阴影衰落余量

2021年全国职业院校技能大赛5G全网建设技术赛项（高职组）竞赛任务书竞赛须知1.竞赛内容分布➢竞赛阶段1任务：5G网络规划部署（25分）➢竞赛阶段2任务一：5G室分站点工程建设（12分）任务二：5G室外站点工程建设（8分）➢竞赛阶段3任务：5G网络运维优化（50分）2.竞赛时间竞赛时间为1.5天，共8 个小时。

3.竞赛注意事项1）任务书共33页，如出现任务书缺页，字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。

2）竞赛所需的硬件、软件和辅助工具由组委会统一布置，选手不得私自携带任何软件、移动存储、辅助工具、移动通信设备等进入赛场。

3）选手提交的资料不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。

4）5G网络规划部署、5G室分站点工程建设与5G室外站点工程建设所有既有配置和数据均依照工程实际配置，不可更改原有网络规划及数据，赛事已设置自动监控，5G网络规划部署任务对原有规划数据改动一处扣5分，5G室分站点工程建设与5G室外站点工程建设任务对原有规划数据改动一处扣1分，直到该项任务总分扣完为止。

5）比赛完成后，所有电脑保持运行状态，不要随意关闭电脑。

比赛设备、软件和赛题请保留在座位上，禁止将比赛所用的所有物品（包括试卷和草稿纸）带离赛场。

6）裁判以各参赛队队长提交的结果为主要评分依据。

在比赛结束前，完成任务书所要求的操作。

5G网络规划部署中网络规划计算部分结果在标准答案上下浮动10%视为正确，超过浮动范围不得分。

5G室分站点工程建设与5G室外站点工程建设中工程预算金额计算结果四舍五入保留至小数点后两位，在标准答案上下浮动5元视为正确。

7）参赛队需按任务书中要求完成相应的业务测试，如会话、联网、切换、重选、漫游、切片应用等。

若完成非任务书要求的测试项目，不得分。

8）各项竞赛内容得分总和为参赛队得分，按照总得分从高到低排定名次。

若得分相同，按照5G网络规划部署、5G网络运维优化、5G 站点工程建设的得分高低依序排名。

下行链路预算模型为：天线口功率（dBm）=路径损耗+阴影衰落余量（dB）+人体损耗（dB）-终端接收增益（dB）+终端接收灵敏度（dBm）1、路径损耗根据室内传播模型Keenan-Motley：LP=32.5+20logf+20logd+pWiLP：路径损耗f：频率（MHz）取值2600Mhzd：发射机与接收机间距离（km）取值0.02P：墙壁的数目取值2Wi：室内墙壁损耗取值20dBLP=32.5+20lg(2600)+20lg(0.02)+2*20=106.822、阴影衰落余量阴影衰落遵循对数正态分布，又称慢衰落。

决定阴影衰落的主要参数有阴影衰落的标准方差和边缘通信概率，阴影衰落标准方差的典型值在5～12dB之间，一般取8dB，边缘通信概率是根据服务质量要求有关，服务质量越高边缘概率越大。

阴影衰落余量=NORMINV(边缘覆盖概率,0,标准方差)，其中的0是指正态分布函数的均值。

阴影衰落余量= NORMINV(95%,0,8)=13.163、人体损耗人体对电磁信号的影响，一般取3dB。

4、终端接收增益是指接收机的天线增益，一般取0dB。

5、终端接收灵敏度终端接收灵敏度=噪声功率+噪声系数+信噪比噪声功率=热噪声功率谱密度*带宽热噪声功率谱密度=K*TK:玻尔兹曼常数（J/K）1.38*10-23J/KT：绝对温度（K）300K(27℃)热噪声功率谱密度=10lg（K*T*1000）=-174dBm/Hz带宽（Hz）:20*106Hz噪声功率=-174+10lg(20*106)=-174+73=-101dBm噪声系数:输入端信噪比/输出端信噪比，取5dB信噪比：-6dB终端接收灵敏度=-101+5-6=-102dBm天线口功率（dBm）=106.82+13.16+3-102=20.98。

