移动衰落信道现状与发展
第2讲-大尺度衰落信道
概述（2） 移动通信信道中的3种电磁波传播：
反射：当电磁波遇到比其波长大得多得物体时发生 反射，反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面。 绕射：当接收机与发射机之间的无线路径被尖利的 边缘阻挡时发生绕射。 散射：当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且 单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，发生散射。 散射产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。
Okumura模型
Okumura模型
丘陵地的修正因子Kh 丘陵地的地形参数用地形起伏高度Δh表征。它的 定义是：自接收点向发射点延伸10 km的范围内， 地形起伏的90%与10%的高度差即为Δh。这一定 义只适用于地形起伏达数次以上的情况，对于单 纯斜坡地形将用后述的另一种方法处理。
Okumura模型
Okumura模型
Okumura模型 移动台天线修正因子Hm(hm,f)
当移动台天线高度不是 3m时，需用移动台天线高度增益因子 Hm(hm,f)加 以修正，见上页右图。当hm ＞3m时，Hm(hm, f)＞0 dB；反之，当hm＜ 3m时，Hm(hm, f)＜0 dB。 当移动台天线高度大于5 m以上时，其高度增益因子Hm(hm, f)不仅与天线 高度、频率有关，而且还与环境条件有关。例如，在中小城市， 因建筑 物的平均高度较低，故其屏蔽作用较小，当移动台天线高度大于4m时， 随天线高度增加，天线高度增益因子明显增大；若移动台天线高度在1～ 4m范围内，Hm(hm, f)受环境条件的影响较小，移动台天线高度增高一倍 时，Hm(hm,, f)变化约为3 dB。
Okumura模型
适用范围：适用于城市宏小区。 频率f：150～1500MHz 距离d：1～100km 基站天线高度 hb：30～100m
Okumura模型
移动通信信道衰落特性模型的研究
ｐｅｉ ，Ｏ Ｄ ｌｎ ｘ ｇ Ｆ Ｍ）通信 系统 的具 体应用 范 围确定 了系统 的通信 信道 的模 型 ．
１ 无线移 动信 道 衰落 特性
对 于室外远 距离 无线移 动通 信 的应 用来 说 ，对 信号传 输质 量影 响最 深 的应 属路 径衰 落和 多径 效应 ．路 径 衰落决 定 了系统 的应 用覆 盖范 围 ，而 多径 效应 产 生 的多 径衰 落 和多 普 勒频 移 给 传输 质量 带来 了很 大 的
无线 通信 系统 的性 能主要 受 到移动 无线信 道 的制 约 ． 设 计 出性 能 良好 的无线 远 距 离移 动 传输 系统 ， 要 首 先需 要清楚 地 了解 无线远距 离 移动传 输 环境 以及无线信 道 的基本 特征 ． 者从 研究 无线远 距 离移 动信 道 作
的特征入手，对各种信道模型进行了分析 比较 ． 然后针对正交频分复用 （ ｒｏｏａＦ ｑｅｃ ｉｓ ｎ ｕｉ Ｏｔ ｇｎｌ ｒ ｕｎ Ｄｖ ｉ ｌ－ ｈ ｅ ｙ ｉ Ｍ ｔ ｏ
（ ｏｅｅｏ Ｉ ｏ ａｏ Ｚ ｏｇａ Ｕｉｅ ｉ ｆ ｇｃｌｒ ｄＴｃｎｌ ｙ ｕｎｚｏ ２５ Ｃ ｉ ） Ｃｌｇ ｆ ｎ ｒ ｔ ｎ， ｈｎｋｉ ｎ ｒｔ ｏ ｒ ｕｕｅａ ｅｈｏ ｇ ，Ｇ ａｇ ｕ５０２ ， ｈ ａ ｌ ｆｍ ｉ ｖ ｓｙ Ａ ｉ ｔ ｎ ｏ ｈ １ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｍｏ ｅａｅ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｐ ｗｅ ｎ ｅ ｓ ｎ ｂｅ ｅ ｕｐ ｎｔｃ ｓ ｒ ｎｙ ｒｑ ｉｅ ｙ Ｌ ｎ ｉｔｎ ｅ ｄ ｒ ｔ ｒｎ ｍｉｓｏ ｏ ｒ ａ ｄ ｒａ ｏ ａ ｌ ｑ ｉｍｅ ｏ ｔｗｅ ｅ ｏ ｌ ｅ ｕ ｒｄ ｂ ｏ ｇ ｄ ｓａ ｃ ＶＨＦ ｗｉｅｅ ｓｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ．