无线城市建设中WLAN室外覆盖规划设计与路径损耗模型研.doc

无无线线城城市市建建设设中中W WL LA AN N 室室外外覆覆盖盖规规划划设设计计与与路路 径径损损耗耗模模型型研研究究 摘要摘要 无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它利用射频 （RF）技术，取代旧式的双绞线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功 能。无线网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，并且可以随需移 动或变化。WLAN 已经成为宽带接入的有效手段之一，使用 WLAN 的区域及其承 载的业务愈来愈多。为了更好地构建理想中的无线网络，我们需要进行合理的 布局规划，而为了能够合理地进行布局规划，我们首先要对 WLAN 的路径损耗模 型进行计算分析。本文首先分析了现在常用的几种路径损耗模型，然后用 COST-231-Walfisch-Ikegami 模型来分别计算分析在大城市密集城区环境下不 同的街区轴线和连接发射机和接收机天线的夹角，不同的移动台有效天线高度， 不同的街道宽度对路径损耗的影响，得到以下三条结论(1) 将 WLAN 室外覆盖 系统可容忍最大路径损耗值作为参考进行系统基站 AP 的布局规划, 可进行立 体网布局, 低天线高度的 AP 负责街道、广场和低楼层覆盖, 高天线高度的 AP 负责对较高 楼层的覆盖;(2) 为了扩大单 AP 的覆盖范围, 考虑使用高功率、 高接收灵敏度的 AP/ 基站, 同时考虑使用高增益的天线/ 智能天线或塔顶放大 器来提高系统可容忍最大路径损耗值, 从而实现有效的 WLAN 信号覆盖；（3） 在街道宽度较小的地区部署 WLAN 网络时，离屋顶下沿最近的衍射引起的衰落比 较明显，必须考虑给接收信号强度一个合适的衰落储备，以保证用户接收到的 信号质量。然后对- 模型进行分析计算，对两个模型 进行对比，进一步印证了以上三条结论，并分析了在不同场景下两大模型的优 劣，从而为无线局域网规划时的路径损耗模型选用以及布局策略提供了有价值 的参考信息。 关键词：WLAN ；室外覆盖规划与设计； 路径损耗 ；COST231- Walfish-Ikegami 模型； 模型 Abstract WLAN is a new technology that combined with computer network technology and wireless communication technology. It uses radio frequency (RF) technology, to replace the old twisted pair constitute a local area network, to provide all the functions that traditional wired Network provided.Wireless network infrastructure do not need to be buried or hidden in the wall, and can move or change with Customers need .WLAN has become one of the effective means for broadband access, more and more region deployed WLAN and more and more business carried by WLAN .In order to construct the ideal wireless network, we need to carry on the reasonable layout, and to be able to reasonably layout planning, we should first of all to do the WLAN path loss models calculation and analysis.This paper first analyzed several commonly used path- loss model, and then selected the COST231-Walfish-Ikegami model to analyze how the loss-path changed with the three Impact factor-the angle between Block axis and the line that connected the transmitter and the receiver,the Mobile stations Height and the Street width .then we get out the following three conclusions： (1) when we put the WLAN outdoor coverage systems maximum