3链路预算模型
3.1概述
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，而电磁波在无线信道中传播受到反射、绕射、散射、多经传播等多种因素的影响，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。影响无线信道最主要的因素就是信号衰减。
在无线通信系统中，电波传播经常在不规则地区。在估计预测路径损耗时，要考虑特定地区的地形地貌，同时还要考虑树木、建筑物和其他遮挡物等因素的影响。在无线通信系统工程设计中，常采用电波传播损耗模型来计算无线链路的传播损耗，这些模型的目标是为了预测特定点的或特定区域的信号场强。
常用的电波传播模型损耗分为宏蜂窝模型和室内模型两大类。其中宏蜂窝模型中使用最广泛的是Okumura 模型，还有建立在Okumura 模型基础上的其他模型，如Okumura-Hata 模型，COST-231-Hata 模型，COST-231 Wslfisch-Ikegami 模型等；室内模型有衰减因子模型，Motley 模型，对数距离路径损耗模型等。下面就着重来讨论这些模型并对部分模型进行仿真分析。
3.2宏蜂窝模型
3.2.1 Okumura 模型
（1）概述
Okumura 模型为预测城区信号时使用最广泛的模型。应用频率在150MHz 到1920MHz 之间（可扩展到300MHz ），收发距离为1km 到100km ，天线高度在30m 到1000m 之间。
Okumura 模型开发了一套在准平滑城区，基站有效天线高度h_b 为200m ，移动台天线高度h_m 为3m 的空间中值损耗（A mu ）曲线。基站和移动台均使用自由垂直全方向天线，从测量结果得到这些曲线，并画成频率从100MHz 到1920MHz 的曲线和距离从1km 到100km 的曲线。使用Okumura 模型确定路径损耗，首先确定自由空间路径损耗，然后从曲线中读出A mu (f,d)值，并加入代表地物类型的修正因子。模型可表示为:
AREA m b mu F G h G h G d f A L dB L ---+=)()(),()(50 （3.1）
Okumura 发现，
m h m h h G m h h h G m h m h h G m m m m m m b b b 310),3lg(20(3),3lg(10)(301000),200lg(20)()>>=≤=>>= 其中，L 50(dB)为传播路径损耗值的50%（即中值），L F 为自由空间传播损耗，A mu 为自由空间中值损耗，G(h b )为基站天线高度增益因子，G(h m )为移动天线高
度增益因子，G AREA 为环境类型的增益。（注： 天线高度增益为严格的高度函数，与天线形式无关）。
Okumura 模型完全基于测试数据，不提供任何分析解释。对许多情况，通过外推曲线来获得测试范围以外的值，但这中外推法的正确性依赖于环境和曲线的平滑性。
Okumura 模型为成熟的蜂窝和陆地移动无线系统路径预测提供最简单和最精确的解决方案。但这种模型的主要缺点是对城区和郊区快速变化的反应较慢。预测和测试的路径损耗偏差为10dB 到14dB 。
（2）中等起伏地上市区传播损耗的中值
在计算各种地形。地物上的传播损耗是时，均以中等起伏地上市区传播损耗的中值或场强中值作为基准，因而将其称作基准中值或基本中值。
如果A mu (f,d)曲线在基准天线高度下测的，即基站天线高度h b =200m ，移动台天线高度h m =3m 。中等起伏地上市区实际传播损耗（L T ）应为自由空间的传播损耗(L F )加上基本中值A mu (f,d)（可查得）。即：
),(__d f A F L T L mu += （3.2）
如果基站天线高度h_b 不是200m 则损耗中值的差异用基站天线高度增益因子G(h b )表示，当移动台高度不是3m 时，需用为移动天线高度增益因子G(h m )加以修正。中等起伏地上市区实际传播损耗（L T ）为：
)()(),(m b F T h g h G d f Amu L L --+= （3.3）
（3）郊区和开阔地传播损耗的中值
郊区的建筑物一般是分散的、低矮的，故电波传播条件优于市区。郊区的传播损耗中值比市区传播损耗中值要小。郊区场强中值与基准场强中值之差定义为郊区修正因子，记作K mr 。
开阔地的传播条件优于市区、郊区及准开阔地，相同条件下，开阔地上的场强中值比市区高近20dB 。Q 0表示开阔地修正因子，Q r 表示准开阔地修正因子。
（4）不规则地形上传播损耗的中值
实际的传播环境中，如下一些地形需要考虑，用来修正传播损耗预测模型，其分析方法与前面类似。
丘陵地的修正因子K h
孤立山丘修正因子K js
斜坡地形修正因子K sp
水陆混合路径修正因子K s
（5）任意地形地区的传播损耗的中值
任意地形地区的传播损耗修正因子K T 一般可写成
s sp js h r mr T K K K K Q Q K K ++++++=0 （3.4）
根据实际的地形地物情况，K T 修正因子可以为其中的某几项，其余为零。 任意地形地区的传播损耗的中值
T T K L L -= （3.5）
式中， )()(),(m b mu F T h G h G d f A L L --+=
3.2.2 Okumura-Hata 模型
（1）概述
Okumura-Hata 模型在900MHz GSM 中得到广泛应用，适用于宏蜂窝的路径损耗预测。该模型的主要缺点是对城市和郊区快速变化的反应快慢。预测和测试的路径损耗偏差为10到14dB 。
Okumura-Hata 模型是根据测试数据统计分析得出的经验公式，应用频率在150MHz 到1 500MHz 之间，并可扩展3000MHz;适用于小区半径大于1km 的宏蜂窝系统，作用距离从1km 到20km 经扩展可延伸至100km;基站有效天线高度在30m 到200m 之间，移动台有效天线高度在1m 到10m 之间。
Okumura-Hata 模型路径损耗计算的经验公式为：
terrain cell te re te c p C C d
h h h f dB L ++-+--+=lg )lg 55.69.44()(lg 82.13lg 16.2655.69)(α （3.6）
式中，f c （MHz ）为工作频率； h te （m ）为基站天线有效高度，定义为基站天线实际海拔高度与天线传播范围内的平均地面海拔高度之差；h re （m ）为终端有效天线高度，定义为终端天线高出地表的高度； d （km ）：基站天线和终端天线之间的水平距离；α(h re ) 为有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数，其数字与所处的无线环境相关，参见以下公式。
22(1.1lg 0.7)(1.56lg 0.8)(), 8.29(lg1.54) 1.1(), 300MHz,3.2(lg1.75) 4.97(), 300MHz,m m m m f h f dB h h dB f h dB f α---??-≤??->?中、小城市（）=大城市大城市
（3.7）
C cell ：小区类型校正因子，即
[]20, 2(lg /28) 5.4(dB), 4.78(lg )18.33lg 40.98(dB), cell
C f f f ???=--??---??城市郊区乡村 （3.8）
C terrain ：地形校正因子，地形校正因子反映一些重要的地形环境因素对路径损耗的影响，如水域、树木、建筑等。合理的地形校正因子可以通过传播模型的测试和校正得到，也可以由用户指定。
（2）Okumura-Hata 模型仿真
Okumura-Hata 模型是预测城市及周边地区路径损耗时使用最为广泛的模型。它基于测试数据所作的图表, 不提供任何的分析解释。工作频率在150MHz 到1500MHz 之间, 并可扩展3000MHz; 作用距离从1km 到20km 经扩展可延伸至100km; 基站天线高度在30m 到200m 之间, 经扩展可延伸至1000m;移动台天线高度从1m 到10m 。Hata 模型则根据Okumura 图表数据, 经曲线拟合得出一组经验公式。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。
实测中在基本确定了设备的功率、天线的高度后，可利用Okumura-Hata 模型对信号覆盖范围做一个初步的测算。损耗单位为dB 。
以下就是仿真过程，仿真所用程序见附录，仿真得图形如图3-1和3-2所示：
图3-1 Okumura-Hata 模型（d=0:100km; f=450MHz; h_m=5m;c_t=0;）
图3-2 Okumura-Hata 模型（d=0:100km; f=900MHz; h_m=5m;c_t=0;）
从仿真结果中可以看出，中小城市和大城市地形地物基本上差别不大，而移动台高度、频率、基站高度一定的情况下，损耗曲线基本上是重合的;从仿真结果得知，在0～10km 范围中损耗急剧上升，10km 之后信道的衰减虽然也是随着距离的增加也有增大的趋势但相比之下，衰减更为平缓，从图中不难看出，在相同的频率下中小城市和大城市的衰减最为严重，郊区次之，农村的衰减最少，这是因为在城市当中造成衰减的因素更多。此外，在其他条件不变的情况下，频率越
距离 /km 路径损耗 /d B Okumura-Hata 模型路径损耗
-30-20
-10
10203040
50
距离 /km 路径损耗 /d B Okumura-Hata 模型路径损耗
大，衰减也就越大。Okumura-Hata 模型适用于大区制移动系统，但是不适合覆盖距离不到1km 的个人通信系统，Okumura-Hata 模型基站天线高度高于其周围屋顶的宏蜂窝系统，因为在宏蜂窝中，基站天线都安装在高于屋顶的位置，传播路径损耗主要由移动台附近的屋顶绕射和散射决定。Okumura-Hata 模型的建模不仅为蜂窝移动和陆地无线信道传播损耗的预测提供了方便实用的可视化解决方案, 而且解决了在无线信道建模中存在的人机交互性差, 对模型进行参数分析、综合计算及全过程演示困难的问题。
3.2.3 COST-231 Walfisch-Ikegami 模型
（1） COST-231 Walfisch-Ikegami 模型的基本原理
COST-231 Walfisch-Ikegami 模型广泛地用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境，它可用于宏蜂窝及微蜂窝作传播路径损耗预测，经常在移动通信的系统（GSM/PCS/DECT/DCS ）的设计中使用。COST-231 Walfisch-Ikegami 模型是基于Walfisch 模型和Ikegami 模型得到的，该模型也考虑了自由空间的路径损耗、散射损耗以及由建筑物边缘引起的附加损耗，其使用范围为频率f 在800—2000MHz 之间，基站天线高度h 为4—50米，移动台天线高度h m 为1—3米，距离d 为0.02—5km 。图3-3为COST-231 Walfisch-Ikegami 模型的示意图。
h b
h m m
图3-3 COST-231 Walfisch-Ikegami 模型的示意图 COST-231 Walfisch-Ikegami 模型分视距传播（LOS ）和非视距传播（NLOS ）两种情况计算路径损耗。视距（LOS ）传播路径损耗为
f d L f lo
g 20log 266.42++= （3.9） 式中，L f 的单位为dB ，f 的单位为MHz ，d 的单位为km 。
在非视距传播中，总的路径损耗包括自由空间传播损耗（L fs ），屋顶至街道的绕舌及散射损耗（L rts ），多重屏障的绕射损耗（L msd ）。其路径损耗
msd rts fs b L L L dB L ++=)( （3.10）
式中：L fs 为自由空间的路径损耗，其依赖于载波频率和距离，具体表达式为
)(log 20)(log 2045.32)(MHz f km d dB L fs ++= （3.11）
从式（3.9）中可以得出：L fs 虽频率增加而增大，随距离的增加也增大。 L rts 为屋顶到街道的绕射和散射损耗，其取决于频率、街道宽度、移动台的高度以及街道相对于基站、移动台连线的方位，具体表达式为：
16.910log 10log 20log , 0, 0m ori Roof m rts rts w f h L h h L L --++?+>??=?