路径损耗、阴影衰落和多径衰落转载▼路径损耗（path loss）是由发射功率的辐射扩散及信道的传输特性造成的。

在路径损耗模型中一般认为对于相同的收发距离，路径损耗也相同。

阴影（shadowing）效应是发射机和接收机之间的障碍物造成的，这些障碍物通过吸收、反射、散射和绕射等方式衰落信号功率，严重时甚至会阻断信号。

多径衰落即接收机所接收到的信号是通过不同的直射、反射、折射等路径到达接收机。

由于电波通过各个路径的距离不同，因而各条路径中发射波的到达时间、相位都不相同。

不同相位的多个信号在接收端叠加，如果同相叠加则会使信号幅度增强，而反相叠加则会削弱信号幅度。

这样，接收信号的幅度将会发生急剧变化，就会产生衰落。

路径损耗引起长距离上（100m～1000m）接收功率的变化，而阴影引起障碍物尺度距离上（室外环境是10m～100m，室内更小）功率的变化。

两者在相对较大的距离上引起功率变化，故称其为大尺度传播效应（largescale propagation effect）。

多径信号干扰也会引起接收功率的变化，但这种变化发生在波长数量级距离上，这个距离较短，所以称为小尺度传播效应（smallscale propagation effects）。

多径信号的时延扩展可以导致频率选择性衰落（frequency-selective fading），即针对信号的中不同的频率万分，无线传输信道会呈现不同的随机响应，由于信号中不同频率分量的衰落是不一致的，所以经过衰落之后，信号波形就会发生畸变。

由此可以看到，当信号的速率较高，信号宽带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，引起信号波形的失真，造成符号间的干扰，此时就认为发生了频率选择性衰落；反之，当信号的传输速率较低，信道带宽小于相干带宽时，信号通过无线信道后各频率分量都受到相同的衰落，因而衰落波形不会失真，没有符号间干扰，则认为信号只是经历了平衰落，即非频率选择性衰落。

LTE链路预算研究及分析黄芷辛;冯健;麦磊鑫【摘要】Link budget is fundamental for wireless network planning, significant for the estimation of network coverage capacity as well as network construction cost. In this paper, the method and major parameters affected of LTE link budget are studied, the typical values of key parameters are given, and the impact on link budget and coverage ability under different scenes and duplex mode is analyzed and summarized.% 链路预算是无线网络规划的基础环节，对网络覆盖能力和建设成本的估算具有十分重要的意义。

重点对LTE链路预算的方式及主要参数进行研究，给出了关键参数的典型取值，并分析总结不同的场景或双工方式对链路预算及覆盖能力的影响。

【期刊名称】《移动通信》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】6页(P45-50)【关键词】LTE;链路预算;传播模型;覆盖半径【作者】黄芷辛;冯健;麦磊鑫【作者单位】广东省电信规划设计院有限公司，广东广州 510630;广东省电信规划设计院有限公司，广东广州 510630;广东省电信规划设计院有限公司，广东广州 510630【正文语种】中文【中图分类】TN915.651 前言LTE（Long Term Evolution，长期演进）是3G的演进。

它定义了多种不同的工作带宽（1.4MHz、5MHz、10MHz、15MHz及20MHz），并在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，同时改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量并减少系统延迟。

