几种典型的无线传播模型介绍

1、 几种典型的无线传播模型介绍 传播模型是非常重要的。传播模型是移动通信网小区规划的根底。 模型的价值就是保证 了精度，同时节省了人力、费用和时间。在规划某 -区域的蜂窝系统之前，选择信号覆盖区 的蜂窝站址使其互不干扰，是一个重要的任务。如果不用预期方法，唯 -的方法就是尝试法， 通过实际测量进行。这就要进行蜂窝站址覆盖区的测量，在所建议的方案中，选择最正确者。 这种方法费钱，费力。 利用高精度的预期方法并通过计算机计算， 通过比拟和评估计算机输出的所有方案的性 能，我们就能够很容易地选出最正确蜂窝站址配置方案。 因此，可以说传播模型的准确与否关 系到小区规划是否合理，运营商是否以比拟经济合理的

2、投资满足了用户的需求。 由于我国幅员辽阔， 各省、市的无线传播环境千差万别。 例如，处于丘陵地区的城市与 处于平原地区的城市相比， 其传播环境有很大不同， 两者的传播模型也会存在较大差异。 因 此如果仅仅根据经验而无视各地不同地形、地貌、 建筑物、植被等参数的影响，必然会导致 所建成的网络或者存在覆盖、质量问题， 或者所建基站过于密集，造成资源浪费。随着我国 移动通信网络的飞速开展，各运营商越来越重视传播模型与本地区环境相匹配的问题。 一个优秀的移动无线传播模型要具有能够根据不同的特征地貌轮廓， 像平原、丘陵、山 谷等，或者是不同的人造环境，例如开阔地、郊区、市区等，做出适当的调整。这些环境因

3、 素涉及了传播模型中的很多变量， 它们都起着重要的作用。因此，一个良好的移动无线传播 模型是很难形成的。 为了完善模型，就需要利用统计方法，测量出大量的数据，对模型进行 校正。传播模型的校正问题将在第 4节中做具体的介绍。一个好的模型还应该简单易用。 模型应该表述清楚，不应该给用户提供任何主观判断和解释， 因为主观判断和解释往往在同 -区域会得出不同的预期值。 一个好的模型应具有好的公认度和可接受性。 应用不同的模型时，得到的结构有可能不 -致。良好的公认度就显得非常重要了。 多数模型是预期无线电波传播路径上的路径损耗的。 所以传播环境对无线传播模型的建立起关键作用，确定某 -特定地区的传播环

4、境的主要因素 有： (l )自然地形(高山、丘陵、平原、水域等) ； (2 )人工建筑的数量、高度、分布和材料特性； (3 )该地区的植被特征； (4 )天气状况； (5)自然和人为的电磁噪声状况。 另外，无线传播模型还受到系统工作频率和移动台运动状况的影响。 在相同地区，工作频率 不同，接收信号衰落状况各异；静止的移动台与高速运动的移动台的传播环境也大不相同。 -般分为：室外传播模型和室内传播模型。常用的模型如表 1所示。 袅1几却写见的传播模史 模? 以名秘 适用范图 Okumura-Hata 考JU gpoMH如如!i Cost231-Hat3 Cost231 Vvalfish-lkeg

5、ami 适用J 90DI 1800MHZ微峰富ft削 Keenan-Motley .900111800MHz IttW：件 ASSET 户使用 抑TSOD- 1800MHz : *T窝郦1 3 . 1 okumura-Hata 模型 Okumura - Hata模型由在日本测得的平均测量数据构成。 市区的路径损耗中值可以用下面的 近似解析式表示： LF = 69.55+ 26.16 log/- 13.82 log + (44.9-65.5 log 膈)log d - H奴 式中： Lp从基站到移动台的路径描耗，单位了 dB： f裁波捌率.单位：MHz； 屁基站大线商度，单位，米： 扁一移动自天

6、线高%球说3叽Coin d - 基站到祥动台之间的距离单位,km： 对中等城巾或大城由嶙正，巨IH = (LlLog/0-7)AnT-(L56Log/-0 8) 企郊区，传擢模型叩以修正为一 % = 尸(市区)-2log(/28)2 - 5.4 也开舶地，仕播模型叮以修正为. Lp& = Zj,(市区)一 4一 78(由功+ 1833 log/-40.94 3.2 C0ST231-Hata 模型 适合频段： 1500 - 2000 MHz 基站的大线高度 Hb : 30 - 200m 移动台大线高度 Hm : 1 - 10m 覆盖距离： 1 - 20 km 大城市区域(在农村地区和郊区

7、可以从图 3中得到校正因子)。 大城市区域(在农村地区和郊区可以从图 3中得到校正因子) Lu (dB) = 4.3 - 33.9 X log(f) - 13.82 X lcg(Hb) - a(Hm) +44 9 - 6.55 X log(Hb)Xlog(d) + Cm 其中! 札 Hm i=：l 1 Xlcg(f) - 0 .7JXHm 1 56X log(f) - 0.8 Cin=OdS 制州嬲脱口初 Cm = 3 dB 对大城市 对于于村椎开升地: Lrqo (dB) - Lu - 4.78 X log(f)2 - 1S 33 X log(f) - 35,皿 对于农村开阔地 r Lro

