《移动通信场强预测》PPT课件.ppt

12.1 地面移动通信中电波传播的基本特点 及其研究方法,重点：准平坦地形市区基本传输损耗中值曲线,难点：各种校正因子,主要内容：,第12章 地面移动通信中接收场强的预测,12.2 Okumura （奥村）预测方法,12.3 GB/T 14617.1-93 预测方法,第12章 地面移动通信中接收场强的预测,移动通信，就是处于移动状态的通信对象之间 的通信，它包含移动用户之间的通信，以及固定用 户与移动用户之间的通信。,地面移动通信主要使用的频段为VHF和UHF, 频率为150MHz、450MHz、900MHz、1800MHz。,移动通信按其服务区域可分为：,地面移动通信,海上移动通信,航空和航天移动通信,12.1 地面移动通信中电波传播的基本特点 及其研究方法,1. 传播方式为视距传播，直接波与反射波叠加,2. 由多径传输造成的快衰落十分严重,3. 移动台运动引起中等速率的衰落,4. 多普勒效应使接收信号产生极大的起伏,5. 气象变化，引起慢衰落,基本特点：,在地面移动通信中，接收信号是一种时间和地点上的随机信号。,它是以某个地区大量实测的数据为基础，用统 计的方法得出作为距离、天线高度、地形类型和频 率等函数的信号场强中值的预报曲线。,信号覆盖区内的场强如何预测？,通常使用场强预报曲线进行。,在给定的统计时间内，有50%时间的场强（或传输损耗）超过某个数值，则这个数值就称之为场强中值(或传输损耗中值)。,场强中值：,地面移动通信场强预测方法：,Okumura预测方法,GB/T 14617.1-93方法,代号：GB/T 14617.1-93,名称：陆地移动业务和固定业务传播特性 第一部分: 陆地移动业务传播特性,简介： 本标准规定303000MHz频段陆地移动业 务传播预测方法，包括场强预测模式、干扰预测模式、覆盖预测方法和协调距离计算方法。本标准适 用于303000MHz频段陆地移动通信网规划、系统 设计和频谱管理中的传播预测。,12.2 Okumura预测方法,测量环境包含了市区、郊区和开阔区，测量频率为453、922、1317、1430、1920MHz；发射天线的高度范围为301000m；接收天线的高度范围为27m。,12.2.1 场强测试情况和数据处理方法,Okumura（奥村）等人于20世纪60年代初期在东京地区进行了大量的场强测试工作。,测量设备（场强计和记录仪等）装在汽车上， 在汽车行驶中进行测量，,测量数据由记录仪记录。,场强测试方法：,在20m左右的距离段（称为小段）内对测量数据进行平均，得到小段均值。,最后绘成经验曲线。,在11.5km的距离内计算小段均值的中值。,奥村(Okumura)模型,OM模型（Okumura模型）： 由奥村等人，在日本东京，使用不同的频率， 不同的天线高度，选择不同的距离进行一系列测 试，最后绘成经验曲线构成的模型。,思路：将城市视为“准平滑地形”，给出城市场强中值。对于郊区，开阔区的场强中值，则以城市场强中值为基础进行修正。对于“不规则地形”也给出了相应的修正因子。,12.2.2 传播路径分类,按建筑物和树林的密度与屏蔽程度，把传播路 径的人为环境分成三区：,Okumura预测方法中，将城市视为“准平坦地形”， 给出中值场强或基本传输损耗中值。对于郊区和开 阔区的场强中值则以此场强中值为基础进行修正。,（1）开阔区：指传播路径上没有或很少有高建筑物 及大树的开阔地区，如农田、广场等。,（2）郊区：指在移动台附近有不太密集的12层 楼房和稀疏小树林的地区，如农村及市郊公路网等 地区。,（3）市区：指有密集建筑物和高楼大厦的地区，如 城市和大市镇等。,按地形条件把传播路径分成五类：,（1）准平坦地形路径；,（2）丘陵地形路径；,（3）孤立山岳阻挡路径；,（4）倾斜地形路径；,（5）水陆混合路径。,图 1221 准平坦地形市区场强中值曲线（f =150MHz）,12.2.3 准平坦地形市区场强中值曲线,图 1222 准平坦地形市区场强中值曲线（f =450MHz）,是指天线的有效高度，定义为基地台天线中心 相对于传播方向离基地台315km范围（如路径长 度不够15km，此范围可缩小）内地形的平均高度。