[毕业设计 论文 精品]无线信道建模与仿真 毕业设计及任务书.doc

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1、毕业论文任务书通信工程本科专业（06级）题 目： 无线信道建模与仿真 学生姓名： 班级：06通信 4 班 学号： 题目类型：科学研究（K） 指导教师： 一 毕业论文题目简介近年来，无线通信发展迅速。无线通信中的各类新技术都是针对一定信道的动态时变特性，为解决移动通信的基本指标而设计的。因此，研究无线信道是具有重大意义的。该题目要求学生通过无线信道理论进行研究的基础上，重点研究无线信道的特点及其模型，并能采用MATLAB或者systemview软件建立信道模型，并进行系性能的分析。二 毕业论文的任务1、查阅相关文献资料，要求在10篇以上，外文资料不少于2篇；2、学习无线通信的基本原理，重点研究无

2、线信道相关知识。3、利用MATLAB语言或者systemview软件建立现有无线信道模型，并进行性能分析。4、撰写毕业论文；5、完成指定内容的外文资料翻译。三 毕业论文的主要内容（1）研究并掌握一定无线通信的基本原理；（2）重点研究无线信道的特点及现有的各种模型；（3）利用MATLAB或者systemview软件建立信道模型；（4）对仿真结果进行分析、比较，得出自己的结论。四 毕业论文提交的成果1. 毕业论文一份。2. 完成毕业论文简介一份，要求4页，科技论文格式。3. 刻制光盘一张；五 毕业论文的主要参考文献1 樊昌信等. 通信原理(第四版). 北京：国防工业出版社，1995.10 2 沈振

3、元等. 通信系统原理. 西安：西安电子科技大学出版社，1993.103 John G. Proakis. Digital Communications (Fourth Edition). 北京：电子工业出版社，2003.1 4 李文海著 数字通信技术. 北京：人民邮电出版社，1991 5 吴伟陵等著. 移动通信原理. 北京：电子工业出版社，20056 吴玲达等著.计算机通信.长沙：国防工业出版社，2001六 各阶段时间安排（共13周）：设计内容周数起止日期完成情况教师签字搜集参考资料，分析题目要求。1周3.22-3.26研究无线信道的特点。2周3.29-4.2研究现有无线信道的模型。3 周4.

4、5-4.9研究现有无线信道的模型。4周4.12-4.16比较各种无线信道的模型。5周4.19-4.23编程实现6周4.26-4.30编程实现7周5.3-5.7编程实现8周5.10-5.14仿真结果分析9周5.17-5.21撰写毕业论文。10周5.24-5.28撰写毕业论文。11周5.31-6.4修改毕业论文。12周6.7-6.11准备答辩。13周6.14-6.182010年3月16日摘 要移动通信最近几年得到了突飞猛进的发展，人们对无线信道的研究也成了当前通信行业的主题，特别是对无线信道的建模与仿真也受到了许多学者的关注,在这个领域的研究也取得了很大成果。无线信道模型分为自由空间模型、无线视距

5、模型和经验模型，本文首先研究了无线信道模型的特点，建立了无线信道的的模型，对自由空间模型和经验模型Okumura-Hata模型、COST-231 Hata模型以及COST231-WI模型进行了比较，并将其用Matlab软件仿真，对仿真结果进行了分析。关键字：无线信道、Hata模型、COST231-WI模型AbstractMobile communication several years obtained the development recently which progresses by leaps and bounds, The people have also become the

6、current correspondence profession subject to the wireless channel research. Specially has also received many scholars attention to the wireless channel modeling and simulation, Has also yielded the very big result in this domain research. Wireless channel model is divided into free space model, the

7、wireless line of sight and empirical model, this paper studied the characteristics of wireless channel model is established radio channel model, on the free space model and empirical model Okumura-Hata model, COST-231 Hata model and COST231-WI model were compared, using Matlab software to simulate,