tolerate path -loss value as a reference to planning our systems AP layout planning, we can three- dimensional network layout,low antenna height of the AP is responsible for streets, squares and low-floor coverage,while high antenna height of the AP is responsible for covering the upper floors; (2) in order to expand the coverage of a single AP, we may consider to use the AP/ base station that have high power and high receiver sensitivity ,at the same time to achieve effective WLAN signal coverage ,we need to taking account of the high gain antennas / smart antenna or tower-mounted amplifiers to improve the systems tolerated maximum path loss value; (3) when deploying WLAN networks in areas with smaller width of the street , the path-loss that caused by the diffraction from the nearest roof-along is more obvious ,so we must consider to give the received signal strength a fading margin to ensure the users signal quality. Then I analyzed the COST231-Hata model , comparing the two models, and further more confirms the conclusion of the above three references, at the same time I analyzed the pros and cons of the two models in different settings so as to provides some valuable reference information for the path loss model selection and layout strategy in wireless LAN planning. Key words: WLAN；outdoor coverage planning and design；path loss； COST231- Walfish-Ikegami model; COST231-hata model 目录目录 第一章 绪论.1 1.1 课题来源 .1 1.2 国内外研究现状 .1 第二章 无线城市建设中 WLAN 室外覆盖规划设计.3 2.1 无线城市简介.3 2.2 WLAN 简介 .3 2.2.1 无线局域网的优点.3 2.2.2 无线局域网的理论基础.4 2.2.3 无线局域网的不足之处.5 2.3 WLAN 协议标准 .5 2.3.1IEEE802.11 系列协议.5 2.3.2 蓝牙规范（Bluetooth） .7 2.3.3 HomeRF 标准.7 2.3.4 HyperLAN/2 标准.7 2.4 无线局域网标准的比较 .8 2.5 无线网络管理问题.8 2.6 WLAN 的室外覆盖环境 .8 2. 7 WLAN 室外覆盖规划设计 .10 2.7.1 无线局域网的主要组件 .10 2.7.2 两大基本的 WLAN 的网络结构 .10 2.7.3 无线局域网室外覆盖方式 .10 第三章 常用的 WLAN 路径损耗模型介绍.12 3.1 标准宏小区（STANDARD MACROCELL MODEL）传播模型.12 3.2 HATA 模型.14 3.2.1.Okumura-Hata 模型 .14 3.2.2 COST-231-Hata 模型 .15 3.3 CCIR 模型.15 3.4 COST-231-WALFISCH-IKEGAMI 模型 .16 3.4.1 视距传播的情况 .16 3.4.2 非视距传播的情况 .16 3.5 小结.18 第四章 基于 COST-231-WALFISCH-IKEGAMI 模型对不同城市环境下路径损耗的 计算与分析.19 4.1 COST-231-WALFISCH-IKEGAMI 模型初步分析.19 4.2 对 COST-231-WALFISCH-IKEGAMI 模型中最近阴影损耗的计算分析 .20 第五章 COST-231-WALFISCH-IKEGAMI 