ａ ｄ ｔ ｅｃ ａ ｎ ｌ Ｓ ｄｍｃ ｌ ｔ ｅ ｄ ｓｒ ｙ ｄ．Ｔｈ ｓ ｈ ｒｃｅ ｓｉｓ ｒ ｌｓ ｏ ｎ ｃ ｔ ｒｎ ｍｉｓｏ ｎ ｈ ｈ ｎ ｅ ｉ ｕｔ ｏ ｂ ｅ ｔｏ ｅ ｏ Ｗａ ｅｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｉ ｃ ｗｅｅ ｅ ｔｅ ｌ ｒｍｉｉｇ ｔ ｅ ｅｏ ｅ ｒ ｘｒ ｍｅｙｐ ｏ ｓｎ ｏ ｂ ｄ ｖ ｌｐ ｄ．Ｈｏ ｖ ｒ ｅ ａ ｓ ｆｔ ｅｎ ｔｒ ｆｉ ｈ ｎ ｅ ，ｉ ａｓ ａ ｅ ｄ ｆ‘ ｅ ｗｅ ｅ ，ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ａｕ ｅ ｏ ｓ ｃ ａ ｎ ｌ ｔ ｌｏｈ ｄ ｔ ｅ ｈ ｔ ｈ ｔ
移动通信信道模型
Hata 模型
Okumura-Hata 模型（150MHz -1.5GHz） Cost231-Hata 模型（1.5GHz -2GHz）
Okumura-Hata 模型 适用频率范围150MHz -1.5GHz传播距离在 1~20km的城市场强预测。 根据Okumura曲线图所作的经验公式，以市区传 播损耗为标准，并对其它地区进行修正。 市区路径损耗的标准公式。在1km以上的情况下 ，预测结果和Okumura模型非常接近。 缺点：适用于大区制移动系统，不适用于小区半 径为1km的个人通信系统。
大尺度模型——室外模型
Okumura模型（奥村模型） Hata模型 Walfisch-Ikegami模型
Okumura模型
预测城区信号时使用最广泛的模型，在日本已经 成为系统规划的标准。 适用频率范围150MHz-3GHz，距离1－100km， 天线高度30－1000m。 由奥村等人，在日本东京，使用不同的频率，不 同的天线高度，选择不同的距离进行一系列测试 ，最后绘成经验曲线构成的模型。
计算任意地形地物情况下的信号中值：
LA LT KT
Okumura模型 例：某一移动电话系统，工作频率为450MHz，基站 天线高度为70m，移动台天线高度为1.5m，在郊区 工作，传播路径为正斜坡，且角度为15mrad，通信 距离为20km，求传播路径的损耗中值。
Lbs 32.45 20lg f 20lg d
作业
假定f=800MHz,hm=1.5m,hb=30m,hroof=30m,平顶 =90， =15m。试比较Walfish模型和Hata 建筑， 模型的预测结果（要求：用matlab仿真软件计算并 画图，设收发距离为1km~5km，步长为200m)。
移动通信
第一章1移动通信概念：是指通信双方至少有一方是在移动中（或临时停在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机或行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台或有线用户）之间的通信。
2移动通信特点：①移动通信必须利用无线电波进行信息传输。
②移动通信是在复杂的干扰环境中运行的。
③移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增。
④移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效⑤移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移动环境中使用。