8、the simulation results are analyzed.Keywords: Wireless channel, Hata model, COST231-WI model目 录第一章 绪论41.1 无线通信的发展和建模仿真的发展状况41.1.1 无线通信的发展41.1.2 信道建模仿真技术的发展概况41.2 本文研究的内容5第二章 无线信道的概念和无线信道的模型62.1 无线信道的概念62.1.1 无线信道的定义62.1.2 无线信道的特点62.2 无线信道的模型152.2.1 自由空间传播模型152.2.2 无线视距传播模型172.2.3 无线信道经验模型19第三章 无线信道建

9、模仿真及结果分析303.1 Matlab软件介绍303.2 路径损耗模型仿真及结果分析303.2.1 自由空间模型仿真及结果分析303.3 经验模型仿真及结果分析323.3.1 Okumura-Hata模型仿真及结果分析323.3.3 COST-231 Hata模型仿真及结果分析343.3.5 COST231-WI模型仿真及结果分析36结 论39参 考 文 献41附 录42中英文翻译42Matlab程序49致 谢54第一章 绪论1.1 无线通信的发展和建模仿真的发展状况1.1.1 无线通信的发展无线通信的开端可以追溯到公元1901年，当年的12月12日，意大利科学家列莫马可尼实现了人类历史上首

10、次无线电通信。基于发明无线电报及其对无线通信的发展所作出的贡献，1909年35岁的马可尼荣获了诺贝尔物理学奖，而我们通常认为的现代数字通信的开端是以1924年奈奎斯特(Nyquist)的工作为标志的。当时，他研究并解决了在信道带宽给定的前提下，系统可实现的无码间干扰传输最高速率的问题。1948年，香农(C.E.Shannon)在前人研究成果的基础上发表了那篇划时代的论文(A Mathematical Theory of Communication)。该文建立了信息传输的数学基础，同时提出了通信系统无差错传输的极限信息速率。该文中的一个著名公式为: （1-1）其中，C是信道容量，P是发射信号的平

11、均功率，W是信道的带宽，是白噪声的单边功率谱密度。二十世纪六、七十年代美国贝尔实验室提出了蜂窝网的概念。二十世纪七十年代适于无线通信的高可靠、小型化的晶体射频硬件也发明了。这两者，一个是理论，一个是硬件，极大地推动了无线通信的发展。从此，无线通信进入了蓬勃发展的时期。十几年间，移动用户的迅猛增长，既极大推动了无线通信的蓬勃发展，又证明着无线通信对社会生产力发展和人们生活水平提高的巨大推动作用。在当前的无线宽带通信领域中，MIMO和OFDM，这两项技术特别引人注目.MIMO是英文Multiple-Input Multiple-Output的简称，也就是多输入多输出，它被认为是“现代通信中最重要的

12、技术突破之一”。 “任何人在任何地点、任何时候同任何其他人进行任何类型的通信”是人类通信的最高目标，这一宏伟而美好的理想正吸引着全世界的通信人为之不懈奋斗。1.1.2 信道建模仿真技术的发展概况移动通信系统的性能主要受到无线信道特性的制约。发射机与接收机之间的传播路径一般分布有复杂的地形地物，其信道往往是非固定的和不可预见的。具有复杂时变的电波传播特性，因而造成了信道分析和传播预测的困难。随着通信系统的日趋复杂化，无线信道的建模和仿真对于现代数字移动通信系统的研发具有越来越重要的意义。随着移动通信用户的增多，划分给移动通信的频带却没有改变，为了更有效地利用频带以支持更多的用户，移动通信中蜂窝的

13、覆盖半径越来越小，经历了由大区制到宏小区、微小区以及微微小区的演变。未来的个人通信系统，基站天线差不多是街灯的高度，传播距离在1km以内。按照蜂窝覆盖半径的大小，现代无线移动通信大致可分为宏小区、微小区和微微小区等几种频率复用方式。目前，大区制、宏小区和微小区己有公认的具有普遍意义的信道模型。对大区制和宏小区(R20km)内的电波传播，常根据统计结果得出预测的经验公式，再根据实测进行修正。国际公认的大区制和宏小区模型是0kumura-Hata模型，它是一组基于测试数据的统计图表拟合的、具有计算不同区域传播路径损耗中值的经验公式，它以市区路径传播损耗为基准。在此基础上对其他地区进行修正。由于它的