（3.12） 这里，m b m h h h -=?
式中，L ori 是考虑到街道方向的实验修正值，且各项参数为
100.345, 0<352.50.075(35), 35554.00.114(35), 5590ori L φφφφφφ-+?≤???=+-??≤
（3.13）
从式（3.12）中可以得出：L rts 虽街道宽度增加而减少，虽建筑物增加而增大。 L msd 多重屏障的绕射损耗依赖于建筑建的距离、基站和移动台的高度以及载波频率、基站高度和屋顶高度。具体表达式为：
b f K d K K L L f d a bsh msd log 9log log -+++= （3.14）
式中，L bsh 和K a 表示由于基站天线高度降低而增加的路径损耗；K d 和K f 为L msd 与距离d 和频率f 相关的修正因子，与传播环境有关，各项参数的值为
18log(1), 0, b b Roof bsh b Roof h h h L h h +?>??=?
（3.15） 54, 540.8, 0.5km 540.8, 0.5km
b Roof a b b Roof b b Roof h h K h h h d h h h d β?>?=-?≤≥??-?≤
18, 18(/), b Roof a b Roof b Roof
h h K h h h h >??=?-?
中等城市及具有中等密度 树林的郊区中心大城市中心 （3.18）
从式（3.15）中得出：L bsh 虽建筑物间隔增大而减少；当基站天线高于屋顶（Roof h h >）时，将导致54dB 的损耗，当天线低于屋顶时将导致多余54dB 的损耗，此时当链路距离相当小（<500m ）时，超出54dB 的损耗数会减小；当基站天线高于屋
顶（Roof h h >）时，距离每增加10km,L msd 增加18dB ；当基站天线低于屋顶（Roof h h ≤）时，L msd 虽距离的增大而增加的更多。
（2） COST-231 Walfisch-Ikegami 模型仿真结果和分析
这里只考虑基站天线高于建筑物平均高度的情况，；另外设移动台位于街道中央，并选取f =900MHz 和1800MHz ，基站天线高度h b =30m ，街道宽度w =20m 。移动台天线高度h m =1.5m ，建筑物的间隔b =40m ，入射电波与街道走向之间的夹角90°，建筑物高度h Roof =15m 。
以下就是仿真过程，仿真所用程序见附录，仿真得图形如图3-4所示：
图3-4 COST-231 Walfisch-Ikegami 模型仿真图
在仿真之前规定了非视距传播(NLOS)适用条件和主要参数进行，设定了非视距传输的参数，分别对f =900MHz 和f =1800MHz 的非视距传播模型进行了仿真，对于视距模型只对f =900MHz 这个频率进行了仿真。从仿真结果可以得知，对于COST-231 Walfisch-Ikegami 模型在0—0.5km 范围内大幅度衰减，在0.5km 之后缓慢衰减切成上升趋势，很明显视距路径损耗要远远小于非视距损耗，这是在相同发射频率下。对于非视距路径损耗在不同发射频率下，也是频率越高，意味着损耗也就越大。
3.2.4 COST-231 Hata 模型
（1）COST-231 Hata 模型的基本原理
COST-231Hata 模型和Okumura-Hata 模型主要的区别是频率衰减的系数不同， 其中频率衰减因子为33.9，Okumura-Hata 模型的频率衰减因子为26.16另
外COST-231Hata 模型还增加了一个大城市中心衰减Cm ，大城市中心地区路径损耗增加3dB 。COST 231-Hata 模型路径损耗L p 随着f ，d 的增加而增大，随着h b ，h m 的增大而减小，所以在给定的范围内，f 、d 越大，h b 、h m 越小，路径损耗L p 越大；f 、d 越小，b h 、m h 越大，路径损耗L p 越小。 COST 231-Hata 模型路径损耗L p 在不同的环境中有所不同，在大城市，中小城市，郊区，乡村的损耗依次减小。COST 231-Hata 传播模型适合于长距离（1～200km ）对1500～2000MHz 频段进行预测。它适合DCS1800（1800MHz 数字蜂窝系统）、UMTS （通用移动通信系统）及GSM1800的宏蜂窝技术。国内外的有关文献报道了TD-SCDMA 系统应套用的传播模型，普遍认为应使用CSOT231-Hata 传播模型，但由于CSOT231-Hata 传播模型约适用于上限频率为2000MHz ，与TD-SCDMA 系统频段稍有差异，所以COST231-Hata 模型为基础的TD-SCDMA 传播模型在频率参数上需要进一步校正。
COST-231 Hata 模型是以载频1500MHz≤f≤200MHz ，基站天线高度 30m≤Hb≤200m,移动台天线高度 1m≤Hm≤10m ，基站和移动台间的距离 1km≤d≤20km 为基准条件得到的。COST 231-Hata 模型路径损耗计算的经验公式为：
M
terrian cell b m b p C C C d h h a h f dB L +++-+--+=lg )lg 55.69.44()(lg 82.13lg 9.333.46)( （3.19） 式中，)(m h a 为移动台天线高度修正因子，由下式给出：即
2(1.1lg 0.7)(1.56lg 0.8)(dB), ()8.29(lg1.54) 1.1(dB), MHz,3.2(lg1.54) 4.97(dB), 300MHz,m m m m f h f a h h f h f ---??=-≤??->?
中、小城市大城市大城市 （3.20） cell C 为小区类型校正因子，由下式给出：即
20, 2[lg /28] 5.4(dB) 4.78(lg )18.33lg 40.98(dB), cell C f f f ??=--??---?
