在过去的20年中已经提出了大量的不同的路径损耗模型，其范围从简单的经验上的到更加复杂的物理上的（见参考文献［Corr01］）。每一个模型都有其自己的优点和缺点。因此，包含居住环境在内的室外的宏观的和微观的蜂窝网中的路径损耗是不可避免的。文中同样提出了室内和建筑物穿透模型。

参考模型［GCBV02］提出了在城市地区扩展简单经验模型如:Okumura-Hata（见参考文献［OOKF68］，［Hata80］）的有效范围的方法。假设城市环境中的传播可以依靠沿街道（横向传播）或建筑物之上（垂直传播）的反射和衍射重现，因此，可以结合两个独立的模型成为一个全面的统计学模型。这两部分被分别考虑，并且每一个子模型都可以完全地相互独立。当基站天线高度和路径高度足够大的时候，得到的模型可以导出著名的指数定律。Okumura-Hata模型在它的有效范围内应用，并且在距离小于1km，以及基站天线低于30m的范围内被替代。正如LoS的存在，垂直传播和横向传播的结合体被期望变化为距离的函数。在距离基站任意距离处存在一个主导机制，它能识别3个领域，每一个均以这些机制中的任意一个为特征。

一旦这些区域被鉴别，必须鉴别它们之间的转换模型以及权重因子以用于3个组件中的任意一个。为了鉴定LoS传播占优势的范围，利用一个阻碍概率因子p，定义BS和MT之间的链路被阻碍的可能性。基本上BS附近的p是零，它将随着距离增加而增加，最后接近一致。城市环境中的路径损耗可以有下式得到

L_p=（1-p）L_p^LoS+pL_p^NLoS（4.4）

式中，L_p^LoS和L_p^NLoS分别是在LoS和NLoS中的路径损耗。

非视距组件是由两种关系的结合所引起的，代表了垂直和横向传播。为简单起见，假定总场强是由最强的组件所供给的，因此，

L_p^NLoS=min（L_p^LAT，L_p^VERT）（4.5）

式中，L_p^LAT和LpVERT分别代表横向和垂直衰减。

为了应用模型，3个分量需要被认为是传播场景的几何参量的函数。

假定在横向和垂直面的接收场强是统计上独立的，总的接收场强的标准偏差可从下式中估计:

这里，q是支配可能性，即，在给定距离d时，接受场的主要分量是由垂直传播引起的分量，并且两个不同分量的平均值和标准偏差可以通过如下获得:

μ_LAT=α1^d+k1，μ_VERT=10α₂log（d）+k₂，σ_LAT=min（β₁d，20）和σ_VERT=β₂。

参量α₁，α₂，β₁，β₂，k₁和k₂取决于所考虑区域的几何拓扑结构，例如:平均建筑物高度、平均街道宽、基站天线高度等。通过一个小型蜂窝网在947MHz的测量数据可以得到α₁=0.108，α₂=7.324，β₁=0.027，β₂=6.783，k₁=64.777，k₂=-70.000。在参考文献［BCFF02］中可以找到1800MHz时的数据。

众所周知，路径损耗取决于载波频率。在同一环境中，在2个频段即2.45GHz和5.25GHz，以及系统带宽为100MHz的宽频带测量在参考文献［LZMJ05］中给出。农村测量是在坐落于靠近芬兰奥卢的一个小的农村自治区Tyrnävä进行的。测量路线大约有1km长，并且大多数是LoS类型，因此代表了平坦的农村LoS大蜂窝环境。在奥卢地区的郊区环境是典型的郊区住宅区，附近最多有4～6层楼（测量路线中都是一到两层楼），并没有很宽的街道。街道的布局非常整齐，在房子之间没有露天场地。这是一个无障碍LoS环境。通过将接收机放在不同的高度来考虑大型或微型蜂窝系统，这里分别讨论了11.7m和7.6m的情况。

以测量为基础，利用测量数据散点分析的线性回归可以导出一个简单的对数距离路径损耗模型。农村和郊区案例的结果记录在表4.5中，作为例子在图4.32中给出了农村案例的一些数据。

表4.5 在农村和郊区情况下的路径损耗

在参考文献［ZVRK04］中，微蜂窝的经验路径损耗模型是由测量值所产生的，该值是在5.3GHz，系统带宽为100MHz，在赫尔辛基中心的市区微蜂窝环境中得到的。这个环境以整齐的街道布局为特征，建筑物的高度在4～7层楼之间。基站天线放置在街道交叉口的中央，高度大约高出地面10m，也就是明显地低于屋顶水平面。在基站，应用了一个水平对齐的均匀线性阵列，它有4个双偏振微带贴片元素。在MT，应用了2个全向（偶极）元素和一个有4个天线的用户终端实物模拟。