模型与 COST-231-HATA 模型应用的对比 分析.23 5.1 用COST231-HATA模型对大城市密集市区的路径损耗的预测分析 .23 5.2 COST-231-WALFISCH-IKEGAMI 模型与 COST-231-HATA模型的对比分析 .23 第六章 WLAN 室外覆盖规划建议.25 总 结.25 参考文献.26 致谢.28 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题来源课题来源 WLAN 是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它利用射频（RF）技术， 取代旧式的双绞线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功能。无线网络 所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，并且可以随需移动或变化。目 前 WLAN 已经成为宽带接入的有效手段之一，使用 WLAN 的区域及其承载的业务 愈来愈多。为了更好地构建理想中的无线网络，我们需要研究不同室外场景下 WLAN 覆盖的规划与设计方法，而为了确保规划与设计能很好地应用于实际场景， 我们有必要研究其路径损耗。 WLAN 室外覆盖规划设计，是为了合理地利用给定的资源，高效地组建起一 个可以很好地满足客户需求的 WLAN，而研究 WLAN 的路径损耗，则是为了确保 在进行室外覆盖规划与设计时有据可依。因为只有在一定范围内的损耗是可以 接受的，超过容忍范围，所规划的 WLAN 将没有实际应用价值。 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 无线通信系统中获取信道模型的方式有两种，一是考虑到传播环境的严格 的物理信道；一是采用试验的方法，首先测量出各种环境下的传播特性，然后 基于各种环境量导出的统计模型。而大多数实际应用的模型实际上是结合了上 述两种方法得到的。 国外 WLAN 技术研究起步早，应用上也早。最早的无线局域网体系可以追 溯到 50 年前第二次世界大战期间。当时，美国陆军研发出了一套无线电传输技 术，采用无线电信号进行资料的传输。这项技术令许多学者产生了灵感。1971 年，夏威夷大学的研究员创建了第一个无线电通讯网络，称作 ALOHNET。这个 网络包含 7 台计算机，采用双向星型拓扑连接，横跨夏威夷的四座岛屿，中心 计算机放置在瓦胡岛上。从此，无线网络正式诞生。 由于国外理论研究与实际应用都较早，所以国外在室外覆盖规划设计与路 径损耗研究上已经探索了很多年了，而且取得了一大批研究成果，目前常用的 WLAN 路径损耗模型 Okumura-Hata 模型，COST231-Walfish-Ikegami 模型， Longley-Rice 模型，Durkin 模型，Egli 模型和 Lee 模型等都由国外学者提出。 我国无线局域网技术在 19901995 年间开始建立基本概念，在 19952000 年间开始对其进行初步的技术分析与应用研究，2000 是我国无线局域网研究的 一个重要时间点，从这一年起，直到 2010 年末每年发表的无线局域网相关方面 的论文数都超过 1000 篇，且论文的研究重点从基本的实际部署需要出发， 20002005 年侧重于解决在实际网络部署中遇到的信号覆盖，接入，布线等问 题。20062010 年则侧重于对前五年中的一些实际应用方案进行改进，并开始 关注无线网络的安全问题，其未来的发展方向问题。而 20112012 年 3 月底为 止，研究的侧重点在于扩大无线局域网的功能，将 IP 通信技术与流媒体技术融 入无线局域网中，为无线局域网开发安全芯片，安全算法等，还加大了对不同 网络融合的研究。 但与国外比起来我国在 WLAN 研究与应用上仍然相对滞后，尤其是在一些 协议开发与算法开发上，主要是在国外研究的基础上进行改进，发展出适合我 国实际应用环境的规划与设计程序，开发出灵活的方法对国外模型中一些参数 进行适当的修正。 第二章第二章 无线城市建设中无线城市建设中 WLAN 室外覆盖规划设计室外覆盖规划设计 2.1 无线城市简介无线城市简介 无线城市是指利用多种无线接入技术，为整个城市提供随时随地随需的无线 网络接入。业内人士则认为，无线城市，首先是一张多层次、全覆盖、具有宽 带、泛在、融合特性的信息网络，使得用户根据应用和场景自由切换，随时接 入最佳网络，为市民构建一个能够便捷、安全、迅速接入信息世界的通道，它 是所有数字化、智慧化信息应用的基础；同时无线城市也是一张融合了互联网、 移动互联网和物联网的信息应用平台，通过聚合大量信息内容和应用，能够为 市民的购物、出行、学习、教育、保健等方面提供便利，能为为企业的开张、 销售、宣传、管理等方面提供有力工具，能够为政府的政务公开、监督、城市 管理等方面提供有益帮助。 目前用来组建无线城市的无线网络技术有蓝牙技术，无线局域网技术，无 线城域网技术。蓝牙技术适用于小范围的无线网络的组建，主要用于实现无线 个人网，方便个人将旁边的设备无线互联。