城市，郊区乡村 （3.21）
M C 为大城市中心校正因子，由下式给出：即
0(dB), 3(dB) M C ?=??中等城市和郊区，
大城市中心 （3.22） 式中：f 为载频，b h 为基站天线高度，m h 为移动台天线高度，d 为基站和移动台
间的距离，terrian C 为地形校正因子，反映了一些重要的地形环境因素对路径损耗的影响，如水域、树木、建筑等。合理的地形校正因子可以通过传播模型的测试和校正得出，也可以由用户指定。
（2） COST 231-Hata 模型仿真及结果分析
以下就是仿真过程，仿真所用程序见附录，仿真得图形如图3-5和3-6所示，图3-5为相同条件下不同区域的路径损耗，图3-6为同一区域不同条件下的路径损耗。
图4—5相同条件下不同区域的路径损耗
分别测试大城市、中小城市、郊区三个不同区域的无线环境路径传输损耗，大城市路径损耗最大，中小城市次之，郊区最小。因为大城市高大建筑物巨多，行人及车辆复杂繁多，他们都会对信号的传播形成障碍，使得信号散射、反射、绕射的机会增多，程度加重，受多径衰落的影响严重；中小城市相对于大城市而言，其建筑物，行人及车辆都会少许多，无线传输环境的质量相对较好，路径损耗较低；而郊区多为空旷地带，无线信号多为视距传播，受多径衰落影响最小，主要为大尺度衰落。
COST -231 Hata 模型
收发天线间的水平距离/km 路径损耗/d B
图4—5 同一区域不同条件下的路径损耗
同一区域（如大城市中），在载频（f ）、基站天线高度（H b ）相同的情况下，随着移动台天线高度（H m ）的增高路径传输损耗减小；同一区域（如中小城市中），在载频（f ）、移动台天线高度（H b ）相同的情况下，随着基站天线高度（H b ）的增高路径传输损耗减小；同一区域（如郊区），在基站天线高度（H b ）、移动台天线高度（H m ）相同的情况下，随着载频（f ）的增加路径传输损耗增加。所以，路径传输损耗随着基站天线高度（H b ）和移动台天线高度（H m ）的增高而减小，随着载频（f ）和传输距离（d ）的增加而增加。
3.2.5结论
由仿真条件可知COST-231 Hata 模型工作频段较小，Okumura-Hata 模型和COST-231 Walfisch-Ikegami 模型工作频段较大，Okumura-Hata 模型和COST-231 Hata 模型作用距离较长，而COST-231 Walfisch-Ikegami 模型作用距离较短，Okumura-Hata 模型和COST-231 Hata 模型可以用于宏蜂窝，而COST-231 Walfisch-Ikegami 模型可以用于微蜂窝，Okumura-Hata 模型和COST-231 Hata 模型基站天线高度和移动台天线高度范围较大，COST-231 Walfisch-Ikegami 模型范围较小，Okumura-Hata 模型和COST-231 Hata 模型可以用于城市等高建筑群区域，COST-231 Walfisch-Ikegami 模型用于低建筑群区域。
由仿真结果可以知道，对于经验模型，在其他条件不变的情况下，频率越高，传播过程中的损耗也就越大。对于Okumura-Hata 模型，中小城市和大城市在移
COST -231 Hata 模型
收发天线间的水平距离/km 路径损耗/d B
动台高度、频率、基站高度一定的情况下，损耗基本上是相同的，在相同的频率下中小城市和大城市的衰减最为严重，郊区次之，农村的衰减最少，Okumura-Hata 模型适用于大区制移动系统，但是不适合覆盖距离不到1km 的个人通信系统，Okumura-Hata 模型基站天线高度高于其周围屋顶的宏蜂窝系统，因为在宏蜂窝中，基站天线都安装在高于屋顶的位置，传播路径损耗主要由移动台附近的屋顶绕射和散射决定；对于COST-231模型，随着距离的增加，信道的衰减呈上升趋势。衰减最大的是中小城市地区，然后是大城市地区，大城市和中小城市的衰减趋势较为接近，接下来是郊区地区，最后是农村地区，COST-231模型和Okumura-Hata 模型主要的区别在于频率衰减系数的不同。COST-231 Hata 模型的频率衰减因子为33.9，而Okumura-Hata 模型的频率衰减因子为24.16。另外，COST-231模型还增加了一个大城市中心衰减因子CM ；对于COST-231 Walfisch-Ikegami 模型，很明显视距路径损耗要远远小于非视距损耗。
3.3室内模型
3.3.1衰减因子模型
衰减因子模型为室内经验模型，用于同层或不同层的传播路径损耗的预测。由于该模型路径损耗线性地取决于收发天线之间距离对数，因此也把该模型称为单斜率模型。衰减因子模型灵活性很强，精度高。其理论预测值与实际预测值得标准偏差为4dB 。而对数距离的偏差达13dB 。但衰减因子模型的误差比较大，常用于覆盖估计，工程中也常用实际模型测试来修正衰减因子。对于同层传播的路径损耗表示为：
FAF d d n )L(d d L sf ++=)lg(10)(0
0 （3.23） 式中sf n 表示同层路径损耗的指数值，对于不同类型的覆盖区域n sf 有所不同，具体见表（3-1），FAF 表示楼层衰减因子，在遇到障碍物时，可根据障碍的类型折算相应的损耗，表（3-2）列出了典型障碍物的FAF 值。
表3-1 n sf 在各种不同区域下的取值
表3-2 典型障碍物的FAF 参考值
对于目前WLAN 来说，频段为2400MHZ;室内环境中近地距离取1米f 取2400MHZ 时的路径损耗为40 dB ；根据实际工程应用经验，大型建筑物楼层之间往往采用钢筋混凝土结构，对信号的屏蔽很强，一般只考虑信号对同层的覆盖，实际公式可省去F AF 。即：
)lg(10)()(0
0d d n d L d L sf += （3.24） Devasirvatham 等人发现，室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子，且随距离成指数增长，对于多层建筑物，公式（3.23）可以改为：
FAF d d d n d L d L sf +++=α)lg(10)()(0
0 （3.25） 其中， α为信道的衰减常数，为频率的函数，单位是dB/m 。
Devasirvatham 等对模型提出修正，在850，1700和4000MHZ 所得的实验值表示对四层建筑物的衰减因子在0.62和0.47dB/m 之间变化。而对二层建筑物在0.48和0.23dB/m 之间变化。
表4—3 衰减因子改进模型参数
3.3.2 Keenan-Motley 模型
无线电波室内传播 Keenan-Motley 模型通过安装在室外的无线来接受从外界传来的无线信号，通过有线接口的转换并在有线路径上传输至室内接、收转换器，由室内接收转换器将有线信道传来的信号转化成适合在无线信道上传输的信息，并通过室内发射天线发射出去，并由移动台内的接收天线接收。
Keenan-Motley 模型适用于900MHZ 和2GHZ 室内环境。
()Lindoor Lr k F p W Ld =+?++ （3.26）
其中，L r 为路径损耗28lg 20lg 20-+=f d Lr ；d 是到天线的距离（m ）；f 是频率（MHz);
k 是直达波穿透的墙壁数；F 是楼层衰减因子（dB)；P 是直达波穿透的墙壁数；W 是墙壁衰减因子（dB ）； L d 是多经损耗因子（dB)；
把信道中传播的多径分量发生的传输损耗和与散射体发生碰撞产生的发射损耗分开时，多径分量的幅度增益可表示为：
21]))(1[20110--+-=il L i L l i j i Z p a a ilk δ ， il Z >1 （3.27）
其中，i 表示多径传播中的一根射线在传播过程中经历的反射次数，（对于非视距传播情况下，则i≠0）；l 表示经历了i 次反射的第l 条多径分量；k 表示第
i l 条射线的第k 次反射。)/2ex p(λ
il il Z j P π-=，λ是载波的波长。ilk L 是由于对散射体的反射而造成的路径损耗，用来表征第il 条多径分量经过k 次反射之后的能
量损失，单位为dB 。a L 是由于天线方向性等因素造成的能量损耗，单位也为dB 。
δ（i ）为Dirac-δ函数；il Z 是第il 条射线的路径长度，il Z >1是远场辐射条件的要求。由于实际传播环境中反射的复杂性，ilk L 可以被建模为一个呈正态分布的随机变量，即))10/(,(~2lll lll ilk L L N L 。
考虑了多径分量在传播过程中与散射体碰撞产生的反射损耗之后，利用电磁波传播的概率模型，在NLOS 情况下，制定位置r 处的接受功率可以计算如下：
)(10
),(1]))(1([1010r Q G G P y x P i i L i L r t Tx l k a ilk ∑∞=∑-+-==δ （3.28）
式中Tx P 是发射功率，t G ，r G 分别是发射增益和接收增益，)(r Q i 是在连续情形下从原点出发，经过i 次反射，最后到达位置（x ，y ）的随机射线的概率密度函数。
在二维平明中，我们主要研究Euclid 距离度量下的连续情形随机射线的概率密度函数为：
])1/(2exp[)1(2]2exp[2),(22p k a r k a p r D D r Qk k k
---=-=ππθ （3.29）
式中k D 为一个约束参数，一般可以令k d D k =，k 表示反射的次数。d 是二维渗流网格中一个非常重要的几个参数，定义为网格中非空格子之间的平均距
离，写为p a d -=1/，其中，a 是网格的间隔，p 是网格为空的概率。
不失一般性，我们可以将参数先设置为：0=a L ，,,2,1,i k Llll L Lilk ?===1,10/10ln ====r t T G G P L ξ，经过严格的数学推导，可以得到Euclid 距离度量下的随即网络信道中（x, y ）处的接受功率为：
C ue e p ay r P u y r +--≈--)1(3)1(2)(2030πξ
（3.30） 其中C 为常数，是初始损耗量，
320)1(ξp r a y -=，ξξ
ξ)1(3)1(33p a p r u ---= 3.3.3对数距离路径损耗模型
室内无线信道与传统的无线信道相比，具有两个显著的特点：其一，室内覆盖面积小得多；其二；收发机间的传播环境变化更大。研究表明，影响室内传播的因素主要是建筑物的布局，建筑材料和建筑类型等。室内通道分为两种，一种是视线可及的信道，另一种是受到不同程度阻隔的通道。建筑物有许多不同的间隔方式，它们的实体和电气特性也差异很大，很难靠着通用模型来分析室内信道。 下列方程式是利用对数距离路径损耗模型所得到的室内信道实际路径损耗模型：
