在各種無線通訊的系統，由於多種無線通道(Wireless Channels)的效應 [23][24]。如路徑損失(Path Loss) ，遮蔽衰落(Shadow Fading)，多路徑衰落 (Multi-path Fading)、及在接收天線上之損耗、再加上接收機上因熱所產生的熱效 應（Thermal Noise…）彼此錯綜在一起。
因此建立一個接近真實的模擬環境是非常重要的，以確保正確的模擬系統的 運作情形，。在建立這樣的環境之前，我們需要先瞭解整個系統是處在一個什麼 樣的環境中，在4-1 節中將描述我們所模擬的系統所處的環境。在 4-2 ~ 4-4 節中 將分別詳細說明這些通道效應的成因，以及模擬的方法。
4-1 模擬環境
首先透過圖4.1.1 來描繪行動通訊系統中，訊號傳播所經過的環境，以及幾個 主要造成訊號衰落的原因：
圖 4.1.1 無線傳播環境示意圖
在蜂巢式(Cellular)行動通訊系統中，無論城市鄉村，地表上都有著不同程度 的建築物或地形起伏，因此一定要考慮充滿反射物的訊號傳播環境。不論系統是
被設置在市中心或是郊區，訊號從基地台(Base Station)發射出以後，大多是經過 重重反射才得以到達使用者所持有的行動終端設備(Mobile)。事實上，特別在都 會區的環境中，基地台與使用者之間是幾乎不可能沒有遮蔽物所阻擋的，代表訊 號必然是經過多重反射後才被接收到。一般來說在不同的傳播機制下,對於從發 射機到接受端之間的電波,在不同加乘性的特性下,有著下列持性:
․吸收(牆、樹、大氣層)
․反射(Reflection)
․散射(Scattering)
․漫射(Diffraction)
反射(Reflection)，當傳播中的電磁波撞擊一個大小遠大於本身波長的平坦物 體時，會有反射的現象。發生的情況通常在地表、建築物及牆壁上。反射物通常 都 會 吸 收 部 分 ， 除 了 反 射(Reflection)之外，電磁訊號的在反射物上的漫射 (Diffraction) ，漫射發生在發射器與接收器之間的傳播路徑被大小遠大於本身波 長的緊密結實物體阻擋時造成的，還有使用者的電磁波撞擊到的物體大小與傳播 的電磁波波長比較下是差不多或小於波長時，對於電磁波來說受撞擊物體如同多 面的反射體所造成散射(Scattering)效應也都會造成訊號劇烈的變動。在圖 4.1.1 中可以看到，訊號在基地台與使用者之間傳播時，會經過幾條主要的反射路徑，
而造成這幾條主要反射路徑的物體，則被稱為主要反射物(Dominant Reflector)。
由於這些主要反射物通常體積較大且有一定的截面積，因此訊號經主要反射物反 射時，同時也會有散射的現象。若是由基地台發出訊號的觀點來看，電磁訊號的 波前(Wavefront)事實上可以看成是一個平面而非一個波束(Beam)，因此經過反射 後訊號亦將逐漸散開在一定的空間範圍中，我們稱這是訊號傳播的其中一個路徑 (Path)。由這個路徑到達使用者附近的訊號，還會再經過使用者周圍鄰近的反射 物(Local Scatterers)折射或是反射後才會被使用者所接收到，如此會造成訊號等 效上可能由使用者的四面八方而來，而有散射(Scattering)的效果。這些鄰近的反 射物一般只有在使用者終端才比較明顯，因為使用者通常會位在大樓或是街道 上，周遭有許多可能造成訊號反射的物體。至於基地台，由於大多設置在較高的 位置，相對周遭的傳播環境比較單純，因此鄰近的空間並不容易有明顯的反射 物，以致不需要去考慮訊號到達基地台接收端時會有散射的效果。
此外，訊號在空間中傳播所受到最主要也是最單純的影響，便是隨著傳播距 離越遠，訊號的強度便會越來越弱。以上所提到這些通道效果，可以分成三種不 同特性的效果：路徑損失(Path Loss)､遮蔽衰落(Shadow Fading)與多路徑衰落 (Multi-Path Fading)。這三種通道效應與模擬的技術將會在接下來的章節分別描述 並說明。
在進行系統效能模擬時，我們通常會試著將環境變數簡化，但同時又希望兼 顧準確性。因此考慮系統所處的真實環境，並使用適合的通道模型，是建立系統 模擬環境時非常重要的一個步驟。在UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)規格書所提供的參考資料[25]中，依使用者的特性將系統運作環境歸類成 三種典型：
室內/辦公室(Indoor Office Test Environment)
-此環境的特色在於基地台涵蓋範圍小，且訊號傳輸功率低。基地台與使用 者幾乎是在室內固定不動的。路徑損失的主要原因來自於牆壁､樓板與金 屬結構如隔板或儲櫃等，這些物體亦會造成遮蔽衰落的變化。根據量測的 結果，室內的遮蔽衰落變化程度會是 Log-normal 的分佈，而標準差約為 12dB。
室內與室外間移動的行人(Outdoor to Indoor and Pedestrian Test Environment) -在此環境之中，基地台的涵蓋範圍與訊號傳輸功率亦不大。基地台被設置
於室外但樓層不高的位置，使用者則是位在建築物內､街上或是住宅中。
當使用者與基地台間有訊號直線傳輸路徑(Line Of Sight, LOS)時，路徑損 失大致上會與兩者間距離的平方成反比。但當使用者離基地台更遠一點以 致兩者間沒有訊號直線傳輸路徑(Non-LOS)時，且考慮建築物的轉角可能 造成訊號的散射，此時路徑損失大致會與兩者間距離的四次方成反比。此 環境中的遮蔽衰落變化經統計是以Log-normal 分佈，且標準差約為 8dB。
在交通工具上(Vehicular Test Environment)
-此環境的特色在於基地台涵蓋範圍大且訊號傳輸功率高。在都會區與市郊 的環境中，路徑損失大約會與使用者和基地台間距離的四次方成反比，且 遮蔽衰落變化幅度的標準差約為10 dB。在鄉間(Rural)的環境，由於地形 變化較平緩，使相同間距時的路徑損失相較於都會或市郊都要來得低。若 是在山區，若將基地台佈放於適當的制高點可使路徑損失降至與距離的平 方成反比。
在系統模擬前先確定所考慮的環境，並搭配合理的系統與使用者參數設定，
將能讓系統模擬結果更為準確且更具參考價值。
4-2 路徑損失模型(Path Loss Model)
很直覺得當電磁波傳播的越遠，訊號損失的越嚴重，因此路徑損失最大的 因素是傳播距離，再加上上一節的一些加成因素加成而成。路徑損失模型是根據 IEEE 802.16a 的貢獻投稿(Contribution)[26]作為參考依據，在載波頻率為 2GHz，
接收機天線高度為 2 公尺高的上傳通道(Uplink)，且根據不同的地形會有不同的 參數設定，一共有三種不同地形，種類Ａ是在多崎嶇不平的小山坡地，種類 C 是平坦的平地，種類Ｂ則是介於此兩者之間，也是我們所採用的種類，由表4-2-1 可以得到。
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