3移动通信系统的分类：按工作方式分三类：单工通信、双工通信、半双工通信。
按信号形式分两类：模拟网、数字网。
4、数字移动通信系统的优点：①频谱利用率高，有利于提高系统容量。
②能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性。
③抗噪声、抗干扰和抗多径衰落的能力强。
④能实现更有效、灵活的网络管理和控制。
⑤便于实现通信的安全保密。
⑥可降低设备成本以及减小用户手机的体积和重量。
5常见的移动通信系统：①无线电寻呼系统②蜂窝移动通信系统③无绳电话系统④集群移动通信系统⑤组网技术6移动通信发展状况第二章一、移动通信的基本技术1、调制和解调技术①恒定包络调制技术（数字频率调制）最小移频键控（MSK）定义：是一种特殊的2FSK，其频差是满足两个频率相互正交（即相关函数等于0）的最小频差，并要求FSK信号的相位连续。
其频差△f=f2 —f1=1/2T b ，即调制指数为h= （式中T b为输入数据流的比特宽度）本比特内的相位常数不仅与本比特区间的输入有关，还与前一个比特区间的输入级相位常数有关。
高斯滤波的最小移频键控（GMSK）定义：用高斯滤波器作为MSK调制的预置滤波器的调制方法叫做高斯滤波的最小移频键控。
②线性调制技术（数字相位调制）π/4 —D Q PSK是指将Q PSK的最大相位跳变±π降为±3π/4，从而改善了π/4—DQPSK的频谱特性。
无线衰落信道、多径与OFDM、均衡技术
无线衰落信道、多径与OFDM、均衡技术(2012-08-30 14:14:43)转载▼标签：杂谈参见张贤达通信信号处理。
OFDM移动通信技术原理与应用，移动通信原理吴伟陵目录无线信道的传播特征无线信道的大尺度衰落阴影衰落无线信道的多径衰落多径时延与与叠加后的衰落频率选择性衰落和非频率选择性衰落符号间干扰ISI的避免多径信号的时延扩展引起频率选择性衰落，相干带宽=最大时延扩展的倒数无线信道的时变性以及多普勒频移多普勒效应时变性、时间选择性衰落与多普勒频移相干时间与多径OFDM对于多径的解决方案多径信号在时域、频域的分析思考1，多径信号是空间上的多个不同信号。
各参数应分别从时域、频率进行考察。
2，符号间干扰ISI是时域的概念，时延、多径均影响了ISI3，信道间干扰ICI是频域的概念，时延、多径均影响了ICI4，时延、多普勒频移分别对应于：频率选择性衰落、时间选择性衰落，它们具有对偶性质多径对信号频谱的影响，OFDM如何抗多径GSM中的自适应均衡技术无线信道的传播特征与其他通信信道相比，移动信道是最为复杂的一种。
电波传播的主要方式是空间波，即直射波、折射波、散射波以及它们的合成波。
再加之移动台本身的运动，使得移动台与基站之间的无线信道多变并且难以控制。
信号通过无线信道时，会遭受各种衰落的影响，一般来说接收信号的功率可以表达为：其中d表示移动台与基站的距离向量，|d|表示移动台与基站的距离。
根据上式，无线信道对信号的影响可以分为三种：（1）电波中自由空间内的传播损耗|d|-n ，也被称作大尺度衰落，其中n一般为3～4；（2）阴影衰落S(d)表示由于传播环境的地形起伏，建筑物和其他障碍物对地波的阻塞或遮蔽而引起的衰落，被称作中等尺度衰落；（3）多径衰落R(d)表示由于无线电波中空间传播会存在反射、绕射、衍射等，因此造成信号可以经过多条路径到达接收端，而每个信号分量的时延、衰落和相位都不相同，因此在接收端对多个信号的分量叠加时会造成同相增加，异相减小的现象，这也被称作小尺度衰落。
基于QAM调制的无线衰落信道的性能分析与仿真论文