σX d d n d P d P L L ++=)/log(10)()(00 (3.31) 其中X 是以分贝为单位的零平均值高斯随机变量， σ则是标准差。如果为固定装置，则可σX 的影响忽略不计。利用式(3.32)计算式（3.31）中距离的路径损耗值，再将结果代入式（3.31）即可得到：
28)(10log 20)(10log 20)(-+=d fMH d P Z L (3.32)
σX d n fMH d P Z L +-+=28)(10log 10)(10log 20)( (3.33)
n 的值不会随频率改变太多，但会受周围环境和建筑物类型影响。
建筑物内的传播模型包含建筑物类型和障碍物的影响。此模型不但有弹性，还能将路径损耗测量值与预测值间的标准差减到4dB 左右，胜过仅使用对数距离模型是的13dB ，式(3.34)衰减因子模型；
FAF d nSF fMH d P Z L +-+=28)(10log 10)(10log 20)( (3.34)
其中nSF 代表同楼层测量时的路径损耗指数，FAF 则是
很多研究表明，无论室内与室外，平均接收信号功率距离的对数衰减。而室内路径损耗遵从公式：
σX d d n d P dB P L L ++=)/log(10)()(00 (3.35)
其中，n 为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速率，它依赖于周围坏境和建筑物类型。d 0为近地参考距离，pl （d 0）为参考路径损耗，由测试决定，d 为收发天线之间的距离。X δ标识标准偏差为δ的正态随机变量，考虑环境杂乱因子。该模型可用于无线系统设计和分析过程中，对任意位置接收功率进行计算机仿真。
3.4小结
移动通信系统与固定通信系统基本区别在于信号的传播特征不同，信号传输过程很难确定，尤其是在室内环境和室外环境中，移动通信信道在这些条件下的复杂性使得无法推导出能估计任一点给定点上的信号场强值的模型。移动通信系统的设计人员利用的模型，要么就是统计的和近似地反映真实环境的，要么就是需要功能强大地计算机来进行计算，已获得更确切的结果。如果要采用更为精确的方法，则需要知道传输环境的详细、精确的数据（如建筑物的位置和尺寸、类型等）。因此，在系统设计阶段运用这些模型进行传播预测是非常重要的，对蜂窝系统尤其是这样。
附录 Ⅰ
Okumura-Hata 模型源程序
clc;
clear all;
disp('please input d= ?(0:100)')
d=input('d= ');
disp('please input f = ?(150:1500)')
f=input('f= ');
disp('please input h_m= ?(1:10)')
h_m=input('h_m= ');
disp('please input c_t=?')
c_t=input( 'c_t= ') %地形校正因子，本程序中取为零l_p1=okumura_hata_mode(f,h_m,d,1,1,c_t); %中小城市okumura_hata_mode
l_p2=okumura_hata_mode(f,h_m,d,2,1,c_t); %大城市（f<=300MHz)okumura_hata_mode
l_p3=okumura_hata_mode(f,h_m,d,3,1,c_t); %大城市（f>=300MHz)okumura_hata_mode
l_p4=okumura_hata_mode(f,h_m,d,2,2,c_t); %郊区okumura_hata_mode
l_p5=okumura_hata_mode(f,h_m,d,3,3,c_t); %乡村okumura_hata_mode
plot(d,l_p1,'-r',d,l_p2,'-r',d,l_p3,'-r',d,l_p4,'.',d,l_p5,'.m');
xlabel('距离/km');
ylabel('路径损耗/dB');
title('Okumura-Hata模型路径损耗');
legend('中小城市','大城市f<=300MHz','大城市f>=300MHz','郊区','乡村','location','best') ;
function l_p=okumura_hata_mode(f,h_m,d,q,p,c_t)
if q==1&p==1
a=(1.1*log10(f)-0.7).*h_m-(1.56*log10(f)-0.8); %中小城市，移动台天线高度修正因子
h_b=50;
c=0;
elseif q==2&p==1
a=8.29*(log10(1.54*h_m)).^2-1.1; %大城市（f<=300MHz)，移动台天线高度修正因子
h_b=50;
c=0;
else q==3&p==1
a=3.2*(log10(11.75.*h_m)).^2-4.97; %大城市（f>300MHz)，移动台天线高度修正因子
h_b=50;
c=0;
end
% if q==1&p==1
% c=0; %城市，小区类型修正因子c % end
if q==2&p==2
c=-2*(log10(f/28)).^2-5.4; %郊区，小区类型修正因子c a=(1.1*log10(f)-0.7).*h_m-(1.56*log10(f)-0.8);
h_b=100;
elseif q==3&p==3
c=-4.78*(log10(f)).^2-18.33*log10(f)-40.98; %乡村，小区类型修正因子c a=(1.1*log10(f)-0.7).*h_m-(1.56*log10(f)-0.8);
h_b=100;
end
l_p=69.55+26.16*log10(f)-13.82*log10(h_b)-a+(44.9-6.55*log10(h_b))*log10(d)+c+ c_t;
附录Ⅱ
COST-231 Walfisch-Ikegami模型源程序：
clc;
clear all;
f=900;
d=0.02:0.01:5;
y=Walfish_Ikegami_LOS(900,d);
d1=0.02:0.01:5;
Model=1;
Hm=1.5;
Hb=30;
w=20;
b=40;
Phi=90;
Hroof=15;
f1=900;
f2=1800;
y1=Walfish_Ikegami_NLOS(Model,f1,d1,Hm,Hb,Hroof,w,b,Phi);
y2=Walfish_Ikegami_NLOS(Model,f2,d1,Hm,Hb,Hroof,w,b,Phi);
plot(d,y,'-b',d1,y1,'--r',d1,y2,':k');
xlabel('距离/km');
ylabel('路径损耗/dB');
title('COST-231-Walfish-Ikegami模型路径损耗');
legend('视距路径损耗f=900MHz','视距路径损耗f=900MHz','视距路径损耗
f=1800MHz','location','best') ;
grid;
%COST-231-Walfish-Ikegami视距模型
function y=Walfish_Ikegami_LOS(f,d)
y=42.6+26*log(d)+20*log(f);
%COST-231-Walfish-Ikegami非视距模型
function y=Walfish_Ikegami_NLOS(Model,f,d,Hm,Hb,Hroof,w,b,Phi)
Lfs=32.45+20*log(d)+20*log(f);%自由空间的损耗
%------------从屋顶到街道的绕射和散射损耗
if (Phi>=0)&Phi<35
Lori=-10+0.354*Phi;
elseif Phi>=35&Phi<55
L0ri=2.5+0.075*(Phi-35);
elseif Phi>=55&Phi<=90
Lori=4.0+0.114*(Phi-55);
end
Lrts=-16.9-10*log(w)+10*log(f)+20*log(Hb-Hm)+Lori;%考虑到街道方向的实验修正值
if Hroof>Hm
Lrts=Lrts;
else Lrts<=0
Lrts=0;
%------------多屏绕射损耗
if Hb>Hroof
Lbsh=-18*log(1+Hb-Hroof);
else Lbsh=0;
end
if Hb>Hroof
ka=54;
elseif Hb<=Hroof&d>=0.5
ka=54-0.8*(Hb-Hroof);
elseif Hb<=Hroof&d<0.5
ka=54-0.8*(Hb-Hroof)*(d/0.5);
end
if Hb>Hroof
kd=18;
else
kd=18-15*(Hb-Hroof)/Hroof;
end
if Model==1 %-------------------------Model=1;中等规模城市和植被密度适中的郊区中心
kf=-4+0.7*(f/925-1);
elseif Model==2 %---------------------Model=2;大城市的中心
kf=-4+1.5*(f/925-1);
end
Lmsd=Lbsh+ka+kf*log(f)+kd*log(d)-9*log(b);%多屏绕射损耗
y=Lfs+Lrts+Lmsd;%非视距传播路径损耗
附录Ⅲ
COST-231 Hata 模型源程序：
（不同区域相同工作条件）
移动通信课程设计 电子技术课程设计 专业：______________________________________ 班级：______________________________________ 姓名：________________ 学号： _______________
指导老师：___________________________________ 小组成员：___________________________________ 成绩：______________________________________
目录 第一章仿真软件案例专题之农村篇 1、弓I言：............... 2、设计任务及要求： ..... 3、设计内容： ............ A.基站小区配置过程.... 1.增加基站 ........ 2.添加硬件单板 .... 3.单板上电加载 ... 4.网元布配规划 .... 5?网元布配 ....... 6?GPS设置....... 7.小区启动......... B.RNC侧管理小区...... 1.增加基站 ....... 2.设置基站信息........ 1 1 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5
5?设置基站小区邻区6 3.设置基站链路 .... 4?设置基站小区参数??
