無線傳播理論與模型演示文稿當前1頁，總共55頁。無線傳播理論與模型當前2頁，總共55頁。學習目標掌握無線傳播理論基本知識掌握傳播模型的作用，記住幾種常用模型的名稱和適用范圍。理解鏈路預算的基本參數和計算方法。了解一些產品在覆蓋規劃中如何應用學習完本課程，您應該能夠：當前3頁，總共55頁。無線傳播理論概述電磁波傳播的機理是多種多樣的，但總體上可以歸結為反射、繞射和散射。大多數蜂窩無線系統運作在城區，發射機和接收機之間一般不存在直接視距路徑，且存在高層建筑，因此產生了繞射損耗。此外由于不同物體的多路徑反射，經過不同長度路徑的電磁波相互作用產生了多徑損耗，同時也存在隨著發射機和接收機之間距離的不斷增加而引起電磁強度的衰減。對傳播模型的研究，傳統上集中于給定范圍內平均接收場強的預測，和特定位置附近場強的變化。對于預測平均場強并用于估計無線覆蓋范圍的傳播模型，由于它們描述的是發射機和接收機之間（T－R）長距離（幾百米或幾千米）上的場強變化，所以被稱為大尺度傳播模型。另一方面，描述短距離（幾個波長）或短時間（秒級）內的接收場強的快速波動的傳播模型，稱為小尺度衰減模型。當前4頁，總共55頁。當移動臺在極小的范圍內移動時，可能引起瞬時接收場強的快速波動，即小尺度衰減。其原因是接收信號為不同方向信號的合成。由于相位變化的隨機性，其合成信號變化范圍很大。在小尺度衰減中，當接收機移動距離與波長相當時，其接收場強可以發生3或4個數量級（30dB或40dB）的變化。當移動臺遠離發射機時，當地平均場強逐漸減弱，該平均接收場強由大尺度傳播模型預測。典型地，當地平均接收場強由從5到40范圍內信號測量平均值計算得到，對于頻段從1GHz到2GHz的蜂窩系統，相應測量在1米到10米范圍內。無線傳播理論概述

當前5頁，總共55頁。

無線傳播理論概述

不同頻段內的頻率具有不同的傳播特性當前6頁，總共55頁。

無線電波分布在3Hz到3000GHz之間，在這個頻譜內劃分為12個帶，如上表。在不同的頻段內的頻率具有不同的傳播特性。頻率越低，傳播損耗越小，覆蓋距離越遠；而且頻率越低，繞射能力越強，建筑物內覆蓋效果越好。但是，低頻段頻率資源緊張，系統容量有限，因此主要應用于廣播、電視、尋呼等系統。高頻段頻率資源豐富，系統容量大；但是頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越近；而且頻率越高，繞射能力越弱，建筑物內覆蓋效果越差。而且頻率越高，技術難度越大，系統的成本也相應提高。移動通信系統選擇所用頻段要綜合考慮覆蓋效果和容量。UHF頻段與其他頻段相比，在覆蓋效果和容量之間折衷的比較好，因此被廣泛應用于移動通信領域。當然，隨著人們對移動通信的需求越來越多，需要的容量越來越大，移動通信系統必然要向高頻段發展。無線傳播理論概述

當前7頁，總共55頁。

自由空間傳播模型用于預測接收機和發射機之間是完全無阻擋的視距路徑時的接收信號場強。衛星通信和微波視距無線鏈路是典型的自由空間傳播。與大多數大尺度無線電波傳播模型類似，自由空間模型預測接收功率的衰減為T－R距離的函數（冪函數）。自由空間中距發射機d處天線的接收功率由Friis公式給出：

