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1、无线传播模型无线传播模型 张海涛张海涛 日期：日期：2011-04 中国移动通信集团设计院有限公司 中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司 课程总览课程总览 第 2 页 课程编号课件包 CW01 WLAN通信技术基础 CW02 无线局域网标准 CW03 无线局域网网络设备 CW04 WLAN无线网规划与设计 CW05 WLAN核心网规划与设计 CW06 WLAN网络施工工艺 CW07 WLAN配置与调试 CW08 WLAN测试与验收 CW09 WLAN网络优化与维护 CW10 WLAN终端与配置 课件编号课件名称 CW01-1无线局域网概述 CW01-2无线通信基础知识
2、CW01-3无线传播理论 CW01-4无线传播模型 CW01-5WLAN网络结构 CW01-6WLAN关键技术 课程目标课程目标 通过学习此课程，您应该能够： 通过学习此课程，您应该能够： 了解常见的统计性传播模型 了解常见的确定性传播模型 第 3 页 目目 录录 1.1. 概述概述 2.2. 统计性传播模型统计性传播模型 3.3. 确定性传播模型确定性传播模型 4.4. 总结总结 概概述述 传播模型的定义：传播模型表征的是在某种特定环境或传播路径下电波传播模型的定义：传播模型表征的是在某种特定环境或传播路径下电波 的传播损耗情况，其主要研究对象是传播路径上障碍物阴影效应带来的的传播损耗情况，
3、其主要研究对象是传播路径上障碍物阴影效应带来的 慢衰落影响。慢衰落影响。 研究传播模型的必要性研究传播模型的必要性 传播模型是网络规划的基础，决定了网络规划的准确性；传播模型是网络规划的基础，决定了网络规划的准确性； 传播模型描述了发射端和接收端之间的路径损耗，影响覆盖范围和区域的传播模型描述了发射端和接收端之间的路径损耗，影响覆盖范围和区域的 SNRSNR。 概述概述 传播模型的研究方法：传播模型的研究方法： 直接应用电磁理论计算的确定性模型；直接应用电磁理论计算的确定性模型； 基于大量测量数据的统计模型，又称为经验模型。基于大量测量数据的统计模型，又称为经验模型。 传播模型的分类传播模型的
4、分类 统计性（经验）模型统计性（经验）模型 确定性模型确定性模型 目目 录录 1.1. 概述概述 2.2. 统计性传播模型统计性传播模型 3.3. 确定性传播模型确定性传播模型 4.4. 总结总结 室外宏基站传播模型（室外宏基站传播模型（1） Okumura(Okumura(奥村奥村)/Hata)/Hata模型模型 L Lp p=69.55 + 26.16logf =69.55 + 26.16logf - - 13.82logh13.82loghb b+(44.9+(44.9- -65.5logh65.5loghb b)logd )logd - - a(ha(hm m) ) 其中：其中： h
5、hb b：基站天线高度（：基站天线高度（m m）；）；h hm m：移动台天线高度（：移动台天线高度（m m）；）； d d：通信距离（：通信距离（kmkm）；）；f f：频率（：频率（MHzMHz）。）。 对中等城市或大城市：对中等城市或大城市： a(hm)=(1.1logf a(hm)=(1.1logf - - 0.7)hm 0.7)hm - - (1.56logf (1.56logf - - 0.8)0.8) 对于郊区：对于郊区：Lps = Lp Lps = Lp - - 2 2 log(f/28)2log(f/28)2- -5.45.4 对于开阔地：对于开阔地：Lpo = Lp Lpo
6、 = Lp - - 4.784.78 log(f)2+18.33 log(f)2+18.33 logf logf - - 40.9440.94 室外宏基站传播模型（室外宏基站传播模型（2） COST231COST231- -HataHata模型模型 L Lp p=46.3 + 33.9logf =46.3 + 33.9logf - - 13.82logh13.82loghb b+(44.9+(44.9- -65.5logh65.5loghb b)logd + Cm)logd + Cm 其中：其中： h hb b：基站天线高度（：基站天线高度（m m）；）；h hm m：移动台天线高度（：移动台
7、天线高度（m m）；）； d d：通信距离（：通信距离（kmkm）；）；f f：频率（：频率（MHzMHz）。）。 对中小城市：对中小城市：a(hm)=(1.1logf a(hm)=(1.1logf - - 0.7)hm 0.7)hm - - (1.56logf (1.56logf - - 0.8)0.8) Cm = 0 dB Cm = 0 dB 对于大城市：对于大城市：a(hm)=3.2log(11.75ha(hm)=3.2log(11.75hb b)2 )2 4.974.97 Cm = 3dBCm = 3dB 室外微蜂窝传播模型（室外微蜂窝传播模型（1） WalfishWalfish- -
8、IkegamiIkegami模型模型 L L50 50= Lf + Lrts + Lms + Lt = Lf + Lrts + Lms + Lt 当当Lrts + Lms 0 Lrts + Lms 0 时时 L L50 50= Lf = Lf 当当Lrts + Lms 0 Lrts + Lms 0 时时 其中：其中： LfLf：自由空间损耗；：自由空间损耗； LrtsLrts：屋脊到街道的绕射与散射损耗：屋脊到街道的绕射与散射损耗； LmsLms：多次屏蔽损耗：多次屏蔽损耗； LtLt：树木、树叶引入的附加损耗：树木、树叶引入的附加损耗。 室外微蜂窝传播模型（室外微蜂窝传播模型（2） LeeL