无线局域网技术主要用于组建一定 区域范围内的无线网络，可以提供现有的有线局域网的所有服务，可以快速灵 活地进行部署。而无线城域网主要使用 Wimax 技术来构筑大范围的无线网络， 用来实现城市范围内的广域无线网络，方便城市人们可以随时随地接入网络。 2.2 WLAN 简介简介 无线网络的历史起源可以追溯到 50 年前第二次世界大战期间。当时，美国 陆军研发出了一套无线电传输技术，采用无线电信号进行资料的传输。这项技 术令许多学者产生了灵感。1971 年，夏威夷大学的研究员创建了第一个无线电 通讯网络，称作 ALOHNET。这个网络包含 7 台计算机，采用双向星型拓扑连接， 横跨夏威夷的四座岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。从此，无线网络正式诞 生。 2.2.1 无线局域网的优点无线局域网的优点 （1）灵活性和移动性。在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限 制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无 线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动 且能同时与网络保持连接。 （2）安装便捷。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量， 一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。 （3）易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的 改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程， 无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。 （4）故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良 而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。无线 网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。 （5）易于扩展。无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小 型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点间漫游等有线网络 无法实现的特性。 由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。最近几年，无线 局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。 2.2.2 无线局域网的理论基础无线局域网的理论基础 目前，无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即红外线和无线电波。按 照不同的调制方式，采用无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方 式与窄带调制方式。 （1）红外线（Infrared Rays，IR）局域网 采用红外线通信方式与无线电波方式相比，可以提供极高的数据速率，有较 高的安全性，且设备相对便宜而且简单。但由于红外线对障碍物的透射和绕射 能力很差，使得传输距离和覆盖范围都受到很大限制，通常 IR 局域网的覆盖范 围只限制在一间房屋内。 （2）扩频（Spread Spectrum，SS）局域网 如果使用扩频技术，网络可以在 ISM（工业、科学和医疗）频段内运行。 其理论依据是，通过扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比的提高。扩频通信 具有抗干扰能力和隐蔽性强、保密性好、多址通信能力强的特点。扩频技术主 要分为跳频技术（FHSS）和直接序列扩频（DSSS）两种方式。 所谓直接序列扩频，就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱， 而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信 号。而跳频技术与直序扩频技术不同，跳频的载频受一个伪随机码的控制，其 频率按随机规律不断改变。接收端的频率也按随机规律变化，并保持与发射端 的变化规律一致。跳频的高低直接反映跳频系统的性能，跳频越高，抗干扰性 能越好，军用的跳频系统可达到每秒上万跳。 （3）窄带微波局域网 这种局域网使用微波无线电频带来传输数据，其带宽刚好能容纳信号。但 这种网络产品通常需要申请无线电频谱执照，其它方式则可使用无需执照的 ISM 频带。 2.2.3 无线局域网的不足之处无线局域网的不足之处 无线局域网在能够给网络用户带来便捷和实用的同时，也存在着一些缺陷。 