公式（1）其中，

Pt為發射功率；

Pr(d)是接收功率，為T－R距離的函數；

Gt是發射天線增益；

Gr是接收天線增益；d是T－R間距離，單位為米；L是與傳播無關的系統損耗因子；

為波長，單位米。天線增益與它的有效截面相關，即：

公式（2）自由空間傳播模型當前8頁，總共55頁。

自由空間傳播模型有效截面Ae與天線的物理尺寸相關，

則與載頻相關：

公式（3）其中，

f為載頻Hz；

Wc為載頻，rad/s；c為光速，m/s。Pt和Pr必須有相同單位，

Gt和Gr為無量綱量。綜合損耗L（L≥1）通常歸因于傳輸線衰減、濾波損耗和天線損耗，L＝1則表明系統硬件中無損耗。由自由空間公式1可知，接收功率隨T－R距離的平方衰減，即接收功率衰減與距離的關系為20dB/10倍程。當前9頁，總共55頁。

各方向具有相同單位增益的理想全向天線，通常作為無線通信系統的參考天線。等效各向同性輻射功率（EIRP）定義為：

公式（4）

表示同全向天線相比，可由發射機獲得的在最大天線增益方向上的最大發射功率。實際上用有效發射功率（ERP）代替EIRP，來表示同半波偶極子天線相比的最大發射功率。由于偶極子天線具有1.64的增益（比全向天線高2.15dB），因此對于同一傳輸系統，ERP比EIRP低2.15dB。實際上，天線增益是以dBi為單位與全向天線相比的dB增益或以dBd為單位與半波偶極子天線相比的dB增益。自由空間傳播模型當前10頁，總共55頁。

路徑損耗，表示信號衰減，單位為dB的正值，定義為有效發射功率和接收功率之間的差值，可以包括也可以不包括天線增益。當包括天線增益時，自由空間路徑損耗為：

公式（5）

當不包括天線增益時，設定天線增益具有單位增益。其路徑損耗為：

公式（6）自由空間傳播模型當前11頁，總共55頁。

Friis自由空間模型僅當d為發射天線遠場值時使用。天線的遠場定義為超過遠場距離

的地區，

與發射天線截面的最大線性尺寸和載波波長有關：

其中，D為天線的最大物理尺寸。此外對于遠地地區，

必須滿足：

和自由空間傳播模型當前12頁，總共55頁。

顯而易見公式1不包括d＝0的情況。為此，大尺度傳播模型使用近地距離

作為接收功率的參考點。當

時，接收功率

與

的

相關。

可由公式（1）預測或由測量的平均值得到。參考距離必須選擇在遠場區，即

，同時

小于移動通信系統中所用的實際距離。這樣，使用公式（1），當距離大于

時，自由空間中接收功率為

公式（8）在移動無線系統中，經常發現

在幾平方公里的典型覆蓋區內，要發生幾個數量級的變化。因為接收電平的動態范圍非常大，經常以dBm或dBW為單位來表示接受電平。公式（8）可以表示成以dBm或dBW為單位，只要公式兩邊均乘以10。例如，如果

單位為dBm，接收功率為：

公式（9）其中，

單位為瓦。自由空間傳播模型當前13頁，總共55頁。

在實際使用低增益天線，1～2GHz地區的系統中，參考距離

在室內環境典型值取為1m，室外環境取為100m或1km，這樣公式（8）和公式（9）中的分子為10的倍數。這就使以dB為單位的路徑損耗計算很容易。自由空間傳播模型當前14頁，總共55頁。

陸地移動通信中的無線信號基站發出的無線電信號的傳播路徑損耗受地面地形地物的影響很大，基站越高信號傳得越遠。無線電波傳播極其復雜，受到反射、繞射和散射等多徑傳播的影響，有時會引起嚴重的信號衰落。無線電波傳播還和頻率相關，頻率越高，傳播路徑損耗越大，繞射能力越弱，傳播的距離也越近。當前15頁，總共55頁。