*****************实践教学*****************兰州理工大学计算机与通信学院2013年秋季学期《通信系统综合训练》题目：基于QAM调制的无线衰落信道的性能分析与仿真专业班级：通信工程（1）班姓名：赵晓瑾学号：10250131指导教师：王惠琴成绩：摘要本次课程设计利用MATLAB软件对16QAM调制解调系统进行仿真,其中，信道采用瑞利衰落信道和高斯信道，调制方式为正交振幅调制方式，解调方式为相干解调方式。
并以此分析16QAM系统的信号经过的各个处理过程，由程序得到瑞利衰落信道下的系统误码率图，并与高斯信道下的误码率图进行对比。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
关键词：16QAM;调制解调;瑞利信道;目录一、前言..................................................................................................................... 0聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
二、16QAM调制解调系统基本原理............................................................................ 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
2.1 调制及解调的相关概念............................................................................... 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
2.2 16QAM调制系统.......................................................................................... 1彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
2.2.1 16QAM系统的原理.......................................................................... 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
一种高速移动衰落信道的特性与分析
ｒ ｑ ｅ ｃ ｈｆ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｓ ｉ ｔ
地 面 ， 此其 信道 的 分 析 具 有 重 要 的理 论 及 实 际 意 因
一
、
引
言
义。
移 动 信 道 是 典 型 的 衰 落 信 道 ， 在 各 种 类 型 的 存 干扰 和 噪声 ， 突发 错 误 和 随 机 错 误 并 存 。通 常 的移
系统 信道 中 ， 电磁 波 在 视距 范 围沿 直线 传 播 ， 因
而信 道 中造成 信道 恶 化 ， 响通 信 质 量 的 因 素 主要 影
航 拍 图像 回传 系统 是 为 了将航 拍 图像 实 时传 回
有 ： 输 路径 的 损 耗 、 传 阴影 慢 衰 落 、 利快 衰 落 以 及 瑞
动 信道 一般 指 车载 移动 信 遭 ， 体 速 度 比较 低 （ 小 载 每
时 １０ｋ ０ ｍ左 右 ） 因 此 信 道 中 的 干 扰 主要 为路 径 损 ，
耗 、 径干扰 、 多 阴影 衰 落 等 ， 度 的 影 响 并 不 明显 。 速 但是 在 某些 特殊 的场合 ， 载体 的 速度 比较快 ， 如飞机 以及 高速 艇 等 ， 时 信道 与 一 般 的移 动 信道 有 相 似 此
之处 ， 有 不 同之处 ， 道 中 同 时存 在着 各 种干 扰 和 也 信 噪声 ， 此 时的 速度 影 响将 会更 加 明显 ， 但 由此 产 生 的 多普 勒 频移 亦不 可忽 视 。