14、预测值与实测数据吻合较好，己被广泛应用于大区制和宏蜂窝的无线覆盖设计中，目前这方面的工作主要集中为无线信道建模与仿真技术的必然发展趋势。1.2 本文研究的内容随着无线通信技术的发展，无线通信已与我们的日常生活密不可分，它渗透到我们生活的各个部分，对无线信道的研究也就成了当前通信方面研究的主要内容，无线信道衰落的仿真也就成了研究的主要课题。本文主要研究的是无线信道建模和仿真，第一章概论介绍了无线通信的发展历史及本文的研究内容，第二章阐述了无线信道的基本概念和无线信道的模型，第三章主要是对无线信道建模仿真和仿真结果的分析，然后就是对本次研究内容的总结。第二章 无线信道的概念和无线信道的模型2.1

15、无线信道的概念2.1.1 无线信道的定义无线信道指无线通信中发射天线到接收天线之间的电波通路。对于无线电波而言，从发送端到接收端并没有一个有形的连接，电波的传播路径也有可能不只一条(多径传播、反射等)。为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道有一定的频带宽度，正如公路有一定的宽度一样。无线通信系统的性能主要受到移动无线信道的制约。无线信道不像有线信道那样固定并可预见，而是具有很大的随机性，通常难于分析。甚至移动台的速度都会对信号电平的衰落产生影响。无线信道的建模历来是移动无线系统设计中的一个关键问题，也是一个难点。2.1.2

16、无线信道的特点（1）传播路径与信号衰落在VHF、 UHF移动信道中， 电波传播方式除了直射波和地面反射波之外， 还需要考虑传播路径中各种障碍物所引起的散射波。图2-1移动信道的传播路径直射波的传播距离为d, 地面反射波的传播距离为， 散射波的传播距离为。 移动台接收信号的场强由上述三种电波的矢量合成。为分析简便，假设反射系数R=-1(镜面反射)，则合成场强E为 （2-1）式中，是直射波场强，是工作波长，和分别是地面反射波和散射波相对于直射波的衰减系数， 而 （2-2）图2-2 典型信号的衰落特性（2）多径效应与瑞利衰落在陆地移动通信中，移动台往往受到各种障碍物和其它移动体的影响，以致到达移动台

17、的信号是来自不同传播路径的信号之和。图2-3 移动台N条接收路径信号假设基站发射的信号为 （2-3）式中，为载波角频率，为载波初相。 经反射(或散射)到达接收天线的第i个信号为， 其振幅为, 相移为。假设与移动台运动方向之间的夹角为, 其多普勒频移值为 （2-4）式中，为车速，为波长，为=0时的最大多普勒频移， 因此可写成 （2-5）假设N个信号的幅值和到达接收天线的方位角是随机的且满足统计独立， 则接收信号为 （2-6）令 , , 则S(t)可写成S(t) = (x+jy) （2-7）由于x和y都是独立随机变量之和，因而根据概率的中心极限定理，大量独立随机变量之和的分布趋向正态分布，即有概率

18、密度函数为 （2-8）式中，、分别为随机变量x和y的标准偏差。x、 y在区间dx、dy上的取值概率分别为p(x)dx、 p(y)dy，由于它们相互独立，所以在面积dxdy中的取值概率为 p(x,y)dxdy = p(x)dxp(y)dy （2-9） 式中，p(x, y)为随机变量x和y的联合概率密度函数。假设 ，且p(x)和p(y)均值为零，则 （2-10）通常，二维分布的概率密度函数使用极坐标系(r, )表示比较方便。此时，接收天线处的信号振幅为r, 相位为，对应于直角坐标系为 （2-11）在面积中的取值概率为 p(r,)drd = p(x,y)dxdy （2-12）得联合概率密度函数为 （

19、2-13）对积分，可求得包络概率密度函数p(r)为 （2-14）同理，对r积分可求得相位概率密度函数p()为 （2-15）由式(2 - 14)不难得出瑞利衰落信号的如下一些特征： （2-16）均方值 （2-17）瑞利分布的概率密度函数p(r)与r的关系如图 2-4 所示图2-4 瑞利分布的概率密度当r=时，p(r)为最大值，表示r在值出现的可能性最大。由式(2-14)不难求得 （2-18）当r= 1.177时， 有 （2-19）信号包络低于的概率为 （2-20）同理，信号包络r低于某一指定值的概率为 （2-21）图2-5 瑞利衰落的累积分布（3）慢衰落和衰落储备在移动信道中，由大量统计测试表明