在移動通信中，影響傳播的三種最基本的機制為反射、繞射和散射。接收功率（或它的反面，路徑損耗）是基于反射、散射和繞射的大尺度傳播模型預測的最重要的參數。這三種傳播機制也描述了小尺度衰弱和多徑傳播。當電磁波遇到比波長大得多的物體時發生發射，發射發生于地球表面、建筑物和墻壁表面。當接收機和發射機之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時發生繞射。由阻擋表面產生的二次波散布于空間，甚至于阻擋體的背面。當接收機和發射機之間不存在視距路徑，圍繞阻擋體也產生波彎曲。在高頻波段，繞射與反射一樣，依賴于物體的形狀，以及繞射點入射波振幅、相位和極化的情況。當電磁波穿行的介質中存在小于或等于波長的物體并且單位體積內阻擋體的個數非常巨大時，發生散射。散射波產生于粗糙表面、小物體或其它不規則物體。在實際通信系統中，樹葉、街道標志和燈柱都會引發散射。無線信號三種基本傳播機制

當前16頁，總共55頁。1．

反射（無線電波遇到遠大于波長的障礙物表面）電波在不同性質的介質交界處，會有一部分發生反射，一部分通過。如果平面波入射到理想電介質的表面，則一部分能量進入第二個介質中，一部分能量反射回到第一介質，沒有能量損耗。如果第二介質為理想發射體，則所有能量被反射回第一介質，無能量損耗。反射波和傳輸波的電場強度取決于費涅爾（Fresnel）反射系數

。反射系數為材料的函數，并與極性、入射角和頻率有關。一般來說，電磁波為極化波，即在空間相互垂直的方向上同時存在電場分量。極化波在數學上可表示成兩個空間相互垂直成分的和，例如水平和垂直，左手環和右手環成分等。對一定的極性，可通過疊加計算反射場。無線信號三種基本傳播機制

當前17頁，總共55頁。2．

繞射（遇到尖角或薄邊的阻擋物）繞射使得無線電信號繞地球曲線表面傳播，能夠傳播到阻擋物后面。盡管接收機移動到阻擋體的陰影區時，接收場強衰減非常迅速，但繞射場依然存在并常常具有足夠的強度。繞射現象可由Huygens原理解釋，它說明波前上的所有點可作為產生次級波的點源，這些次級波組合起來形成傳播方向上新的波源。繞射由次級波的傳播進入陰影區而形成。陰影區繞射波場強為圍繞阻擋物所有次級波的矢量和。無線信號三種基本傳播機制

當前18頁，總共55頁。3．

散射（遇到大量尺寸遠小于波長的顆粒）在實際移動無線環境中，接收信號比單獨繞射和反射模型預測的要強。這是因為當電波遇到粗糙表面時，反射能量由于散射而散布于所有方向。像樹、街道標志和燈柱這樣的物體在所有的方向上散射能量，這就給接收機提供了額外的能量。遠大于波長的平滑表面可建模成反射面，對于粗糙表面，反射系數需乘以一個散射損耗系數

，以代表減弱的反射場。物體表面粗糙程度可以使用瑞利（Rayleigh）準則來判斷，如果平面上最大的突起高度h小于hc，則認為表面為光滑的，反之則為粗糙的。無線信號三種基本傳播機制

當前19頁，總共55頁。傳播途徑直射波及地面反射波（最一般的傳播形式）對流層反射波（傳播具有很大的隨機性）電離層反射波（超視距通訊途徑）山體繞射波（陰影區域信號來源）無線電波可通過多種方式從發射天線傳播到接收天線：直射波或地面反射波、繞射波、對流層反射波、電離層反射波。如圖所示。還有了一種：表面波的傳播方式，主要利用左邊這兩種。當前20頁，總共55頁。就電波傳播而言，發射機同接收機間最簡單的方式是自由空間傳播。自由空間指該區域是各向同性（沿各個軸特性一樣）且同類（均勻結構）。另一種方式是地面反射波。直射波和反射波疊加的結果可能使信號加強，也可能使信號減弱，即所謂的多徑效應。繞射波是建筑物內部等陰影區域信號的主要來源。繞射波的強度受傳播環境影響很大，且頻率越高，繞射信號越弱。第三種方式即對流層反射波，產生于對流層。對流層是異類介質，由于天氣情況而隨時間變化。它的反射系數隨高度增加而減少。這種緩慢變化的反射系數使電波彎曲。對流層方式應用于波長小于10米（即頻率大于30MHz）的無線通信中。第四種方式是經電離層反射傳播。當電波波長小于1米（頻率大于300MHz）時，電離層是反射體。從電離層反射的電波可能有一個或多個跳躍，因此這種傳播用于長距離通信。同對流層一樣，電離層也具有連續波動的特性。傳播途徑當前21頁，總共55頁。城區的電波傳播