与 随 机错误磁波 的 频率 超 过 ３ ｚ ， ０ＭＨ 后 电磁 波大 部分 可 以穿 透 电离层 向宇 宙 辐 射 而很 少 再 被 反射 回来 ， 因 此超 短 波 主要靠 对 流层 的散 射 实现 短距 离 的视 距
关键 词 ： 数据 通 信 ； 图像 传 输 ； 高速 移动 信道 ； 衰落 信道 ； 多普 勒 频移
移动通信——抗衰落技术
目录抗衰落技术 (2)一、概述 (2)1）引起衰落的原因 (2)2）抗衰落技术的种类 (2)二、分集接收技术 (2)1）基本思想 (3)2）适用范围 (3)3）如何实现自身的功能 (3)（1）时间分集 (3)（2）空间分集 (4)（3）频率分集 (5)4）各分集技术之间的优缺点 (5)三、合并技术 (5)1）基本思想： (5)2）适用范围： (6)3）如何实现自身的功能： (6)四、均衡技术 (6)1）基本思想 (6)2）适用范围 (7)3）如何实现自身的功能 (7)五、信道编码技术 (7)1）信道编码技术产生的原因与作用 (7)2）信道编码技术的基本思想及优缺点 (8)3）适用范围 (8)4）信道编码技术及功能的实现 (8)（1）分组码 (9)（2）卷积码 (9)（3）Turbo码 (10)（4）交织 (10)（5）伪随机序列扰码 (11)六、扩频技术 (11)1）基本思想 (12)2）适用范围 (12)3）如何实现自身的功能 (12)（1）直接序列扩频与解扩的原理 (12)（2）跳频扩频通信系统 (12)抗衰落技术一、概述衰落对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的影响，严重的衰落甚至会使传播中断，随着移动通信技术的发展，传输的数据速率越来越高，人们对信号正确有效地接收的要求也越来越重要，在移动通信中，移动信道的多径传播、时延扩展以及伴随接收机移动过程产生的多普勒频移会使接收信号产生严重衰落；阴影效应会使接收的信号过弱而造成通信中断；信道存在的噪声和干扰也会使接收信号失真而造成误码；为了改善和提高接收信号的质量，在移动通信中就必须使用到抗衰落技术。
1）引起衰落的原因的也是最重要的衰落成因。
多条射线的产生，可能是由于地面、大气不均匀层或天线附近的地形地物的反射，也可能是由于电离层多次反射、电离层中的寻常波和非常波或天波和地波的同时出现。
多径干涉形成的衰落通常称为多径衰落或干涉型衰落。
非正常衰减发生时，接收信号电平低于正常值，从而形成衰落。
无线信道的衰落特征
无线信道的衰落特征无线信道的衰落特征1、电波传播的主要方式是空间波，即直射波、折射波、散射波以及它们的合成波2、信号通过无线信道时，会遭受各种衰落的影响，接收信号的功率可以表达为：P(d) = |d|^(-n) * S(d) * R(d) ，式中|d|表示移动台到基站的距离2.1、电波在自由空间中内的传播损耗|d|^(-n)，也被称为大尺度衰落，其中n一般为3~4。
2.2、阴影衰落S(d)表示传播环境的地形起伏、建筑物和其他障碍物对地波的阻塞或屏蔽而引发的衰落，被称为中等尺度衰落。
2.3、多径衰落R(d)表示无线电波在空间传播会存在反射、绕射、衍射等，因此造成信号可以进过多条路径达到接收端，而每个信号分量的时延、衰落和相位都不同，因此在接收端对多个信号进行叠加时，会造成同相相加，异相相减的现象，这也被称作小尺度衰落。
3、无线信道的时间弥散性（time dispersion）：发射端发送一个窄带脉冲信号，在接收端可以收到多个窄带脉冲，而每个窄带脉冲的衰落和时延以及脉冲的个数都是不同的。
3.1、最大时延扩展τmax：接收端接收到的第一个脉冲到最后一个脉冲之间的最大时间。
在传输过程中，由于时延扩展，接收信号中的一个符号的波形会扩展到其他符号当中，造成符号间干扰（ISI）。