20、：信号电平发生快衰落的同时，其局部中值电平还随地点、时间以及移动台速度作比较平缓的变化，其衰落周期以秒级计，称作慢衰落或长期衰落。慢衰落近似服从对数正态分布。所谓对数正态分布，是指以分贝数表示的信号电平为正态分布。此外，还有一种随时间变化的慢衰落，它也服从对数正态分布。这是由于大气折射率的平缓变化，使得同一地点处所收到的信号中值电平随时间作慢变化，这种因气象条件造成的慢衰落其变化速度更缓慢(其衰落周期常以小时甚至天为量级计)，因此常可忽略不计。图2-6 信号慢衰落的特性曲线 （a）市区 （b）郊区为研究慢衰落的规律， 通常把同一类地形、 地物中的某一段距离(12km)作为样本区间， 每隔20m

21、(小区间)左右观察信号电平的中值变动，以统计分析信号在各小区间的累积分布和标准偏差。图2-6(a)和(b)分别画出了市区和郊区的慢衰落分布曲线。绘制两种曲线所用的条件是：图2-6(a)中，基站天线高度为220m, 移动台天线高度为3m; 图 2-6(b)中，基站天线高度为60m, 移动台天线高度为3m。由图可知，不管是市区还是郊区，慢衰落均接近虚线所示的对数正态分布。标准偏差取决于地形、地物和工作频率等因素，郊区比市区大，也随工作频率升高而增大，如图 2-7。 图2-7 慢衰落中值标准偏差图 2-7 示出了可通率T分别为90%、 95%和99%的三组曲线，根据地形、地物、工作频率和可通率要求，

22、由此图可查得必须的衰落储备量。例如:f=450MHz，市区工作，要求T=99%，则由图可查得此时必须的衰落储备约为22.5dB。图2-8衰落储备量（4）多径时散与相关带宽1）多径时散多径效应在时域上将造成数字信号波形的展宽，为了说明它对移动通信的影响，首先看一个简单的例子(参见图2-9)。图2-9 多径失散实例假设基站发射一个极短的脉冲信号，经过多径信道后，移动台接收信号呈现为一串脉冲，结果使脉冲宽度被展宽了。这种因多径传播造成信号时间扩散的现象，称为多径时散。必须指出，多径性质是随时间而变化的。如果进行多次发送脉冲试验，则接收到的脉冲序列是变化的（即便是地点不变），如图 2-10 所示。它包

23、括脉冲数目N的变化、脉冲大小的变化及脉冲延时差的变化。图2-10 时变多径信道相应示例 （a）N=3 （b）N=4 （c）N=5一般情况下，接收到的信号为N个不同路径传来的信号之和，即 （2-22）式中，是第i条路径的衰减系数；为第i条路径的相对延时差。 图2-11 多径时延信号强度表2-1 多径时散参数典型值参数市区郊区平均时延对应路径距离差/m1.52.54507500.12.030600时延扩展1.03.00.22.0最大时延5.0123.07.02）相关带宽从频域观点而言，多径时散现象将导致频率选择性衰落，即信道对不同频率成分有不同的响应。若信号带宽过大，就会引起严重的失真。为了说明这

24、一问题，先讨论两条射线的情况，即如图 2-12 所示的双射线信道。为分析简便，不计信道的固定衰减，用“1”表示第一条射线，信号为; 用“2”表示另一条射线，其信号为，这里r为一比例常数。于是，接收信号为两者之和， 即 （2-23）图 2-12 所示的双射线信道等效网络的传递函数为 （2-24）信道的幅频特性为 （2-25）由上式可知，当(t)=2n时(n为整数)，双径信号同相叠加，信号出现峰点；而当(t)=(2n+1)时，双径信号反相相消，信号出现谷点。根据式2-24画出的幅频特性如图 2-12所示。图2-12 双射线信道等效网络由图可见，其相邻两个谷点的相位差为 =(t) = 2 （2-26

