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(shù)；
• 掌握多徑信道的統(tǒng)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(yù)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(huán)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(huán)境中地形地物的作用而產(chǎn)生的反射、繞射和散射，是的其到達接收機時是從多條路經(jīng)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(dǎo)致嚴重的衰落，即所謂多徑衰落；
• 多普勒（Doppler）效應(yīng)：移動臺在傳播徑向方向的運動將使接受信號產(chǎn)生多普勒（Doppler）效應(yīng)，其結(jié)果會導(dǎo)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(chǎn)生附加的調(diào)頻噪聲，出現(xiàn)接受信號的失真。

分類B：

• 大尺度模型：主要是用于描述發(fā)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(nèi)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(fā)生于 地球表明、建筑物和墻壁表面，當(dāng)電磁波遇到比其波長大得多的物體時就會發(fā)生反射。反射是產(chǎn)生多徑衰落的主要因素。
• 繞射：當(dāng)接收機和發(fā)射機之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時會發(fā)生繞射。又阻擋表面產(chǎn)生的二次波分布于整個空間，甚至繞射于阻擋體背面。當(dāng)發(fā)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(chǎn)生波的彎曲。
• 散射：散射波產(chǎn)生于粗糙表面、小物體或其他不規(guī)則物體。

2.5 移動無線信道及特性參數(shù)

多徑衰落的基本特性：

• 一般來講，模擬移動通信系統(tǒng)主要考慮多徑效應(yīng)引起的接受信號的幅度變化；
  數(shù)字移動通信系統(tǒng)主要考慮多徑效應(yīng)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(yīng)表現(xiàn)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(dāng)基站發(fā)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(guān)。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(jīng)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(shù)：
1） 時間色散參數(shù)；
2） 相關(guān)帶寬；

多徑信道的統(tǒng)計分析：

• 瑞利分步；
• 萊斯分布：當(dāng)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(xiàn)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(luò)在單位時間內(nèi)以正斜率通過中值電平的次數(shù)，簡單地說，衰落率就是信號包絡(luò)衰落的速率。當(dāng)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(xù)時間

• 電平通過率：是信號包絡(luò)單位時間內(nèi)以正斜率通過某一規(guī)定電平值R的平均此時，描述衰落次數(shù)的統(tǒng)計規(guī)律。
• 平均衰落持續(xù)時間：信號包絡(luò)低于某個給定電平值的概率與該電平所對應(yīng)的電平通過率之比。由于衰落是隨機發(fā)生的，所以只能給出平均衰落持續(xù)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(tǒng)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(yù)測模型

室外傳播模型：

• Okumura-Hata模型：是根據(jù)測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得出的經(jīng)驗公式，應(yīng)用頻率在150~1500MHz之間，適用于小區(qū)半徑大于1Km的宏蜂窩系統(tǒng)，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(fā)的Hata模型的擴展版本，應(yīng)用頻率在1500~2000MHz，適用于小區(qū)半徑大于1km的宏蜂窩系統(tǒng)，發(fā)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(lián)合效果的經(jīng)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(shù)易于根據(jù)測量值調(diào)整，適合本地?zé)o線傳播環(huán)境，模型準確性大大提高。另外，路徑損耗預(yù)測算法簡單，計算速度快，很多無線系統(tǒng)（AMPS, DAMPS, GSM,IS-95, PCS等）采用這種模型進行設(shè)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(qū)環(huán)境，經(jīng)常在移動通信系統(tǒng)（GSM/PCS/DECT/DCS）的設(shè)計中使用。

總結(jié)

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(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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