移動通信常見電波傳播損耗預(yù)測模型

作者：李少勇郭凱學(xué)號：22201010782220100420

時間：2013-10-13電波傳播損耗預(yù)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(luò)覆蓋的研究以及整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提供基礎(chǔ)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?zāi)Ｐ停诖嘶A(chǔ)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(yù)測模型Hata模型

根據(jù)應(yīng)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(xué)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(luò)的規(guī)劃設(shè)計。在這些經(jīng)驗曲線的基礎(chǔ)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(yù)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(yīng)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(yīng)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?zé)o線傳播環(huán)境，準確性高

（2）路徑損耗預(yù)測算法簡單，計算速度快應(yīng)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(dāng)成平坦的，只考慮人為建筑物的影響，在此基礎(chǔ)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(dāng)f<f0時，n=20；當(dāng)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(yīng)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(shè)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(yù)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），