路径损耗多径衰落阴影效应多普勒效应路径损耗是指无线信号在传输过程中由于传播距离增加而导致的信号衰减。

在无线通信中，信号在传输过程中会遇到多种因素的影响，其中路径损耗是最主要的因素之一。

路径损耗与传输距离成正比，距离越远，信号衰减越大。

多径衰落是指信号在传输过程中由于经过多条路径到达接收端，不同路径的信号相互干扰而引起的衰落现象。

当信号经过不同路径到达接收端时，由于路径长度和传播时间的不同，信号会出现相位差，导致信号之间相互叠加或相消，从而引起信号强度的变化。

阴影效应是指信号在传输过程中遇到建筑物、地形等物体的阻挡而引起的信号衰减现象。

当信号遇到建筑物等物体时，会发生衍射、反射和绕射等现象，从而使信号强度发生变化。

阴影效应是不可预测的，会导致信号强度在不同位置和时间发生剧烈变化。

多普勒效应是指当信号源或接收器相对于传播介质运动时，引起信号频率发生变化的现象。

根据多普勒效应的原理，当信号源或接收器向远离方向运动时，信号频率会降低；当信号源或接收器向靠近方向运动时，信号频率会升高。

多普勒效应在无线通信中起到重要作用，尤其在移动通信中，需要对多普勒效应进行补偿。

路径损耗、多径衰落、阴影效应和多普勒效应是无线通信中不可避免的现象，对无线信号的传输质量产生重要影响。

在无线通信中，路径损耗是由于信号在传输过程中经过空气、建筑物等介质而导致的信号衰减。

路径损耗与传输距离成正比，同时也受到频率和传输介质的影响。

在传输过程中，信号会经历自由空间损耗、地面反射损耗、穿透损耗等，这些因素都会导致信号强度的减弱。

为了克服路径损耗，可以采用增大发射功率、使用高增益天线、改进调制技术等方法。

多径衰落是由于信号在传输过程中经过多条路径到达接收端而引起的衰落现象。

在城市环境中，由于建筑物的存在，信号会经过多次反射、绕射和散射，从而引起信号强度的变化。

多径衰落会导致接收端接收到的信号出现淡化、增强或失真等现象。

为了克服多径衰落，可以采用等化技术、多天线技术等方法。

信道频率损耗模型阴影模型衰落模型本文主要介绍无线通信中常用的四个模型：信道频率模型、损耗模型、阴影模型和衰落模型。

这些模型是对无线信号传输的描述，可用于无线电路设计、无线网络规划、信号覆盖预测等领域。

一、信道频率模型信道频率模型是描述无线信道频率特性的模型。

由于每个频率都有不同的传播特性，因此，无线信道的频率响应是需要建模的一个方面。

信道频率模型主要用于预测在不同频率（即不同带宽）上信道的性能和损失。

其中，常见的信道频率模型有两种：理想无限平坦频率响应模型和实际的有限频带响应模型。

理想的无限平坦频率响应模型假定无线信道对所有频率的信号响应相同，并无任何滚降和干扰。

这种模型主要用于在不同频谱范围内比较不同的无线网络方案，例如Wi-Fi和蜂窝无线电连接。

实际的有限带宽响应模型基于实际信道的复杂特性，由于加性白噪声和多径反射等，信号的响应会随着信号频率而发生变化。

这种模型更加接近实际情况，但是比起理想模型更加复杂。

二、损耗模型在无线通信系统中，有很多因素能够影响信号的传输质量，如空气介质、障碍物、雨雪、建筑物等。

而这些环境因素会因传输距离的不同而导致信号衰减，这就是所谓的信号损耗。

损耗模型主要被用来描述这种随距离而发生变化的信号弱化。

由于信号损耗涉及到多个因素，因此建立一个准确的信号损耗模型是必须的。

普遍采用的损耗模型包括路径损耗模型和自由空间传输损耗模型。

路径损耗模型考虑了多种影响信号强度的因素，包括距离、传播介质、障碍物、频率、传输功率等。

该模型描绘了信号强度沿着直线传输路径的弱化过程，并使用密集度函数表示环境因素对信号传输的影响。

自由空间传输损耗模型是另一种常见的损耗模型，它假定空气介质是完全透明的，没有任何干扰。

这种模型假设无线信号在没有障碍物的情况下沿着一条直线传播，其信号强度随着传输距离的平方根而减弱。

三、阴影模型阴影模型是一种经验模型，用于描述障碍物阻挡无线信号的效果。

在真实环境中，无线信号发射器和接收器之间存在很多干扰，包括建筑物、植被、地形等障碍物，因此阴影模型非常重要。

泄漏信号分析在窒内分布系统设计中，泄漏信号和边缘场强的设计是至关重要的步骤，泄漏信号和边缘场强的大小直接影响建筑物内网络覆盖质量和网络指标。

目前在中国移动通信集团公司下发的《TD-SCDMA室内分布系统改造标准化方案》指导书中，给出了TD-SCDMA扩大规模商用试验网采用的设计指标如下：（1）PCCPCH-C/I≥-3dB。

（2）边缘覆盖场强：PCCPCHRSCP≥-85dBm。

（3）室内信号的泄露信号电平：在室外10m处PCCPCHRSCP≤-95dBm。

一、对室内分布系统设计指标的分析1、PCCPCH-C/I由于电磁波在室内的传播路径较短，相对于室外来说，落在解调窗内的干扰信号强度要大很多，室内外的PCCPCHC/I的取值不应该一致。