6?载频设置 7?信道功率设置 C. 查看告警及业务验证 ............6 D. 验证 .. (7) 第二数据配置 1、 引言： .......................... 7 2、 设计任务及要求： ................ 7 3、设计内容： ...................... （一） ................. 数据规划 7 1、 ............. 硬件数据规划 8 2. 本局数据规划 ............ 9 （二） ................. 实验脚本 9 1?执行脱机操作 ............ 9 2?配置硬件数据 (9) 4?格式化转换数据并执行联机操 （三）实验操作 1、单板运行状态的检查 ......... 15 3?配置本局数据 10 隹 ........................ 10 10 4、实验测试 .. (15) 16
电子科技大学 通信抗干扰技术国家级重点实验室 实验报告 课程名称移动通信原理 实验内容无线信道特性分析； BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析； SIMO系统性能仿真分析 课程教师胡苏 成员姓名成员学号成员分工 独立完成必做题第二题，参与选做题SIMO仿 真中的最大比值合并模型设计 参与选做题SIMO仿真中的 等增益合并模型设计 独立完成必做题第一题 参与选做题SIMO仿真中的 选择合并模型设计
1，必做题目 1.1无线信道特性分析 1.1.1实验目的 1)了解无线信道各种衰落特性； 2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义； 3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。 1.1.2实验内容 1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰 落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相对平均功率为[0 -3 -6 -9]dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示：
1.1.3实验仿真 (1)实验框图 （2）图表及说明 图一：Before Rayleigh Fading1 #上图为QPSK相位图，由图可以看出2比特码元有四种。
图二：After Rayleigh Fading #从上图可以看出，信号通过瑞利信道后，满足瑞利分布，相位和幅度发生随机变化，所以图三中的相位不是集中在四点，而是在四个点附近随机分布。 图三：Impulse Response #从冲激响应的图可以看出相位在时间上发生了偏移。
《移动通信技术》实验教学大纲(18.6)
《移动通信技术》实验教学大纲 1．实验课程号： B453L07500 2．课程属性：（限选） 3．实验属性：非独立设课 4．学时学分：总学时36，实验学时10 5．实验应开学期：秋季 6．先修课程：数据通信与计算机网络，信号与系统，通信原理等。 一、课程的性质与任务 本实课程是移动通信技术的配套实验课，要求通过实验课的练习与实践使 学生加深对现代移动通信技术的基本概念和基本原理的理解，并掌握典型通信 系统的基本组成和基本技术，以适应信息社会对移动通信高级工程技术人才的 需求。 二、实验的目的与基本要求 通过实验使学生对比较抽象的移动通信理论内容产生一个具体的感性认 识，通过具体的实验操作使学生达到“知其然，且知其所以然”，从而提高分析 问题、解决问题的能力。 三、实验考核方式及办法 实验成绩评分办法：实验成绩占课程成绩的15％。 四、实验项目一览表 移动通信技术实验项目一览表 序实验项目实验实验适用学 号名称类型要求专业时 1 数字调制与解调技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 2 扩频技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 3 抗衰落技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 4 GSM通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程 2 5 CDMA通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程 2
五、实验项目的具体内容：
实验一数字调制与解调技术 1．本次实验的目的和要求 通过本实验了解QPSK, OQPSK,MSK,GMSK调制原理及特性、解调原理及载波在相干及非相干时的解调特性。将它们的原理及特性进行对比，掌握它们的差别。掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法。 2．实验内容 1)观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。 2)观察IQ调制解调过程中各信号变化。 3)观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。 4)观察各调制信号的区别。 5)观察QPSK、OQPSK、MSK、GMSK基带信号的星座图，并比较各星 座图的不同及他们的意义。 3．需用的仪器 移动通信原理实验箱（主控&信号源模块、软件无线电调制模块10号模块、软件无线电解调模块11号模块），示波器。 4．实验步骤 1)准备：阅读实验教程，了解QPSK, OQPSK,MSK,GMSK的调制解调原 理； 2)QPSK调制及解调实验 （1）按实验要求完成所有连线，形成调制解调电路。 （2）QPSK调制。设置主控菜单，选择QPSK调制及解调；用示波器观测10号模块的TP8(NRZ-I)和TP9(NRZ-Q)测试点，观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形，与输入信号对比；示波器探头接10号模块TH7(I-Out)和 TH9(Q-Out)，调节示波器为XY模式，观察QPSK星座图；示波器探头接10号模块TH7(I-Out)和TP3(I)，对比观测I路成形波形的载波调制前后的波形；示波器探头接10号模块TH9(Q-Out)和TP4(Q)，对比观测Q路成形波形的载波调制前后的波形；示波器探头接10模块的TP1，观测I路和Q路加载频后的叠加信号，即QPSK调制信号。
移动通信原理课程设计报告 一、题目描述 仿真一：M=1,选定BPSK调制，AWGN和瑞利信道下的误符号率性能曲线（横坐标为符号信噪比Es/N0），并与相应的理论曲线比较。 仿真二：对2发1收的STBC-MIMO系统（Alamouti空时码），分析2发射天线分别受到独立瑞利信道下的误码率性能曲线，并与相同条件下单天线曲线进行对比分析。 二、系统设置 三、仿真代码 3.1算法说明 1、信号产生：利用Matlab中的随机整数随机数产生函数randi. 2、调制方法的实现：不同的调制方式对应唯一的一个星座图；通过输入序列找出星座图上的对应位置，即可输出调制结果。 3、信道模拟实现方法：AWGN信道用MATLAB自带函数randn实现，对应平均噪声功率为零；瑞利信道用randn+j*randn，对应平均噪声功率为零。 4、误码率性能曲线：发射信号序列长度设定130比特，仿真4000次,使信噪比在[0,30]每隔2取值，求平均误比特率。 5、收发系统的实现方法：对于单发单收的模型，只需将发送信号加噪声信号即为接收信号；对于二发一收的模型，因为发射天线是相互独立的，所以每根发射天线的接收信号与单发单收模型的接收信号计算方法相同，最后采用最大比合并得到接收信号。 6、调制方式：BPSK 7、编码和译码方法：二发一收空时编码，最大似然译码。 8、误码率的计算：错误比特数/传输的总比特数。 3.2仿真代码 代码一：调制函数 function[mod_symbols,sym_table,M]=modulator(bitseq,b) N_bits=length(bitseq); if b==1 %BPSK调制 sym_table=exp(1i*[0,-pi]); sym_table=sym_table([1 0]+1); inp=bitseq; mod_symbols=sym_table(inp+1); M=2; elseif b==2 %QPSK调制 sym_table=exp(1i*pi/4*[-3 3 1 -1]);
表示10Log X 斜体 表示10X/10 c=2.998e8 光速 地球赤道半径 h=35793km 卫星离地面高度 K=1.38×10-23J/K 波尔兹曼常数 为单位面积理想天线增益G 0 Noise(K)=290×[Noise(dB)-1] D =()()f cos 222e e e e R h R h R R +-++ 天线与卫星的距离 Free space loss =32.4+20Log(D ×f ) 自由空间传输损耗（注：D 单位km ；f 单位MHz ） Symbol rate =Date rate /（M ×FEC code rate ） 符号率(MBaud) 占用带宽(MHz) Spread factor=1.2 噪声带宽(dB.Hz) Allocated transponder bandwidth = (Symbol rate ×Carrier spacing factor )+ Bandwidth allocation step size 转发器分配带宽(MHz) 上行链路功放功率与天线选择： EIRP US = Free space loss U + Atmospheric absorption U + Tropospheric scintillation fading U +Mispoint loss U + SFD 上行饱和等效全向辐射功率dBW EIPR U = EIRP US -IBO 载波在卫星天线口面上的通量密度dBW(PFD) Total HPA power required = EIRP U - Antenna gain - (Coupling loss)U 所需功放功率W （也可以固定功率来确定天线尺寸） (C/N 0)U =EIRP U -( Free space loss U + Atmospheric absorption U + Tropospheric scintillation fading U +Mispoint loss U (G/T) S (C/N)U = (C/N =SFD IBO (G/T)S - Noise bandwidth Antenna efficiency =Antenna gain ×c 2/(πRf)2 天线增益效率（注：c 单位m ；f 单位Hz ；R 单位m ）
通信系统仿真课程设计（2016） 湘潭大学姚志强 一、题目（起评分） 1、基带调制与信道编码仿真；（中） 设计软件：MATLAB M/Simulink 基本要求：搭建框中的系统，要求能完美恢复发送信号。 2、基带匹配滤波器的设计与分析（中） 基本内容：利用Matlab 的simulink产生随机数据，经过BPSK数字调制和升余弦滚降滤波器，送入高斯白噪声信道；在接收端经过匹配滤波器和BPSK数字解调，与信源数据进行误码率统计；分析滚降系数和误码率的关系。 基本要求：1）信源为二进制随机数据； 2）在高斯白噪声信道中设置信噪比（- 5～10dB）；； 3）滚降滤波器参数：过采样率＝8；滚降系数（0.2~0.7）；群延时＝4； 滤波器增益归一化； 4）得到滚降系数与误码率、信噪比的多组性能曲线； 3、高斯信道下卷积编码的误码率分析（良） 基本内容：利用Matlab 的simulink产生随机数据，经过卷积编码和16QAM数字调制，送入高斯白噪声信道；在接收端使用16QAM解调数据和卷积解码后，与信源数据进行误码率统计；分析误码率与信噪比的关系。 基本要求：1）信源为二进制随机数据； 2）在高斯白噪声信道中设置信噪比（- 5～10dB）；； 3）卷积码网格结构为：poly2trellis(7, [171 133])；解码采用维特比硬判决译码； 4）得到误码率和信噪比的性能曲线；