很少有直射波能直接到達移動臺，大部分情況，接收的信號主要是反射波、繞射波和散射波的疊加當前22頁，總共55頁。傳播途徑①建筑物反射波②繞射波③直射波④地面反射波當前23頁，總共55頁。在一個典型的蜂窩移動通信環境中，移動臺總是比基站天線矮很多，接收機與發射機之間的直達路徑被建筑物或其他物體所阻礙。所以，在蜂窩基站與移動臺之間的通信不是通過直達路徑，而是通過許多其他路徑完成的。在UHF頻段，從發射機到接收機的電磁波的主要傳播模式是散射，即從建筑物平面反射或從人工、自然物體折射。慢衰落由障礙物阻擋造成陰影效應，接收信號強度下降，但該場強中值隨地理改變變化緩慢，故稱慢衰落。又稱為陰影衰落。慢衰落的場強中值服從對數正態分布，且與位置/地點相關快衰落合成波的振幅和相位隨移動臺的運動起伏變化很大，稱為快衰落，衰落的速度取決于移動臺的速度。深衰落點在空間上的分布是近似的相隔半個波長。因其場強服從瑞利分布，又稱為瑞利衰落，衰落的振幅、相位、角度隨機。無線傳播環境

——兩種衰落當前24頁，總共55頁。無線傳播環境

——兩種衰落距離(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落當前25頁，總共55頁。快衰落又可以細分為以下3類：（1）、時間選擇性衰落：用戶的快速移動在頻域上產生多普勒效應而引起頻率擴散，從而引起時間選擇性衰落。（2）、空間選擇性衰落：不同的地點，不同的傳輸路徑衰落特性不一樣。（3）、頻率選擇性衰落：不同的頻率衰落特性不一樣，引起時延擴散，從而引起頻率選擇性衰落。

為減少快衰落對無線通信的影響，常用方法有空間分集，頻率分集，時間分集等。無線傳播環境

——兩種衰落當前26頁，總共55頁。抗快衰落措施——分集（1）、時間分集

符號交織、檢錯、糾錯編碼（2）、空間分集

采用主、分集天線接收（3）、頻率分集450M的寬帶通信本身就是頻率分集（4）、RAKE接收利用RAKE接收機接收多個不相關多徑無線傳播環境

——抵抗信號快衰落當前27頁，總共55頁。對于快衰落，基站采取的措施是采用時間分集、空間分集（極化分集）和頻率分集的辦法。時間分集主要靠符號交織、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，這也是當今移動通信研究的前沿課題。空間分集主要采用主分集天線接收的辦法來解決，基站的接收機對主分集通道分別接收到的的信號進行處理，一般采取最大似然法。這種主分集接收的效果由主分集天線接收的不相關性所保證（所謂不相關性是指，主集天線接收到的信號與分集天線的接收信號不具有同時衰減的特性，這也就要求采用空間分集時主分集天線之間的間距大于10倍的無線信號波長（對于GSM，900M要求天線間距大于4米，1800M要求天線間距大于2米），或者采用極化分集的辦法保證主分集天線接收到的信號不具有相同的衰減特性。而對于移動臺（手機）而言，因為只有一根天線，因而不具有這種空間分集功能。無線傳播環境