,基地台天线高度,设上述范围的地形平均海拔高度为hom，基地台 海拔高度为hob，基地台天线中心离地面高度为he， 那么基地台天线的有效高度hb可写为,（1222）,上式适用于hobhom的情况。如果情况相反，那么 基地台天线的高度可认为等于其实际离地高度，即,（1223）,而移动台天线高度hm则是指路面以上的高度。,12.2.4 准平坦地形市区相对于自由空间的 基本传输损耗中值曲线,路径的基本传输损耗定义为各向同性天线的辐射功率与各向同性的接有共轭匹配负载的接收天线接收到的功率之间的分贝数之差，即 Lb=Pr-PL dB (1224) 如以L0表示自由空间的基本传输损耗，那么相对于自由空间的市区基本传输损耗中值为 Am(f,d)=Pr-PL-L0 dB (1225),12.2.5 各种校正因子,各种校正因子都是针对准平坦地形的市区场强 中值的，它们以增益的形式给出。,正值表示增益，负值表示衰减。,因此，预测场强中值时，要把准平坦地形的市区 场强中值加上有关的校正因子；,而预测基本传输损耗中值时，则要从准平坦地形 市区基本传输损耗中值中减去有关的校正因子。,1.基地台天线高度增益因子,市区相对于200m的基地台天线高度增益因子Hb(he,d)。该曲线族以基地台天线有效高度为主变量，以距离为参变量。Hb(he,d)与频率无关。,2. 移动台天线高度增益因子,市区移动台天线高度增益因子Hm(hm,f)与距离无关，而与频率有关，且与移动台所处地点的建筑物高度和密度（大城市或中小城市）有关。,3. 街道走向校正因子,街道走向校正因子Kv（垂直于传播方向）和Kp（平行于传播方向）。 平行于传播方向的街道上之场强高于垂直于传播方向的街道上之场强。,4.郊区校正因子,郊区传播条件优于市区，故其校正因子Ks为正值。它与频率和距离有关。,5.开阔区和准开阔区校正因子,准开阔区是介于开阔区和郊区之间的区域。准开阔区和开阔区 的传播条件都比市区好得多，它们的校正因子Q0和Qr都是正值。,6. 丘陵地形校正因子,图 12212 （f=453MHz）,图 12213 （f=922MHz）,图 12214 （f=1430MHz）,7. 孤立山岳阻挡地形校正因子,相对于山岳高度 h=200m的归一化校 正因子Ki。 当h200m时， 校正因子取Ki， 由下式确定：,图12216,(1228),图 12217,8.倾斜地形校正因子,倾斜地形是指在510km内 地面倾斜的地形。若在电波传播 方向上，地形逐渐升高，称之为 正斜坡，倾角为+m；反之， 为负斜坡，倾角为-m。,平均倾斜角m的单位为毫弧度（mr）。,具有正倾斜角的地形使场强增加， 具有负倾斜角的地形使场强减小。,图 12218,9.水陆混合地形校正因子,图上的实线对应于陆地 位于发射侧的情况，虚线对 应于陆地位于接收侧的情况。 如陆地或水面位于路径 的中部，则Ksi取虚线和实线 的中间值。,12.2.6 Hata（哈塔）公式,为了使Okumura预测方法可以用计算机进行计 算，Hata对Okumura预测曲线作了公式化拟合，所 得准平坦地形市区基本传输损耗中值公式为,（1229）,式中，d为路径长度，适合于120km范围； f为工作频率，适用于1501500MHz范围； hb为基地台天线高度，适用于30200m范围； hm为移动台天线高度，适用于120m范围。,参数(hm)可表示成：,(中小城市),（大城市，f200MHz）,（大城市，f400MHz）,郊区校正因子Ks的拟合公式为,开阔区校正因子Q0的拟合公式为,(12214),(12213),12.3 GB/T14617.193预测方法,GB/T14617.193预测方法与Okumura/Hata 方法基本相同，但对该方法做了以下几点修正：,（5）建议林区路径的基本传输损耗中值按市区公式 计算。,（4）改变山地和丘陵路径的基本传输损耗中值的计 算方法。,（3）扩展Hata公式中的(hm)取中、小城市的值。,（2）扩展Hata公式的适用距离。,（1）引入建筑物密度修正因子。,内容小结,地面移动通信主要的传播方式为视距传播。由 于多径效应、阴影效应以及多普勒效应，而引起衰落，使得接收信号是一种随时间和地点而变化的随机信号。,12.1 地面移动通信中电波传播的基本特点 及其研究方法,地面移动通信场强预测通常使用场强预报曲线。,