25、）由此可见，两相邻场强为最小值的频率间隔是与相对多径时延差(t)成反比的，通常称为多径时散的相关带宽。若所传输的信号带宽较宽，以至与可比拟时，则所传输的信号将产生明显的畸变。 实际上，移动信道中的传播路径通常不止两条，而是多条，且由于移动台处于运动状态，相对多径时延差(t)也是随时间而变化的，因而合成信号振幅的谷点和峰点在频率轴上的位置也将随时间而变化，使信道的传递函数呈现复杂情况，这就很难准确地分析相关带宽的大小。工程上，对于角度调制信号，相关带宽可按下式估算： （2-27）式中， 为时延扩展。 2.2 无线信道的模型各类信号从发射端送出之后，在到达接收端之前所经过的路径，我们统称为信道。通

26、道对传送信号所产生的影响，是各类通信系统接收机设计的一个关键考量。其中，如果传送的是无线电信号，电磁波传播所经过的路径，我们特别称为无线信道。无线信道可能是很简单的直线传播，也可能会被许多不同的因素所干扰，例如信号经过建筑物、山丘等反射所产生的多径效应，多径效应会造成信号放大或衰减，最大和最小可以相差30到40dB；此外，发射端和接收端的相对运动，会使信号产生多普勒效应，多普勒效应会使通道的特性随着时间而改变，增加了信号品质的不确定性。对无线通信系统而言，因为传播路径的多样性与时变性，无线信道的特性便在接收机的设计中，扮演者关键的角色。2.2.1 自由空间传播模型无线电自发射端送出后，在空间中

27、呈现发散的特性向四面八方传播出去，情况就像一个不断膨胀的球体，基于能量守恒的原理，无论半径为多少，整个球体表面积所散布的能量必须守恒，而球体的表面积是与距离的平方成正比，这也就是为何在真空中，接收功率和传播距离平方成反比的缘故。此模型是用来估测当发射端和接收端之间没有任何障碍物，此时发射端和接收端之间的距离也是最短的。基本上，在这种传播模式底下，接收机所接收到的信号强度和距离的平方成反比，这也是依球面积和能量守恒定律所得来的结果。由电磁场理论可知，若各向同性天线的辐射功率为瓦，则距辐射源 d m出的电场强度有效值为 （V/m） （2-28）磁场强度有效值为 (A/m) （2-29）单位面积上的

28、电波功率密度S为 （） （2-30）若用发射天线增益为的方向性天线取代各向同性天线，则上述公式应该写为 （V/m） (A/m) () （2-31）接收天线获取的电波功率等于该点的电波功率密度乘以接收天线的有效面积，即 （2-32）式中，为接收天线的有效面积，它与接收天线增益满足下列关系： （2-33）式中，为各向同性天线的有效面积，由式 2-31 至式 2-33可得 （2-34）当收、发天线增益为0dB，即当时，接收天线上获得的功率为 （2-35）由上式可见，自由空间传播损耗可定义为 （2-36）以dB计，得 （2-37）或(dB) = 32.44+20lg d(km)+20lg f(MHz)

29、 （2-38） 式中，d的单位为km，频率单位以MHz计。2.2.2 无线视距传播模型1.无线视距由于大气的存在引起电磁波的折射，电磁波的传播路径并非直线，而是一条向地球弯曲的弧线，曲率约为地球半径的4倍。图2-13 无线视距传播示意图对于理想平滑地面，无线视距路径距离为： （2-39）无线电波传输距离比直视视距更远。2.地形对无线视距的影响假设：不规则地形的平均起伏高度差为h天线有效高度为天线高于地形平均海拔的高度，则无线视距路径距离的统计均值为： （2-40）不规则地形使无线视距减小。表2-2 地形对的影响地形描述h（m）水面或非常平滑地面05平滑地面520轻微起伏地形2040起伏地形40