根据仿真和试验网测试结果经验来看，室外PCCPCH的C/I一般取-3dB，能够取得较好的覆盖效果。

在室内，网络覆盖要达到预期的通信质量，是不是取-3dB还有待研究验证。

但是根据有关试验表明，在保证同等通信质量的情况下，室内的C/I要求要比室外高。

下面是两个主流TD-SCDMA设备厂家的PCCPCH的Eb/Nt的仿真结果如下表所示。

表1 PCCPCH-Eb/Nt的仿真结果因为Eb/Nt与C/I的差值就是处理增益（常数），所以PCCPCH的C/I在室内和室外的差值与Eb/Nt对应的差值一致，也就是说，在室内，PCCPCHC/I的取值应该是：-3+2.8（或2.25）= -0.2（或-0.75）dB取一定的工程余量，PCCPCH的C/I可以取0dB。

与之相对应，手机的接收机灵敏度也降低3dB，取为-105dBm。

注：Eb：业务信道上的比特能量，在95与1x上与Ec的关系为Eb=Ec＋W/R(dB) Nt ：噪声功率谱密度，包含热噪声和干扰2、边缘覆盖场强无线信道是变参时变信道，哪怕是同一接收点的信号电平也处在不断的变化当中。

边缘覆盖场强只能是基于概率统计意义上的一个值，即在一定概率上覆盖区域内的信号电平大于边缘覆盖场强，这个概率也可以叫做覆盖概率。

TD-SCDMA基站覆盖和容量能力分析华信邮电咨询设计研究院有限公司肖清华汤建东张旭平2006年1月20日，TD-SCDMA正式成为中国3G行业标准。

作为中国具有自主知识产权的3G标准，TD-SCDMA对中国的整个通信产业链起到了极大的促进和推动作用。

目前，TD-SCDMA的发展仍存在一些问题，主要可以总结为：产业链需要进一步完善、国际化有待进一步提升以及成熟的规模商用网络需要尽快打造，造成这一问题的直接原因在于TD-SCDMA的技术研发进程比其它3G通信系统，如WCDMA、CDMA2000晚得多，以致于TD-SCDMA的商用进程受到了影响。

基于这种情况，本文将从覆盖和容量两方面完整分析TD-SCDMA基站的能力，为TD-SCDMA后期大规模的试验及商用提供理论指导依据。

这其中，智能天线、联合检测等关键技术大大降低了TD-SCDMA系统的干扰，从而使得TD-SCDMA小区呼吸效应不像WCDMA系统这样明显。

相对于WCDMA的覆盖和容量之间的紧密关系，TD-SCDMA在覆盖和容量上相对独立，两者相互关联性较弱。

因此，在分析基站能力时，完全可以单独考虑TD-SCDMA的覆盖能力及容量大小。

一、覆盖能力分析TD-SCDMA基站覆盖能力和链路预算指标息息相关，链路预算也是无线网规划的一个重要环节。

链路预算分为上行和下行，下行链路预算非常复杂，从无线电波传输的角度来看，一般基站的发射功率远大于手机的发射功率，因而小区的有效覆盖半径一般都取决于上行链路的最大允许路径损耗，所以一般通过计算上行链路来确定小区覆盖半径。

因此，本文只给出TD-SCDMA的上行链路预算，以作为TD-SCDMA的覆盖能力依据。

1．基站设备参数这里先给出TD-SCDMA基站的一些设备参数。

最大发射功率：2W；基站噪声系数：4dB；基站接收天线增益：考虑到实际情况，取定向智能天线的增益为14dBi，全向智能天线的增益为8dBi。

2．终端设备参数最大发射功率：数据业务为24dBm，话音业务为21dBm；终端天线增益：取0dBi；噪声系数：取7dB。

阴影衰落系数和标准差
阴影衰落系数和标准差是在计算阴影效果时使用的两个关键参数。

阴影衰落系数用于描述阴影的逐渐减弱程度，通常用0到1之间的数值来表示。

0表示阴影非常尖锐，而1则表示阴影逐渐变弱，直到完全消失。

阴影标准差则用于描述阴影的模糊程度。

标准差越大，阴影越模糊；标准差越小，阴影越尖锐。

通常，阴影的标准差在2到5之间。

这两个参数的选择取决于场景的需要。

如果需要强调锐利的阴影效果，可以选择较小的衰落系数和较大的标准差；如果需要柔和的阴影效果，可以选择较大的衰落系数和较小的标准差。

总之，阴影衰落系数和标准差是调整阴影效果的重要参数，对于创造逼真的场景效果非常重要。

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无线信道的衰落特性无线通信近年来移动通信技术飞速发展，经历了三个发展阶段，第一代模拟系统仅提供语音服务，不能传输数据；第二代数字移动通信系统的数据传输速率也只有9.6Kbit/s，最高可达32kbit/s；第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbit/s。