无线局域网的不足之处体现在以下几个方面： （1）性能。无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射 装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输， 所以会影响网络的性能。 （2）速率。无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。目前，无线局域 网的最大传输速率为 54Mbit/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。 （3）安全性。本质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散 的。从理论上讲，很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信 息泄漏。 2.3 WLAN 协议标准协议标准 无线局域网技术（包括 IEEE802.11、蓝牙技术和 HomeRF 等）将是新世纪 无线通信领域最有发展前景的重大技术之一。以 IEEE（电气和电子工程师协会） 为代表的多个研究机构针对不同的应用场合，制定了一系列协议标准，推动了 无线局域网的实用化。 2.3.1IEEE802.11 系列协议系列协议 作为全球公认的局域网权威，IEEE 802 工作组建立的标准在局域网领域内 得到了广泛应用。这些协议包括 802.3 以太网协议、802.5 令牌环协议和 802.3z100BASE-T 快速以太网协议等。IEEE 于 1997 年发布了无线局域网领域第 一个在国际上被认可的协议802.11 协议。1999 年 9 月，IEEE 提出 802.11b 协议，用于对 802.11 协议进行补充，之后又推出了 802.11a、802.11g 等一系列 协议，从而进一步完善了无线局域网规范。IEEE802.11 工作组制订的具体协议 如下： （1）802.11a 802.11a 采用正交频分（OFDM）技术调制数据，使用 5GHz 的频带。OFDM 技术将无线信道分成以低数据速率并行传输的分频率，然后再将这些频率一起 放回接收端，可提供 25Mbit/s 的无线 ATM 接口和 10Mbit/s 的以太网无线帧结 构接口，以及 TDD/TDMA 的空中接口。在很大程度上可提高传输速度，改进信 号质量，克服干扰。物理层速率可达 54Mbit/s，传输层可达 25Mbit/s，能满足 室内及室外的应用。 （2）802.11b 802.11b 也被称为 Wi-Fi 技术，采用补码键控（CCK）调制方式，使用 2.4GHz 频带，其对无线局域网通信的最大贡献是可以支持两种速率-5.5Mbit/s 和 11Mbit/s。多速率机制的介质访问控制可确保当工作站之间距离过长或干扰 太大、信噪比低于某个门限值时，传输速率能够从 11Mbit/s 自动降到 5.5Mbit/s，或根据直序扩频技术调整到 2Mbit/s 和 1Mbit/s。在不违反 FCC 规定 的前提下，采用跳频技术无法支持更高的速率，因此需要选择 DSSS 作为该标准 的惟一物理层技术。 （3）802.11g 2001 年 11 月，在 802.11 IEEE 会议上形成了 802.11g 标准草案，目的是在 2.4GHz 频段实现 802.11a 的速率要求。该标准将于 2003 年初获得批准。 802.11g 采用 PBCC 或 CCK/OFDM 调制方式，使用 2.4GHz 频段，对现有的 802.11b 系统向下兼容。它既能适应传统的 802.11b 标准(在 2.4GHz 频率下提供 的数据传输率为 11Mbit/s)，也符合 802.11a 标准(在 5GHz 频率下提供的数据传 输率 56Mbit/s)，从而解决了对已有的 802.11b 设备的兼容。用户还可以配置与 802.11a、802.11b 以及 802.11g 均相互兼容的多方式无线局域网，有利于促进无 线网络市场的发展。 （4）其他相关协议 IEEE802 工作组今后将继续对 802.11 系列协议进行探讨，并计划推出一系 列用于完善无线局域网应用的协议，其中主要包括 802.11e（定义服务质量和服 务类型）、802.11f（AP 间协议）、802.11h（欧洲 5GHz 规范）、802.11i（增强 的安全性300 ()8.29(lg1.54)4.97 1.1 crerec rere fMHZa HHfMHZ a HH 时）当（时） re H ：移动台有效天线高度(M)，定义为移动台高出地表的高度。 d：基站天线和移动台天线之间的水平距离。 cell C ：小区类型校正因子，在不同情况下取不同的值。 2 2 0( 2lg(/28)5.4 4.78(lg)18.33lg40.98 c cell cc Cf ff 城市） （郊区） （乡村） terrain C ：地形校正因子。 此模型是根据测试数据统计分析得出的经验公式，应用频率在 150M 到 1500MHZ 之间，适用与小区半径大于 1KM 的宏蜂窝系统，基站有效天线高度在 30M 到 200M 之间，移动台有效天线高度在 1M 到 10M 之间。 