为避免ISI，应该使得符号宽度要远远大于无线信道的最大时延扩展，即符号速率要小于最大时延扩展的倒数。
3.2、相干带宽：在频域内，与时延扩展相关的重要概念是相干带宽。
实际应用中常用最大时延扩展的倒数来定义相干带宽，即：(ΔB)c = 1 / (τmax)。
3.3、频率选择性衰落：当信号的速率较高，信号带宽超过无线信道的相干带宽时，信号通过无线信道后各频率分量的变化是不一样的，造成ISI，此时就认为发生了频率选择性衰落。
4、无线信道的时变性以及多普勒频移当移动台在运动中进行通信时，接收信号的频率会发生变化，称为多普勒效应，这也是任何波动过程都具有的特性。
12移动通信信道解析
二次波散布于空间，甚至到达阻挡体的背面，这称绕射波 （4）散射波：电波遇到阻碍物表面粗糙或体积小，但数目多时，会
在其表面发生散射，形成散射波 （5）地表面波：沿地球表面传播 忽略不计
1.2 移动通信信道
第1章 移动通信技术基础
造卫星中继、光导纤维以及光波视距传播等传输媒介构成的广义信道
1.2 移动通信信道
第1章 移动通信技术基础
● 随参信道：信道特性随时间随机快速变化
若传输媒介随时间随机快速变化，则构成的广义信道通常属于随参信道 例如：陆地移动信道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超 短波及微波对流层散射信道、超短波电离层散射以及超短波视距饶射等信道
0
3 km
hga 15 km
海平面
注：传播距离不足15Km时，则hga为3Km到实际距离间的平均海拔高度
1.2 移动通信信道
第1章 移动通信技术基础
b、移动台天线有效高度：hm 指天线在当地地面上的高度 它是随机变化的，例如：放在口袋约1m，放在耳边约1.5m
（2）、地物（地区）的分类与定义
开阔地：无高大树木、建筑物等。如农田、 荒野、 广场、 沙漠等 郊区：有障碍物但不稠密。如有少量的低层房屋或小树林等 市区：有较密集的建筑物和高层楼房。
合成信号振幅发生深度且快速的起伏，所以称之为快衰落。 因为多径衰落的信号包络服从瑞利分布，因此又被称为瑞利衰落。
多径衰落 = 快衰落 = 瑞利衰落
2、阴影效应与慢衰落 由于MS不断移动，电波传播路径上的地形，地物不断变化，它造
成的衰落比多径效应引起的快衰落要慢的多，所以叫慢衰落
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.2研究现状分析
近年来，常用的信道建模方法可以分为两类:第一类是统计模型，它总结了
建筑地形的统计特性(包括建筑物本身)，这种无线传播的统计描述包括地形和多
次反射、散射、衍射的次数等；第二类是确定性射线跟踪模型，它利用了从地形
中各个障碍点到达接收机的多条射线进行直接计算，在接收点统计多条射线，以
得到接收信号的统计特性，包括幅度、相位等，这样得到的结果十分精确。第二
种方法在未对环境进行功率测量的情况下就可以进行建模，因此比较省时方便。
使用统计模型来对无线信道建模的研究分析比较早。最早出现的是瑞利模
型、莱斯模型和对数正态模型，其中前面两个模型都是针对小尺度衰落而建立的，
而对数正态模型则是针对大尺度衰落而建立的。后来随着人们对无线信道建模精
确性要求的提高，越来越多的统计混合模型出现了，但都是以这三个模型为基础。
1960年Nakagami.M提出了以其名字命名的模型，这种衰落信道模型适用性
十分广泛，比瑞利、莱斯和对数正态模型更适应复杂的环境，Suzuki提出瑞利对
数正态模型，该模型同时反映了大尺度衰落和小尺度衰落的特性，描述了这样一
种传播场景，在发射端发射的信号主波经过几次反射和衍射后，达到了一个建筑
物密集的地方，主波由于当地物体的散射、衍射等的结果将会分为许多子路径。
模型令发射端到小区的路径服从对数正态分布，因为路径经历了乘法效应；而当
地路径由于是加性散射效应导致的，服从瑞利分布；这时接收信号的包括服从瑞
