幾種典型的無線傳播模型介紹

1、幾種典型的無線傳播模型介紹傳播模型是非常重要的。 傳播模型是移動(dòng)通信網(wǎng)小區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)。 模型的價(jià)值就是保證了精度，同時(shí)節(jié)省了人力、費(fèi)用和時(shí)間。在規(guī)劃某-區(qū)域的蜂窩系統(tǒng)之前，選擇信號(hào)覆蓋區(qū)的蜂窩站址使其互不干擾，是一個(gè)重要的任務(wù)。如果不用預(yù)期方法，唯-的方法就是嘗試法，通過實(shí)際測(cè)量進(jìn)行。這就要進(jìn)行蜂窩站址覆蓋區(qū)的測(cè)量，在所建議的方案中，選擇最佳者。這種方法費(fèi)錢，費(fèi)力。利用高精度的預(yù)期方法并通過計(jì)算機(jī)計(jì)算， 通過比較和評(píng)估計(jì)算機(jī)輸出的所有方案的性能，我們就能夠很容易地選出最佳蜂窩站址配置方案。因此，可以說傳播模型的準(zhǔn)確與否關(guān)系到小區(qū)規(guī)劃是否合理，運(yùn)營(yíng)商是否以比較經(jīng)濟(jì)合理的投資滿足了用戶的需求。由于

2、我國(guó)幅員遼闊，各省、市的無線傳播環(huán)境千差萬別。例如，處于丘陵地區(qū)的城市與處于平原地區(qū)的城市相比，其傳播環(huán)境有很大不同，兩者的傳播模型也會(huì)存在較大差異。因此如果僅僅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而無視各地不同地形、地貌、建筑物、植被等參數(shù)的影響，必然會(huì)導(dǎo)致所建成的網(wǎng)絡(luò)或者存在覆蓋、質(zhì)量問題，或者所建基站過于密集，造成資源浪費(fèi)。隨著我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，各運(yùn)營(yíng)商越來越重視傳播模型與本地區(qū)環(huán)境相匹配的問題。一個(gè)優(yōu)秀的移動(dòng)無線傳播模型要具有能夠根據(jù)不同的特征地貌輪廓，像平原、丘陵、山谷等，或者是不同的人造環(huán)境，例如開闊地、郊區(qū)、市區(qū)等，做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。這些環(huán)境因素涉及了傳播模型中的很多變量，它們都起著重要的作用。因此

3、，一個(gè)良好的移動(dòng)無線傳播模型是很難形成的。為了完善模型，就需要利用統(tǒng)計(jì)方法，測(cè)量出大量的數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行校正。傳播模型的校正問題將在第 4 節(jié)中做具體的介紹。一個(gè)好的模型還應(yīng)該簡(jiǎn)單易用。模型應(yīng)該表述清楚， 不應(yīng)該給用戶提供任何主觀判斷和解釋， 因?yàn)橹饔^判斷和解釋往往在同-區(qū)域會(huì)得出不同的預(yù)期值。一個(gè)好的模型應(yīng)具有好的公認(rèn)度和可接受性。 應(yīng)用不同的模型時(shí)， 得到的結(jié)構(gòu)有可能不-致。良好的公認(rèn)度就顯得非常重要了。多數(shù)模型是預(yù)期無線電波傳播路徑上的路徑損耗的。所以傳播環(huán)境對(duì)無線傳播模型的建立起關(guān)鍵作用，確定某-特定地區(qū)的傳播環(huán)境的主要因素有：( l ）自然地形（高山、丘陵、平原、水域等） ;( 2

4、）人工建筑的數(shù)量、高度、分布和材料特性；( 3 ）該地區(qū)的植被特征；( 4 ）天氣狀況；( 5 ）自然和人為的電磁噪聲狀況。另外，無線傳播模型還受到系統(tǒng)工作頻率和移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀況的影響。在相同地區(qū)，工作頻率不同，接收信號(hào)衰落狀況各異；靜止的移動(dòng)臺(tái)與高速運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)的傳播環(huán)境也大不相同。-般分為：室外傳播模型和室內(nèi)傳播模型。常用的模型如表 1 所示。3 . 1 okumura-Hata 模型Okumura - Hata 模型由在日本測(cè)得的平均測(cè)量數(shù)據(jù)構(gòu)成。 市區(qū)的路徑損耗中值可以用下面的近似解析式表示：3 . 2 C0ST231-Hata 模型適合頻段： 1500 - 2000 MHz基站的天線高