——抵抗信號快衰落當前28頁，總共55頁。基站接收機對一定時間范圍（時間窗）內不同時延信號的均衡能力也是一種空間分集的形式。450M通信中，軟切換時，移動臺與多個基站同時聯系，從中選取最好的信號，這同樣是一種空間分集的形式。頻率分集主要采取擴頻方式來解決，在GSM移動通信中，簡單地采用跳頻這種擴頻方式來獲得跳頻增益；在450M移動通信中，由于每個信道都工作在較寬頻段（窄帶450M為1.25MHz），本身就是一種擴頻通信。無線傳播環境

——抵抗信號快衰落當前29頁，總共55頁。多徑衰落當接收機在可引起反射、繞射的復雜環境下移動時，在不到一個波長范圍內會出現幾十分貝的電平變化和激烈的相位擺動無線傳播環境

——多徑衰落當前30頁，總共55頁。電波傳播受地形結構和人為環境的影響，無線傳播環境直接決定傳播模型的選取。影響無線傳播環境的主要因素：(1)、自然地形（高山、丘陵、平原、水域）

人工建筑的數量、分布、材料特性(人為環境)

該區域植被特征

天氣狀況

自然和人為的電磁噪聲狀況

(2)、人為環境:

市區、郊區、農村影響無線傳播環境的因素當前31頁，總共55頁。自由空間傳播的路徑損耗自由空間傳播路徑損耗可寫為：

傳播距離越遠，路徑損耗越大；電波的頻率越高，路徑損耗也越大當前32頁，總共55頁。在研究傳播時，特定收信機功率接收的信號電平是一個主要特性。由于傳播路徑和地形干擾，傳播信號減小。這種信號強度減小稱為傳播損耗。（1）、自由空間傳播衰耗：Ploss=32.4+20lgfMHz+20lgdkm；頻率一定時，可描述為：

Ploss=L0+10

Xlgd；X=2路徑損耗斜率,實際環境中取3～5。

（2）、平坦地形傳播損耗：Ploss=L0+10Xlgd-20lghb-20lghm；X=4路徑損耗斜率hb：基站天線高度hm：移動臺天線高度上式中，f為頻率，d為距離（公里）。上式與距離d成正比，當d增加一倍，自由空間路徑損耗增加6分貝。同時，當減小波長（提高頻率f），路徑損耗增大。我們可以通過增大輻射和接收天線增益來補償這些損耗。傳播中的損耗當前33頁，總共55頁。

繞射損耗電磁波在繞射點四處擴散；繞射波函蓋除障礙物外的所有方向；波長越長，繞射能力越“強”；建筑物后面的信號主要是通過繞射得到，因此波長越長，信號越“強”。傳播中的損耗當前34頁，總共55頁。（4）、穿透損耗穿透損耗主要取決于建筑物的材料、厚度和入射角度。穿透損耗代表信號穿透建筑物的能力，不同結構的建筑物對信號的影響非常大。同一建筑物對長波長產生的穿透損耗大于短波長。室內信號取決于建筑物的穿透損耗；

室內窗口處與室內中部信號差別較大；

建筑物材質對穿透損耗影響較大；

電磁波的入射角對穿透損耗影響較大；XdBmWdBm穿透損耗=X-W=BdB電磁波穿透墻體的反射和折射傳播中的損耗當前35頁，總共55頁。常用穿透損耗（800M）：