随着第三代移动通信(3G)陆续在各国投入商业运营，必将给人们的生活带来更多的方便。

过去所采用的一些成熟的无线技术，例如窄带信道中的调制技术，由于其速率的限制，已渐渐被宽带信道调制技术所代替，对宽带信道的传输性能及调制技术的研究已经达到前所未有的高度。

无线通信的发展目标是使用者能够在任意地点、任何时间与任何人实现即时通信。

无线电波的传播无线信道的电波传输特性与传播环境—地貌、人工建筑、气候特征、电磁干扰情况、通信体移动速度和使用的频段等密切相关。

无线通信系统的通信能力和服务质量、无线通信设备要采用的无线传输技术都与无线移动信道性能的好坏密切相关。

电磁波在空中传播时，墙壁、地面、建筑物和其他物体会对电磁波形成反射、散射、折射和衍射等现象。

无线移动信号的损耗包括自由空间传播损耗与弥散、阴影衰落和多径效应。

无线电波在理想的空间中传播时，电磁波的能量不会被障碍物吸收，也不存在电波的反射、折射、绕射、色散和吸收等现象，但是随着传播距离的增大，电磁能量在扩散过程中产生球面波扩散损耗；由于电波传播遇到的障碍物等阻挡，形成电波阴影区，阴影区的电场强度减弱的现象称为阴影效应。

引起的衰落幅度服从对数正态分布（正态衰落或高斯衰落）；由于移动传播环境的多径传播引起的衰落称为多径衰落。

当接收信号中无主导信号时，衰落振幅服从瑞利分布。

当接收信号中有主导信号时，衰落振幅服从莱斯分布。

多径衰落使信号电平起伏不定，严重时将影响通话质量。

无线电波的衰落作用使得到达接收端的信号的功率变小。

在发射机和接收机之间的存在的任何障碍物都会引起信号功率的衰减。

发送和接收信号模型在频率范围为0.3GHz~3GHz的UHF频段和频率范围为3GHz~30GHz的SHF 频段，电波的传播特性良好，天线尺寸也比较小，很适合无线通信。

通信衰落的概念通信衰落是指无线传输中信号强度随着距离的增加而衰减的现象。

它是无线通信系统中一个重要的问题，对无线传输质量和系统性能有重要影响。

无线传输中的衰落主要分为大尺度衰落和小尺度衰落两种情况。

大尺度衰落是指由于信号传播环境的变化引起的信号强度变化，它通常发生在通信系统覆盖范围较大的区域内，比如城市、乡村、山区等。

大尺度衰落主要受到以下因素的影响：1. 阴影衰落（Shadowing）：阴影效应是指由于信号在传播过程中遇到固定和随机障碍物的遮挡而产生的衰落。

这些障碍物包括建筑物、树木、山地等自然和人造障碍物。

阴影衰落会使信号强度在不同位置之间有较大的波动，并且难以预测和修正。

2. 多径衰落（Multipath Fading）：多径衰落是指信号由于传播路径的不同长度和反射、散射等现象导致信号的干涉和叠加，从而引起信号强度的波动。

这种衰落主要受到地面、建筑物、人体等反射、散射等效应的影响。

多径衰落会使得信号在接收端出现快速的振荡，导致接收端很难正确解析信号。

大尺度衰落一般以统计特性来描述，常用的参数包括均值、方差、分布函数等。

在无线通信系统中，通过合理的信号处理和天线优化可以有效降低大尺度衰落对系统性能的影响。

小尺度衰落是指由于信号的传播介质、随机性等因素引起的短时间尺度内的信号强度的快速变化。

小尺度衰落主要受到以下因素的影响：1. 多径传播干扰：由于信号经过多个不同路径传播到达接收端，会产生不同时间延迟的干扰波，导致信号叠加时产生衰落。

尤其是在高速移动场景下，多径传播干扰更为明显。

2. 多普勒频移（Doppler Shift）：当通信系统中的移动终端或基站移动速度较快时，信号的频率会发生变化，导致信号的相位偏移，进而引起信号强度的快速变化。

多普勒频移对信号的幅度和相位都会产生影响。

小尺度衰落一般以快衰落和慢衰落来描述。

快衰落指的是信号强度在时间尺度上迅速变化，常用参数包括均衡时间、相关时间等。

慢衰落指的是信号强度在时间尺度上缓慢变化，常用参数包括衰落深度、衰落持续时间等。