5、度 Hb : 30 - 200m移動(dòng)臺(tái)天線高度 Hm : 1 - 10m覆蓋距離： 1 - 20 km大城市區(qū)域（在農(nóng)村地區(qū)和郊區(qū)可以從圖 3 中得到校正因子） 。3.3 C0ST231 Walfish Ikegami 模型該模型適合于大城市環(huán)境。適合頻段： 800 - 2000 MHz使用的天線掛高： 4 - 50m移動(dòng)臺(tái)高度： 1 - 3m覆蓋距離： 0 . 02 - 5kmHeight of buildings : Hroof ( m )Width of road : w ( m )Building separation : b ( m )Road orientation with re

6、spect to the direct radio path : Phi(o) Urban areas1 基站和移動(dòng)臺(tái)之間沒有直射徑的情況（ s mall cells ）2 基站和手機(jī)之間有直射路徑的情況（ Street Canyon )微小區(qū)（天線低于屋頂高度） ，路徑損耗模型如下：Lb = 42.6 + 26*log(d)+20*log(f)for d =0.020 km3.4 室內(nèi)傳播模型(Keenan-Motley 模型)室內(nèi)傳播環(huán)境與室外微蜂窩、 宏蜂窩不同： 天線高度， 覆蓋距離等， 因此原先的 Okomula-Hata模型、 COST-231 模型已不再適用。應(yīng)使用 Keenan

7、-Motley 模型。3.5 規(guī)劃軟件 ASSET 使用的傳播模型在實(shí)際無線傳播環(huán)境中，還應(yīng)考慮各種地物地貌的影響，華為公司使用的規(guī)劃軟件ASSET 正是考慮到這-點(diǎn)，對(duì)傳播模型進(jìn)行了改進(jìn)，考慮了現(xiàn)實(shí)環(huán)境中各種地物地貌對(duì)電波傳播的影響，從而更好的保證了覆蓋預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。模型表示式如下：KS 、 K6 基站天線高度修正系數(shù)；K7 繞射修正系數(shù)；Kclutter 地物衰減修正系數(shù)；d 基站和移動(dòng)臺(tái)之間的距離。單位： km ;hm 、 hoff 移動(dòng)臺(tái)天線和基站天線的有效高度，單位：米。在分析不同地區(qū)、不同城市的電波傳播時(shí)， K 值會(huì)因地形、地貌的不同以及城市環(huán)境的不同而選取不同的值。表 2 例

8、舉了一個(gè)曾經(jīng)用于中等城市電波傳播分析時(shí)的 K 值以及-些 Clutter 衰耗值。根據(jù)這些 K 參數(shù)，可以計(jì)算出傳播損耗中值。但是由于環(huán)境的復(fù)雜性，還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?。?dāng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)用于室內(nèi)時(shí)要考慮建筑損耗 。建筑損耗是墻壁結(jié)構(gòu)（鋼、玻璃、磚等） 、樓層高度、建筑物相對(duì)于基站的走向、窗戶區(qū)所占的百分比等的函數(shù)。由于變量的復(fù)雜性，建筑物的損耗只能在周圍環(huán)境的基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)。我們可以有以下些結(jié)論：1. 位于市區(qū)的建筑平均穿透損耗大于郊區(qū)和偏遠(yuǎn)區(qū)。2. 有窗戶區(qū)域的損耗-般小于沒有窗戶區(qū)域的損耗。3. 建筑物內(nèi)開闊地的損耗小于有走廊的墻壁區(qū)域的損耗。4. 街道墻壁有鋁的支架比沒有鋁的支架產(chǎn)生更大

9、的衰減。5. 只在天花板加隔離的建筑物比天花板和內(nèi)部墻壁都加隔離的建筑物產(chǎn)生的衰減小。平均的樓層穿透損耗是樓層高度的函數(shù)。據(jù)資料記載，損耗線的斜率是- 1.9dB/層。第-層樓的平均穿透損耗，市區(qū)為 18dB 左右，郊區(qū)在 13dB 左右。特定樓層的測(cè)量表明，建筑物內(nèi)的損耗特性可看作是帶衰減的損耗波導(dǎo)。 例如當(dāng)電波沿著與室外窗戶垂直的方向的走廊方向傳播的時(shí)候，損耗可以達(dá)到 04dB/m 。當(dāng)計(jì)算隧道中的電波傳播情況時(shí)， 需要考慮隧道的傳播損耗。 這時(shí)可以把隧道簡(jiǎn)化成一個(gè)有耗波導(dǎo)來考慮。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在特定距離傳播損耗隨頻率增加而下降。當(dāng)工作頻段在2GHz 以下時(shí)，損耗曲線與工作頻率的關(guān)系呈指數(shù)衰減。對(duì)于