隔墻阻擋：5～20dB,樓層阻擋：＞20dB室內損耗值是樓層高度的函數，-1.9dB/層家具和其它障礙物的阻擋：2～15dB厚玻璃：6～10dB火車車廂的穿透損耗為：15～30dB梯的穿透損耗：30dB左右茂密樹葉損耗：10dB傳播中的損耗當前36頁，總共55頁。（5）、反射損耗（800M）表6.3-1各種環境反射損耗值：水面反射損耗很小，所以在水面較多的地方要注意控制電波的傳播。地面性質水面稻田田野城市、山地、森林等效地面反射系數0.9～10.6～0.80.3～0.50.1～0.2反射損耗（dB）0～12～46～1014～20傳播中的損耗當前37頁，總共55頁。問題快衰落服從什么分布？慢衰落服從什么分布？當前38頁，總共55頁。從基站發出的無線電信號不僅存在大氣層中傳播遇到的路徑損耗，而且還受到地面傳播路徑損耗的影響，而地面傳播損耗受地面地形地物的影響很大。移動臺天線高度較低，一般非常接近地平面，這是產生這一附加傳播損耗的原因之—。一般來說，地面的質地和粗糙度往往導致能量耗散，減小移動臺和基站的接收信號強度。這種類型的損耗和自由空間損耗相結合，共同構成了傳播路徑損耗。移動無線電信號還受到各種各樣的散射和多徑現象的影響——它們能引起嚴重的信號衰落，這些影響源于移動無線電通信媒介。移動無線電信號衰落包括長時限衰落和短時限衰落，這是統計上的分類。長時限衰落一般由沿傳播路徑上地形地物的較小規模變化引起。短時限衰落一般由各種信號散射體固定的和運動的）的反射引起。這類衰落稱為“多徑”衰落。對在這樣復雜環境中傳播信號的變化進行精確特征描述，是一項非常間距的任務。下面介紹的各種模型，就是通過大量的實測數據，或者精確的電磁理論計算，預測了當地無線信號的變化。無線傳播模型概述

當前39頁，總共55頁。傳播模型意義

傳播模型用于預期地形和人為環境對無線傳播理論中路徑損耗的影響；傳播模型是覆蓋規劃的基礎，好的模型可以保證規劃的精確度；無線傳播模型受系統工作頻率的影響，不同的傳播模型有不同的工作頻率范圍；而且有室內傳播模型和室外傳播模型之分；運用傳播模型時，要注意各項參數的單位取值；當前40頁，總共55頁。傳播模型的分類

根據無線傳播模型的性質，可以分為下面幾類：1．經驗模型；2．半經驗或半確定性模型；3．確定性模型。經驗模型是根據大量的測試結果統計分析后導出的公式。用經驗模型預測路徑損耗的方法很簡單，不需要相關環境的精確信息，但是不能提供非常精確的路徑損耗估算值。確定性模型是對具體的現場環境直接應用電磁理論計算的方法，環境的描述從地形地物數據庫中得到，在環境描述中可以找到不同的精度等級。在確定性模型中，已使用的幾種技術通常基于射線跟蹤的方法：幾何繞射理論、物理光學，以及不經常用的精確方法，如積分方程法或時域有限差分法。在市區、山區和室內環境情況中，確定性的無線傳播預測是一種極其復雜的電磁問題。半經驗或半確定性模型是基于把確定性方法用于一般的市區或室內環境中導出的等式。有時候，為了改善它們和實驗結果的一致性，則根據實驗結果對等式進行修正，得到的等式是天線周圍地區某個規定特性的函數。當前41頁，總共55頁。根據傳播模型的應用環境對它們進行分類。通常考慮三類環境(小區)：宏小區(宏蜂窩)、微小區(或微蜂窩）、微微小區(或微微蜂窩）。1．

宏小區:宏小區是面積很大的區域，覆蓋半徑約1～30km，基站發射天線通常架設在周圍建筑物上方。通常，在收發之間沒有直達射線。2．

微小區:微小區的覆蓋半徑在0.1～1km之間，覆蓋面積不一定是圓的。發射天線的高度可以和周圍建筑物的高度相同或者略高于或低于。通常，根據收發天線和環境障礙物的相對位置分成兩類情況：LOS（視距）情況和NLOS（非視距）情況。3．

