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。傳播模型是移動通信網(wǎng)小區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)。模型的價值就是保證了精度，同時節(jié)省了人力、費用和時間。在規(guī)劃某-區(qū)域的蜂窩系統(tǒng)之前，選擇信號覆蓋區(qū)的蜂窩站址使其互不干擾，是一個重要的任務(wù)。如果不用預(yù)期方法，唯-的方法就是嘗試法，通過實際測量進行。這就要進行蜂窩站址覆蓋區(qū)的測量，在所建議的方案中，選擇最佳者。這種方法費錢，費力。利用高精度的預(yù)期方法并通過計算機計算，通過比較和評估計算機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，運營商是否以比較經(jīng)濟合理的投資滿足了用戶的需求。由于我國幅

2、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存在較大差異。因此如果僅僅根據(jù)經(jīng)驗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。隨著我國移動通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，各運營商越來越重視傳播模型與本地區(qū)環(huán)境相匹配的問題。一個優(yōu)秀的移動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，一個

3、良好的移動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)計方法，測量出大量的數(shù)據(jù)，對模型進行校正。傳播模型的校正問題將在第4節(jié)中做具體的介紹。一個好的模型還應(yīng)該簡單易用模型應(yīng)該表述清楚，不應(yīng)該給用戶提供任何主觀判斷和解釋，因為主觀判斷和解釋往往在同-區(qū)域會得出不同的預(yù)期值。一個好的模型應(yīng)具有好的公認度和可接受性。應(yīng)用不同的模型時，得到的結(jié)構(gòu)有可能不-致。良好的公認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)人工建筑的數(shù)量、高度、分布和

4、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)工作頻率和移動臺運動狀況的影響。在相同地區(qū)，工作頻率不同，接收信號衰落狀況各異；靜止的移動臺與高速運動的移動臺的傳播環(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。3.1okumura-Hata模型Okumura-Hata模型由在日本測得的平均測量數(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：3.2C0ST231-Hata模型適合頻段：1500-2000MHz基站的天線高度Hb:30-200m移動臺天線高度Hm:1-10m覆蓋距離：1-20km大城

5、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)。C0ST231WalfishIkegami模型該模型適合于大城市環(huán)境。適合頻段：800-2000MHz使用的天線掛高：4-50m移動臺高度：1-3m覆蓋距離：0.02-5kmHeightofbuildings:Hroof(m)Widthofroad:w(m)Buildingseparation:b(m)Roadorientationwithrespecttothedirectradiopath:Phi(o)Urbanareas1基站和移動臺之間沒有直射徑的情況(smallcells)2基站和手機之間有直射路徑的情況(StreetCanyon)

6、微小區(qū)(天線低于屋頂高度)，路徑損耗模型如下：Lb=+26*log(d)+20*log(f)ford>=km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-Motley模型。規(guī)劃軟件ASSET使用的傳播模型在實際無線傳播環(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，對傳播模型進行了改進，考慮了現(xiàn)實環(huán)境中各種地物地貌對電波傳播的影響，從而更好的保證了覆蓋預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。模型表示式如下：KS、K6基站天

7、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基站和移動臺之間的距離。單位：km;hm、hoff移動臺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，K值會因地形、地貌的不同以及城市環(huán)境的不同而選取不同的值。表2例舉了一個曾經(jīng)用于中等城市電波傳播分析時的K值以及-些Clutter衰耗值。根據(jù)這些K參數(shù)，可以計算出傳播損耗中值。但是由于環(huán)境的復(fù)雜性，還要進行適當(dāng)?shù)男拚?。?dāng)蜂窩移動通信系統(tǒng)用于室內(nèi)時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

8、圍環(huán)境的基礎(chǔ)上統(tǒng)計預(yù)測。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-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候，損耗可以達到04dB/m。當(dāng)計算隧道中的電波傳播情況時，需要考慮隧道的傳播損耗。這時可以把隧道簡化成一個有耗波導(dǎo)來考慮。實驗結(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，損耗曲線與工作頻率的關(guān)系呈指數(shù)衰減。對于G