传播损耗预测模型。
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路径损耗
第2章 移动通信信道
电波传播损耗预测模型是基于大量实测数据而得到的经验模型，
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2.1 移动信道基本特性
2.1.1 移动通信信道的主要特点 2.1.2 电波传播方式 2.1.3 接收信号中的四种效应
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2.1.2 电波传播方式
第2章 移动通信信道
一般可归纳为以下波四种基本传播方式：
1．直射波
即没有障碍物的情况下，电磁波在视距范围内直接由基站 到达手机。
常用的模型包括： 奥村模型（Okumura Model）
宏 小 区 （ macrocell ） ： 每 小 区 的覆盖半径多为1km-25km。由 于覆盖半径较大，所以基站的发 射功率较强，一般在10W以上 。
是城市宏小区中信号预测最常用的模型之一，其适用的距离范
围是1Km～100Km、频率范围是150MHz～1500MHz，该模型
当电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物等障碍物 的阻挡时，在障碍物的后面产生传播半盲区。从而形成电 磁场阴影，这种随移动台位置的不断变化而引起的接收点 场强中值的起伏变化叫做阴影效应。
2. 远近效应
由于移动用户距离基站有远有近，这样近处的用户信号 就会对远处的用户信号产生抑制。
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反射
散射 直射
绕射
图 2-1 移动信道电波传播类型示意图 7
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2.1 移动信道基本特性
2.1.1 移动通信信道的主要特点 2.1.2 电波传播方式 2.1.3 接收信号中的四种效应
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第2章 移动通信信道
2.1.3 接收信号中的四种效应
1. 阴影效应
由于源端点距离很远，可假设 在 X 点 和 Y 点 处 的 θi 是 相 同 的 ， 所以，由路程差造成的接收信
号相位变化值为
2xi
2 vt
cosi
由此可得出频率变化值，即多
普勒频移fd为
fd
1 2
t
v
cosi
最大多普勒移：
fm
v
2020年10月5日星期一
<例题> 若载波频率fc=900MHz。移动台 速度v =100km/h，求最大多普勒频移
路径损耗
第2章 移动通信信道
（1）Hata模型
由于使用Okumura模型，需要查找其给出的各种曲线， 不利于计算机预测。Hata将Okumura模型中的经验曲线 与图表提炼成更加便于工程上使用的经验公式，即Hata 模型 。
2.1.1 移动通信信道的主要特点
1．传播的开放性
这区别于有线信道，有线信道中，电磁波被限定在导线内， 而移动通信的信道是一个开放的空间。
2．接收环境的复杂性
是指接收点地理环境的复杂性与多样性。可将接收点地理环 境划分为三种典型区域:
➢高楼林立的城市繁华区; ➢以一般性建筑物为主体的近郊区; ➢以山丘、湖泊、平原为主的农村及远郊区。
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第2章 移动通信信道
2.1.3 接收信号中的四种效应
当移动台以恒定速率v在长度
为d、端点为X和Y的路径上运
动时，受到自远方S点发出的
信号，如图所示。
S
X
d
θi
Y
11
无线电波从源点S出发，在X点 和Y点分别被移动台接收时所 走的路程差为
Δxi＝ dcosθi ＝ v Δt cosθi
2．反射波
当障碍物的尺寸大于电磁波的波长时，电磁波就会在障 碍物的前方发生反射。
3．绕射波
也称衍射波，电磁波绕过障碍物，在障碍物后方形成场 强。
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2.1.2 电波传播方式
第2章 移动通信信道
4．散射波
当电磁波遇到粗糙的表面时，反射能量会散布于所有方向, 这样就形成了散射波。
• 小尺度传播模型主要用来描述短距离（波长级） 或短时间（秒级）内接收信号的强度变化。
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2.2.1 大尺度衰落
第2章 移动通信信道
在大尺度模型中，一般主要关注由路径损耗（Path loss） 和阴影（shadowing）效应所引起的接收信号功率随距离变化 的规律。路径损耗引起长距离（100~1000米）接收信号功率 的变化，而阴影效应引起障碍物尺度距离上（室外环境是 10~100米，室内更小）接收信号功率的变化。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.1.3 接收信号中的四种效应
第2章 移动通信信道
3. 多径效应
由于用户所处位置的复杂性，到达移动台天线的信号不是 由单一路径来的，而是包含多条路径。不同路径的信号，它们 到达时的信号强度、到达时间及到达时的载波相位都不一样。 所接收的信号是上述各路信号的矢量和。
4. 多普勒效应
由于用户处于高速移动中，从而引起传播频率的扩散，由 此引起的附加频移称为多普勒频移（Doppler Shift）。 这一现 象只产生在大于等于70Km/h时，而对于慢速移动的步行和准 静态的室内通信则不予考虑。
第2章 移动通信信道
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2.1 移动信道基本特性 2.2 衰落 2.3 噪声和干扰
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2.1 移动信道基本特性
2.1.1 移动通信信道的主要特点 2.1.2 电波传播方式 2.1.3 接收信号中的四种效应
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第2章 移动通信信道
除了公式外，还包括一些经验曲线和图表。
哈塔模型（Hata Model）
将奥村模型中的经验曲线与图表拟合成更加便于工程上使用的 经验公式，其适用的频率范围也基本是150MHz～1500MHz。
哈塔模型的COST231扩展
是欧洲科技合作组织将哈塔模型扩展到2GHz，以便适合PCS 系统。
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2.1 移动信道基本特性 2.2 衰落 2.3 噪声和干扰
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2.2 衰落
2.2.1 大尺度衰落 2.2.2 小尺度衰落
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无线信道的传播模型可分为大尺度传播 模型和小尺度传播模型两种
• 大尺度传播模型主要用来描述发射机和接收机 之间长距离（几百或几千米）上的信号强度变化。
1．路径损耗
大多数移动通信系统运行在复杂的传播环境中，路径损 耗除了受频率、距离等确定因素的影响，还会受到地形、地 貌、建筑物分布及街道分布等不确定因素的影响。这里我们 主要介绍在工程上普遍应用的电波传播损耗预测模型。
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路径损耗
第2章 移动通信信道
电波传播损耗预测模型是基于大量实测数据而得到的经验模型，