第12章移动通信场强预测ppt课件

1、12.1 地面移动通信中电波传播的基本特点地面移动通信中电波传播的基本特点及其研究方法及其研究方法重点：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：各种校正因子难点：各种校正因子 主要内容：主要内容：第第1212章章 地面移动通信中接收场强的预测地面移动通信中接收场强的预测 12.2 Okumura （奥村预测方法（奥村预测方法 12.3 GB/T 14617.1-93 预测方法预测方法 第第1212章章 地面移动通信中接收场强的预测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

2、移动用户之间的通信，以及固定用的通信，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。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地面移动通信主要使用的频段为VHF和和UHF, 频率为频率为150MHz、450MHz、900MHz、1800MHz。移动通信按其服务区域可分为：移动通信按其服务区域可分为： 地面移动通信地面移动通信 海上移动通信海上移动通信 航空和航天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地面移动通信中电波传播的基本特点 及其研究方法及其研究方法1. 1. 传播方式为视距传播，直接波与反射波叠加传播方式为视距传播，直接波与反射

3、波叠加 2. 2. 由多径传输造成的快衰落十分严重由多径传输造成的快衰落十分严重 3. 3. 移动台运动引起中等速率的衰落移动台运动引起中等速率的衰落 4. 4. 多普勒效应使接收信号产生极大的起伏多普勒效应使接收信号产生极大的起伏 5. 5. 气象变化，引起慢衰落气象变化，引起慢衰落 基本特点：基本特点： 在地面移动通信中，接收信号是一种时间和地在地面移动通信中，接收信号是一种时间和地点上的随机信号。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、地形类型和频计的方法得出作为距离、天线高度、地形类型和频率等函数

4、的信号场强中值的预报曲线。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？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。通常使用场强预报曲线进行。 在给定的统计时间内，有在给定的统计时间内，有50%时间的场强或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传输损耗超过某个数值，则这个数值就称之为场强中值强中值(或传输损耗中值或传输损耗中值)。场强中值：场强中值： 地面移动通信场强预测方法：地面移动通信场强预测方法： Okumura预测方法预测方法 GB/T 14617.1-93方法方法 代号：代号：GB/T 14617.1-93 称号：陆地移动业务和固定业务传播

5、特性称号：陆地移动业务和固定业务传播特性 第一部分第一部分: 陆地移动业务传播特性陆地移动业务传播特性 简介：简介： 本标准规定本标准规定303000MHz频段陆地移动业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。本标准适式、覆盖预测方法和协调距离计算方法。本标准适用于用于303000MHz频段陆地移动通信网规划、系统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。设计和频谱管理中的传播预测。12.2 Okumura预测方法预测方法 测量环境包含了市区、郊区和开阔区，测量测量环境包含了市区、郊

6、区和开阔区，测量频率为频率为453、922、1317、1430、1920MHz；发；发射天线的高度范围为射天线的高度范围为301000m；接收天线的高；接收天线的高度范围为度范围为27m。 12.2.1 场强测试情况和数据处理方法场强测试情况和数据处理方法 Okumura奥村等人于奥村等人于20世纪世纪60年代初年代初期在东京地区进行了大量的场强测试工作。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，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，在汽车行驶中进行测量，测量数据由记录仪记录。测量数据由记录仪记录。场强测试方法：场强测试方法： 在在20m左

7、右的距离段称为小段内对测量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。数据进行平均，得到小段均值。最后绘成经验曲线。最后绘成经验曲线。在在11.5km的距离内计算小段均值的中值。的距离内计算小段均值的中值。 奥村奥村(Okumura)模型模型OM模型模型Okumura模型）：模型）： 由奥村等人，在日本东京，使用不同的频率，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。试，最后绘成经验曲线构成的模型。思绪：将城市视为思绪：将城市视为“准平滑地形准平滑地形”，给出城市场，给出

8、城市场强中值。对于郊区，开阔区的场强中值，则以城强中值。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。对于市场强中值为基础进行修正。对于“不规则地形不规则地形也给出了相应的修正因子。也给出了相应的修正因子。12.2.2 传播路径分类传播路径分类 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：径的人为环境分成三区： Okumura预测方法中，将城市视为预测方法中，将城市视为“准平坦地形准平坦地形”，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