图4.32 在2.45GHz和5.25GHz下的农村路径损耗模型（见参考文献［LZMJ05］）

基站建立在不同的街道交叉点，在每一个基站点测量几个基站阵列方向。在每个基站点，阵列通常直接指向一条街道（两边有高大房屋），以测量沿街道及垂直街道方向的接收功率。被测量的街道的宽度各不相同，大约在20～30m之间。

经验路径损耗模型是利用最小乘方误差法从测量数据中推导出的。对LoS情况测量了7条街道，得到了路径损耗指数为2.34，标准差是2.6dB。对NLoS情况，测量了9条正交街道。其观察的路径损耗指数在1.6～2.9之间，平均值为2.34，标准差在1.9～5.6dB之间，其平均值为3.1dB。

对生活的居住环境的场预测不是简单地通过标准路径损耗预测模型就能实现的（见参考文献［Corr01］）。穿过一个树冠覆盖面的无线电波传输的电磁场将被分解为平均（相干）和漫散射（不相干）部分。低频时，漫散射部分相对较小，只需考虑平均场（见参考文献［ToBL98］）。当频率升高时，应该将场的空间波动考虑在内。同样，即使在低频情况下，在无规散射介质中随着发射机和接收机之间距离的不断增加，不相干场也将变得重要。参考文献［ToLa04］中，调查了在一个以树干为主导的环境中，不相干部分在特高频（VHF）和超高频（UHF）时的特性。假设树干是对称的，且发射机和接收机在相同的端平面。辐射传输理论中出现的相位函数通过一个介质圆柱体的微分散射横截面来得到，这即对低频适用也对高频适用。精确的辐射传输方程通过特征值技术在数值上得到解决。这种解决方法被用于计算以树干为主导的环境中的相干和不相干的衰减常量。

对于一个复杂的横截面，其介电常数为10^-3j，树干的半径为10cm，密度为每公顷1000棵树（见参考文献［ToLa04］），可以看出用dB表示衰减可以使衰减随距离的增大线性减小，不相干部分的作用超越了相干部分。例如，在100m处，非相干强度比相干衰减高出10dB。全局的，相干衰减作为距离的函数，用dB表示是0.21d，然而总的衰减是0.11d。

参考文献［LZMJ05］介绍了傍晚在奥卢的Elektrobit单位的一个无人的办公室，在2.45GHz和5.25GHz，系统带宽为100MHz的室内测量。利用测量数据的线性回归，路径损耗可以估计为L_p=48.1+17.3log（d）和L_p=3.3+52.1log（d），这两个是在5.25GHz时分别在LoS和NLoS的情况下得到的。在2.45GHz时，两种情况分别为L_p=42.7+16.4log（d）和L_p=10.8+45.4log（d）。

参考文献［MeBe02］介绍了一种模拟办公楼中路径损耗的方法。提出的构想是将街道微蜂窝模型与一个幂次定律相结合，这在直走廊部分的内部及周边是有效的。这个模型已经通过与有复杂拓扑结构的大办公楼的路径损耗测量相比较验证。窄频带测量在5.2GHz。建筑物的拓扑结构十分复杂，包含数个直的走廊部分，这些走廊在交叉口和转弯处相互连接。建筑物有70m宽，100m长，5层楼高。楼地面使用钢筋混凝土组成，外墙使用砖块和钢筋混凝土组成，各个房间之间的内墙是用垂直金属立杆支撑的双层水泥板。

基本的指数模型不能对在交叉口和转弯处相互连接的走廊部分的内部拓扑结构做出解释。然而，递归模型是为这样的拓扑结构所设计的（见参考文献［Berg95］）。通过结合指数模型和递归模型，可以简单地对复杂室内环境进行建模（见参考文献［MeBe02］）。(www.daowen.com)

为了使模型参数与测量数据相符，分别设走廊-走廊、房间-走廊、房间-房间类别的路径损耗指数为1.55、2.7和3.9。

在图4.33中，显示了相对于离基站1m处的测量功率的接收功率，以及组合模型对走廊-走廊（虚线）情况下的测量结果。点B和D是递归模型的节点，并且在C点考虑了由于阻碍所引起的4dB的损耗。

60GHz处的毫米频段是一段有希望提供数百兆位每秒传输速率的候选频段，它已经被提议用于未来无线局域网（WLAN）（见参考文献［Corr01］）。在赫尔辛基理工大学的2座不同的建筑物的房间和走廊的宽带测试，推导出了几个结果，如图4.34所示。