30、80丘陵地形80150山地地形150300崎岖山地300700极其崎岖山地7003.无线视距两径模型无线视距传播路径：直达波、地面反射波图2-14 无线视距两径模传播示意图电波路径差： （2-41）路径差形成的相位差： （2-42）当相位差时，路径损耗呈现周期摆动形态。当相位差4hThR/时，对于平滑地面有如下近似： （2-43） （2-44）当距离远大于第一菲涅耳半径时，两径无线视距损耗变得与频率无关。随着地面反射系数减小，由反射引起的衰减因子也减小，视距路径损耗将逐渐减小并变的与频率有关，但目前尚没有精确的定量描述。实际的两径损耗特性如图2-15所示：图2-15 两径损耗特性4.超越障碍的

31、衍射传播模型;无线电波可以通过衍射进入障碍物阻挡的阴影区，但会形成衍射损耗，与障碍物高度、距离、频率等有关。图2-16 超越障碍的衍射传播示意图根据经典光学衍射理论，有障碍时阴影区的衍射损耗约为： （2-45） （2-46）图2-17 障碍衍射损耗2.2.3 无线信道经验模型1.哈特模型（Hata Model）在市区的中值路径损耗的标准公式为(CCIR采纳的建议) （2-47）式中：是在1501500MHz内的工作频率；是基站发射机的有效天线高度（单位为m，适用范围30200 m），其定义为天线相对海平面高度减去距离从3 km到15 km之间的平均地面高度; 是移动台接收机的有效天线高度（单位

32、为m， 适用范围110 m）; d是收发天线之间的距离（单位为km， 适用范围110km）；a()是移动台接收机的有效天线高度的修正因子。对于小城市到中等城市，a()的表达式为 a()=(1.1lgfc-0.7)hre-(1.56lgfc-0.8)dB （2-48） 对于大城市, a()的表达式为 a()=8.29(lg1.54)2-1.1dB， fc300 MHz (2-49) a()=3.2(lg11.754)2-4.97dB， fc300 MHz (2-50)为了得到郊区的路径损耗，式（2-49）可以修正为 Lsuburban(dB)=Lurban-2lg(/28) (2-51)对于开阔

33、的农村地带的路径损耗，式（2-49）可以修正为 Lrural(dB)=Lurban-4.78(lg)2+18.33lg-40.94 (2-52) 2. COST-231WalfishIkegami模型 欧洲研究委员会COST-231在Walfish和Ikegami分别提出的模型的基础上，对实测数据加以完善而提出了COST-231WalfishIkegami模型。这种模型考虑到了自由空间损耗、沿传播路径的绕射损耗以及移动台与周围建筑屋顶之间的损耗。COST-231模型已被用于微小区的实际工程设计。该模型中的主要参数有： 建筑物高度hroof(m)； 道路宽度w(m)； 建筑物的间隔b(m)； 相

34、对于直达无线电路径的道路方位。这些参数的定义见图2-18图2-18 COST-231模型参数定义该模型适用的范围： 频率f： 8002000 MHz； 距离d： 0.025 km； 基站天线高度hb： 450m； 移动台天线高度hm： 13 m。1) 可视传播路径损耗 可视传播路径损耗的计算公式为 (2-53)式中损耗以dB计算，距离d以km计算，频率f以MHz计算。(下面公式中的参量单位与该式相同)2) 非可视传播路径损耗 非可视传播路径损耗的计算公式为 （2-54） 式中，L0是自由空间传播损耗；Lrts是屋顶至街道的绕射及散射损耗；Lmsd是多重屏障的绕射损耗。 (1) 自由空间传播损耗

35、的计算公式为 （2-55）(2) 屋顶至街道的绕射及散射损耗(基于Ikegami模型)的计算公式为 (2-56)式中：为街道宽度(m)；为建筑物高度与移动台天线高度之差(m)；是考虑到街道方向的实验修正值，且 (2-57)式中的是入射电波与街道走向之间的夹角。 (3) 多重屏障的绕射损耗(基于Walfish模型)的计算公式为 (2-58)式中，b为沿传播路径建筑物之间的距离(m)；和表示由于基站天线高度降低而增加的路径损耗；和为与距离d和频率f相关的修正因子，与传播环境有关。以上参数的值如下： (2-59) (2-60) (2-61) (2-62) 以上式中的和分别为基站天线和建筑物屋顶的高度