9、正。阔区的场强中值则以此场强中值为基础进行修正。（1 1开阔区：指传播路径上没有或很少有高建筑物开阔区：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。及大树的开阔地区，如农田、广场等。（2 2郊区：指在移动台附近有不太密集的郊区：指在移动台附近有不太密集的1 12 2层层楼房和稀疏小树林的地区，如农村及市郊公路网等楼房和稀疏小树林的地区，如农村及市郊公路网等地域。地域。（3 3市区：指有密集建筑物和高楼大厦的地区，如市区：指有密集建筑物和高楼大厦的地区，如城市和大市镇等。城市和大市镇等。按地形条件把传播路径分成五类：按地形条件把传播路径分成五类：（1准平坦地形路径；准平坦地

10、形路径；（2丘陵地形路径；丘陵地形路径；（3孤立山岳阻挡路径；孤立山岳阻挡路径；（4倾斜地形路径；倾斜地形路径；（5水陆混合路径。水陆混合路径。12 3510204060801003070150300450600800100010010203040506070809010011020010050自由空间对数刻度线性刻度距离 / km场强 / dB( V/m)基台天线高度 / m图图 1221 准平坦地形市区场强中值曲线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准平坦地形市区场强中值曲线 30701503004506008001000基台天线高度 /

11、m自由空间12 351020406080100对数刻度线性刻度距离 / km10010203040506070809010011020010050场强 / dB( V/m)图图 1222 准平坦地形市区场强中值曲线准平坦地形市区场强中值曲线f =450MHz）基站天线3 km15 kmhomhobhe 是指天线的有效高度，定义为基地台天线中心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相对于传播方向离基地台315km范围如路径长范围如路径长度不够度不够15km，此范围可缩小内地形的平均高度。，此范围可缩小内地形的平均高度。基地台天线高度基地台天线高度基站天线3 km15 km

12、homhobhe 设上述范围的地形平均海拔高度为设上述范围的地形平均海拔高度为hom，基地台，基地台海拔高度为海拔高度为hob，基地台天线中心离地面高度为，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那么基地台天线的有效高度hb可写为可写为omobebhhhh（1222）上式适用于上式适用于hobhom的情况。如果情况相反，那么的情况。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，即基地台天线的高度可认为等于其实际离地高度，即ebhh （1223）而移动台天线高度而移动台天线高度hm则是指路面以上的高度。则是指路面以上的高度。基站天线3 km15 kmhomhobhe

13、12.2.4 准平坦地形市区相对于自由空间的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，即接收到的功率之间的分贝数之差，即 Lb=Pr-PL dB (1224) 如以如以L0表示自由空间的基本传输损耗，那么相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.

14、2.5 各种校正因子各种校正因子 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。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。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；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。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基地台天线高度增益因子 20

15、3050 70 100200 30050070010003020100102030市区基准： he200 md/km基站天线有效高度he / md / km70100604020110高度增益因子Hb(he, d) / dB13510204010080706050 市区相对于市区相对于200m的基地台天线高度增益因子的基地台天线高度增益因子Hb(he,d)。该曲线族以。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。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。与频率无关。2. 移动台天线高度增益因子移动台天线高度增益因子 5123571005101520001

16、0007004002001001002004001000大城市中小城市城市区基准： hm3 m车台天线高度hm / m天线高度增益因子Hm(hm, f ) / dB400 MHz200 MHz20 市区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，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。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 街道走向校正因子街道走向校正因子Kv垂直于传播方向和垂直于传播方向和Kp平行于传播方向）。平行于传播方向）。平行于传播方向的街

17、道上之场强高于垂直于传播方向的街道上之场强。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.郊区校正因子郊区校正因子 郊区传播条件优于市区，故其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。为正值。它与频率和距离有关。 10020010002002000频率 f / MHz1520253035151020d / km郊区校正因子Ks / dB5.开阔区和准开阔区校正因子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，它们的校正因子的传