4. 无线传感网自由竞争MAC协议仿真（优） 基本内容：熟悉CSMA、ALOHA或者CSMA/CA协议，采用Matlab 或者C 语言编写程序，对其中一种自由竞争接入协议在随机布点、不同节点数、不同覆盖范围和不同退避机制等条件下进行网络性能分析。 基本要求：1）节点数为10-100个以10个递增数量； 2）网络面积为10*10（单位平方），覆盖范围从1-20递增； 1.画出网络容量与各参数的变化曲线来分析网络参数对性能的影 响； 、 、] 计要求：配置并生成一个小区的基站；或者设计一个移动通信系统业务量统计模型或者其他； 设计软件：深圳讯方的移动通信仿真软件； 要求 1、每人1题，独立完成，不同的高分，相同的低分； 2、操作分30%（包括修改程序），实验报告占30%，答辩40%（每人回答三 个原理问题）； 日程 第1天：布置题目开始设计，开始查阅文献； 第2天：确定题目，班长发邮件统计； 第3/4天：方案设计； 第5-8天：软硬件设计； 第9-10天：总结撰写报告和答辩验收； 全程要求在实验室完成设计（每日签到），结果检查和答辩验收只有2次机会，超过时间没有达到要求按不及格处理，下学年重修。
《移动通信技术》实验教学大纲 1．实验课程号： B453L07500 2．课程属性：（限选） 3．实验属性：非独立设课 4．学时学分：总学时36，实验学时10 5．实验应开学期：秋季 6．先修课程：数据通信与计算机网络，信号与系统，通信原理等。 一、课程的性质与任务 本实课程是移动通信技术的配套实验课，要求通过实验课的练习与实践使学生加深对现 代移动通信技术的基本概念和基本原理的理解，并掌握典型通信系统的基本组成和基本技术，以适应信息社会对移动通信高级工程技术人才的需求。 二、实验的目的与基本要求 通过实验使学生对比较抽象的移动通信理论内容产生一个具体的感性认识，通过具体的 实验操作使学生达到“知其然，且知其所以然”，从而提高分析问题、解决问题的能力。三、实验考核方式及办法 实验成绩评分办法：实验成绩占课程成绩的15％。 四、实验项目一览表 移动通信技术实验项目一览表 序实验项目实验实验适用学 号名称类型要求专业时 1 数字调制与解调技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 2 扩频技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 3 抗衰落技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 4 GSM通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程 2 5 CDMA通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程 2 五、实验项目的具体内容：
实验一数字调制与解调技术 1．本次实验的目的和要求 通过本实验了解QPSK, OQPSK,MSK,GMSK调制原理及特性、解调原理及载波在相干及非相干时的解调特性。将它们的原理及特性进行对比，掌握它们的差别。掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法。 2．实验内容 1)观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。 2)观察IQ调制解调过程中各信号变化。 3)观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。 4)观察各调制信号的区别。 5)观察QPSK、OQPSK、MSK、GMSK基带信号的星座图，并比较各星座图的不同及他们 的意义。 3．需用的仪器 移动通信原理实验箱（主控&信号源模块、软件无线电调制模块10号模块、软件无线电解调模块11号模块），示波器。 4．实验步骤 1)准备：阅读实验教程，了解QPSK, OQPSK,MSK,GMSK的调制解调原理； 2)QPSK调制及解调实验 （1）按实验要求完成所有连线，形成调制解调电路。 （2）QPSK调制。设置主控菜单，选择QPSK调制及解调；用示波器观测10号模块的TP8(NRZ-I)和TP9(NRZ-Q)测试点，观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形，与输入信号对比；示波器探头接10号模块TH7(I-Out)和TH9(Q-Out)，调节示波器为XY模式，观察QPSK星座图；示波器探头接10号模块TH7(I-Out)和TP3(I)，对比观测I路成形波形的载波调制前后的波形；示波器探头接10号模块TH9(Q-Out)和TP4(Q)，对比观测Q路成形波形的载波调制前后的波形；示波器探头接10模块的TP1，观测I路和Q路加载频后的叠加信号，即QPSK调制信号。 （3）QPSK相干解调实验。用示波器观测10号模块的TH3(DIN1)， 11号模块的TH4(Dout)，适当调节11号模块压控偏置电位器W1来改变载波相位，对比观测原始基带信号和解调输出信号的波形；用示波器观测10号模块的TH1(BSIN)，11号模块的TH5(BS-out)，对比观测原始时钟信号和解调恢复时钟信号的波形；用示波器对比观测原始I路信号与解调后I路信号的波形，以及原始Q路信号与解调后Q路信号的波形。
《移动通信技术》课程设计 设计题目：移动通信系统发展及其业务能力的探索班级: 姓名:
指导教师：
七、答辩记录: 答辩意见及答辩成绩 答辩小组教师（签字）：
目录 摘要.......................... 错误！未定义书签 ABSTRACT ............................. - 3 - 1GSM,CDMA,3G 手机........................... -3 - 1.1GSM手机........................... - 3 - 1.2CDMA手机.......................... - 4 - 1.2.1关于GSM和CDMA手机的辐射问题................ -5 - 1.2.2手机安全辐射标准与手机发射功率................. -6 - 1.33G 手机 ........................... - 6 - 1.4手机结构和原理......................... - 7 - 2移动通信技术演进......................... -8 - 2.1第二代移动通信技术....................... - 8 - 2.1.1概述.......................... -8 - 2.1.2第二代移动通信技术-GSM ............... - 9 - 2.1.3第二代移动通信技术-CDMA ............... - 9 - 2.22G向3G的过渡......................... - 10 - 2.2.1基于GSM的演进...................... -10 - 2.2.2基于CDMA勺演进.................... -10 - 2.3第三代移动通信系统(3G) ................... - 11 - 2.3.1概述.......................... -11 - 2.3.23G 主要技术标准...................... -11 - 2.4现有3G技术向LTE演进的路线.................... - 15 - 2.4.1概述.......................... -15 - 2.5 LTE- ADVANCED ............................ - 16 - 2.5.1概述.......................... -16 - 2.5.2LTE-Adva need 的演进目标................. -16 - 3移动通信增值业务......................... -17 - 3.1移动通信增值业务概述..................... - 17 - 3.1.1移动通信增值业务定义.................. -17 - 3.1.2移动通信增值业务的分类.................................. -17 - 3.2移动通信增值业务发展历程..................... - 19 - 3.2.1全球移动通信增值业务发展历程................. -19 -
《移动通信技术》实验教学大纲 1.实验课程号：B453L07500 2.课程属性：（限选） 3.实验属性：非独立设课 4.学时学分：总学时36,实验学时10 5.实验应开学期：秋李 6.先修课程：数据通信与计算机网络，信号与系统，通信原理等。 一、课程的性质与任务 本实课程是移动通信技术的配套实验课，要求通过实验课的练习与实践使学生加深对现代移动通信技术的基本概念和基本原理的理解，并掌握典型通信系统的基本组成和基本技术，以适应信息社会对移动通信高级工程技术人才的需求。 二、实验的目的与基本要求 通过实验使学生对比较抽象的移动通信理论容产生一个具体的感性认识,通过具体的实验操作使学生达到“知其然，且知英所以然”，从而提髙分析问题、解决问题的能力。 三、实验考核方式及办法 实验成绩评分办法：实验成绩占课程成绩的15%。 四、实验项目一览表 移动通信技术实验项目一览表 序实验项目实验实验适用学 号名称类型要求专业时 1数字调制与解调技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 2扩頻技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 3抗衰落技术脸证性必做信息工程/电子信息工程2 4GSM通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程2 5CDMA通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程2 五、实验项目的具体容:
实验一数字调制与解调技术 1.本次实验的目的和要求 通过本实验了解QPSK. OQPSK.MSK.GMSK调制原理及特性、解调原理及载波在相干及非相干时的解调特性。将它们的原理及特性进行对比，掌握它们的差别。掌握星座图的槪念、星座图的产生原理及方法。 2.实验容 1)观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。 2)观察IQ调制解调过程中各信号变化。 3)观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。 4)观察各调制信号的区别。 5)观察QPSK、OQPSK、MSK、GMSK基带信号的星座图，并比较各星座图的不同及他 们的意义。 3.需用的仪器 移动通信原理实验箱(主控&信号源模块、软件无线电调制模块10号模块、软件无线电解调模块11号模块)，示波器。 4.实验步骤 1)准备：阅读实验教程，了解QPSK. OQPSK.MSK.GMSK的调制解调原理： 2)QPSK调制及解调实验 (1)按实验要求完成所有连线，形成调制解调电路。 (2)QPSK调制。设置主控菜单，选择QPSK调制及解调：用示波器观测10号模块的TP8(NRZ-I)和TP9(NRZ-Q)测试点，观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形，与输入信号对比：示波器探头接10号模块TH7(I-Out)和TH9(Q-Out),调廿示波器为XY模式，观察QPSK星座图；示波器探头接10号模块TH7(I-Out)和TP3(I),对比观测I路成形波形的载波调制前后的波形：示波器探头接10号模块TH9(Q-Out)和TP4(Q),对比观测Q路成形波形的载波调制前后的波形；示波器探头接10模块的TP1,观测I路和Q路加载频后的叠加信号，即QPSK调制信号。 (3)QPSK相干解调实验。用示波器观测10号模块的TH3(DIN1), 11号模块的TH4(Dout),适当调右11号模块压控偏宜电位器W1来改变载波相位，对比观测原始基带信号和解调输出信号的波形;用示波器观测10号模块的TH1(BSIN),11号模块的TH5(BS-out), 对比观测原始时钟信号和解调恢复时钟信号的波形：用示波器对比观测原始I路信号与解调后I路信号的波形，以及原始Q路信号与解调后Q路信号的波形。 3)OQPSK调制及解调实验。选择OQPSK调制模式，实验步骤同2) 4)MSK调制及相干解调实验。