微微小區:微微小區的典型半徑是在0.01～0.1km之間。微微小區可以分為兩類：室內和室外。發射天線在屋頂下面或者在建筑物內。無論在室內還是在室外情況中，通常要分別考慮LOS和NLOS這兩種情況。一般，三種類型模型和三種小區類型之間有相互適應的關系。如經驗模型和半經驗模型對具有均勻特性的宏小區是適合的，半經驗公式還適用于均勻的微小區，模型所考慮的參數能很好地表征整個環境。確定性模型適用于微小區和微微小區，不管它們的形狀如何，但對宏小區是不能適用的，因為這種環境所需的CPU時間使這些技術效率變得低下。傳播模型的分類

當前42頁，總共55頁。一般規劃軟件模型Lp=K1+K2lgd+K3(hm)+K4lg(hm)+K5lg(Heff)+K6lg(Heff)lgd＋K7diffn+KclutterK1—與頻率(MHz)有關的常數

K2—與距離(km)有關的常數K3,K4—移動臺天線高度(m)修正系數

K5,K6—基站天線高度(m)修正系數K7—繞射修正系數

Kclutter—地物衰減修正系數d—基站和移動臺之間的距離(km)hm,Heff—移動臺天線和基站天線有效高度(m)初始K參數是根據經典模型轉換而來的當前43頁，總共55頁。幾種常見傳播模型經典模型是科學家通過CW測試數據逐步擬合出來的Walfisch-lkegami模型適合于城區與密集城區；Hata模型不太適合于城區和密集城區：對于郊區、城區等無線環境，該模型輸出的路徑損耗只是截距不一樣，斜率差不多，而且它們隨著距離不同，路徑損耗是一條直線，而Walfisch-lkegami模型，路徑損耗與距離不是線性關系，在距離較近處，斜率大。模型適用范圍Okumura-Hata宏蜂窩預測,150-1500MHz,距離1-20kmCost231-Hata適用于1500-2000MHz,宏蜂窩預測Walfish-Ikegami適用于800-2000MHz城區、密集市區環境預測Keenan-Motley適用于800-2000MHz室內環境預測規劃軟件中使用適用于400-2000MHz宏蜂窩預測當前44頁，總共55頁。Okumura-Hata模型是Hata在Okumura大量測試數據的基礎上用公式擬合得到的。由于使用Okumura模型，需要查找其給出的各種曲線，不利于計算機預測。Hata根據Okumura的基本中值場強預測曲線，通過曲線擬合，提出了傳播損耗的經驗公式，即Okumura-Hata模型。這個模型時作了下列三點假設，以求簡化：1．作為兩個全向天線之間的傳播損耗處理；2．作為準平滑地形而不是不規則地形處理；3．以城市市區的傳播損耗公式作為標準，其他地區采用校正公式進行修正。宏小區傳播模型Okumura-Hata模型當前45頁，總共55頁。適用條件：1．f為150～1500MHz；2．基站天線有效高度hb為30～200米；3．移動臺天線高度hm為1～10米；4．通信距離為1～35km；傳播損耗公式如下：

公式說明：d單位為km；f的單位為MHz；Lb城為城市市區的基本傳播損耗中值；hb、hm——基站、移動臺天線有效高度，單位為米；基站天線有效高度計算：設基站天線離地面的高度為hs，基站地面的海拔高度為hg，移動臺天線離地面的高度為hm，移動臺所在位置的地面海拔高度為hmg，則基站天線的有效高度hb=hs+hg-hmg，移動臺天線的有效高度為hm。注：基站天線有效高度計算有多種方法，如：基站周圍5~10公里的范圍內的地面海拔高度的平均；基站周圍5~10公里的范圍內的地面海拔高度的地形擬合線；等等；不同的計算方法一方面與所使用的傳播模型有關，另外也與計算精度要求有關。Okumura-Hata模型當前46頁，總共55頁。COST-231-Hata模型也是以Okumura等人的測試結果為依據，通過對較高頻段的Okumura傳播曲線進行分析得到的公式。適用條件：1．f為1500～2000MHz；2．基站天線有效高度

