移動通信常見電波傳播損耗預測模型

移動通信常見電波傳播損耗預測模型

作者：李少勇郭凱學號：22201010782220100420

時間：2013-10-13電波傳播損耗預測目的

掌握基站周圍所有地點處接收信號的平均強度及變化特點，以便為網(wǎng)絡覆蓋的研究以及整個網(wǎng)絡設計提供基礎方法

根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析歸納出基于不同環(huán)境的經(jīng)驗模型，在此基礎上對模型進行校正，使其更加接近實際，更準確確定傳播環(huán)境的主要因素

（1）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（6）系統(tǒng)的工作頻率和移動臺運動等因素

常用的電波傳播損耗預測模型Hata模型

根據(jù)應用頻率的不同，分為Okumura-Hata模型和COST231Hata模型CCIR模型LEE模型COST231Walfisch-Ikegami模型（WIM模型）Okumura-Hata模型日本科學家奧村通過對城市進行大量無線電波傳播損耗的測量，得出一系列經(jīng)驗曲線用于無線蜂窩網(wǎng)絡的規(guī)劃設計。在這些經(jīng)驗曲線的基礎上，得出了簡化的Hata模型適用范圍

頻率范圍f:150-1500MHz

基站天線高度Hb:30-200m

移動臺高度Hm:1-10m

距離d:1-20km路徑損耗計算的經(jīng)驗公式

式中：f-工作頻率Ccell-小區(qū)類型校正因子

ht-基站天線有效高度Cterrain-地形校正因子

hr-移動臺天線有效高度

a(hr)-有效天線修正因子

d-基站天線與移動臺天線水平距離校正因子COST231-Hata模型適用范圍

頻率范圍f:150-1500MHz

基站天線高度Hb:30-200m

移動臺高度Hm:1-10m

距離d:1-20km經(jīng)驗公式

Lm'=Lm+Cm

其中Cm為大城市中心校正因子

中等城市和郊區(qū)為0dB，大城市中心為3dB

兩種Hata模型的主要區(qū)別COST-231Hata模型適用于1500－2000MHz，在1km以內(nèi)預測不準

Okumura-Hata適用于1500MHz以下的大于1公里范圍的宏小區(qū)COST-231Hata模型頻率衰減因子為33.9

Okumura-Hata模型的頻率衰減因子為26.16COST-231Hata模型還增加了一個大城市中心衰減，大城市中心地區(qū)路徑損耗增加3dBCCIR模型該模型由原CCIR（現(xiàn)ITU-R）提出，綜合考慮了自由空間傳播和地形效應損耗對于無線電波傳播的影響經(jīng)驗公式

Lm=Lm（Hata模型）-B

該公式是Okumura-Hata模型在城市傳播環(huán)境下的應用，校正因子為：

B=30-25log（地面建筑覆蓋率）

路徑損耗隨建筑物密度而增大

LEE模型優(yōu)點

（1）模型中的主要參數(shù)易于根據(jù)測量值調(diào)整，適合本地無線傳播環(huán)境，準確性高

（2）路徑損耗預測算法簡單，計算速度快應用

無線通信系統(tǒng)分類

LEE宏蜂窩模型

LEE微蜂窩模型

LEE宏蜂窩模型基本思路

先把城市當成平坦的，只考慮人為建筑物的影響，在此基礎上再把地形地貌的影響加進來地形地貌影響的三種情況

無阻擋

有阻擋

水面反射

無阻擋

式中：r0為1公里，f0為850Mhz

h1'為天線有效高度，h1為天線實際高度

當f<f0時，n=20；當f>f0時，n=30有阻擋

式中L(v)為由山坡等地形引起的衍射損耗水面反射

其中a為由于移動無線通信環(huán)境引起的衰減因子COST231Walfisch-Ikegami模型（WIM模型）應用

（1）用于建筑物高度近似一致的郊區(qū)和城區(qū)環(huán)境

（2）常用于移動通信系統(tǒng)（GSM/PCS/DECT/DCS）設計

（3）可計算基站發(fā)射天線高于、等于或低于周圍建筑物等不同情況的路徑損耗兩種情況

（1）視距傳播情況，路徑損耗

L=42.6+26log(d)+20log(f)

(2)非視距傳播情況，路徑損耗L=L0+L1+L2

其中L0—空間損耗

L1—由沿屋頂下沿最近的衍射引起的衰落損耗

L2—沿屋頂?shù)亩嘀匮苌洌ǔ俗罱难苌洌?/p>

傳播模型的適用范圍

適用范圍傳播模型宏蜂窩（>1km）微蜂窩（<1km）頻率（Mhz）天線高度（m）城區(qū)/郊區(qū)/鄉(xiāng)村HataOkumura宏蜂窩150-1500基站：30-200移動臺：1-10城市、郊區(qū)、鄉(xiāng)村COST231宏蜂窩1500-2000同上城市、郊區(qū)、鄉(xiāng)村CCIR宏蜂窩150-2000同上城市、郊區(qū)LEE宏蜂窩450-2000城市、郊區(qū)、鄉(xiāng)村微蜂窩分LOS和NLOS450-2000城市、郊區(qū)WIM0.02-5km分LOS和NLOS800-2000基站：4-50移動臺：1-3城市、郊區(qū)傳播模型的使用及評價Hata模型

（1）參數(shù)易獲得，模型易使用

（2）但未考慮建筑物的高度和密度、街道的分布和走向等重要因素的影響，預測值和實際值的誤差較大CCIR模型

（1）考慮了建筑物密度的影響，引入?yún)?shù)B（被建筑物覆蓋區(qū)域的百分比），