移动通信课程设计-链路预算模型含源程序

挪动通讯课程设计—链路估算模型含源程序挪动通讯课程设计—链路估算模型含源程序31/31挪动通讯课程设计—链路估算模型含源程序3链路估算模型3.1概括挪动通讯系统的性能主要遇到无线信道特征的限制。发射机与接收机之间的流传路径一般散布有复杂的地形地物，而电磁波在无线信道中流传遇到反射、绕射、散射、多经流传等多种要素的影响，其信道常常是非固定的和不行预示的。拥有复杂时变的电波流传特征，因此造成了信道剖析和流传展望的困难。影响无线信道最主要的要素就是信号衰减。在无线通讯系统中，电波流传常常在不规那么地域。在预计展望路径消耗时，要考虑特定地域的地形地貌，同时还要考虑树木、建筑物和其余遮挡物等要素的影响。在无线通讯系统工程设计中，常采纳电波流传消耗模型来计算无线链路的流传消耗，这些模型的目标是为了展望特定点的或特定地区的信号场强。常用的电波流传模型消耗分为宏蜂窝模型和室内模型两大类。此中宏蜂窝模型中使用最广泛的是Okumura模型，还有成立在Okumura模型根基上的其余模型，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，对数距离路径消耗模型等。下边就侧重来议论这些模型并对局部模型进行仿真剖析。3.2宏蜂窝模型3.2.1Okumura模型〔1〕概括Okumura模型为展望城区信号时使用最宽泛的模型。应用频次在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光滑城区，基站有效天线高度h_b为200m，挪动台天线高度h_m为的空间中值消耗〔Amu〕曲线。基站和挪动台均使用自由垂直全方向天线，从3m丈量结果获取这些曲线，并画成频次从100MHz到1920MHz的曲线和距离从1km到100km的曲线。使用Okumura模型确立路径消耗，第一确立自由空间路径消耗，而后从曲线中读出Amu(f,d)值，并参加代表地物种类的修正因子。模型可表示为:L50(dB)LFAmu(f,d)G(hb)G(hm)GAREA〔3.1〕Okumura发现，G(hb)hb),1000mhb30m20lg(200G(hm)10lg(hm),hm3m3hm此中，L(dB)为流传路径G损(h耗m)值的20lg(50%〔),10即m中值h〕m，L3m为自由空间流传消耗，A为自由50Fmu3空间中值消耗，G(hb)为基站天线高度增益因子，G(hm)为挪动天线高度增益因子，GAREA为环境种类的增益。〔注：天线高度增益为严格的高度函数，与天线形式没关〕。Okumura模型完整鉴于测试数据，不供给任何剖析解说。对很多状况，经过外推曲线来获得测试范围之外的值，但这中外推法的正确性依靠于环境和曲线的光滑性。Okumura模型为成熟的蜂窝和陆地挪动无线系统路径展望供给最简单和最精准的解决方案。但这类模型的主要弊端是对城区和郊区迅速变化的反应较慢。展望和测试的路径损耗偏差为10dB到14dB。〔2〕中等起伏地上市里流传消耗的中值在计算各样地形。地物上的流传消耗是时，均以中等起伏地上市里流传消耗的中值或场强中值作为基准，因此将其称作基准中值或根本中值。假如Amu(f,d)曲线在基准天线高度下测的，即基站天线高度hb=200m，挪动台天线高度hm=3m。中等起伏地上市里实质流传消耗〔LT〕应为自由空间的流传消耗(LF)加上根本中值Amu(f,d)〔可查得〕。即：L_TL_FAmu(f,d)〔3.2〕假如基站天线高度h_b不是那么消耗中值的差别用基站天线高度增益因子G(hb)表示，200m当挪动台高度不是3m时，需用为挪动天线高度增益因子G(h)加以修正。中等起伏地上市m区实质流传消耗〔LT〕为：LTLFAmu(f,d)G(hb)g(hm)〔3.3〕〔3〕郊区和宽阔地流传消耗的中值郊区的建筑物一般是分别的、低矮的，故电波流传条件优于市里。郊区的流传消耗中值比市里流传消耗中值要小。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。宽阔地的流传条件优于市里、郊区及准宽阔地，同样条件下，宽阔地上的场强中值比市里高近20dB。Q0表示宽阔地修正因子，Qr表示准宽阔地修正因子。〔4〕不规那么地形上流传消耗的中值实质的流传环境中，以下一些地形需要考虑，用来修正流传消耗展望模型，其剖析方法与前面近似。