本章要求：

• 理解電波傳播的基本特性；
• 了解3種電波傳播的機制；
• 掌握自由空間和陰影衰落的概念；
• 掌握多徑衰落的特性和多勒普頻移；
• 掌握多徑信道模型的原理和多徑信道的主要參數；
• 掌握多徑信道的統計分析及多徑信道的分量；
• 掌握多徑衰落信道的特征量的概念和計算；
• 了解衰落信道的建模和仿真；
• 理解傳播損耗和傳播預測模型的基本概念，理解幾種典型模型；
• 了解模型校正的概念和基本方法。

2.2-自由空間的電波傳播

電磁波的基本特性：
移動信道的基本特性就是衰落特性。
分類A：

• 陰影衰落：由于傳播環境中的地形起伏、建筑物及其他障礙物對電磁波的遮蔽所引起的衰落；
• 多徑衰落：無線電波在傳播路徑上收到周圍環境中地形地物的作用而產生的反射、繞射和散射，是的其到達接收機時是從多條路經傳來的多個信號的疊加，這種多徑傳播所引起的信號在接受段幅度、相位和到達時間的隨機變化將導致嚴重的衰落，即所謂多徑衰落；
• 多普勒（Doppler）效應：移動臺在傳播徑向方向的運動將使接受信號產生多普勒（Doppler）效應，其結果會導致接受信號在頻域的擴展，同時改變了信號電平的變化率。這就是所謂的多普勒頻移，它的影響會產生附加的調頻噪聲，出現接受信號的失真。

分類B：

• 大尺度模型：主要是用于描述發射機與接收機（T-R）之間的長距離（幾百或幾千米）上信號強度的變化。
• 小尺度模型：用于描述短距離（幾個波長）或短時間（秒級）內信號強度的快速變化。

這兩種衰落并不是獨立，可以同時存在。因此，無線信道的衰落特性可用下式描述：


2.3 三種基本電波傳播機制

3種電波傳播機制

• 反射：反射發生于 地球表明、建筑物和墻壁表面，當電磁波遇到比其波長大得多的物體時就會發生反射。反射是產生多徑衰落的主要因素。
• 繞射：當接收機和發射機之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時會發生繞射。又阻擋表面產生的二次波分布于整個空間，甚至繞射于阻擋體背面。當發射機和接收機之間不存在視距路徑（Line Of Sight, LOS，視距路徑是指移動臺可以看見基站天線；非視距NLOS，非視距是指移動臺看不見基站天線），圍繞阻擋體也產生波的彎曲。
• 散射：散射波產生于粗糙表面、小物體或其他不規則物體。

2.5 移動無線信道及特性參數

多徑衰落的基本特性：

• 一般來講，模擬移動通信系統主要考慮多徑效應引起的接受信號的幅度變化；
  數字移動通信系統主要考慮多徑效應引起的脈沖信號的時延擴展。

• 具體來說
  1） 從空間角度：接受信號的幅度將隨著移動臺移動距離的變動而衰落，其中本地反射物所引起的多徑效應表現為較快的幅度變化，而其局部均值是隨距離增加而起伏的，反映了地形變化所引起的衰落以及空間擴散損耗；
  2） 從時間角度：由于信號的傳播路徑不同，所以到達接收端的時間也就不同，當基站發出一個脈沖信號時，接受信號不僅包含該脈沖，還將包括此脈沖的各個時延信號。

多普勒頻移：
多普勒頻移與移動臺運動的方向、速度以及無線電波入射方向之間的夾角有關。若移動臺朝向入射波方向運動，則多普勒頻移為正（接受信號頻率上升）；反之若移動臺背向入射波方向運動，則多普勒頻移為負（接受信號頻率下降）。信號經過不同方向傳播，其多徑分量造成接收機信號的多普勒擴散，因而增加了信號帶寬。

多徑信道模型的原理：
不會

多徑衰落的主要參數：
1） 時間色散參數；
2） 相關帶寬；

多徑信道的統計分析：

• 瑞利分步；
• 萊斯分布：當接收信號中有視距傳播的直達波信號時，視距信號成為主接收分量，同時還有不同角度隨機到達的多徑分量疊加在這個主信號分量上，這時的接受信號就呈現為萊斯分布，甚至是高斯分布。
• Nakagami-m分布：

衰落特性的特征量：
1） 衰落速率和衰落深度：
衰落率，定義為信號包絡在單位時間內以正斜率通過中值電平的次數，簡單地說，衰落率就是信號包絡衰落的速率。當移動臺行進方向朝著或背著電波傳播方向時，衰落最快。頻率越高，速度越快，則平均衰落率的值越大。

• 平均衰落率：
• 衰落深度：即信號的有效值與該次衰落的信號最小值的差值。

2） 電平通過率和平均衰落持續時間

• 電平通過率：是信號包絡單位時間內以正斜率通過某一規定電平值R的平均此時，描述衰落次數的統計規律。
• 平均衰落持續時間：信號包絡低于某個給定電平值的概率與該電平所對應的電平通過率之比。由于衰落是隨機發生的，所以只能給出平均衰落持續時間。

衰落信道的建模與仿真簡介：
1） 衰落信道的建模
平坦衰落的Clarke信道模型：其移動臺接受信號的場強的統計特性是基于散射的。
2） 衰落信道的仿真：
簡單介紹了Jakes仿真的基本原理。

2.6 電波傳播損耗預測模型

室外傳播模型：

• Okumura-Hata模型：是根據測試數據統計分析得出的經驗公式，應用頻率在150~1500MHz之間，適用于小區半徑大于1Km的宏蜂窩系統，基站有效天線高度在30m到200m之間，移動臺有效天線高度在1m到10m之間。
• COST-231 Hata模型：該模型是EURO-COST組成的COST工作委員會開發的Hata模型的擴展版本，應用頻率在1500~2000MHz，適用于小區半徑大于1km的宏蜂窩系統，發射有效天線高度在30m到200m之間，接受有效天線高度在1m到10m之間。
• CCIR模型：給出了反映自由口空間路徑損耗和地形引入人的路徑損耗聯合效果的經驗公式。
• LEE模型：LEE模型用處廣泛，主要原因是模型中的主要參數易于根據測量值調整，適合本地無線傳播環境，模型準確性大大提高。另外，路徑損耗預測算法簡單，計算速度快，很多無線系統（AMPS, DAMPS, GSM,IS-95, PCS等）采用這種模型進行設計。其中又分為：1）LEE宏蜂窩模型；2）LEE微蜂窩模型。
• COST-231 WI模型：COST-231 WI模型基于Walfisch-Bertoni模型和Ikegami模型，廣泛地用于建筑物高度近似一致的郊區環境，經常在移動通信系統（GSM/PCS/DECT/DCS）的設計中使用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的《移动通信原理与系统》——第二章《移动通信电波传播与传播预测模型》——笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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