IMT-A信道模型主模块路径损耗模型
86. 无线通信中的信号衰减模型有哪些？
86. 无线通信中的信号衰减模型有哪些？86、无线通信中的信号衰减模型有哪些？在当今高度依赖无线通信的时代，我们能够随时随地与他人保持联系、获取信息，这都得益于无线通信技术的不断发展。
然而，在无线通信中，信号在传输过程中不可避免地会发生衰减，这会影响通信的质量和可靠性。
为了更好地理解和预测信号衰减的情况，科学家们提出了多种信号衰减模型。
首先，我们来了解一下自由空间传播模型。
这是一种相对简单但基础的模型，它假设信号在没有任何障碍物的理想自由空间中传播。
在这种情况下，信号的衰减与传输距离的平方成正比，与信号的频率也有关系。
自由空间传播模型适用于卫星通信等长距离、无障碍的通信场景。
比如说，当我们通过卫星电视接收信号时，就可以用这个模型来大致估计信号的衰减情况。
路径损耗模型是另一个常见的信号衰减模型。
它考虑了信号在实际环境中传播时，由于建筑物、地形、植被等因素造成的损耗。
路径损耗模型通常比自由空间传播模型更复杂，因为它需要考虑更多的实际因素。
比如在城市环境中，高楼大厦会阻挡信号，导致信号强度大幅下降；在山区，地形的起伏也会对信号传播产生影响。
阴影衰落模型则关注的是由于大型障碍物（如山丘、建筑物等）造成的信号阴影效应。
这种模型认为，即使在同一地点，信号强度也会因为障碍物的遮挡而出现随机的波动。
这种波动通常用对数正态分布来描述。
想象一下，当你在一个高楼林立的城市街道行走时，有时会突然发现手机信号变弱，这可能就是受到了阴影衰落的影响。
多径衰落模型是无线通信中一个非常重要的模型。
当信号在传播过程中遇到多个反射和散射体时，会产生多个路径的信号，这些信号在接收端叠加，可能导致信号幅度和相位的快速变化，从而引起多径衰落。
多径衰落分为快衰落和慢衰落两种情况。
快衰落通常发生在移动速度较快的情况下，比如在行驶的汽车中；慢衰落则与环境的长期变化有关。
瑞利衰落模型是多径衰落模型中的一种常见形式。
它假设信号的多径分量是相互独立的，并且没有直射路径。
ITU-R IMT-A 信道模型
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中国通信标准化协会
China Communications Standards Association
4. IMT-Advanced 系统级信道模型
用于 IMT-Advanced 系统级性能评估的主信道模型（Primary model）建模方法源自 IST-WINNER 项目的 WINNER 信道模型，如图 2 所示。每个场景由一系列参数描述，包括： 路径损耗模型，角度功率谱和功率时延谱的形状，CDL 抽头数，互极化隔离度（XPR）， 时延扩展（DS）、离开角角度扩展（ASD）、到达角角度扩展（ASA）、阴影衰落（SF） 和莱斯 K-因子（仅适用于 LOS 传播条件）。其中 DS，ASD，ASA，SF，K 五个参数建模 成五维 log-normal 联合随机向量，成为大尺度参数（Large scale parameters, LSP），分别由 各自的均值、方差和互相关系数确定。整个场景由若干个 LSP 的实现共同构成，每一个 LSP 的实现成为一个 drop。在一个 drop 内根据链路级 CDL 模型产生小尺度衰落。IMT-Advanced 信道系数的产生流程如图 3 所示。各评估场景的模型参数列于表 3、表 4 和表 5。
uniformly distributed direction
120 km/h.
