兰州交通大学移动通信原理课程设计

1、兰州交通大学移动通信原理课程设计题目：天水市移动通信链路预算分析成绩：学院：电子与信息工程学院班级：通信工程1201班姓名：学号：指导教师：邸敬二零一五年七月兰州交通大学移动通信原理（课程设计）摘要链路预算是移动通信网络规划和设计过程中的重要环节。链路预算通过对链路中的增益、余量与损耗进行核算，计算空中链路的最大允许路径损耗，从而结合传播模型确定小区覆盖范围及站间距。本文结合LTE-FD际统的特点对其链路预算参数进行分析，并着重研究了LTE-FDDS统的链路预算方法，并根据链路预算介绍小区覆盖半径和单站覆盖面积的方法，本文给出的方法可用于LTE-FDM络规划和设计。本文对链路预算中几种传播模型

2、的比较，包括OKUMURA模型、OKUMURA-HATA模型、COST-231WALFISCH-IKEGAMI模型和COST-231HATA模型，并对各个模型进行了建模仿真。最后，对天水市移动通信链路损耗，使用COST231-Hata模型进行了具体分析，对于大城市、中小城市、郊区三个不同区域的无线环境路径传输损耗，大城市路径损耗最大，中小城市次之，郊区最小。关键词：链路预算；传播模型；基站半径；最大允许路径损耗兰州交通大学移动通信原理（课程设计）AbstractThelinkbudgetisamobilecommunicationnetworkplanninganddesignprocessi

3、sanimportantpart.Linkbylinkbudgetgainmarginandlossaccounting,calculatethemaximumallowableairlinkpathloss,therebycombiningthepropagationmodeltodeterminethecellcoverageandstationspacing.Inthispaper,thecharacteristicsofLTE-FDDsystemlinkbudgetparameterswereanalyzed,andfocusesonthelinkbudgetmethodologyLT

4、E-FDDsystemandmethoddescribedcellcoverageradiusandsinglestationcoveragebasedlinkbudgettothisarticlethemethodcanbeusedforLTE-FDDnetworkplanninganddesign.Inthispaper,thelinkbudgetcompareseveralpropagationmodels,includingOKUMURAmodel,OKUMURA-HATAmodel,COST-231WALFISCH-IKEGAMImodelandCOST-231HATAmodel,a

5、ndeachmodelisamodelingandsimulation.Finally,theTianshuiCitymobilecommunicationslinkloss,useCOST231-Hatamodelisanalyzedindetailforthewirelessenvironmentcities,smallcities,suburbanareasinthreedifferenttransmissionpathloss,pathlossbiggestcities,smallcitiestimesthesuburbanminimum.Keywords:LinkBudget;Pro

6、pagationModel;BaseStationRadius;AllowablePathLoss兰州交通大学移动通信原理（课程设计）目录第一章移动通信网络构建及其关键技术分析.错误！未定义书签。1.1 无线移动通信网络的体系结构错误！未定义书签。1.1.1 集中式网络体系结构11.1.2 分布式网络体系结构11.2 无线电波传播概述11.3 移动通信网络体系的安全目标错误！未定义书签。1.4 无线移动通信网络的关键技术分析21.4.1 第三代移动技术21.4.2 无线局域网技术31.4.3 宽带无线接入技术31.4.4 分集技术3第二章链路预算的概述32.1 链路预算的定义32.2 移动通信

7、网络链路预算的思想方法42.3 链路预算的一般步骤4第三章链路预算中几种传播模型的比较43.1 Okumura模型63.2 Okumura-hata模型63.2.1 Okumura-hata模型概述63.2.2 Okumura-hata模型仿真73.3 COST-231WAlfisch-Ikegami模型93.3.1 COST-231Wafisch-Ikegami模型基本原理93.3.2 COST-231Wafisch-Ikegami模型仿真分析113.4 COST-231Hata模型113.4.1 COST-231Hata模型基本原理11第四章链路损耗的具体分析13兰州交通大学移动通信原理（