丘陵地的修正因子Kh孤立山丘修正因子Kjs斜坡地形修正因子Ksp水陆混淆路径修正因子Ks5〕随意地形地域的流传消耗的中值随意地形地域的流传消耗修正因子KT一般可写成KTKmrQ0QrKhKjsKspKs〔3.4〕依据实质的地形地物状况，KT修正因子能够为此中的某几项，其余为零。随意地形地域的流传消耗的中值LLTKT〔〕式中，LTLFAmu(f,d)G(hb)G(hm)3.2.2Okumura-Hata模型〔1〕概括Okumura-Hata模型在900MHzGSM中获取宽泛应用，合用于宏蜂窝的路径消耗展望。该模型的主要弊端是对城市和郊区迅速变化的反应快慢。展望和测试的路径消耗偏差为10到14dB。Okumura-Hata模型是依据测试数据统计剖析得出的经验公式，应用频次在150MHz到1?500MHz之间，并可扩展3000MHz;合用于小区半径大于1km的宏蜂窝系统，作用距离从1km到20km经扩展可延长至100km;基站有效天线高度在30m到200m之间，挪动台有效天线高度在1m到10m之间。Okumura-Hata模型路径消耗计算的经验公式为：Lp(dB)69.5526.16lgfc13.82lghte(hre6.55lghte)lgd〔3.6〕CcellCterrain式中，fc〔MHz〕为工作频次；hte〔m〕为基站天线有效高度，定义为基站天线实质海拔高度与天线流传范围内的均匀地面海拔高度之差；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的水平距离；α(hre)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有关，拜见以下公式。(1.1lgf0.7)hm(1.56lgf0.8)(dB),中、小城市〔hm〕m)21.1(dB),f300MHz,大城市〔3.7〕m)24.97(dB),f300MHz,大城市Ccell：小区种类校订因子，即0,城市Ccell2(lgf2〔3.8〕/28)5.4(dB),郊区4.78(lgf)18.33lgf40.98(dB),乡村Cterrain：地形校订因子，地形校订因子反应一些重要的地形环境要素对路径消耗的影响，如水域、树木、建筑等。合理的地形校订因子能够经过流传模型的测试和校订获取，也能够由用户指定。2〕Okumura-Hata模型仿真Okumura-Hata模型是展望城市及周边地域路径消耗时使用最为宽泛的模型。它鉴于测试数据所作的图表,不供给任何的剖析解说。工作频次在150MHz到1500MHz之间,并可扩展3000MHz;作用距离从1km到20km经扩展可延长至100km;基站天线高度在30m到200m之间,经扩展可延长至1000m;挪动台天线高度从1m到10m。Hata模型那么依据Okumura图表数据,经曲线拟合得出一组经验公式。它以市里路径流传消耗为基准,在此根基上对其余地域进行修正。实测中在根本确立了设施的功率、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。消耗单位为dB。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：Okumura-Hata模型路径消耗504030Bd/20耗损径10路0-10-20

中小城市大城市f<=300MHz大城市f>=300MHz郊区乡村0102030405060708090100距离/km图3-1Okumura-Hata模型〔d=0:100km;f=450MHz;h_m=5m;c_t=0;〕Okumura-Hata模型路径消耗50403020d/耗损10径路0-10-20-30

中小城市大城市f<=300MHz大城市f>=300MHz郊区乡村0102030405060708090100距离/km图3-2Okumura-Hata模型〔d=0:100km;f=900MHz;h_m=5m;c_t=0;〕从仿真结果中能够看出，中小城市和大城市地形地物根本上差别不大，而挪动台高度、频次、基站高度必定的状况下，消耗曲线根本上是重合的;从仿真结果得悉，在0～10km范围中消耗急剧上涨，10km以后信道的衰减固然也是跟着距离的增添也有增大的趋向但对比之下，衰减更加缓和，从图中不难看出，在同样的频次下中小城市和大城市的衰减最为严重，郊区次之，乡村的衰减最少，这是因为在城市中间造成衰减的要素更多。