信息与通信工程学院移动通信课程设计 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：
一、课程设计目的 1、熟悉信道传播模型的matlab 仿真分析。 2、了解大尺度衰落和信干比与移动台和基站距离的关系。 3、研究扇区化、用户、天线、切换等对路径损耗及载干比的影响。 4、分析多普勒频移对信号衰落的影响，并对沿该路径的多普勒频移进行仿真。 二、课程设计原理、建模设计思路及仿真结果分析 经过分析之后，认为a 、b 两点和5号1号2号在一条直线上，且小区簇中心与ab 连线中心重合。在此设计a 、b 之间距离为8km ，在不考虑站间距的影响是默认设计基站间距d 为2km ，进而可求得a 点到5号基站距离为2km ，b 点到2号基站距离为2km ，则小区半径为3/32km,大于1km ，因而选择传播模型为Okumura-Hata 模型，用来计算路径损耗；同时考虑阴影衰落，本实验仿真选择阴影衰落是服从0平均和标准偏差8dB 的对数正态分布。实验仿真环境选择matlab 环境。 关于路径损耗——Okumura-Hata 模型是根据测试数据统计分析得出的经验公式，应用频率在150MHz 到1 500MHz 之间，并可扩展3000MHz;适用于小区半径大于1km 的宏蜂窝系统，作用距离从1km 到20km 经扩展可至100km;基站有效天线高度在30m 到200m 之间，移动台有效天线高度在1m 到10m 之间。其中Okumura-Hata 模型路径损耗计算的经验公式为： terrain cell te te te c p C C d h h h f L ++-+--+=lg )lg 55.69.44()(lg 82.13lg 16.2655.69α 式中，f c （MHz ）为工作频率；h te （m ）为基站天线有效高度，定义为基站天线实际海拔高度与天线传播范围内的平均地面海拔高度之差；h re （m ）为终端有效天线高度，定义为终端天线高出地表的高度；d （km ）：基站天线和终端天线之间的水平距离；α(h re ) 为有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数，其数字与所处的无线环境相关，参见以下公式： 22(1.1lg 0.7)(1.56lg 0.8)(), 8.29(lg1.54) 1.1(), 300MHz,3.2(lg1.75) 4.97(), 300MHz,m m m m f h f dB h h dB f h dB f α---??-≤??->?中、小城市（）=大城市大城市 C cell ：小区类型校正因子，即为：
￥ 课程设计报告? < 课程名称通信原理 设计题目 DSB与2ASK调制与解调 专业通信工程 班级 学号 姓名 完成日期 …
课程设计任务书 设计题目：DSB与2ASK调制与解调 设计内容与要求： 设计内容： 1.根据DSB的调制原理设计线路，进行仿真模拟调制DSB的调制和解调过程，并通过仿真软件观察信号以及的调制过程中信号波形和频谱的变化。 2. 根据ASK的调制原理设计线路，进行仿真模拟调制DSB的调制和解调过程，并通过仿真软件观察信号以及的调制过程中信号波形和频谱的变化。 3.在设计过程中分析信号变化的过程和思考仿真过程的设计原理。 ; 设计要求： 1.独立完成DSB与ASK的调制与解调； 2.运用仿真软件设计出DSB与ASK的调制线路 3.分析信号波形和频谱 指导教师：范文 2012年12月16日 课程设计评语 （ 成绩： 指导教师：_______________
年月日
一．调制原理： 调制: 将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号(已调信号或频带信号)； 时域定义：调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。 频域定义：调制就是将基带信号的频谱搬移到信道通带中或者其中的某个频段上的过程，而解调是将信道中来的频带信号恢复为基带信号的反过程. 根据所控制的信号参量的不同，调制可分为： 调幅，使载波的幅度随着调制信号的大小变化而变化的调制方式。 调频，使载波的瞬时频率随着调制信号的大小而变，而幅度保持不变的调制方式。 调相，利用原始信号控制载波信号的相位。 调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号，这就意味着把基带信号（信源）转变为一个相对基带频率而言频率非常高的代通信号。该信号称为已调信号，而基带信号称为调制信号。调制可以通过使高频载波随信号幅度的变化而改变载波的幅度、相位或者频率来实现。调制过程用于通信系统的发端。在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号，也就是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接受者（信宿）处理和理解的过程。该过程称为解调。
3 链路预算模型 概述 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，而电磁波在无线信道中传播受到反射、绕射、散射、多经传播等多种因素的影响，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。影响无线信道最主要的因素就是信号衰减。 在无线通信系统中，电波传播经常在不规则地区。在估计预测路径损耗时，要考虑特定地区的地形地貌，同时还要考虑树木、建筑物和其他遮挡物等因素的影响。在无线通信系统工程设计中，常采用电波传播损耗模型来计算无线链路的传播损耗，这些模型的目标是为了预测特定点的或特定区域的信号场强。 常用的电波传播模型损耗分为宏蜂窝模型和室内模型两大类。其中宏蜂窝模型中使用最广泛的是Okumura 模型，还有建立在Okumura 模型基础上的其他模型，如Okumura-Hata 模型，COST-231-Hata 模型，COST-231 Wslfisch-Ikegami 模型等；室内模型有衰减因子模型，Motley 模型，对数距离路径损耗模型等。下面就着重来讨论这些模型并对部分模型进行仿真分析。 宏蜂窝模型 Okumura 模型 （1）概述 Okumura 模型为预测城区信号时使用最广泛的模型。应用频率在150MHz 到1920MHz 之间（可扩展到300MHz ），收发距离为1km 到100km ，天线高度在30m 到1000m 之间。 Okumura 模型开发了一套在准平滑城区，基站有效天线高度h_b 为200m ，移动台天线高度h_m 为3m 的空间中值损耗（A mu ）曲线。基站和移动台均使用自由垂直全方向天线，从测量结果得到这些曲线，并画成频率从100MHz 到1920MHz 的曲线和距离从1km 到100km 的曲线。使用Okumura 模型确定路径损耗，首先确定自由空间路径损耗，然后从曲线中读出A mu (f,d)值，并加入代表地物类型的修正因子。模型可表示为: AREA m b mu F G h G h G d f A L dB L ---+=)()(),()(50 （） Okumura 发现，
星通信载波的链路计算方法为，先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比C/T或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比C/I，再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/(N+I) 和载波的系统余量。 上下行C/T 上行和下行C/T 的计算公式分别为 C/T U=EIRP E - Loss U + G/T sat C/T D = EIRP s —Loss D + G/T E/S 式中的EIRF E和EIRF S分别为载波的上行和下行EIRP, Loss u和L OSS D分别为总的上行和下行传输衰耗，G/T sat和G/T E/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数。上式中的数据均为对数形式。 C/N 与C/T 的关系 C/N 与C/T 的关系式为 C/N = C/T - k - BW N = C/T + 228.6 - BW N 式中的k 为波兹曼常数，BW N 为载波噪声带宽。式中的数据均为对数形式。 C/I 与C/IM 卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有，上行和下行反极化干扰C/I XP_U^n C/I XP_D、以及上行和下行邻星干扰C/I AS_U和C/I AS_Do此外，还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰C/IM 。 C/N 与C/I 的合成 由多项C/N 和C/I 求取总的C/N、C/I 、以及C/(N+I) 的算式为 (C/N Total ) -1 = (C/N U ) -1 + (C/N D ) -1 - 1 -1 -1 -1 -1 -1 (C/I Total ) = (C/I XP_U) + (C/I AS_U) + (C/IM) + (C/I XP_D) + (C/I AS_D) (C/(N+I)) -1 = (C/N Total ) -1 + (C/I Total ) 上述三个算式中的数据均为真数形式。 由多项C/N 和C/I 求取总的C/(N+I) 的步骤也可为 (C/(N+I) u ) -1 = (C/N u ) -1 + (C/I XP_u) -1 + (C/I As_u) -1
一、专用周任务 1、通过查资料了解并认识通信新技术; 2、将感兴趣的新技术资料整理成至少5分钟的ppt,并向全班同学做简介; 3、结合本周实践,完成实践报告. 二、主要内容 1、概述 2010通讯展最值得期待的六大新技术应用: (1)三大运营商的4G网络: 对于4G网络以及3G技术的演进,中国移动对于4G技术是最为渴望的,目前他们的TDD-LTE演示网络已经在上海世博园区可以供大众体验.相对于中国移动的激进,中国联通和中国电信在4G网络的发展上就要显得保守很多.广东省中国联通已经拥有了目前下载速度最快的HSPA+网络,而中国电信的EVDO Rev.B网络也是在广东省开始推广,这实际上已经吹响了中国联通以及中国电信大幅度升级自己3G网络的号角,因此我们有理由相信中国联通以及中国电信会将他们在HSPA+以及EVDO Rev.B网络上的最新进展带给大家. (2)物联网应用的崛起: 物联网是新一代信息技术的重要组成部分.物联网的英文名称叫“The Internet of things”,就是“物物相连的互联网”.这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间,进行信息交换和通信.因此,物联网的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络.物联网在手机上的应用十分的丰富. (3)三网融合在手机上的体现: 类似于物联网,三网融合也是国家近期重点发展的新兴产业项目,因此不仅仅是我们的运营商,同时我们的手机厂商也在这上面投入了大量的经历,从现在的情况来看,手机电视的业务已经是其中非常明显的代表了.