8、课程设计）4.1 天水市链路损耗模型的选取134.2 模型中各种参数的确定134.3 COST231-HATA模型仿真及结果分析134.4 分析总结15结论16致谢17参考文献18兰州交通大学移动通信原理(课程设计)第一章移动通信网络构建及其关键技术分析1.1 无线移动通信网络的体系结构无线移动通信网络主要有集中式和分布式这两种体系结构。1.1.1 集中式网络体系结构集中式网络体系结构的特点是有一个专门节点(例如基站)来协调和控制该节点覆盖范围内或者蜂窝内的所有传输。基站通过地面有线线路互联起来以扩大网络的覆盖范围。这种体系结构设计较为简单，运行效率高，便于管理，但是其不利于无线网络的展开，基

9、站的安装要求较高，而且由于地面的有线系统的存在，可能导致一条线路的损坏引起整个系统的瘫痪。1.1.2 分布式网络体系结构(1)平面结构。在设计过程中，所有的结点都具有相同的功能和地位，结构比较简单，源结点和目的结点有较多的联通线路，可以实现不同的业务运用不同的路径进行数据传输和接收，实现网络体系的畅通，但是由于节点太多就会造成网络规模的扩展受到较大影响。(2)分层结构。分层结构中，网络被划分为簇。每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。这些簇头形成了高一层的网络。在高一层网络中，又可以分簇，再次形成更高一层的网络，直至最高层。分层结构中，簇内成员的功能比较简单，基本上不需要维护路由，这大大减少了网络

10、中路由控制信息的数量。但是分层结构也有它的缺点。首先，维护分层结构需要较复杂的簇头选择算法，簇头选择算法需要仔细设计。其次，簇间的信息都要经过簇头寻径，如果簇的规模较大，对簇头的负担会比较大。1.2 无线电波传播概述移动通信系统的性能主要受到无线信道特性的制约。发射机与接收机之间的传播路径一般分布有复杂的地形地物，而电磁波在无线信道中传播受到反射、绕射、散射、多经传播等多种因素的影响，其信道往往是非固定的和不可预见的。具有复杂时变的电波传播特性，因而造成了信道分析和传播预测的困难。影响无线信道最主要的因素就是信号衰减。在无线通信系统中，电波传播经常在不规则地区。在估计预测路径损耗时，要考虑特定

11、地区的地形地貌，同时还要考虑树木、建筑物和其他遮挡物等因素的影响。在无线通信系统工程设计中，常采用电波传播损耗模型来计算无线链路的传播损耗，这些模型的目标是为了预测特定点的或特定区域的信号场强。兰州交通大学移动通信原理(课程设计)常用的电波传播模型损耗分为宏蜂窝模型和室内模型两大类。其中宏蜂窝模型中使用最广泛的是Okumura模型，还有建立在Okumura模型基础上的其他模型，如Okumura-Hata模型，COST-231-Hata模型，COST-231Wslfisch-Ikegami模型等；室内模型有衰减因子模型，Motley模型，对数距离路径损耗模型等。1.3 移动通信网络体系的安全目标

12、(1)能用性。广大用户能够充分享受网络所提供的服务，即使在网络受到攻击的时候也可以享受优质的服务。(2)机密性。就是要保障用户的个人私密信息不外泄。(3)完整性。不管在何种情况下，网络系统要能够保证信息在传输和接收过程中不发生中断和丢失。(4)认证。为了保证网络通信的安全性，网络中的节点要进行认证来确保通信对端身份的可靠性。(5)不可否认性。就是要使网络中的节点对自己发送出的信息全程负责。1.4无线移动通信网络的关键技术分析1.4.1 第三代移动技术随着移动网络通信技术的快速发展，3G主流技术的应用越来越普遍，而且其功能也不断完善，随着时间的推移，必将实现大规模的发展和应用。进入21世纪以来，

13、网络技术和3G技术的有效结合使得网络数据业务增幅较大，改善现有的3G技术已经成为发展的新趋势，在此情况下，LTE技术成为了宽带无线移动通信技术开发与产业推广的新方向。一般认为，LTE技术是3G向4G技术过渡中的主流技术，其具有其他系统不具备的一些优势功能，可以较大幅度提高网络峰值速度，降低整个系统延误的时间，而且可以对目前的网络技术中空中对接技术进行改进，实现跨越式发展。世界上已经有一些发达国家采用此项新技术，大大改善了其网络的通畅性能，我国也正在加紧研究，不断改善网络技术，引进更加先进的主流技术，以实现突破性发展。1.4.2 无线局域网技术无线局域网(WLAN的技术标准为802.11,可实现