8、(dB) = Lu - 4.78 X lug(f)2 + 1833 x log(f) - 40.94 3.3 C0ST231 Walfish Ikegami 模型 该模型适合于大城市环境。 适合频段： 800 - 2000 MHz 使用的大线挂高： 4 - 50m 移动台高度：1 - 3m 覆盖距离： 0.02 - 5km Height of buildings : Hroof ( m ) Width of road : w ( m ) Building separation : b ( m ) Road orientation with respect to the direct radio

9、 path : Phi(o) Urban areas 1 .基站和移动台之间没有直射径的情况( s mall cells ) Lb = Lo + Lrts + Lnisd (or Lb = Lo for Lns - Lmsd = 0) 其中: Lo为自由空间的损裕 Lo = 32.4 + 20Xlog(d)十 20X log Lite为屋顶和街道之间的带射和敝射损耗(对应慢衰落 h Ixts = 46.9 - 国如.一 毋&血压-Hm) + Lcn 中：Lcn-10 + 0 354XPhi for 0-：= Pin 35a Leri = 2.5 + 0.075 X (Phi-35) f

10、or 35= Phi 559 Leri-4.0 -0.114X(Phi-55)for55 = Phi 90 J Lmsd为多径损耗 =0.020 km 3.4室内传播模型(Keenan-Motley模型) 室内传播环境与室外微蜂窝、宏蜂窝不同：天线高度，覆盖距离等，因此原先的Okomula-Hata 模型、COST-231模型已不再适用。应使用 Keenan-Motley模型。 Lg = Us + kXF(k) +pXW(k) + D(d - d、) 其中，队为自由空间传播损穗，LBS = 32J5 + 20 xlogf+20 xiogd. L g *内传 18损比 f (MHz) d 传播离

11、(km) k直达波穿透的律撕K Dz3w. Coin f 楼层衰减因了 (dB) p ID占波登透的墙宅地 W墙坚衰减因了 (dB) D 线性麓减因了 (dBm) d b 室内辂折点(m),典中值为 65m,大 J该值堵AlO.2dB m 3.5规划软件ASSET使用的传播模型 在实际无线传播环境中，还应考虑各种地物地貌的影响，华为公司使用的规划软件 ASSET正是考虑到这-点，对传播模型进行了改良， 考虑了现实环境中各种地物地貌对电波 传播的影响，从而更好的保证了覆盖预测结果的准确性。模型表示式如下： & = Ki +尽腕+Kg) + 4 log如十蚤喝) + 犬6 log。+ 成伽

12、 + 式中： x_与频楣密z叽 Com K1距离衰减箱数： 0 &性动台大线高陞修正系亳妇 KS、 K6 -基站大线高度修正系数； K7 一绕射修正系数； Kclutter 地物衰减修正系数； d 一 基站和移动台之间的距离。单位： km ; hm、 hoff 移动台天线和基站大线的有效高度，单位：米。 在分析不同地区、不同城市的电波传播时， K值会因地形、地貌的不同以及城市环境 的不同而选取不同的值。表 2例举了一个曾经用于中等城市电波传播分析时的 K值以及- 些Clutter衰耗值。 12心缺值 K季数名称 参数值 K1 10 $3 K2 44.90 K3 -2 88 K4 0.0

13、0 K5 *13.82 K6 -6 55 Q _ o 厂 CK Clutter 哒 iH 1/Z Inland Wster *2 00 Wetland -1 50 Open Areas in Urban 1.00 11.50 High Buildings *1 60 Industrial & Commercial Areas 1.30 Dense Urban 1.40 Order LIrlian 2 30 Suburban -1 00 根据这些 K参数，可以计算出传播损耗中值。但是由于环境的复杂性，还要进行适当 的修正。当蜂窝移动通信系统用于室内时要考虑建筑损耗 。建筑损耗是墙壁结构钢

14、、玻 璃、砖等、楼层高度、建筑物相对于基站的走向、窗户区所占的百分比等的函数。由于变 量的复杂性，建筑物的损耗只能在周围环境的根底上统计预测。我们可以有以下些结论： 1. 位于市区的建筑平均穿透损耗大于郊区和偏远区。 2. 有窗户区域的损耗-般小于没有窗户区域的损耗。 3. 建筑物内开阔地的损耗小于有走廊的墙壁区域的损耗。 4. 街道墙壁有铝的支架比没有铝的支架产生更大的衰减。 5. 只在大花板加隔离的建筑物比大花板和内部墙壁都加隔离的建筑物产生的衰减小。 平均的楼层穿透损耗是楼层高度的函数。据资料记载，损耗线的斜率是 -1.9dB/层。第- 层楼的平均穿透损耗，市区为 18dB左右，郊区在 13dB左右。特定楼层的测量说明，建 筑物内的损耗特性可看作是带衰减的损耗波导。 例如当电波沿着与室外窗户垂直的方向的走 廊方向传播的时候，损耗可以到达 04dB/m 。 当计算隧道中的电波传播情况时， 需要考虑隧道的传播