路径损耗计算模型 | 大型天线波束赋形技术的原理与设计 - 3.6.3 路径损耗计算模型

在无线通信系统中，发射端发出的无线信号会经过信道中不同物体的多径反射，不同路径的信号相互作用会引起多径衰落，所以接收端接收到的信号会 有一定程度的损耗。这种无线信道信号的衰减用路径损耗（PL，Path Loss）表 示，单位为 dB，取正值。路径损耗的定义是，有效发射功率和平均接收功率之 间的差值，其中，发射机和接收机的天线增益为 0dBi。它影响接收信号的功率 及性能，是衡量无线信道大尺度衰落的重要指标。在信道建模过程中，路径损 耗与 UE 距离、天线高度、信道场景等参数有关。
本小节介绍 3D 信道的路损模型，是以 ITU 信道为基础拓展得到的。由于需要考虑用户在垂直维度的分布，3D信道的路损模型中增加了UE高度相关性， 并且修改了一些高度参数，包括 UE 高度范围、楼层范围以及环境高度参数。 这些修改是基于实测数据得到的。表 3.4 中定义了各种场景下路损的计算公式 及阴影衰落标准差（Shadow Fading Std）。由于直射径与非直射径传播时产生 的空间损耗不同，所以在每种信道场景下，又分为基于 LOS 和 NLOS 两种用户 位置定义的路径损耗，如表 3.4 所示。




对比表 3.4 与 ITU 信道中路损公式可知，3D 信道的路损公式沿用了大部分 2D 信道的定义，只在涉及 UE 高度时添加了相应的计算因子。3D 信道路损公 式沿用 2D 信道的参数及改进 2D 信道的参数总结如表 3.5 所示。

如前文所述，以上参数的修改是基于实测数据的。此外由表 3.5 可知，在 计算 UMa 场景 LOS 用户的分界点距离 d'BP时，会用到环境高度 hE，根据分析， 在 UMa 场景下需要讨论两类 LOS 用户，即需要分别讨论两类 LOS 用户对应的 环境高度 hE 的取值。
① 类型 1 LOS 用户为基站周围建筑中的用户，基站与 UE 间没有障碍物， 信号的空间多径经过地面反射（Ground Bouncing），环境高度为地面的反射高 度，取 1m。这种用户是 2D 信道中讨论的 LOS 用户，1m的定义是沿用 ITU 信 道中的定义。
② 而类型 2 LOS 用户为距离基站较远的建筑中的高层用户，基站与 UE 间虽然有障碍物，但基站较高，障碍物对高层用户起不到遮挡作用，这类用户 信号的空间多径是通过障碍物屋顶反射（Roof-top Bouncing），其环境高度为 反射屋顶到地面的距离，即基站与 UE 间障碍物建筑的高度。由于 UMa 场景中 定义的建筑物楼层数分布在[4，8]层范围内、每层楼高为 3m，又考虑到障碍物 的高度不会高于 UE 高度，所以规定类型 2 LOS 用户的环境高度取［12，15，…， (hUT–1.5)］范围内的均匀分布。