14、十几兆至几十兆的无线接入。我国目前发展的主要是802.1lb标准的WLAN络，支持11Mbps的无线接入。但是无线局域网技术具有自身一些特点：漫游性、安全性、以及计费方式等限制，这就会造成投入大而收益较小，可能会挫伤一些运营商的信息，不利于其发展。然而无线局域网具有高吞吐量、低成本、简单易用的特点，非常适合在室内热点兰州交通大学移动通信原理(课程设计)地区为蜂窝网分流，随着网络技术的不断发展，WLAK术的应用将会越来越广泛和深入，在一些热点领域发挥其优势，充分体现网络技术的吸引力，为广大客户提供更好的网络服务。1.4.3 宽带无线接入技术作为一项新兴的宽带无线接入技术，WiMA具有QoS保障、

15、传输速率高、业务丰富多样等优点，并能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50ks目前，该领域在全球的发展呈现出向高带宽快速跃进、覆盖范围逐步扩张的趋势。随着科研人员的努力，相信在不久的将来会开发出更加先进的网络技术，进而推动整个无线移动通信产业的发展。1.4.4 分集技术分集技术是用来补偿衰落信道损耗的，它通常通过两个或更多的接收天线来实现。同均衡器一样，它在不增加传输功率和带宽的前提下，而改善无线通信信道的传输质量。在移动通信中，基站和移动台的接收机都可以采用分集技术。分集是接收端对它收到的衰落特性相互独立地进行特定处理，以降低信号电平起伏的办法。分集是指分散传输和集中接收。所谓分

16、散传输是使接收端能获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号。集中接收是接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并(选择与组合)以降低衰落的影响。1.4.5 多址接入技术多址接入技术将信号维划分为不同的信道后分配给用户，一般是按照时间轴、频率轴或码字轴将信号空间的维分割为正交或者非正交的用户信道。当以传输信号的载波频率的不同划分来建立多址接入时，称为频分多址方式(FrequencyDivisionMultipleAddress,FDMA)；当以传输信号存在时间的不同划分来建立多址接入时，称为时分多址方式(TimeDivisionMultipleAddress,TDMA)；当以传输信号码型的不

17、同划分来建立多址接入时，称为码分多址方式(CodeDivisionMultipleAddress,CDMA)第二章链路预算的概述2.1 链路预算定义链路预算是链路预算是网络规划的前提，评估无线通信系统覆盖能力的主要方法，是无线网络规划中的一项重要工作，是网络规划中覆盖规模估算的基础兰州交通大学移动通信原理（课程设计）链路预算是通过对上、下行信号传播途径中各种影响因素的考察和分析，估算覆盖能力，得到保证一定信号质量下链路所允许的最大路径损耗，根据最大路径损耗，选择合适的传播模型即可估算出各种环境下小区的覆盖半径和覆盖面积，从而估算出各覆盖环境下的基站数目，获得整个网络的大致规模，为后继建网投资核

18、算提供覆盖规模方面的参考。同时链路预算也为后期的仿真工具规划提供了两个重要数据：最大允许路径损耗和初始站间距。因此，链路预算对网络规模的估算，后期规划基站布站的基准参考都有很重要的意义。2.2 移动通信网络链路预算思想方法链路预算部分则是根据需求分析的结果，结合不同的参数和场景计算出无线信号在空中传播时最大允许路径损耗（MaximumAllowedPathLoss,MAPL,并根据相应的传播模型估算出小区的覆盖半径；单站覆盖面积的计算是基于链路预算所得出的小区覆盖半径估算出每个区域eNodeB的覆盖面积,从而可以得到规划区域内所需要的eNode吸量。链路预算通过对链路中的增益余量与损耗进行核算

19、，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一质量下空中链路最大允许路径损耗。链路预算是网络规划的前提，利用最大路径损耗和相应的传播模型（比如Okumura-Hata）即可得到小区半径及单站覆盖面积，最终确定目标覆盖区域所需基站数目。对于移动通信网络运营商，链路预算的准确性关系到网络的覆盖质量和建设成本，因此是网络部署过程中既复杂又关键的问题，同时也是学生进一步学习和研究移动通信的基础。2.3 链路预算的一般步骤第一步:确定建网目标。第二步:根据发射、接收端及空间参数求取最大允许路径损耗。第三步:通过电磁环境测试结果，获得校正的无线传播模型。第四步:依据无线传播模型和最大允许路径损耗计算小区覆盖半径和