别的，在其他条件不变的状况下，频次越大，衰减也就越大。Okumura-Hata模型合用于大区制挪动系统，可是不合适覆盖距离不到1km的个人通讯系统，Okumura-Hata模型基站天线高度高于其四周屋顶的宏蜂窝系统，因为在宏蜂窝中，基站天线都安装在高于屋顶的地点，流传路径消耗主要由挪动台邻近的屋顶绕射和散射决定。Okumura-Hata模型的建模不单为蜂窝挪动和陆地无线信道流传消耗的展望供给了方便适用的可视化解决方案,并且解决了在无线信道建模中存在的人机交互性差,对模型进行参数剖析、综共计算及全过程演示困难的问题。3.2.3COST-231Walfisch-Ikegami模型〔1〕COST-231Walfisch-Ikegami模型的根来源理COST-231Walfisch-Ikegami模型宽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流传路径消耗展望，常常在挪动通讯的系统〔GSM/PCS/DECT/DCS〕的设计中使用。COST-231Walfisch-Ikegami模型是鉴于Walfisch模型和Ikegami模型得到的，该模型也考虑了自由空间的路径消耗、散射消耗以及由建筑物边沿惹起的附带消耗，其使用范围为频次f在800—2000MHz之间，基站天线高度h为4—50米，挪动台天线高度hm为1—3米，距离d为0.02—5km。图3-3为COST-231Walfisch-Ikegami模型的表示图。dhbhbohmfowRhhmb图3-3COST-231Walfisch-Ikegami模型的表示图COST-231Walfisch-Ikegami模型分视距流传〔LOS〕和非视距流传〔NLOS〕两种状况计算路径消耗。视距〔LOS〕流传路径消耗为Lf42.626logd20logf〔3.9〕式中，Lf的单位为dB，f的单位为MHz，d的单位为km。在非视距流传中，总的路径消耗包含自由空间流传消耗〔Lfs〕，屋顶至街道的绕舌及散射消耗〔Lrts〕，多重屏障的绕射消耗〔Lmsd〕。其路径消耗Lb(dB)LfsLrtsLmsd〔3.10〕式中：Lfs为自由空间的路径消耗，其依靠于载波频次和距离，详细表达式为Lfs(dB)32.4520logd(km)20logf(MHz)〔3.11〕从式〔3.9〕中能够得出：Lfs虽频次增添而增大，随距离的增添也增大。Lrts为屋顶到街道的绕射和散射消耗，其取决于频次、街道宽度、挪动台的高度以及街道相关于基站、挪动台连线的方向，详细表达式为：16.910logw10logf20loghmLori,hRoofhm〔〕LrtsLrts00,这里，hmhbhm式中，Lori是考虑到街道方向的实验修正当，且各项参数为10,0<35Lori0.075(35),3555〔3.13〕0.114(35),5590从式〔3.12〕中能够得出：Lrts虽街道宽度增添而减少，虽建筑物增添而增大。Lmsd多重屏障的绕射消耗依靠于建筑建的距离、基站和挪动台的高度以及载波频次、基站高度和屋顶高度。详细表达式为：LmsdLbshKaKdlogdKflogf9logb〔3.14〕式中，Lbsh和Ka表示因为基站天线高度降低而增添的路径消耗；Kd和Kf为Lmsd与距离d和频率f有关的修正因子，与流传环境有关，各项参数的值为18log(1hb),hbhRoofLbshhb〔〕0,hRoof54,hbhRoofKa54hb,hbhRoof且d〔3.16〕54hb,hbhRoof且dKa18,hbhRoof〔〕18(hb/hRoof),hbhRoof4(f/9251),中等城市及拥有中等密度〔3.18〕Kf树林的郊区中心4(f/9251),大城市中心从式〔3.15〕中得出：Lbsh虽建筑物间隔增大而减少；当基站天线高于屋顶〔hhRoof〕时，将致使54dB的消耗，当日线低于屋顶时将致使剩余54dB的消耗，此时当链路距离相当小<500m〕时，高出54dB的消耗数会减小；当基站天线高于屋顶〔hhRoof〕时，距离每增添10km,Lmsd增添18dB；当基站天线低于屋顶〔hhRoof〕时，Lmsd虽距离的增大而增添的更多。〔2〕COST-231Walfisch-Ikegami模型仿真结果和剖析这里只考虑基站天线高于建筑物均匀高度的状况，；此外设挪动台位于街道中央，并选取f=900MHz和1800MHz，基站天线高度hb=30m，街道宽度w=20m。挪动台天线高度hm，建筑物的间隔b=40m，入射电波与街道走向之间的夹角90°，建筑物高度hRoof=15m。以下就是仿真过程，仿真所用程序见附录，仿真得图形如图3-4所示：COST-231-Walfish-Ikegami模型路径消耗300250Bd/200耗损径150路10050