3.2.2 COST-231-Hata 模型 (24) ()46.3 33.9lg13.82lg() (44.9 6.55lg)lg cre tete terrainMcell L dBfha hhd CCC M C ：大城市中心校正因子。 0( 3dB( M dB C 中等城市和郊区） 大城市中心） 此模型应用频率在 1500MHZ 到 2000MHZ 之间，应用与宏蜂窝系统，发射有 效天线高度在 30M 到 200M 之间，接收有效天线高度在 1M 到 10M 之间。 总之以上 COST-231 Hata 模型和 Okumura-Hata 模型主要的区别在于频率 衰减的系数不同。COST-231 Hata 模型的频率衰减因子为 33.9，Okumura -Hata 模型的频率衰耗因子为 26.16。另外增加了一个大城市中心校正因子 M C ,城市 中心地区路径损耗增加 3dB。 3.3 CCIR 模型模型 该模型是反映自由空间路径损耗与地形引入的路径损耗联合效果的经验公式。 (2-5)()69.5526.16lg13.82lg()(44.96.55lg)lg cterete L dBfha hhdB 该模型为 Hata 在城市传播环境下的应用，其校正因子为 B，其它参数的意 义与 Okumura-Hata 模型中的参数一致。 B3025lg(被建筑物覆盖的区域的 百分比)。 3.4 COST-231-Walfisch-Ikegami 模型模型 此模型是基于 Walfisch-Bertoni 模型和 Ikegami 模型，广泛应用与建筑 物高度近似一致的郊区和城区环境，该模型考虑了自由空间损耗、从建筑物顶到 街面的损耗以 及 街 道 方 向 的 影 响 。 因 此 发 射 天 线 可 以 高 于 、 低 于 或 等 于 周 围 建 筑 物 。COST-231Walfisch-Ikegami 模型也被成 为 WIM 模型，其参数的有效范围为：载波频率在 80OMHZ 到 2000MHZ 之间，发 射有效天线高度在 4M 到 50M 之间，接收有效天线高度在 1M 到 3M 之间，移 动台天线和基站天线的水平距离在 0.02km 到 5km 之间。 WIM 模型分为视距传 播（LOS）和非视距传播（NLOS）两种情况来计算路径损耗，其中视距传播对应 移动台与基站间存在直达路径的情况，非视距传播对应移动台和基站间不存在直 达路径的情况。 3.4.1 视距传播的情况视距传播的情况 (2-6)() 42.6 26lg20lg c L dBdf d ：基站天线和移动台天线之间的水平距离 KM c f ：载波频率 MHz 3.4.2 非视距传播的情况非视距传播的情况 (2-7) 012 LLLL 0 L ：自由空间损耗，即： 0 L 32.45+10lg +20lg d c f 1 L 是指由离屋顶下沿最近的衍射引起的衰落 (2-8) 111 16.9 10lg10lg20lg() crm LwfhhL（） （其中 是接收机所在的街道宽度， r h 是建筑物的平均高度， m h 是接收天线 的高度）且： （2-9） 00 000 11 000 10 0.357 (035 ) ( )2.5 0.075(35 )(3555 ) 4 0.1114(55 )(5590 ) L 上式中 是由街区轴线和连接发射机和接收机天线的夹角。 代表沿屋顶的多重衍射（除了最近的衍射）引起的衰落。 2 L （2-10） 221 lglg9lg ac df LKKKdKfb 其中： 21 18lg(1)()(2 11) 0() 54() 54 0.8()(0.5)(2 12) 54 0.4()(0.5) 18() (2 13)15() 18() 0.7(1) 925 4 BRBR BR BR a BRBR BRBR BR dBR BR R C f hhhh L hh hh Khhhhdkm hhhhdkm hh Khh hh h f K 并且 并且 （郊区，农村环 (2 14) 1.5(1) 925 C f 境下） （大城市环境下） 在上列公式中, 是发射天线高度，b 是相邻建筑物中心的距离， B h, RC hf 的意思与上相同。 3.5 小结小结 综上所述：以上几种常用的传播模型都各自的特点、适用范围。在 900M 和 1800M 双频网络的实际应用中需要结合实际地形、复杂多变的无线传播环境下进 行灵活选取应用适当的模型，才可能准确地预测路径衰耗、实际覆盖范围，故对 此进行规类总结得出表 3.1。 表 3.1：传播模型特性 Fig3.1: Propagation model characteristic 传播模型 蜂窝类型频率 (MHZ) 基站天 线高度 (M) 移动 台天 线高 度(M) 适用范围 Okumura- Hata 宏蜂窝 150-150030200110 城区、郊 区、乡村 Hat a COST- 231Hata 宏蜂窝 1500-200030200110 城区、郊 区、乡村 CCIR 宏蜂窝 150-200030200110 城区、郊 区 WIM 0.02km- 5km 800-200045013 城区、郊 区 第四章第四章 基于基于 COST-231-Walfisch-Ikegami 模型对不同城模型对不同城 市环境下路径损耗的计算与分析市环境下路径损耗的计算与分析 4.1 COST-231-Walfisch-Ikegami 模型初步分析模型初步分析 WLAN 进行室外覆盖及布局规划需根据不同区域场景实施, 可以设置新站点, 也可以与原 有的 GSM/CDMA/ WCDMA/ TD - SCDMA/ PHS 基 站 共 站址。