与通常的建筑物相比较，医院的一部分墙构造很特殊，其内部有金属层面板。墙的结构取决于病房的类型。参考文献［ScFW02］介绍了4个不同医院的相关区域的窄带测量。测量结果显示，在决定向附近房间的衰减时，在整体上考虑这个房间很重要。墙的缝隙和开口引起贯穿墙的内部有金属夹层的房间的耦合效应。为了精确研究波传播特性，利用了不同的天线和测量系统。结果显示医院中不同房间的波传播特性是不同的。

图4.33 走廊-走廊类模型的接收功率（见参考文献［MeBe02］）

单层墙壁衰减的测量是通过在墙壁的两边放置角状天线，然后测量直接穿过墙壁的发射功率的衰减。分别在2.45GHz和5.2GHz，天线距离墙壁50cm处进行测量。表4.6给出了在2.45GHz时，Ⅰ医院墙壁的衰减测量结果。

表4.7给出了Ⅱ医院的墙壁衰减测试结果。Ⅰ是在2000年新建的，然而Ⅱ是在1970年建的。这意味着墙壁的建造方式不同，尤其是做X射线检查的房间，其中Ⅱ医院的X射线检查房间是用石膏板建造的，导致了与表4.6的不同结果。

图4.34 60GHz时的路径损耗（见参考文献［Geng05］）

得出的普遍结论是高频的衰减增大，其差距从混凝土的3dB到铅屏蔽墙的15dB。另外一个有趣的结论是水平偏振的墙壁衰减通常比较低。形成这种性质的可能原因是墙壁的垂直结构:金属屏蔽的所有缝隙以及作为墙壁基本结构的所有钢梁都是垂直对齐的。

这里主要有两种适用于室内覆盖规划的不同的方法:

1）基站安装在建筑物内的微微蜂窝调度，例:数字增强无线电通信（DigitalEnhanced CordlessTelecommunications，DECT）。

表4.6 2.45GHz时Ⅰ医院的衰减测量结果

表4.7 2.45GHz和5.25GHz时Ⅱ医院在垂直和水平方向的衰减测量结果 （单位:dB）

2）通过安装在外面的天线进行室内覆盖（微型或小型宏蜂窝区的调度），大多数的传播发生在NLoS条件下。

大量的室内无线电覆盖仍然是由室外的基站提供的。建筑物穿透损耗被规定为建筑物附近的平均信号强度与给定建筑物楼层的平均信号强度的差异。为了无线电规划目的，建筑物或房间的损耗系数可以作为附近局部地区的预测信号损失的增加。在较高的楼层，接收信号强度要比一楼强。这对于无线电规划很重要，因为它将引起较高楼层的高干扰电平。

参考文献［XaVC03］记录了在里斯本市的11个不同的建筑物内部进行的测量，这用实验的方法支持了用于室内覆盖规划的经验穿透损耗模型以及它们在1.8GHz频带时的参量。这些模型的参考是在地面以上1.5m的外墙处估计的传播损耗。

根据建筑物的高度以及城市结构的集成类型可以将测量过的建筑物分为4种类别:高的孤立的、矮的孤立的、高的聚集的、矮的聚集的。聚集与孤立建筑物的区别在于是否与周围建筑物分享墙壁。聚集的建筑物通常与其他一些建筑物共用墙壁，然而孤立的建筑物单独拥有所有墙壁。就高度参量（高/低）而言，建筑物通过楼层数分类，1～4层（包括第4层）被认为是低，其他的被认为是高。参考文献［XaVC03］中可以找到对参考建筑物特性的描述。

通过对已收集数据的处理，发现每个建筑物的所有衰减直方图都有一个共同的形状，因此产生了一种新的模型，“双面高斯模型”。直方图成一种“不平衡”的高斯函数的形状，从“左”和“右”两边都对均值有明显的标准差。双向高斯模型输出参量有均值以及两个半高斯的标准差，见表4.8。

表4.8 每个建筑种类的双面高斯参量

对于同一个建筑物，对1.8GHz和900MHz分别测量的结果进行比较，差异大约为6dB，因此验证了衰减取决于20 lg（f）。依照同样的定律，从现在的结果推测通用移动通信系统频带的测量结果是有可能的。

参考文献［MaHe03］给出了位于海牙的办公大楼的测量结果。测量结果显示可以通过在建筑物的不同部分接收到的信号电平观察到长期波动。在低层，这些波动服从对数正态分布，而在高层，LoS和NLoS区域间可以观察到显著的差异。因此，楼层高度和关于地面水平的额外增益并不是线性的，这取决于很多因素，比如:基站天线的辐射方向图和当地的城市杂波效应。

参考文献［KüMe02］给出了通过室外基站在1.8GHz的室内覆盖的附加结果，并提供了在1.8GHz频带下的大量测试所得到的建筑物穿透力和高度增益的经验因子。