20、小区覆盖面积。第三章链路预算中几种传播模型的比较3.1Okumura模型（1）概述兰州交通大学移动通信原理(课程设计)Okumura模型为预测城区信号时使用最广泛的模型。应用频率在150MHz到1920MHz之间(可扩展到300MHz),收发距离为1km到100km,天线高度在30m到1000m之间。Okumura模型开发了一套在准平滑城区，基站有效天线高度h_b为200m,移动台天线高度h_m为3m的空间中值损耗(Amu)曲线。基站和移动台均使用自由垂直全方向天线，从测量结果得到这些曲线，并画成频率从100MHz到1920MHz的曲线和距离从1km到100km的曲线。使用Okumura模型确

21、定路径损耗，首先确定自由空间路径损耗，然后从曲线中读出Amu(f,d)值，并加入代表地物类型的修正因子。模型可表示为：L50(dB)=LF+Ag(f,d)G(hb)G(hm)Garea(3.1)_h_G(hb)=20lgl),1000m1%30mOkumura发现，200hmG(hm)=10lg(),hm工3m其中，L50(dB)为传播路径损耗值的q0%(即中值)，Lf为自由空间传播损耗，G(hm)=20lg(m),10mhm3mAmu为自由空间中值损耗，G(hb)襦钮3未指定书签。为基站天线高度增益因子，G(hm)为移动天线高度增益因子，GAREA为环境类型的增益。(注：天线高度增益为严格的

22、高度函数，与天线形式无关)。Okumura模型完全基于测试数据，不提供任何分析解释。对许多情况，通过外推曲线来获得测试范围以外的值，但这中外推法的正确性依赖于环境和曲线的平滑性。Okumura模型为成熟的蜂窝和陆地移动无线系统路径预测提供最简单和最精确的解决方案。但这种模型的主要缺点是对城区和郊区快速变化的反应较慢。预测和测试的路径损耗偏差为10dB至I14dB。(2)中等起伏地上市区传播损耗的中值在计算各种地形。地物上的传播损耗是时，均以中等起伏地上市区传播损耗的中值或场强中值作为基准，因而将其称作基准中值或基本中值。如果Amu(f,d)错误！未指定书签。曲线在基准天线高度下测的，即基站天线

23、高度hb=200m,移动台天线高度hm=3m。中等起伏地上市区实际传播损耗(Lt)应为自由空间的传播损耗(Lf)加上基本中值Amu(f,d)(可查得)。即：L_T=L_F+Ag(f,d)(3.2)如果基站天线高度h_b不是200m则损耗中值的差异用基站天线高度增益因子兰州交通大学移动通信原理(课程设计)G(hb)错误！未指定书签。表示，当移动台高度不是3m时，需用为移动天线高度增益因子G(hm)错误！未指定书签。加以修正。中等起伏地上市区实际传播损耗(Lt)为：Lt=Lf+Amu(f,d)-G(hb)-g(hm)(3.3)(3)郊区和开阔地传播损耗的中值郊区的建筑物一般是分散的、低矮的，故电波

24、传播条件优于市区。郊区的传播损耗中值比市区传播损耗中值要小。郊区场强中值与基准场强中值之差定义为郊区修正因子，记作Kmr。开阔地的传播条件优于市区、郊区及准开阔地，相同条件下，开阔地上的场强中值比市区高近20dB。Q0表示开阔地修正因子，Qr错误！未指定书签。表示准开阔地修正因子。(4)不规则地形上传播损耗的中值实际的传播环境中，如下一些地形需要考虑，用来修正传播损耗预测模型，其分析方法与前面类似。丘陵地的修正因子Kh孤立山丘修正因子Kjs斜坡地形彳正因子Ksp水陆混合路径修正因子Ks(5)任意地形地区的传播损耗的中值任意地形地区的传播损耗修正因子Kt一般可写成Kt=Kmr+Q。+Qr+Kh+