Suburban macro model
Randomly and uniformly
distributed over area. 50
% users vehicles and 50 % of users
indoors Fixed and identical speed |v| of all UTs, randomly and uniformly distributed direction Indoor UTs: 3 km/h, outdoor UTs: 90km/h
路径损耗模型和参数-ITU
ITU-R P. 1791建议书*用于评估超宽带设备影响的传播预测方法（ITU-R 第211/3号课题）（2007年）范围本建议书提供适用1-10 GHz频率范围的方法，以计算视距（LoS）和障碍路径环境下室内和室外超宽带（UWB）系统的路径损耗，并评估传统窄带接收机从UWB发射机接收功率的情况。
国际电联无线电通信全会，考虑到a) 超宽带（UWB）技术是一项迅速发展的无线技术；b) 采用UWB技术的设备使用多个高速数据流，并覆盖广泛带宽；c) 了解传播特性对于评估UWB设备的影响至关重要；d) 人们既需要了解有关干扰评估的实验（即适用各站址）模型和意见，又需要了解进行详细传播预测所需的确定性（或针对具体站址的）模型，注意到a) ITU-R P. 525建议书提供有关自由空间衰减的计算方法；b) ITU-R P. 528建议书提供VHF、UHF和SHF频段航空移动和无线电导航业务的传播曲线；c) ITU-R P. 618建议书提供地对空链路的传播数据和预测方法；d) ITU-R P. 452建议书阐述约0.7 GHz至30 GHz频率范围内地球表面台站之间微波干扰的评估程序；e) ITU-R P. 1238建议书提出有关900 MHz至100 GHz频率范围的室内传播指导；f) ITU-R P. 1411建议书提供约300 MHz至100 GHz频率范围室外短路径的传播方法；*应提请无线电通信第1研究组注意本建议书。
g) ITU-R P.1546建议书提出有关30 MHz至3 GHz频率范围距离为1公里或1公里以上系统的传播指导；h) ITU-R P. 530建议书提供地面视距（LoS）系统设计的传播数据和预测方法，建议1应采用本建议书附件1提供的信息和方法计算1 GHz至10 GHz频率范围内UWB设备的路径损耗；2应采用本建议书附件2提供的信息评估传统窄带接收机从UWB发射机接收的功率。
附件 11 引言UWB视距传输损耗对频率的依赖主要由天线特性决定。
自由空间路径损耗模型
自由空间路径损耗模型一、引言自由空间路径损耗模型是无线通信领域中常用的一种模型，用于描述无线信号在自由空间中传播过程中的信号损耗情况。
该模型基于电磁波的传播特性和自由空间中的阻抗特性，通过计算距离和频率等参数，可以估计信号在传播过程中的损耗情况。
本文将介绍自由空间路径损耗模型的原理、计算公式以及应用场景。
二、自由空间路径损耗模型的原理自由空间路径损耗模型是基于电磁波在自由空间中传播的特性来建立的。
根据电磁波传播的规律，信号在自由空间中的损耗主要取决于传播距离和频率。
在传播距离相同的情况下，频率越高，损耗越大。
这是因为高频信号的波长较短，更容易受到自由空间中的散射、反射和衰减等因素的影响。
三、自由空间路径损耗模型的计算公式自由空间路径损耗模型的计算公式如下：路径损耗(dB) = 20log10(d) + 20log10(f) - 147.55其中，路径损耗是以分贝（dB）为单位的，表示信号在传播过程中的损耗情况；d是传播距离，单位为米（m）；f是信号的频率，单位为赫兹（Hz）。
四、自由空间路径损耗模型的应用场景自由空间路径损耗模型主要应用于无线通信系统的规划和设计中。
通过该模型，可以估计信号在不同距离和频率下的损耗情况，从而确定无线设备的传输距离和功率要求。
在无线通信系统的建设过程中，合理地选择信号的频率和功率，可以有效地提高信号的覆盖范围和质量。
自由空间路径损耗模型还可以应用于无线信号强度的预测和建模。
通过测量不同距离和频率下的信号强度，可以建立信号强度的模型，为无线定位、无线室内覆盖等应用提供参考。
五、总结自由空间路径损耗模型是无线通信领域中常用的一种模型，用于描述无线信号在自由空间中传播过程中的信号损耗情况。
该模型基于电磁波的传播特性和自由空间中的阻抗特性，通过计算距离和频率等参数，可以估计信号在传播过程中的损耗情况。
自由空间路径损耗模型在无线通信系统的规划和设计中起着重要的作用，可以优化无线设备的传输距离和功率要求。
路径损耗模型
路径损耗模型
路径损耗模型描述无线信号在从发射端传播至接收端过程中强度减弱的现象，主要包括自由空间传播损耗与多径衰落两部分。
