LOS和NLOS的区别

1. 前言

LOS( line of sight) 和 NLOS（not line of sight)从名称上而言，是指的是无线信号的视线传输和非视线传输。简单的使用这两个名词，显然无法将实际上的多样的无线传播环境加以区分，比如水声，比如回波信道等。

而在实际的移动通信的网络规划中，大部分环境都可以分成LOS 和 NLOS.而且，各个标准的接收检测技术在这两种环境中又可以分别做不同的处理。因此，对NLOS 和 LOS的认识，是无线通信人的必修课程。

2. LOS 和NLOS 的定义

我们通常将无线通信系统的传播条件分成视距(LOS)和非视距(NLOS)两种环境。视距条件下，无线信号无遮挡地在发信端与接收端之间'直线’传播，这要求在第一菲涅尔区(First Fresnel zone)内没有对无线电波造成遮挡的物体，如果条件不满足，信号强度就会明显下降。菲涅尔区的大小取决于无线电波的频率及收发信机间距离。

（Note: first fresnel zone是否近似于天线发射的波瓣，该区域与下倾角，天线形成波束形状，以及传播的无线电波波长有关）

（后来找到的比较不错的中文答案）从发射机到接收机传播路径上，有直射波和反射波，反射波的电场方向正好与原来相反，相位相差180度。如果天线高度较低且距离较远时，直射波路径与反射波路径差较小，则反射波将会产生破坏作用。   
    实际传播环境中，第一菲涅尔区定义为包含一些反射点的椭圆体，在这些反射点上反射波和直射波的路径差小于半个波长。

从电磁波在空间的传播来讲，第一菲涅尔区是满足直射波和反射波某种特性的波，是从接收区域可以接收到如何的电磁波角度出发的。

视距通信应保证第一菲涅尔区0.6倍焦距内无障碍物。（是否该参数0.6只是人为定义的情况，该参数是否与rice K有关）（是的）

图一  视距传播与第一菲涅尔区

而在有障碍物的情况下，无线信号只能通过反射，散射和衍射方式到达接收端，我们称之为非视距通信。此时的无线信号通过多种途径被接收，而多径效应会带来时延不同步、信号衰减、极化改变、链路不稳定等一系列问题。

图二非视距传播

多径信号传播过程中会引起信号极化角的改变。而另一方面基站常使用不同极化方式进行频率复用，因此多径效应引起的极化角改变，就会产生问题。

（note:对于极化，在LOS下，极化角度就改变很少？）

如何把多径传播的不利因素变化有利因素，是实现非视距通信的关键。一种简单的方法就是提高发射功率，以使信号穿透障碍物，变非视距传播为准视距传播，但这不是真正的解决之道，只能一定程度的解决问题。无线覆盖总是要受制于地理环境、空中损耗、链路预算等条件。某些情况要求无线传播条件一定是非视距的，如规划的要求、高度的限制，不允许天线安装在视距范围内。小区连续覆盖时，频率复用要求很严格，降低天线高度可有效减少相邻小区的同频干扰。所以基站与终端经常是在非视距条件下通信。而视距通信环境中天线过高、过密反而会带来问题。

非视距通信同样可以降低网络建设成本。例如：无线规划仿真更加精确，勘察选址的工作量降低，CPE设备的安装难度也相应减少。

为解决非视距通信中的问题，WiMax采用了以下一些主要技术：

OFDM调制

子信道化

方向性天线

发射与接收分集

自适应调制

多重纠错技术

功率控制

（note:OFDM 系统的子带上的频率选择性增益，在Multi-path channel 下才能成立）

3.LOS 和NLOS 的信道建模

具有LOS径的衰落通常认为服从RICE分布。RICE分布与NLOS下的Rayleigh分布类似，不同点在于其具有一条直射主径。因为实际环境中，菲涅尔区通常是属于半遮挡状态。此时既有直射路径，又有散射分量。我们用K因子表示该直射路径与其它散射分量的功率比例。

信号模型如下：We model a narrowband propagation channel by considering a sinusoidal transmitted carrier

s(t) = cos w_ct

This signal received over a Rician multipath channel can be expressed as

v(t) = C cos w_ct + S^N_n=1   r_n cos (w_ct + f_n)

where

C is the amplitude of the line-of-sight component
r_n is the amplitude of the n-th reflected wave
f_n is the phase of the n-th reflected wave
n = 1 .. N identify the reflected, scattered waves.

上面式子中的视距传播功率为C²/2，而RICE因子定义成其与后面散射径的功率的比值，通常表示成DB的形式。当该值以比值形式表示为0时，也就是没有直射功率时，C=0. 此刻，蜕化为rayleigh衰落，即NLOS环境。

因此，笔者认为，与第二章结合，从建模角度而言，LOS和NLOS的分界线，在于其功率的比例满足0.6.也就是说直射径功率主导成分时，就认为属于LOS传输。

（这是从信道建模认识的一个角度的解释，在半懂不懂地看完Defining the Fresnel zone for broadband radiation后，觉得从物理上去解释LOS和NLOS更加贴切一些，我们只是在建立无线信道的仿真数学模型时对于LOS和NLOS的一个划分）