25、Kjs+Ksp+Ks(3.4)根据实际的地形地物情况，修正因子可以为其中的某几项，其余为零。任意地形地区的传播损耗的中值L=Lt-Kt(3.5)式中，Lt=LfAmu(f,d)-G(hb)-G(hm)3.2Okumura-Hata模型(1)概述Okumura-Hata模型在900MHzGSM中得到广泛应用，适用于宏蜂窝的路径损耗预测。该模型的主要缺点是对城市和郊区快速变化的反应快慢。预测和测试的路径损耗偏差为10至U14dB。Okumura-Hata模型是根据测试数据统计分析得出的经验公式，应用频率在兰州交通大学移动通信原理(课程设计)150MHz到1500MHz之间，并可扩展3000MHz;

26、适用于小区半径大于1km的宏蜂窝系统，作用距离从1km到20km经扩展可延伸至100km;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。Okumura-Hata模型路径损耗计算的经验公式为：Lp(dB)=69.5526.16lgfc-13.82lghte-：(hre)(44.9-6.551gL)1gd+Cce11+Cterrain(3.6)式中，fc(MHz)为工作频率；hte(m)为基站天线有效高度，定义为基站天线实际海拔高度与天线传播范围内的平均地面海拔高度之差；hre(m)为终端有效天线高度，定义为终端天线高出地表的高度；d(km):基站天线和终端天线之间

27、的水平距离；ahre)为有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数，其数字与所处的无线环境相关，参见以下公式。(1.1lgf-0.7)hm(1.56lgf-0.8)(dB),中、小城市f<300MHz,大城市(3.7)f>300MHz,大城市«g=«8.29(lg1.54hm)2-1.1(dB),3.2(lg1.75hm)2-4.97(dB),城市郊区乡村(3.8)Ccell：小区类型校正因子，即0,Ccell=:2他f/28)2-5.4(dB),-4.78(lgf)-18.33lgf-40.98(dB),Cterrain：地形校正因子，地形校正因子反映一些重要的地形

28、环境因素对路径损耗的影响，如水域、树木、建筑等。合理的地形校正因子可以通过传播模型的测试和校正得到，也可以由用户指定。(2)Okumura-Hat眼型仿真Okumura-Hata模型是预测城市及周边地区路径损耗时使用最为广泛的模型。它基于测试数据所作的图表，不提供任何的分析解释。工作频率在150MHz到1500MHz之间，并可扩展3000MHz;作用距离从1km至1120km经扩展可延伸至100km;基站天线高度在30m至11200m之间，经扩展可延伸至1000m;移动台天线高度从1m到10m。Hata模型则根据Okumura图表数据，经曲线拟合得出一组经验公式。它以市区路径传播损耗为基准，在

29、此基础上对其他地区进行修正。实测中在基本确定了设备的功率、天线的高度后，可利用Okumura-Hata模型对信号覆盖范围做一个初步的测算。损耗单位为dBo兰州交通大学移动通信原理(课程设计)以下就是仿真过程，仿真所用程序见附录，仿真得图形如图3-1和3-2所示:50厂20耗损径10路-1003040Okumura-Hata模型路径损耗中小城市大城市f<=300MHz大城市f>=300MHz郊区乡村-200102030405060708090距离/km100图3-1Okumura-Hata模型(d=0:100km;f=450MHz;hm=5m;ct=0;)50-30010203040

30、5060708090-20-103040Okumura-Hata模型路径损耗ooO21月耗损径路100距离/km图3-2Okumura-Hata模型(d=0:100km;f=900MHz;h_m=5m;c_t=0;)从仿真结果中可以看出，中小城市和大城市地形地物基本上差别不大，而移动台高度、频率、基站高度一定的情况下，损耗曲线基本上是重合的；从仿真结果得知，在010km范围中损耗急剧上升，10km之后信道的衰减虽然也是随着距离的增加也有增大的趋势但相比之下，衰减更为平缓，从图中不难看出，在相同兰州交通大学移动通信原理（课程设计）的频率下中小城市和大城市的衰减最为严重，郊区次之，农村的衰减最少，

31、这是因为在城市当中造成衰减的因素更多。止匕外，在其他条件不变的情况下，频率越大，衰减也就越大。Okumura-Hata模型适用于大区制移动系统，但是不适合覆盖距离不到1km的个人通信系统，Okumura-Hata模型基站天线高度高于其周围屋顶的宏蜂窝系统，因为在宏蜂窝中，基站天线都安装在高于屋顶的位置，传播路径损耗主要由移动台附近的屋顶绕射和散射决定。Okumura-Hata模型的建模不仅为蜂窝移动和陆地无线信道传播损耗的预测提供了方便实用的可视化解决方案，而且解决了在无线信道建模中存在的人机交互性差，对模型进行参数分析、综合计算及全过程演示困难的问题。3.3 COST-231Walfisch