利一对数正态模型。
第一个移动信道多径统计模型是由Ossana在1964年提出，它基于入射波和
建筑物表面随机分布的反射波相互干涉的原理。但该模型假设在收发之间存在一
条直射路径，且反射的角度局限于一个严格的范围之内，所以该模型对于市区传
播环境来说，既不方便也不准确。后来Clarke建立了移动台接收信号场强的统
计特性是基于散射的统计模型，他认为接收端的电磁波由N个平面波组成，这
些平面波具有任意载频相位、入射方位角及相等的平均幅度，Clarke模型已经被
广泛使用。
以上都是针对小尺度衰落的统计模型，在大尺度衰落的统计建模方面的研究
也很多，著名的有Okumura模型、Hata模型和Lee模型等，1968年，Okumura[6]
等人根据在日本的大量测试数据统计出了以曲线图表示的Okumura模型，该模
型以准平坦地形大城市的中值场强或路径损耗作为参考，对其他传播环境和地形
条件等因素分别以校正的形式进行修正。而1980年，Hata[7]提出了适用于宏蜂
窝系统的路径损耗预测的经验模型。随后Lee[8]于1982年提出了宏蜂窝和微蜂
窝两种模型，该模型的参数很容易在实测中得到，因此受到广泛欢迎。1988年，
由Walfish, Bertoni合作开发的Walfish-Bertoni模型及其扩展模型〔9][10]主要用
于预测街道的平均信号场强，该模型考虑了自由空间损耗、路径传播的绕射损耗
以及屋顶和建筑物高度的影响。而1993年提出的Maciel-Bertoni-Xia模型[10]及
其改进模型[11]将路径的预测推广到允许基站天线高度低于屋顶平均高度一致
甚至低于屋顶高度的情况。
随着MIMO系统的提出，统计模型被广泛应用到该系统中，包括基于参数
的模型以、基于相关性的模型和基于几何分布的模型。其中，比较完善的是基于
相关性的模型研究[49], 3G标准中已经有该类模型的研究。而且，近些年
3GPP-GPP2, COST273, IEEE802.xx等多个标准化机构己经完成了MIMO信道统
计模型的讨论[33][34]，除此以外，很多公司如Lucent, Nokia, Motorola等以及国
外及国内的大学也都在进行MIMO信道模型的研究。
而确定性模型由于其精确性也被研究学者们广泛研究，其中最常用的就是射
线跟踪方法。射线跟踪方法是将电磁波简化为射线来研究的技术，它最初是基于
几何光学(GO)的原理，后来在上个世纪50年代由J.B.Keller[12]在几何光学的基
础上建立了绕射一致性(UTD)，引入了附加的绕射射线以描述绕射现象，通过绕
射的精确分析，我们就能够准确地考虑到电磁波的各种传播途径，包括直射、反
身寸、绕射和透射等。通过对射线分析维数的区分，射线跟踪可以分为2D射线
跟踪和3D射线跟踪方法。在研究射线跟踪方法的早期人们大都使用了二维(2D)
方法，因为在微蜂窝传播环境中，收发天线一般比周围的建筑物低，从建筑物顶
端绕射至接收天线的射线很少，在这种情况下射线跟踪就没有必要在三维空间中
进行，可以直接在城市的二维平面图内进行射线跟踪。当在二维平面内找到一条
到达接收机的射线时，在三维空间就有两条射线与其对应，其中一条是多次墙面
反射路径，另外一条是多次墙面反射和一次地面反射路径。2D射线跟踪方法的
优点是处理简单，可操作性强，但同时带来了精度的下降。近年来，根据精度需
要，3D射线跟踪方法也被大量应用，它真实地模拟了现实环境，在三维空间中
跟踪了每条可用的射线，使得射线追踪结果更加精确[[14-15], Come, Y研究的3D
射线跟踪模型可提供市区无线环境和大区域的快速3D确定性预测，该模型列出
了室外发射机设置的所有类型(宏蜂窝、小蜂窝、微蜂窝和微小蜂窝)，还有接收
机位置的所有类型(地面的、屋顶的和高楼层的)，还比较了3D方法与垂直平面
方法、2D射线跟踪的精确度。射线跟踪的算法又可以分为几种，主要有镜像法、