对于 不同的 AP 高度 H t , 其覆盖情况会如何呢? 信号能否覆盖到底层的街道或者 较远处的不同楼层? 由于视距情况下情况相对简单，只需要考虑距离和频率对 路径损耗的影响；因此下面我们统一约定基站天线高度大于接收天线高度，并 且只进行大城市和非视距情况下进行不同 AP 高度 ( H t ) 、不 同 STA 高度 ( H r ) 和不同距离 d 的空间传播损耗计算, 从而为 WLAN 在密集市区环境下 的基站布局及室外覆盖提供路径损耗方面的依据。 由于 WLAN 运行在 2.4G 频段下，在上述条件下 WLAN 室外路径损耗模型可用 如下公式表示： 11 (66.2520lg)16.910lg 20lg()( )48.56 18lg(1)18lg9lg rm br Ldw HHL HHdb 其中自由空间传输损耗；离屋顶下沿最近的衍射引起 0 66.2520lgLd 的衰落；而沿屋顶的多重衍射 111 16.9 10lg20lg()( ) rm LwHHL （除了最近的衍射）引起的衰落 。可以看出与呈正相关， 2 48.56 18lg(1) 18lg9lg r b LHHdb 0 L 2 L ，而总的路径损耗 L,所以基于 COST- 01 LL 2 和L 都与不相关 012 ,L LL与和呈正相关 231-Walfisch-Ikegami 模型对密 集市区环境下的路径损耗模型的分析与计算 可以分为对这三部分分别进行分析与计算。 012 ,L LL和 而从的计算式一眼就可以看出的结论是：真空中电磁波的传输损耗随着 0 L 距离的加大而呈指数式增加；从的计算式我们也可以得到如下四条结论： 2 L （1）在密集市区环境下，当其他条件都一样时，多重衍射衰落的大小随着基站 天线高度的加大而呈对数式减小；（2）在密集市区环境下，当其他条件都一样 时，多重衍射衰落的大小随着接收天线高度的加大而呈对数式加大；（3）在密 集市区环境下，当其他条件都一样时，多重衍射衰落的大小随着基站天线与接 收天线间距离的加大而呈对数式加大；（4）在密集市区环境下，当其他条件都 一样时，多重衍射衰落的大小随着相邻建筑物间中心平均距离的加大而呈对数 式减小。故接下来的讨论中，我们只关注影响因数相对繁杂的。 1 L 4.2 对对 COST-231-Walfisch-Ikegami 模型中最近阴影损耗的计模型中最近阴影损耗的计 算分析算分析 阴影衰落，其中 11( ) L 的表 111 16.9 10lg20lg()( ) rm LwHHL 达式见（2-9）下面根据计算数据生成了三幅有关最近阴影损耗的图，图中纵坐 标均表示阴影损耗的大小，单位为 dB。 图 4.1 是建筑物平均高度 H r = 10 m,街区轴线和连接发射机和接收机天 线的夹角为 20 度时，移动台有效天线高度 H m 分别为 1 m、2 m、3 m 街道宽 度 w 从 515m 时, 在密集城区的 WLAN 信号阴影衰落路径损耗图。 图 4.1（WLAN 最近阴影损耗，密集城区，） 0 2400,10 ,20 cr fMHz Hm 图 4.2 是建筑物平均高度 H r = 10 m,街区轴线和连接发射机和接收机天 线的夹角为 40 度时， 移动台有效天线高度 H m 分别为 1 m、2 m、3 m 街道 宽度 w 从 515m 时, 在密集城区的 WLAN 信号阴影衰落路径损耗图。 图 4.2（WLAN 最近阴影损耗，密集城区，） 0 2400,10 ,40 cr fMHz Hm 图 4.3 是建筑物平均高度 H r = 10 m,街区轴线和连接发射机和接收机天 线的夹角为 60 度时，移动台有效天线高度 H m 分别为 1 m、2 m、3 m 街道宽 度 w 从 515m 时, 在密集城区的 WLAN 信号阴影衰落路径损耗图。 图 4.3（WLAN 最近阴影损耗，密集城区，） 0 2400,10 ,60 cr fMHz Hm 对比以上三个图，可以得出以下结论：在密集城区, WLAN 信号空间阴影衰 落路径损耗随着街区轴线和连接发射机和接收机天线的夹角的增大而增大;从单 张的图来看 WLAN 信号空间阴影衰落路径损耗随着街道宽度的增大而减小，随着 接收天线高度的增加而减小。由此我们在进行无线局域网规划时，在街区轴线 和连接发射机和接收机天线的夹角较大时，我们要考虑由此而产生的影响，要 么调整该角度到由其所产生的影响在我们可以接受的范围内；要么给发射信号 一个衰落储备，以使信号经过衰落后，仍然可以被我们很好地接收到。在密集 街区进行无线网络规划时，我们要设立一个标准，明确接到宽度小于多少米时， 必须为发射机留一个衰落储备。另外我们在规划无线局域网时，要先确定我们 可以容忍的最大信号损耗，以此来确定一个基站信号的覆盖范围，进而进行合 理的