為30～200米；3．移動臺天線高度

為1～10米；4．通信距離為1～35km。傳播損耗公式：公式說明：d單位為km，f的單位為MHz；Lb城為城市市區的基本傳播損耗中值；hb、hm——基站、移動臺天線有效高度，單位為米；基站天線有效高度計算：設基站天線離地面的高度為hs，基站地面的海拔高度為hg，移動臺天線離地面的高度為hm，移動臺所在位置的地面海拔高度為hmg，則基站天線的有效高度hb=hs+hg-hmg，移動臺天線的有效高度為hm。COST-231-Hata模型當前47頁，總共55頁。宏蜂窩模型的基礎是：基站到移動臺間的傳播損耗由移動臺周圍的環境決定，但在1km之內，基站周圍的建筑物和街道走向嚴重地影響了基站到移動臺間的傳播損耗，因而前面提到的宏蜂窩模型不適合1km內的預測。COST-231-Walfish-Ikegami模型可以適用于20m～5km范圍的傳播損耗預測，既可用作宏蜂窩模型，也可用作微蜂窩模型。在作微蜂窩覆蓋預測時，必須有詳細的街道及建筑物的數據，不能采用統計近似值。適用條件：f為1500～2000MHz。傳播損耗公式：1．低基站天線情況：在街道形成的峽谷中的傳播特性和自由空間的傳播特性是有差別的。如果在街道峽谷內存在一自由的視距（LOS）路徑的話，則COST-231-Walfish-Ikegami模型當前48頁，總共55頁。2．高基站天線情況：在這種情況下，COST-231-Walfish-Ikegami模式由3項組成，他對于非視距（NLOS）路徑情況是成立的。公式說明：L0——自由空間傳輸損耗，計算基站到最后屋頂之間的自由空間損耗；Lrts——最后的屋頂至街道的繞射及散射損耗，計算街道內的繞射和反射；Lmsd——多重屏前向繞射損耗（multi-screendiffractionloss）,計算屋頂上方的多次繞射；Lori——街道方向因子；

——街道寬度（m）；f——計算頻率（MHz）;——單位為m；

——單位為度；COST-231-Walfish-Ikegami模型當前49頁，總共55頁。Hate模型、COST-231模型對比須輸入頻率距離天線有效高度地形地貌（城市、郊區、農村、等）RSSI,

dBm-120-110-100-90-80-70-60-5003691215182124273033DistancefromCellSite,kmFieldStrength,dBuV/m+90+80+70+60+50+40+30+20藍色線表示路測結果灰色線表示Hata模型預測結果HataModelPL(dB)=69.55+26.16log(F)-13.82log(H)+(44.9-6.55log(H))*log(D)+CHataModelPL：路徑損耗F：頻率，單位MHz(150-1500MHz)D：距離，單位kmH：基站天線有效高度，單位mC：環境校正因子；取值：密集城區：0dB城區：-5dB郊區：-10dB農村：-17dBCOST-231PL(dB)=46.3+33.9*logF-13.82*logH+(44.9-6.55*logH)*logD+CCOST-231PL：路徑損耗F：頻率，單位MHz(1500-2000MHz)D：距離，單位kmH：基站天線有效高度，單位mC：環境校正因子；取值：密集城區：-2dB城區：-5dB郊區：-8dB農村：-10dB開闊地：-26dB當前50頁，總共55頁。微小區傳播模型雙射線模型雙射線傳播模型在計算接收處的場時只考慮直達射線和地面反射射線的貢獻。對平坦的農村環境是可以勝任的，而且它也適合于具有低基站天線的微蜂窩小區，在那里收發天線之間有LOS路徑。在這種情況中，若建筑物的墻對電波也發生反射和繞射的話，它們將在簡單的雙射線模型中導致場強幅度的快速變化，但是并不改變由雙射