入射反弹射线法((SBR)等，其中镜像法是最常用的，简单且易计算。镜像法【16]
的基本原理是:用放置在所求场之外的假想点源来等效替代真实点源。该方法不
需要进行接收测试，属于点到点的跟踪技术，并能提供精确的结果，但它在复杂
环境中选择镜像的散射体非常困难。SBR[17】的原理是:从发射端发射一条射线，
然后追踪这条射线是否撞上其他物体或者被接收端接收，当撞上一个物体时就会
发生反射、透射、衍射和散射等，这些可以根据相撞物体的光电性质来计算其系
数，如果被接收端接收到，相应的就可以计算接收电场。SBR方法有可以具体
分为射线发射、接收和射线与物体的相交测试【18]，发射射线方法又有很多种，
如发射球和发射管等。
射线跟踪已经被广泛应用到商业网络规划中。在中国香港某运营商的UMTS
商用网络的无线网络规划中，考虑到该地复杂的无线传播环境，为进行精确的网
络规划，获得准确地干扰预测，华为公司使用了Volcano射线跟踪模型【19]，根
据射线跟踪模型的预测结果并结合话务分布情况，在尽可能利用该运营商原有
2G网络站点和天馈配置的基础上，提出了WCDMA网络站点和天馈调整建议，
在网络建设时就直接依据网络规划的结果进行建站，得到了较好地网络规划效
果。
关于射线跟踪方法在MIMO系统中的应用，最著名的就是EASY C工程，
它主要研究了实际测试中的COMP传输，即协调多点传输【20-22]。在该项目中，
使用射线跟踪方法来对MIMO系统进行信道仿真并与实际测量相比较，结果表
明，在COMP环境中的SU-MIMO信道中，基于几何光学(GO)的射线跟踪仿真
器十分精确，而在MU-comp-MIMO的下行链路的射线跟踪仿真中，射线跟踪仿
真器依然很可靠。总之，环境的几何光学知识越详尽，射线跟踪仿真器越精确。
云南大学移动通信实验室在统计和物理建模方面也进行了许多研究，
Shen[30-31]等提出六状态Markov模型来对时变卫星移动通信信道建模，用六种
不同的状态来描述该信号衰落过程。Rong[32]等提出了幂指数RM统计模型，通
过阴影衰落指数的变化来对陆地卫星信道建模。同样适用于陆地卫星移动通信的
模型还有文献【35]提出的独立阴影衰落信道模型，该模型将两个相互独立的对
数正态分布随机过程分别作用于直射分量和多径散射分量。而且在 MIMO信道
建模方面，文献【36]利用Nakagami衰落模型来对宽带的MIMO系统建模，除
了统计参数的建模为，Shen[37-38]还提出了基于几何环的模型—几何双环的
MIMO M2M信道模型。
统计模型和物理模型这两种模型都有各自的优缺点，文献〔23-25]研究了射
线跟踪模型与统计建模各自的优势，前者建模比较精确，可以可靠地预测系统的
整体特征，如路径损耗、莱斯K因子和RMS延时扩展，而后者有一个形象的数
学表达式，仿真时间短，可以对系统的瞬时变化进行建模，捕获信道响应的瞬时
变化。
鉴于统计模型和物理模型都有各自的优缺点，如何将两者的优点结合起来为
建模工作服务变成为了无线系统研究的热点。Oestges.C在1999年提出了结合射
线跟踪建模和统计建模两种方法来对信道进行建模，在文献[26]中提出了物理统
计模型来对陆地移动卫星信道建模，统计方法使用了经典的莱斯模型。这种方法
融合了两个建模方法的优点，既能准确地描述传播环境的特点，又减低了射线跟
踪算法的计算时间，并在文献〔27]中分析了模型的一阶和二阶统计特性。另外，
云南大学移动通信实验室也提出了一种新的物理统计模型，文献【28] [29]中提
出了另外一种物理统计模型，它是将Maciel-Bertoni-Xia模型和统计方法相结合，
假设建筑物高度不是确定变量，而是一个统计变量，通过物理统计建模，计算无
线信道的一阶和二阶统计特性。但该模型和Oestges.C提出的物理统计模型都只
是在单输入单输出(SISO)系统下的建模。