32、-Ikegami模型（1） COST-231Wafisch-Ikegami模型的基本原理COST-231Walfisch-Ikegami模型广泛地用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境，它可用于宏蜂窝及微蜂窝作传播路径损耗预测，经常在移动通信的系统（GSM/PCS/DECT/DCS）的设计中使用。COST-231Walfisch-Ikegami模型是基于Walfisch模型和Ikegami模型得到的，该模型也考虑了自由空间的路径损耗、散射损耗以及由建筑物边缘引起的附加损耗，其使用范围为频率f在8002000MHz之间，基站天线高度h为450米，移动台天线高度为13米,距离d为0.025km。图

33、3-3为COST-231Wafisch-Ikegami模型的示意图。图3-3COST-231Walfisch-Ikegami模型的示意图COST-231Wafisch-Ikegami模型分视距传播（LOS）和非视距传播（NLOS）两种情况计算路径损耗。视距（LOS）传播路径损耗为Lf=42.6+26logd+20logf错误！未指定书签。（3.9）式中，Lf的单位为dB,f的单位为MHz,d的单位为km。在非视距传播中，总的路径损耗包括自由空间传播损耗（Lfs）,屋顶至街道兰州交通大学移动通信原理(课程设计)的绕舌及散射损耗(Lrts),多重屏障的绕射损耗(Lmsd)o其路径损耗Lb(dB)=

34、LfsLrtsLmsd式中：Lfs为自由空间的路径损耗，其依赖于载波频率和距离，具体表达式为Lfs(dB)=32.45+2010gd(km)+20logf(MHz)错误！未指定书签从式(3.9)中可以得出：Lfs虽频率增加而增大，随距离的增加也增大,。(3.11)Lrts为屋顶到街道的绕射和散射损耗，其取决于频率、街道宽度、移动台的高度以及街道相对于基站、移动台连线的方位，具体表达式为：-16.9-10logw10logf20log.%L°ri,卜.hm_Lts7,n(30,Lrts；0这里，.hm-hb-hm式中，Lori错误！未指定书签。是考虑到街道方向的实验修正值，且各项参数为

35、-100.345,Lori=2.50.075(-35),4.0-0.114(-35),0_<3535_：二5555<一二90(3.13)错误！未指从式(3.中可以得出:定书签。Lrts虽街道宽度增加而减少，虽建筑物增加而增大。Lmsd多重屏障的绕射损耗依赖于建筑建的距离、基站和移动台的高度以及载波频率、基站高度和屋顶高度。具体表达式为：Lmsd=Lbsh+Ka+Kdlogd+Kflogf-9logb(3.14)式中，Lbsh和Ka表示由于基站天线高度降低而增加的路径损耗；Kd和Kf为Lmsd与距离d和频率f相关的修正因子，与传播环境有关，各项参数的值为1810g(1.:hb),Lb

36、sh二0,hbhRoofhb:hRoofKa54,54-0.8Ahb,54-0.8"hRoof：MhRoof且d-0.5km_hR00f且d二0.5kmKa18,18-(hb/hhbRoof),hb,hRoof；hRoof-4(f/925-1),Kf-4+(f/925-1),中等城市及具有中等密度树林的郊区中心大城市中心10兰州交通大学移动通信原理（课程设计）从式（3.15）中得出：Lbsh错误！未指定书签。虽建筑物间隔增大而减少；当基站天线高于屋顶（hAhRoof）时，将导致54dB的损耗，当天线低于屋顶时将导致多余54dB的损耗，此时当链路距离相当小（500m）时，超出54dB的

37、损耗数会减小；当基站天线高于屋顶（hAtoof）时，距离每增加10km,Lmsd增加18dB错误！未指定书签。；当基站天线低于屋顶（hWhRoof）时，Lmsd错误！未指定书签。虽距离的增大而增加的更多。（2） COST-231Wa用sch-Ikegami模型仿真结果和分析这里只考虑基站天线高于建筑物平均高度的情况，；另外设移动台位于街道中央，并选取f=900MHz和1800MHz,基站天线高度hb=30m,街道宽度w=20m错误！未指定书签。移动台天线高度hm错误！未指定书签。=1.5m,建筑物的问隔b=40m,入射电波与街道走向之间的夹角90建筑物高度hRof昔误！未指定书签。=15m。以