移动通信社会调查报告 GSM网络优化 班级电1005-1班 姓名赵聪蕾 学号 20102571
一、调查目的 学习移动通信这门课程之后，对移动通信的基本概念、基本原理和组网技术有较全面的了解和领会，应能应用移动通信的原理与技术分析阐释常见移动通信方式中信息传输的发送与接收原理，应能分析设计一些简单移动通信系统，为移动通信系统的管理维护、研究和开发打下必要的理论基础和实际技能。 我选择了GSM网络优化这个方面进行了调查，对正式投入运行的GSM网络进行参数采集、数据分析、找出影响网络运行质量的原因，并且通过参数调整或采取某些技术手段使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获取最佳效益，同时也对GSM网络今后的维护及规划建设提出合理化建议。 二、GSM网络基本原理 1.GSM系统结构 GSM（Global System for Mobile Communications；全球移动通信系统）主要分交换部分和无线部分。其中交换部分和PSTN网很类似，而无线部分是GSM网络特有的由于无线特有的移动行，复杂性，以及传播条件恶劣所带来的衰落等原因，直接影响了无线通信的质量，所以无线部分是优化的重点对象。一套完整的GSM蜂窝系统主要由：MS（移动台），BSS（基站子系统），NSS（交换网络子系统），OSS（操作支持子系统），这四大部分组成，GSM系统结构如图1-1所示。 图1-1 GSM 系统结构
2.GSM网络组成 分为交换系统（SS）和基站系统（BSS）。另外，所有对网络的维护操作管理（OMC）是通过网管设备来完成的。 2.1 交换系统 基本组成： MSC：Mobile services Switching Center，移动业务交换中心。负责呼叫建立（也包括鉴权程序，呼叫控制，监视和计费。短信发送。 GMSC：Gateway MSC，关口MSC。主要用为移动网络和其他网络的接口局。 VLR：Visitor Location Register，拜访位置寄存器。主要用为临时存储和更新正在服务小区内移动用户数据。 HLR：Home Location Register，归属位置寄存器。储存用户参数（IMSI、补充业务和鉴权信息）和用户位置信息。 AUC：AUthentication Center，鉴权中心。为HLR提供鉴权参数和三参数密匙。 2.2 基站系统 基本组成： BSC：Base Station Controller，基站控制器。主要无线基站的监视，与移动台连接处理，处理和管理小区资源及数据，小区的定位及切换。BSS的操作与维护。 BTS：Base Transceiver Station，基站收发信台（RBS2000系列）。主要的功能有为有线－无线的转换，RF测量，天线分集，加密，调频，非连续发射，监视和测试。 2.3 维护操作管理（OMC） OMC是一个微机化的监测中心，它通过V.25数据电路与网络中的其它网元相连，如MSC，BSC等。可以依据网络的大小，设立一个或几个操作维护中心。在操作维护中心，维护人员可以实时的观察设备运行情况，及时处理设备出现的异常现象。 3.GSM网络模型
移动通信实训报告 ---基于实验箱实验结果的MATLAB通信系统仿真设计 姓名：李有芬 学号： 201104090147 年级： 2011级 专业：通信技术专业 自机学院通信技术教研室 2013年12月
目录 《移动通信》课程设计任务书 (2) 一、课题目的： (2) 二、课题要求： (2) 三、时间进度表： (3) 四、评分标准：（90＋附加分：10） (3) 实训一语音通信中的PCM编码、解码 (5) ㈠、PCM编码 (8) ㈡、PCM解码 (8) 实训二时分复用解复用 (9) 时分复用解复用 (10) 实训三数字通信中的MSK、GMSK调制解调 (12) ㈠、MSK调制解调 (13) ㈡、GMSK调制解调 (13) 实训四数字通信中的QPSK、OQPSK、DQPSK、及π/4－DQPSK调制解调（选二） (15) ㈠、数字通信中的QPSK (15) ㈡、数字通信中的OQPSK (16) 总结 (18)
《移动通信》课程设计任务书 学院：自动控制与机械工程学院年级： 2011 专业：通信技术 班级：通信技术1班学号： 201104090147 姓名：李有芬 一、课题目的： 本课程设计的目的是通过观察ZYE1101F现代通信系统实验箱相关实验波形后记录结果，并通过MATLAB软件（或其它设计软件）进行实验的仿真，最后利用Protel99se（或其它设计软件）进行电路仿真。 从中锻炼实际实验操作能力、软件仿真、以及电路设计的能力，加深对移动通信课程的理解。 实训一语音通信中的PCM编码、解码 实训二时分复用解复用 实训三数字通信中的MSK、GMSK调制解调及其调制解调 实训四数字通信中的QPSK、OQPSK、DQPSK、及π/4－DQPSK调制解调（选二） 二、课题要求： （一）基本要求： 1.根据实验步骤在“ZYE1101F现代通信系统实验箱”完成实验。 2.记录相关点的波形，运用软件的方法对所选课题的通信系统进行设计： 1）画出原理框图； 2）运用Matlab中的工具箱Simlink进行仿真实验； 3）改变相关参数记录仿真情况并进行分析说明。 3. 完成设计说明书（文章中包含实验结果、设计方案、原理、框图、仿真图、仿真波形、
移动通信工程课程设计报告题目：GSM网络测试及数据分析 系别 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 提交日期 2013年11月19日
目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求和指标 (2) 三、设计内容 (3) 3.1 GSM网络分析 (3) 3.1.1 GSM网络基本原理 (3) 3.1.2 GSM网络分析 (3) 3.2 优化调整方案 (6) 四、TEMS测试 (7) 五、总结 (11) 六、主要参考文献 (12) 附录1： (13) 附录2： (14)
一、设计目的 移动通信课程设计是通信工程专业课程。本课程设计练习移动通信的一般原理与组网技术，是一门实用性很强的课程。设置本课程的目的是使学生通过本课程设计之后，对移动通信的基本概念、基本原理和组网技术有较全面的了解和领会，应能应用移动通信的原理与技术分析阐释常见移动通信方式中信息传输的发送与接收原理，应能分析设计一些简单移动通信系统，为移动通信系统的管理维护、研究和开发打下必要的理论基础和技能。
二、设计要求和指标 对正式投入运行的GSM网络进行参数采集、数据分析、找出影响网络运行质量的原因，并且通过参数调整或采取某些技术手段使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获取最佳效益，同时也对GSM网络今后的维护及规划建设提出合理化建议。 在对数据进行详细采集、分析和研究后，常常会涉及到天馈系统的调整、基站的调测、频率规划的调整、系统参数的调整、话务均衡以及增加一些微蜂窝等优化方案实施活动。 1、天馈系统调整 2、基站调测 3、频率规划调整 4、参数调整 5、话务均衡 6、利用微蜂窝完善网络