自由空间损耗遵循平方反比定律，即损耗与距离的平方成正比，与频率及发射天线与接收天线的有效面积有关。
而在实际环境中，由于反射、散射、衍射等效应导致信号多径传播，引入阴影衰落和快衰落。
其中，大尺度路径损耗模型如Okumura-Hata模型、Cost231模型考虑了地形、环境等因素对信号的影响；小尺度模型如Rayleigh、Rician 分布则描述随机快衰落现象。
总之，路径损耗模型用于估算无线通信系统中信号的传播损失，指导网络规划与设计。
自由空间光通信系统信道模型建立方法
自由空间光通信系统信道模型建立方法自由空间光通信系统的主要信道特性包括路径损耗、大气衰落和大气湍流等。
路径损耗是指光信号在传输过程中由于能量扩散和散射而导致信号功率逐渐减小的现象。
大气衰落是指光信号在通过大气层时受到大气分子的吸收、散射和折射等影响而导致信号强度波动的现象。
大气湍流是指大气层中存在的湍流现象对光信号传输造成的相位扰动，从而导致信号相位波动的现象。
根据以上信道特性，可以采用数学模型来描述自由空间光通信系统的信道。
首先，路径损耗可以使用功率衰减模型来表示，其中包括自由空间传输损耗和反射损耗。
自由空间传输损耗主要与传输距离相关，可以使用距离的幂律关系来描述。
反射损耗主要与信号的入射角度和反射系数相关，可以使用反射系数和反射角度的余弦平方关系来表示。
大气衰落可以采用大气传输模型来描述。
大气传输模型包括了大气吸收、散射和折射等因素对信号强度的影响。
常用的大气传输模型有Beer-Lambert定律和Mie散射理论等。
Beer-Lambert定律描述了光信号在大气中的吸收衰减规律，而Mie散射理论描述了光信号在大气中的散射过程。
大气湍流可以使用相位结构函数来建立模型。
相位结构函数描述了光信号相位波动的统计特性，可以通过大气湍流的相关参数来计算。
常用的相位结构函数模型有Rytov模型和Kolmogorov模型等。
这些模型将大气湍流的统计特性与光信号相位波动之间建立了数学关系，可以用于分析大气湍流对光通信系统性能的影响。
通过以上建模方法，可以建立自由空间光通信系统的信道模型。
这些模型可以帮助我们准确地预测系统性能，并为系统设计和优化提供理论依据。
此外，信道模型的建立还可以帮助我们研究光信号传输过程中的噪声、干扰和误码率等问题，为系统性能的提升提供指导。
自由空间光通信系统信道模型的建立方法是通过对系统中的主要信道特性进行建模，以数学模型的形式描述信道的传输特性。
这些模型可以帮助我们理解和分析系统性能，为系统设计和优化提供指导。
LTE-A网络的比例公平资源调度代码与使用说明
毕业设计成果使用说明书设计(论文)题目： LTE-A网络的比例公平资源调度设计和实现学生姓名：学号：专业：所在学院：指导教师：职称：一、架构图本次毕业设计主要模拟仿真了以下三类算法的资源调度过程，结构如下图所示：图1 算法仿真结构模块图二、MATLAB 仿真的系统及通信模型搭建本算法是基于MATLAB 进行的模拟仿真，首先需要下载并安装MATLAB 软件，建议版本：2014a 。
在安装程序完成后，即可双击本程序运行。
在MATLAB 的代码设计中包括如下几个部分：1、 参数设置图2 系统参数设置本段代码设置了单小区、单天线调度系统的各项参数：1) 调度次数number 、调度用户数user_number 、调度时隙数slot_number; 2) 基站覆盖半径covering_radius 、基站发射功率transmit_power;轮询算法最大载干比算法比例公平算法资源调度算法3)路径损耗公式中的参考距离distance、频率frequence、路径损耗指数pass_loss_exponent；4)计算噪声方差中的玻尔兹曼常数Boltzman_constant、温度temperature、带宽bandwidth;5)第一次调度的累积平均速率first_rate。
2、分配内存空间：图3 系统分配内存空间本段代码为单小区、单天线调度系统的各项参数分配相应的内存空间：1)用户半径user_radius、用户角度user_angel、x轴坐标x_coordinate、y轴坐标y_coordinate；2)路径损耗path_loss、衰落fading、转化后的功率power、脉冲响应impulse_response；3)信号功率signal_power、信噪比signal_noise_ratio、信道容量channal_capacity；4)累积平均速率cumulative_average_rate、累积速率cumulative_rate；5)最大载干比算法数据速率maximum_CI_data_rate；6)轮询算法数据速率round_robin_data_rate；7)比例公平算法数据速率proportional_fairness_data_rate；8)最大载干比算法总数据速率maximum_CI_total_data_rate、轮询算法总数据速率round_robin_total_data_rate、比例公平算法总数据速率proportional_fairness_total_data_rate。