38、下就是仿真过程，仿真所用程序见附录，仿真得图形如图3-4所示：距离/km图3-4COST-231Walfisch-Ikegami模型仿真图在仿真之前规定了非视距传播（NLOS）适用条件和主要参数进行，设定了非视距传输的参数，分别对f=900MHz和f=1800MHz的非视距传播模型进行了仿真，对于视距模型只对f=900MHz这个频率进行了仿真。从仿真结果可以得知，对于COST-231Walfisch-Ikegami模型在00.5km范围内大幅度衰减，在0.5km之后缓慢衰减切成上升趋势，很明显视距路径损耗要远远小于非视距损耗，这是在相同发射频率下。对于非视距路径损耗在不同发射频率下，也是频率越

39、高，意味着损耗也就越大。11兰州交通大学移动通信原理（课程设计）3.4 COST-231Hata模型（1） COST-231Hata模型的基本原理COST-231Hata模型和Okumura-Hata模型主要的区别是频率衰减的系数不同，其中频率衰减因子为33.9,Okumura-Hata模型的频率衰减因子为26.16另外COST-231Hata模型还增加了一个大城市中心衰减Cm,大城市中心地区路径损耗增加3dB0COST231-Hata模型路径损耗Lp随着f,d的增加而增大，随着hb,hm的增大而减小，所以在给定的范围内，f、d越大，hb、hm越小，路径损耗Lp越大；f、d越小，hb、hm越大

40、，路径损耗Lp越小。COST231-Hata模型路径损耗Lp在不同的环境中有所不同，在大城市，中小城市，郊区，乡村的损耗依次减小。COST231-Hata传播模型适合于长距离（1200km）对15002000MHz频段进行预测。它适合DCS1800（1800MHz数字蜂窝系统）、UMTS（通用移动通信系统）及GSM1800的宏蜂窝技术。国内外的有关文献报道了TD-SCDMA系统应套用的传播模型，普遍认为应使用CSOT231-Hata传播模型，但由于CSOT231-Hata传播模型约适用于上限频率为2000MHz,与TD-SCDMA系统频段稍有差异，所以COST231-Hata模型为基础的TD-

41、SCDMA传播模型在频率参数上需要进一步校正。COST-231Hata模型是以载频1500MHzcf0200MHz基站天线高度30mseHb<200m动台天线高度1m<Hmc10m,基站和移动台间的距离1km<d020knfe基准条件得到的。COST231-Hata模型路径损耗计算的经验公式为：(3.19)(3.21)Lp(dB)=46.333.9lgf-13.82lghb-a(hm)(44.9一6.55lghb)lgdCcell-Cterrian-Cm式中，a（hm）为移动台天线高度修正因子，由下式给出：即中、小城市f<MHz,大城市f>300MHz,大城市(3

42、.20)(1.1lgf-0.7)hm-(1.56lgf-0.8)(dB),a(hm)=8.29(lg1.54hm)2-1.1(dB),3.2(lg1.54hm)4.97(dB),JCceu为小区类型校正因子，由下式给出：即0,城市|Ccell=2-2lgf/282-5.4(dB),郊区4.78(lgf)-18.33lgf40.98(dB),乡村12兰州交通大学移动通信原理(课程设计)Cm为大城市中心校正因子，由下式给出：即(3.22)f0(dB),中等城市和郊区Cm-3(dB),大城市中心式中：f为载频，hb为基站天线高度，hm为移动台天线高度，d为基站和移动台间的距离，Cterrian为地形

43、校正因子，反映了一些重要的地形环境因素对路径损耗的影响，如水域、树木、建筑等。合理的地形校正因子可以通过传播模型的测试和校正得出，也可以由用户指定。第四章链路损耗的具体计算分析4.1 天水市链路损耗模型的选取由以上各种模型的分析比较可知COST231-Hata模型路径损耗Lp随着f,d的增加而增大，随着hb,hm的增大而减小，所以在给定的范围内，f、d越大，hb、hm越小，路径损耗Lp越大；f、d越小，hb、hm越大，路径损耗Lp越小。COST231-Hata模型路径损耗Lp在不同的环境中有所不同，在大城市，中小城市，郊区，乡村的损耗依次减小。COST231-Hata传播模型适合于长距离(12