9、ee模型模型 L= LL= LLOS LOS(d,ht) + L (d,ht) + LB B 其中：其中： d d：T T- -R R天线间距离；天线间距离； htht：天线有效高度：天线有效高度； L LLOS LOS：视距传播损耗 ：视距传播损耗； L LB B：街区引入的损耗：街区引入的损耗。 室内统计模型（室内统计模型（1） 衰减因子衰减因子模型模型 PL(d) = PL(do) + 10 n log(d/do) + FAFPL(d) = PL(do) + 10 n log(d/do) + FAF 其中：其中： d d：T T- -R R天线间距离；天线间距离； dodo：参考距离：参
10、考距离； PL(do)PL(do)：参考距离处的路径损耗：参考距离处的路径损耗； n n：衰减因子，与传播环境有关；：衰减因子，与传播环境有关； FAFFAF：附加衰减因子，指由于楼板、隔板、墙壁等引起的附加损耗：附加衰减因子，指由于楼板、隔板、墙壁等引起的附加损耗。 室内统计模型（室内统计模型（2） ITUITU- -RP.1238RP.1238室内传播模型室内传播模型 PLPLLOS LOS = 20 log(f)= 20 log(f) + 20 log(d) + 20 log(d) - -28 + X28 + X PLPLNLOS NLOS = 20 log(f)= 20 log(f)
11、+ Nlog(d) + Lf+ Nlog(d) + Lf - - 28 + X28 + X 其中：其中： f f：频率，单位：频率，单位MHzMHz；d d：T T- -R R天线间距离（天线间距离（m m）； LfLf：楼层穿透损耗系数：楼层穿透损耗系数； X X ：慢衰落余量； ：慢衰落余量； N N：路径损耗系数：路径损耗系数。 室内统计模型（室内统计模型（3） KeenanKeenan- -MotleyMotley传播模型传播模型 PL = PL(do)PL = PL(do) + 10Nlog(d/do) + K + 10Nlog(d/do) + K F(k) + P F(k) + P
12、 W(p)W(p) 其中：其中： dodo：参考距离（：参考距离（m m）；）；d d：T T- -R R天线间距离（天线间距离（kmkm）； K K：楼层损耗参考值：楼层损耗参考值；F F：楼层数目；：楼层数目； N N：室内路径损耗系数：室内路径损耗系数；P P：墙壁损耗参考值；：墙壁损耗参考值； W W：墙壁数目：墙壁数目 室内统计模型（室内统计模型（4） ITUITU- -R.M.2135(InH)R.M.2135(InH)传播模型传播模型 ITUITU- -R.M.2135R.M.2135（InHInH）主要用于室内热点传播模型，分为视距和非视距，）主要用于室内热点传播模型，分为视距
13、和非视距， 并视距比例建模成一定的概率函数，慢衰落采用对数正态分布，具体建并视距比例建模成一定的概率函数，慢衰落采用对数正态分布，具体建 模如下表：模如下表： Scenario Path loss (dB) Note: fc is given in GHz and distance in m Shadow fading std (dB) Applicability range, antenna height default values LoS PL = 16.9 log10(d) + 32.8 + 20 log10(fc) = 3 3 m d 100 m hBS = 3-6 m hUT =
14、1-2.5 m Indoor Hotspot (InH) NLoS PL = 43.3 log10(d) + 11.5 + 20 log10(fc) = 4 10 m d 150 m hBS = 3-6 m hUT = 1-2.5 m Scenario LoS probability as a function of distance, d (m) InH 37, 5.0 3718,2718exp 18, 1 d dd d PLOS 目目 录录 1.1. 概述概述 2.2. 统计性传播模型统计性传播模型 3.3. 确定性传播模型确定性传播模型 4.4. 总结总结 确定型模型（确定型模型（1）
15、射线跟踪方法射线跟踪方法 原理：原理：室内大多数物体尺寸与波长相比室内大多数物体尺寸与波长相比 要大得多，电磁波可视为局部平面波，要大得多，电磁波可视为局部平面波， 其传播可以用几何光学来近似；其传播可以用几何光学来近似； 优点优点：可以精确预测接收点场强；：可以精确预测接收点场强； 缺点缺点：射线跟踪算法必须要使用矢量地：射线跟踪算法必须要使用矢量地 图；费时费内存的，并且其计算量随着图；费时费内存的，并且其计算量随着 场景复杂度的增加而呈现指数增加。场景复杂度的增加而呈现指数增加。 确定型模型（确定型模型（2） FDTDFDTD方法方法 原理：原理：FDTDFDTD方法就是将麦克斯韦随时间
16、而定的方程方法就是将麦克斯韦随时间而定的方程 转化为关于场特定位置的方程；电场分量和磁场分转化为关于场特定位置的方程；电场分量和磁场分 量的差分格式为：量的差分格式为： （1 1）任一网格点上的电场值只与它上一步的）任一网格点上的电场值只与它上一步的 电场值以及四周环绕它的磁场值相关。电场值以及四周环绕它的磁场值相关。 （2 2）任一网格点上的磁场值也只与它上一时）任一网格点上的磁场值也只与它上一时 间步的磁场值以及四周环绕它的电场值相关。间步的磁场值以及四周环绕它的电场值相关。 优点优点：准确性高，可提供地图中所有点的完整信息：准确性高，可提供地图中所有点的完整信息 和区域的覆盖信息和区域的覆盖信息 ； 缺点缺点：需要大量的存储空间和巨大的运算量：需要大量的存储空间和巨大的运算量 。 000 (,)o xy z S 1x E x
