无线传播模型简单汇总讲述.pdf

1 链路分析Link Analysis 在任何一个通信系统中，我们都会关注一个重要的参数：C/N 。 C/N 是carrier-to-noise ratio 的缩写，它表示在通信接收端的载波噪声 比，反映了信道中信号功率和噪声功率的比值，因此C/N 可以来衡量 一个通信系统的价值。 链路方程式（Link equation）是用通信系统的其它重要参数来计 算C/N 的方程式。根据链路方程式： （1） 其中ERP 是发射天线的有效辐射功率（effective radiated power ），Lp 是信道的传播损耗，Gr 是接收天线的增益，N 是实际噪声功率。ERP 可以用下面的公式来计算： ERP=P L G （2 ） t c t 其中P 是发射天线的功率放大器（power amplifier）的输出口测到的 t 功率；L 是连接功率放大器和发射天线的馈线上的损耗；G 是发射天 c t 线的增益。在这里N 被定义为热噪声，由下面的公式确定： N=kTW （3 ） 其中k 是玻尔兹曼（Boltzmann）常数（1.38×10-23 W/Hz/K 或者-228.6 dBW/Hz/K ）；T 是接收天线处的噪声温度；W 是系统带宽。以后还会 遇到另一个类似的参数C/I，或者叫载波干扰比（carrier-to-interference radio）。C/I 和C/N 的区别在于，C/I 不但需要考虑热噪声的功率，还 需要考虑来自其它来源的干扰功率，因此在移动通信系统中，C/I 参 数更有实际价值。不过现在，我们只用C/N 来表示链路质量。 从（1）式中可以看到，发射天线增益、接收天线增益、发射功 率、接收端噪声温度对链路质量（link quality）有很大的影响。这四 个参数都可以被系统设计者所控制，因此设计者可以通过改变这些参 数来优化系统的性能。但是，（1）式中有一个参数是系统设计者无法 控制的，就是传播损耗，或者叫路径损耗。传播损耗就是信号在发射 天线到接收天线的路径中经历的衰减 2 传播损耗（Propagation Loss） （1）式中传播损耗包含了信号从发射端旅行到接收端可能会经 历的所有损失。有很多预测模型用来预测这些路径损耗，尽管算法不 同，但共同的一点是，发射端和接收端之间的距离是一个至关重要的 参数，换句话说，发射端和接收端之间的距离对路径损耗的影响非常 大。除了距离引起的损耗之外，其它因素也会增加新的损耗，比如在 卫星通信系统中，大气影响和雨水吸收是决定接收信号功率的主要因 素。这里我们描述三个模型：自由空间模型，Lee 模型和Hata 模型。 2.1 自由空间模型 2 在自由空间，电磁波的衰减是一个平方反比函数，或者是 1/d ， 其中d 是接收器和发射器之间的距离。完整的数学公式是： （4 ） 其中λ 是信号的波长。方程（4 ）也可以写成对数的形式： Lp = -32.4 -20log(f) -20log(d) （5 ） 其中d 是距离（