44、00km)对15002000MHz频段进行预测。它适合DCS1800(1800MHz数字蜂窝系统)、UMTS(通用移动通信系统)及GSM1800的宏蜂窝技术。结合天水市的地理环境，所以应该选取COST231-Hata模型。4.2 模型各种参数的确定对于中等城市和郊区各参数选取如下：工作频率f(MHz):1800发射天线高度ht(m):45接收天线高度hr(m):1.7天线口功率TX(dBm):41天线增益G(dBi):21人体损耗Rs(dB):5边缘场强Rx(dBm):-91.99车体损耗Cs(dB):10天线覆盖距离d(km)2.5经验公式为：L=46.33+(44.9-6.55lght)l

45、gd+33.9lgf-(1.1lgf-0.7)hr-1.56lgf+0.8)-13.82lght13兰州交通大学移动通信原理（课程设计）带入计算得到L=138.99db4.3 COST231-Hata模型仿真及结果分析以下就是仿真过程，仿真得图形如图4-1和4-2所示，图4-1为相同条件下不同区域的路径损耗，图4-2为同一区域不同条件下的路径损耗。1701201100216050130di401月耗损径路COST-231Hata模型大城市损耗,f=1800MHz,Hb=150m,Hm=3m中小城市损耗，f=1800MHz,Hb=150m,Hm=3m郊区损耗,f=1800MHz,Hb=150m,

46、Hm=3mtrrrt:468101214161820收发天线间的水平距离/km图41相同条件下不同区域的路径损耗分别测试大城市、中小城市、郊区三个不同区域的无线环境路径传输损耗，大城市路径损耗最大，中小城市次之，郊区最小。因为大城市高大建筑物巨多，行人及车辆复杂繁多，他们都会对信号的传播形成障碍，使得信号散射、反射、绕射的机会增多，程度加重，受多径衰落的影响严重；中小城市相对于大城市而言，其建筑物，行人及车辆都会少许多，无线传输环境的质量相对较好，路径损耗较低；而郊区多为空旷地带，无线信号多为视距传播，受多径衰落影响最小，主要为大尺度衰落。14兰州交通大学移动通信原理（课程设计）图42同一区域

47、不同条件下的路径损耗同一区域（如大城市中），在载频（f）、基站天线高度（Hb）相同的情况下，随着移动台天线高度（Hm）的增高路径传输损耗减小；同一区域（如中小城市中），在载频（f）、移动台天线高度（Hb）相同的情况下，随着基站天线高度（Hb）的增高路径传输损耗减小；同一区域（如郊区），在基站天线高度（Hb）、移动台天线高度（Hm）相同的情况下，随着载频（f）的增加路径传输损耗增加。所以，路径传输损耗随着基站天线高度（Hb）和移动台天线高度（Hm）的增高而减小，随着载频（f）和传输距离（d）的增加而增加。由仿真结果知，预算与仿真结果相互吻合。4.4 分析总结由仿真条件可知COST-231Hata

48、模型工作频段较小，Okumura-Hata模型和COST-231Wa用sch-Ikegami模型工作频段较大，Okumura-Hata模型和COST-231Hata模型作用距离较长，而COST-231Wa用sch-Ikegami模型作用距离较短，Okumura-Hata模型和COST-231Hata模型可以用于宏蜂窝，而COST-231Wafisch-Ikegami模型可以用于微蜂窝，Okumura-Hata模型和COST-231Hata模型基站天线高度和移动台天线高度范围较大，COST-231Wa用sch-Ikegami模型范围较小，Okumura-Hata模型和COST-231Hata模型可以用于城市等高建筑群区域，COST-231Wa用sch-Ikegami模型用于低建筑群区域。由仿真结果可以知道，对于经验模型，在其他条件不变的情况下，频率越高，传播过程中的损耗也就越大。对于Okumura-Hata模型，中小城市和大城市在移15兰州交通大学移动通信原理（课程设计）动台高度、频率、基站高度一定的情况下，损耗基本上是相同的，在相同的频率下中小城市和大城市的衰减最为严重，郊区次之，农村的衰减最少，Okumura-Hata模型适用于大区制移动系统，但是不适合覆盖距离不到1km的个人通信系统，Okumura-