视距路径消耗f=900MHz非视距路径消耗f=900MHz非视距路径消耗f=1800MHz012345距离/km图3-4COST-231Walfisch-Ikegami模型仿真图在仿真以前规定了非视距流传(NLOS)合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的非视距流传模型进行了仿真，关于视距模型只对f=900MHz这个频次进行了仿真。从仿真结果能够得悉，关于COST-231Walfisch-Ikegami模型在0—0.5km范围内大幅度衰减，在0.5km以后迟缓衰减切成上涨趋向，很显然视距路径消耗要远远小于非视距消耗，这是在同样发射频次下。关于非视距路径消耗在不一样发射频次下，也是频次越高，意味着消耗也就越大。3.2.4COST-231Hata模型1〕COST-231Hata模型的根来源理COST-231Hata模型和Okumura-Hata模型主要的差别是频次衰减的系数不一样，此中频率衰减因子为33.9，Okumura-Hata模型的频次衰减因子为26.16此外COST-231Hata模型还增添了一个大城市中心衰减Cm，大城市中心地域路径消耗增添3dB。COST231-Hata模型路径消耗Lp跟着f，d的增添而增大，跟着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，路径消耗Lp越大；f、d越小，hb、hm越大，路径消耗Lp越小。COST231-Hata模型路径消耗Lp在不一样的环境中有所不一样，在大城市，中小城市，郊区，乡村的消耗挨次减小。COST231-Hata流传模型合适于长距离〔1～200km〕对1500～2000MHz频段进行展望。它合适DCS1800〔1800MHz数字蜂窝系统〕、UMTS〔通用挪动通讯系统〕及GSM1800的宏蜂窝技术。国内外的有关文件报导了TD-SCDMA系统应套用的流传模型，广泛认为应使用CSOT231-Hata流传模型，但因为CSOT231-Hata流传模型约合用于上限频次为2000MHz，与TD-SCDMA系统频段稍有差别，所以COST231-Hata模型为根基的TD-SCDMA流传模型在频次参数上需要进一步校订。COST-231Hata模型是以载频1500MHz≤f≤200MHz，基站天线高度30m≤Hb≤200m,移动台天线高度1m≤Hm≤10m，基站和挪动台间的距离1km≤d≤20km为基准条件获取的。COST231-Hata模型路径消耗计算的经验公式为：Lp(dB)33.9lgf13.82lghba(hm)(44.96.55lghb)lgd〔〕CcellCterrianCM式中，a(hm)为挪动台天线高度修正因子，由下式给出：即(1.1lgf0.7)hm(1.56lgf0.8)(dB),中、小城市a(hmm)21.1(dB),fMHz,大城市〔3.20〕m)4.97(dB),f300MHz,大城市Ccell为小区种类校订因子，由下式给出：即0,城市Ccell2[lgf/28]2，郊区〔3.21〕5.4(dB)4.78(lgf)18.33lgf40.98(dB),乡村CM为大城市中心校订因子，由下式给出：即CM0(dB),中等城市和郊区〔3.22〕，大城市中心3(dB)式中：f为载频，hb为基站天线高度，hm为挪动台天线高度，d为基站和挪动台间的距离，Cterrian为地形校订因子，反应了一些重要的地形环境要素对路径消耗的影响，如水域、树木、建筑等。合理的地形校订因子能够经过流传模型的测试和校订得出，也能够由用户指定。2〕COST231-Hata模型仿真及结果剖析以下就是仿真过程，仿真所用程序见附录，仿真得图形如图3-5和3-6所示，图3-5为同样条件下不一样地区的路径消耗，图3-6为同一地区不一样条件下的路径消耗。