路径损耗模型-ITU
ITU-R P.1238-5建议书用于规划频率范围在900 MHz到100 GHz内的室内无线电通信系统和无线局域网的传播数据和预测方法（ITU-R第211/3号课题）（1997-1999-2001-2003-2005-2007年）范围本建议书介绍了在900 MHz 至100 GHz频率范围内的室内传播的指导原则，主要内容如下：–路径损耗模型；–时延扩展模型；–极化和天线辐射图的效应；–发射机和接收机选址的效应；–建材装修和家具的效应；–室内物体移动的效应。
考虑到a）正在开发将在室内工作的许多短距离（工作范围短于1 km）的个人通信应用；b）正如许多现有产品和热门的研究活动所表明的那样，无线局域网（RLAN）和无线专用交换机（WPBX）需求很旺盛；c）希望设立无线局域网标准，可与无线和有线通信都兼容；d）采用非常低功率的短距离系统在移动和个人环境下提供业务有许多优点；e）在建筑物内的传播特性和在同一区域内许多用户引起的干扰这两方面的知识，对系统的有效设计是非常重要的；f）用于系统初步规划和干扰估算的通用（即与位置无关）模型和用于某些细致评估的定型（或具体地点）模型都是需要的；注意到a）ITU-R P.1411建议书为频率范围在300 MHz到100 GHz的室外短距离电波传播提供了指导，并且该建议也应该作为同时存在室内和室外传播条件的那些情况下的参考文件。
建议1 对工作于900 MHz到100 GHz之间的室内无线电系统的传播特性进行评估时，采用附件1中的资料和方法。
附件 11 引言室内无线电系统的传播预测在某些方面是与室外系统有区别的。
跟室外系统中一样，根本目的是保证在所要求的区域内有效覆盖（或在点对点系统情况下保证有可靠的传播路径）和避免干扰，包括系统内的干扰以及其他系统的干扰。
然而，在室内情况下，覆盖的范围是由建筑物的几何形状明确地限定的，而且建筑物本身的各边界将对传播有影响。
除了一建筑物的同一层上的频率要重复使用外，经常还希望在同一建筑物的各层之间要频率共用。
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N/A
0.5
N/A
N/A
0
N/A
0
N/A
0
N/A
时延分布
指数分布
发射角和到达角分布
拉普拉斯算子
环高斯分布
时延缩放参数
3.6
3
3.2
3
2.2
2.4
1.5
2.5
2.3
3.8
1.7
交叉极化鉴别率XPR(dB)
11
10
9
8.0
9
8
4
8
7
12
7
射线蔟数量
15
19
12
19
12
15
14
12
20
11
10
射线蔟的射线数
0
-0.4
ASA vs DS
0.8
0
0.8
0.4
0.4
0.8
0.7
0.8
0.6
0
0
ASA vs SF
-0.5
-0.4
-0.4
-0.4
0
-0.5
0
-0.5
0
0
0
ASD vs SF
-0.4
0
-0.5
0
0.2
-0.5
-0.4
-0.5
-0.6
0
0.6
DS vs SF
-0.8
-0.5
-0.4
-0.7
-0.5
-0.6
PL2=PL1(dBP) + 40 log10(d/dBP)
= 4
= 6
10 m<d<dBP(4)
dBP<d<10000 m
hBS=35m，hUT=1.5m
W=20 m，h=5m
(h，W，hBS，hUT适用范围与城市宏小区无直视径相同)
见注3）
NLoS
PL= 161.04 – 7.1 log10(W) + 7.5 log10(h) – (24.37 – 3.7(h/hBS)2) log10(hBS) + (43.42 – 3.1 log10(hBS)) (log10(d)3)+20 log10(fc) – (3.2 (log10(11.75hUT))24.97)
30
15
50
35
40
SF
10
6
10
13
7
40
50
37
50
37
120
4
N/A
15
N/A
N/A
10
N/A
12
N/A
40
N/A
角度扩展因子C与射线蔟数量的关系
射线蔟数量
C
4
0.779
5
0.860
8
1.018
10
1.090
11
1.123
12
1.146
14
1.190
15
1.211
15(InH)
1.434
16
1.226
19
1.273
19(InH)
1.501
20
1.289
单位射线蔟内角度扩展条件下的角度偏移
射线m