18、播条件都比市区好得多，它们的校正因子Q0和和Qr都是正值。都是正值。100200300500100020007001520253035频率 f / MHz开阔区和准开阔区校正因子Qo , Qr / dBQo 开阔地区Qr 准开阔地区QoQr6. 丘陵地形校正因子丘陵地形校正因子 1020305070100 200300500302010010地形起伏高度h / m丘陵地形校正因子Kh / dB453MHz图 12212 （f=453MHz）图 12213 （f=922MHz）10203050 70 100200 300500302010010地形起伏高度h / m丘陵地形校正因子Kh / dB

19、922MHz图 12214 （f=1430MHz）10203050 70 100200 300500302010010地形起伏高度h / m丘陵地形校正因子Kh / dB1430 MHz7. 孤立山岳阻挡地形校正因子孤立山岳阻挡地形校正因子 303h200 mThd1Rd2ABC201001020300246810自孤立山岳至移动台的距离d2 / m孤立山丘校正因子Ki / dB450900 MHz 1020 km测量值 2040 km测量值 5070 km测量值A曲线： d160 kmB曲线： d130 kmC曲线： d115 km 相对于山岳高度相对于山岳高度h=200m的归一化校的归一化

20、校正因子正因子Ki。 当当h200m时，时，校正因子取校正因子取Ki，由下式确定：由下式确定：图图12216 h07. 0(1228) 图 12217 Tmm一般地形倾斜的平均角的定义450900 MHz201001020201001020平均倾斜角m / mr倾斜地形校正因子KA / dBd 60 kmd 30 kmd 10 kmd 30 km8.倾斜地形校正因子倾斜地形校正因子 倾斜地形是指在倾斜地形是指在510km内内 地面倾斜的地形。若在电波传播地面倾斜的地形。若在电波传播方向上，地形逐渐升高，称之为方向上，地形逐渐升高，称之为正斜坡，倾角为正斜坡，倾角为+m；反之，；反之，为负斜坡，

21、倾角为为负斜坡，倾角为-m。 平均倾斜角平均倾斜角m的单位为毫的单位为毫弧度弧度mr）。）。 具有正倾斜角的地形使场强增加，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。具有负倾斜角的地形使场强减小。图 12218 TT(A)(B)RRddsdsdd 60 kmd 30 km020406080100距离比(ds / d) / %混合路径校正因子Ksi / dB05101520d 60 kmd 30 kmd 60 kmd 30 km(A)(B)9.水陆混合地形校正因子水陆混合地形校正因子 图上的实线对应于陆地图上的实线对应于陆地 位于发射侧的情况，虚线对位于发射侧的情况，虚线对

22、应于陆地位于接收侧的情况。应于陆地位于接收侧的情况。 如陆地或水面位于路径如陆地或水面位于路径的中部，则的中部，则Ksi取虚线和实线取虚线和实线的中间值。的中间值。12.2.6 Hata哈塔公式哈塔公式 为了使为了使Okumura预测方法可以用计算机进行计预测方法可以用计算机进行计算，算，Hata对对Okumura预测曲线作了公式化拟合，所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得准平坦地形市区基本传输损耗中值公式为（1229） dBdhhhfLbmbblglg55. 69 .44lg82.13lg16.2655.69市区97. 475.11lg2 . 31 . 154

23、. 1lg29. 88 . 0lg56. 17 . 0lg1 . 122mmmmmmhhhhfhfh 式中，式中，d为路径长度，适合于为路径长度，适合于120km范围；范围； f为工作频率，适用于为工作频率，适用于1501500MHz范围；范围；hb为基地台天线高度，适用于为基地台天线高度，适用于30200m范围；范围；hm为移动台天线高度，适用于为移动台天线高度，适用于120m范围。范围。参数参数(hm)可表示成：可表示成： (中小城市中小城市)（大城市，（大城市，f200MHz）（大城市，（大城市，f400MHz）郊区校正因子郊区校正因子Ks的拟合公式为的拟合公式为开阔区校正因子开阔区校正因子Q0的拟合公式为的拟合公式为204.78(lg)18.33lg40.94QffdB(12214) (12213) dBfKs4 . 528lg2212.3 GB/T14617.193预测方法预测方法 GB/T14617.193预测方法与预测方法与