無線傳播模型中國電信星火計劃--東南大學5G無線網(wǎng)技術(shù)王霄峻wxj@東南大學移動通信國家重點實驗室止于至善前言不同頻段的無線電波在基站與終端之間的傳播，在不同的場景下傳播的距離和損耗的關(guān)系符合一定的模型。本章節(jié)主要介紹典型場景下的無線電波傳播模型，以及對抗衰落的分集技術(shù)。

培訓目標學完本課程后，您應(yīng)該能：了解常見的無線電波傳播模型掌握抗衰落分集技術(shù)目錄無線電波傳播模型抗衰落技術(shù)無線電波傳播模型傳播模型用于預測無線電波在各種復雜傳播路徑上的路徑損耗，是移動通信網(wǎng)小區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)。傳播模型的準確與否，關(guān)系到小區(qū)規(guī)劃是否合理，運營商是否可以以比較經(jīng)濟合理的投資滿足用戶的需求。模型的價值就是保證了精度的同時，節(jié)省了人力、費用和時間。目錄無線電波傳播模型自由空間傳播Okumura-Hata模型COST231-Hata模型Keenan-Motley模型Uma模型Umi模型Rma模型InH模型通用傳播模型抗衰落技術(shù)自由空間傳播

其他傳播模型考慮傳播環(huán)境對無線傳播模型的影響，確定某一特定地區(qū)的傳播環(huán)境的主要因素包括：（1）自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）。（2）人工建筑的數(shù)量、高度、分布和材料特性。（3）在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，一個城市通常會被劃分為密集城區(qū)、一般城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村等幾類不同的區(qū)域，以保證預測的精度。（4）該地區(qū)的植被特征為植被覆蓋率，不同季節(jié)的植被情況是否有較大的變化。（5）天氣狀況是否經(jīng)常下雨、下雪。（6）自然和人為的電磁噪聲狀況，周邊是否有大型的干擾源（雷達等）。（7）系統(tǒng)工作頻率和終端運動狀況，在同一地區(qū)，工作頻率不同，接收信號衰減狀況也不同，靜止的終端與高速運動的終端的傳播環(huán)境也大不相同。其他傳播模型續(xù)常用傳播模型Okumura-Hata模型

COST231-Hata模型

Keenan-Motley模型

Uma模型

Umi模型

Rma模型

InH模型

通用傳播模型

通用傳播模型續(xù)不同地物地貌場景下的參考修正值：目錄無線電波傳播模型抗衰落技術(shù)空間分集極化分集時間分集頻率分集衰落類型無線信道是隨機時變信道，信號在無線信道中傳播，會產(chǎn)生以下衰落：傳播損耗（路徑損耗）：在空間傳播所產(chǎn)生的損耗，描述了由于移動用戶與基站之間相對距離產(chǎn)生變化而引起的損耗的變化，主要與頻率以及距離有關(guān)。慢衰落（陰影衰落）：是由于在傳播路徑上受到建筑物及山丘等阻擋所產(chǎn)生的陰影效應(yīng)影響而產(chǎn)生的損耗。反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百波長量級接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，一般遵從對數(shù)正態(tài)分布。快衰落：是由于多徑傳播而產(chǎn)生的損耗，它反映了微觀小范圍內(nèi)數(shù)十波長量級接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，一般遵從瑞利分布或萊斯分布。又可細分為以下3類：空間選擇性衰落、時間選擇性衰落、頻率選擇性衰落?？顾ヂ浼夹g(shù)衰落會降低通信系統(tǒng)的性能，為了對抗衰落，可以采用多種措施，常用方法為分集技術(shù)。分集就是利用兩條或多條傳輸途徑傳輸相同信息，并對接、收信機的輸出信號進行選擇或合成，用以減輕衰落影響的一種措施。常用的分集技術(shù)分為：空間分集極化分集時間分集頻率分集抗衰落技術(shù)-空間分集空間分集：采用主分集天線接收的方法來解決快衰落問題?；镜慕邮諜C對主分集通道分別接收到的信號進行處理，接收的效果由主分集天線接收的不相關(guān)性所保證：主集天線接收到的信號與分集天線接收到的信號不具有同時衰減的特性。要求主分集天線之間的水平間距大于10倍的無線信號波長；或者采用極化分集。分集距離D的合理范圍為10～20波長抗衰落技術(shù)-極化分集極化分集：采用雙極化天線，一根天線內(nèi)有兩個極化方向，衰落特性互不相關(guān)的兩路多徑A和B最終被合并成一路信號。極化分集與空間分集相比，可以節(jié)省安裝空間。如圖9-3所示。“V+H”表示垂直和水平兩路信號，“\”和“/”分別表示+45°和-45°兩路信號。極化分集天線抗衰落技術(shù)-時間分集時間分集：可以采用符號交織、檢錯和糾錯編碼等方法。不同編碼所具備的抗衰落特性不一樣。是當今移動通信廣泛使用的技術(shù)之一。交織技術(shù)抗衰落技術(shù)-頻率分集頻率分集：采用擴頻方式來解決快衰落。理論基礎(chǔ)：相關(guān)帶寬，即當兩個頻率相隔一定間隔后，就可以認為它們的空間衰落特性是不相關(guān)的。當兩個頻率間隔大于200kHz，移動通信頻段就可獲得這種不相關(guān)性。舉例：GSM中，采用跳頻來獲得分集增益。CDMA中，由于每個信道都工作在較寬的頻段上，其本身即是一種擴頻通信。在5GNR中，上下行均支持非連續(xù)資源分配，同時PUSCH支持跳頻，具有較高的頻率分集增益。本章總結(jié)本章主要介紹了移動通信中常用的無線電波傳播模型，包括自由轉(zhuǎn)播模型和其他適配各場景和頻段的傳播模型；同時，也對每一種傳播模型涉及的參數(shù)以及無線信號衰落分集技術(shù)進行了介紹。通過本章的學習，讀者應(yīng)該對5G常用的傳播模型有了一定的了解，能夠充分理解傳播模型在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的價值，以及不同傳播模型適用的場景。

思考題（1）寫出自由空