1,2
± 0.0447
3,4
± 0.1413
5,6
± 0.2492
7,8
± 0.3715
9,10
± 0.5129
11,12
± 0.6797
13,14
± 0.8844
15,16
± 1.1481
17,18
± 1.5195
1.62
1.20
1.41
1.25
0.78
0.90
1.15
1.41
0.90
0.95
0.18
0.25
0.43
0.17
0.42
0.12
0.36
0.28
0.28
0.38
0.45
到达角扩展(ASA)lg(degrees)
1.62
1.77
1.75
1.84
1.76
1.48
1.65
1.81
1.87
1.52
1.52
0.22
= 8
10 m<d<5000 m
hBS=35m，hUT=1.5m
W=20 m，h=10 m
(h，W，hBS，hUT适用范围与城市宏小区无直视径相同)
RMa
LoS
PL1= 20 log10(40d fc/3) + min(0.03h1.72,10) log10(d) – min(0.044h1.72,14.77)+ 0.002 log10(h)d
表2.2IMT-A信道模型主模块路径损耗模型
场景
路径损耗(dB)
阴影衰落标准差(dB)
适用范围和默认高度
InH
LoS
PL= 16.9 log10(d) + 32.8 + 20 log10(fc)
= 3
3m<d<100m
hBS= 3~6 m
hUT= 1~2.5 m
NLoS
PL= 43.3 log10(d) + 11.5 + 20 log10(fc)
= 4
10m<d<150m
hBS=3~6 m
hUT= 1~2.5 m
UMi
LoS
PL=22.0 log10(d) + 28.0 + 20 log10(fc)
PL= 40 log10(d1) + 7.8 – 18 log10(h′BS) –18 log10(h′UT) + 2 log10(fc)
= 3
20 log10(fc) – (3.2 (log10(11.75hUT))24.97)
= 6
10 m<d<5000 m
h=平均建筑高度
W=街道宽度
hBS=25m,hUT=1.5m
W=20 m,h=20 m
适用范围：
5 m<h<50 m
5 m<W<50 m
10 m<hBS<150 m
1 m<hUT<10 m
= 8
10 m<d< 5000 m
hBS=35m，hUT=1.5m
W=20 m，h=5 m
(h，W，hBS，hUT适用范围与城市宏小区无直视径相同)
注：
1）载波频率 单位为GHz，距离 单位为m。
2）断点距离d′BP= 4h′BSh′UTfc/c，fc为中心频率（Hz），c= 3.0108m/s，h′BS=hBS–1.0m，h′UT=hUT–1.0m为等效天线高度。
0.16
0.19
0.15
0.16
0.20
0.25
0.20
0.11
0.24
0.13
阴影衰落(SF)(dB)
3
4
3
4
7
4
8
4
6
4
8
K因子(dB)
7
N/A
9
N/A
N/A
9
N/A
9
N/A
7
N/A
4
N/A
5
N/A
N/A
7
N/A
3.5
N/A
4
N/A
互相关
ASD vs DS
0.6
0.4
0.5
0
0.4
0
0
0.4
0.4
3）断点距离dBP= 2πhBShUTfc/c，fc为中心频率（Hz），c= 3.0108m/s。
不同仿真环境除了路径损耗上存在差异，还在其他参数上有所不同，如表2.3所示。
表2.3IMT-A信道模型主模块信道参数
场景
InH
UMi
SMa
UMa
RMa
LoS
NLoS
LoS
NLoS
O-to-I
LoS
NLoS
w/2 < min(d1,d2)
w=20m(街道宽度)
h′BS=10m,hUT=1.5m
当0<min(d1,d2)<w/2 ,
使用直视径下路径损耗
10 m<d<2000 m
见注2）
hBS=10 m
hUT=1~2.5 m
UMa
LoS
PL=22.0 log10(d) + 28.0 + 20 log10(fc)
LoS
NLoS
LoS
NLoS
时延扩展(DS)lg(s)
-7.70
-7.41
-7.19
-6.89
-6.62
-7.23
-7.12
-7.03
-6.44
-7.49
-7.43
0.18
0.14
0.40
0.54
0.32
0.38
0.33
0.66
0.39
0.55
0.48
发射角扩展(ASD)lg(degrees)
1.60
-0.4
-0.4
-0.4
-0.5
-0.5
ASDvs ASA
0.4
0
0.4
0
0
0
0
0
0.4
0
0
ASDvs
0
N/A
-0.2
N/A
N/A
0
N/A
0
N/A
0
N/A
ASAvs