36、(m)，为两者之差： （2-63）3) f=1800MHz的传输损耗 在同一条件下，f=1800MHz的传输损耗可用900MHz的损耗值求出，即： （2-64） 一般来说，用COST-231模型作微蜂房覆盖区预测时，需要详细的街道及建筑物的数据,不宜采用统计近似值但在缺乏周围建筑物详细数据时，COST-231推荐使用下述缺省值： b=2050m； w=b/2; =3（楼层数）+ ， =90。应该说明，当基站天线高度与其附近的屋顶高度大致在同一水平时，其高度差的微小变化将引起路径损耗的急剧变化，此时采用COST-231模型进行场强预测误差较大。此外，当天线高度远小于屋顶高度时，误差也较大。 对C

37、OST-231/Walfish/Ikegami模型在某城市的预测值与实测值作比较，平均误差在3 dB的范围内，标准偏差为57 dB。 假定f=880MHz，=1.5m， =30m， =30m，平顶建筑， =90，w=15m，则COST-231/Walfish/Ikegami模型和Hata模型的比较如图2-19所示。从图中可以看出，Hata模型给出的路径损耗要低1316 dB。 图2-19 COST-231/Walfish/Ikegami模型和Hata模型的比较3. 室内(办公室)测试环境路径损耗模型 室内(办公室)路径损耗的基础是COST-231模型，定义如下： （2-65）式中：发射机和接收

38、机之间的自由空间损耗；固定损耗；被穿透的i类墙的数量；n被穿透楼层数量；i类墙的损耗；相邻层之间的损耗；b经验参数。表2-3 对损耗分类的加权平均损耗类型说明因子/dB典型的楼层结构（即办公室）空心墙砖；加钢筋的混凝土；厚度30cm18.3轻型内墙灰泥板；有大量孔洞的墙（如窗户）3.4内墙混凝土、砖最小数量的孔洞6.9室内路径损耗(dB)模型可用下面的简化形式表示: （2-66）式中，d为收发信机的距离间隔(m)，n为在传播路径中楼层的数目。L在任何情况下应小于自由空间的损耗，对数正态阴影衰落标准偏差为12 dB。 4. 多径信道的冲激响应模型1). 基本多径信道的冲激响应模型我们已对多径的传

39、输原理进行了讨论，在多径环境下，信道的冲激响应可以表示为 （2-67）式中: N表示多径的数目；表示每个多径的幅值（衰减系数）；表示多径的时延（相对时延差）；表示多径的相位。 该多径信道可以采用图2-20所示的方法来仿真。设最大多普勒频率为。图中假定每一条路径的幅度均服从瑞利分布，即每一条路径的信号幅度可以看成是窄带高斯过程（该模型称为Clarke模型，每一路径由若干个具有相同功率的从不同角度（按均匀分布）到达接收机的信号组成），则其功率谱可以表示为 （2-68）式中, 是每一路信号的平均功率。该式被称为典型的多普勒谱（简称为典型谱）。利用该式产生瑞利衰落的过程如图2-21所示。首先产生独立的

40、复高斯噪声的样本，并经过FFT后形成频域的样本，然后与S(f)开方后的值相乘，经IFFT后变换成时域波形，再经过平方，将两路的信号相加和开方运算后，形成瑞利衰落的信号。图2-20 多径信道的仿真模型图2-21 瑞利衰落的产生示意图当每一路径信号中有直射分量时，其信号幅度的功率谱由典型谱和一条直射路径谱组成，可以表示为 （2-68）该式被称为莱斯多普勒谱（简称为莱斯谱）。 在COST-207中还用到了两类高斯多普勒谱(GAUS1和GAUS2)， 其表达式为 （2-69）式中： ， 2). GSM标准中的多径信道模型 在GSM标准中规定了乡村地区(RA)、典型市区(TU)、典型山区(HT)等情况下的多径模型。 其中乡村地区(RA)和典型市区(TU)及简化的典型市区模型分别如表2-4、2-5和2-6所示。表中给出了两组等效的参数（1）和（2）；表2-4和2-6由6条多径组成，表2-5由12条多径组成，对于每一条多