COST-231Hata模型170160150Bd/耗损140径路130120大城市消耗,f=1800MHz,Hb=150m,Hm=3m中小城市消耗,f=1800MHz,Hb=150m,Hm=3m郊区消耗,f=1800MHz,Hb=150m,Hm=3m11024681012141618200收发天线间的水平距离/km图4—5同样条件下不一样地区的路径消耗分别测试大城市、中小城市、郊区三个不一样地区的无线环境路径传输消耗，大城市路径消耗最大，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，他们都会对信号的流传形成阻碍，使得信号散射、反射、绕射的机遇增加，程度加重，受多径衰败的影响严重；中小城市有关于大城市而言，其建筑物，行人及车辆都会少很多，无线传输环境的质量相对较好，路径消耗较低；而郊区多为空阔地带，无线信号多为视距流传，受多径衰败影响最小，主要为大尺度衰败。COST-231Hata模型170160150Bd/耗损140径路130大城市消耗,f=1800MHz,Hb=150m,Hm=3m大城市消耗,f=1800MHz,Hb=150m,Hm=10m中小城市消耗，f=1800,Hb=150,Hm=3120110

中小城市消耗，f=1800,Hb=200,Hm=3郊区消耗,f=1800MHz,Hb=150m,Hm=3m郊区消耗,f=2000MHz,Hb=150m,Hm=3m02468101214161820收发天线间的水平距离/km图4—5同一地区不一样条件下的路径消耗同一地区〔如大城市中〕，在载频〔f〕、基站天线高度〔Hb〕同样的状况下，跟着挪动台天线高度〔Hm〕的增高路径传输消耗减小；同一地区〔如中小城市中〕，在载频〔f〕、挪动台天线高度〔Hb〕同样的状况下，跟着基站天线高度〔Hb〕的增高路径传输消耗减小；同一地区〔如郊区〕，在基站天线高度〔Hb〕、挪动台天线高度〔Hm〕同样的状况下，跟着载频f〕的增添路径传输消耗增添。所以，路径传输消耗跟着基站天线高度〔Hb〕和挪动台天线高度〔Hm〕的增高而减小，跟着载频〔f〕和传输距离〔d〕的增添而增添。结论由仿真条件可知COST-231Hata模型工作频段较小，Okumura-Hata模型和COST-231Walfisch-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-231Walfisch-Ikegami模型作用距离较短，Okumura-Hata模型和COST-231Hata模型能够用于宏蜂窝，而COST-231Walfisch-Ikegami模型能够用于微蜂窝，Okumura-Hata模型和COST-231Hata模型基站天线高度和挪动台天线高度范围较大，COST-231Walfisch-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地区，COST-231Walfisch-Ikegami模型用于低建筑群地区。由仿真结果能够知道，关于经验模型，在其余条件不变的状况下，频次越高，流传过程中的消耗也就越大。关于Okumura-Hata模型，中小城市和大城市在挪动台高度、频次、基站高度必定的状况下，消耗根本上是同样的，在同样的频次下中小城市和大城市的衰减最为严重，郊区次之，乡村的衰减最少，Okumura-Hata模型合用于大区制挪动系统，可是不合适覆盖距离不到1km的个人通讯系统，Okumura-Hata模型基站天线高度高于其四周屋顶的宏蜂窝系统，因为在宏蜂窝中，基站天线都安装在高于屋顶的地点，流传路径消耗主要由挪动台邻近的屋顶绕射和散射决定；关于COST-231模型，跟着距离的增添，信道的衰减奉上涨趋向。衰减最大的是中小城市地域，而后是大城市地域，大城市和中小城市的衰减趋向较为靠近，接下来是郊区地域，最后是乡村地域，COST-231模型和Okumura-Hata模型主要的差别在于频次衰减系数的不一样。COST-231Hata模型的频次衰减因子为33.9，而Okumura-Hata模型的频次衰减因子为24.16。此外，COST-231模型还增添了一个大城市中心衰减因子CM；关于COST-231Walfisch-Ikegami模型，很显然视距路径消耗要远远小于非视距消耗。3.3室内模型衰减因子模型衰减因子模型为室内经验模型，用于同层或不一样层的流传路径消耗的展望。因为该模型路径消耗线性地取决于收发天线之间距离对数，所以也把该模型称为单斜率模型。衰减因子模型灵巧性很强，精度高。其理论展望值与实质展望值得标准偏差为4dB。而对数距离的偏差达13dB。但衰减因子模型的偏差比较大，常用于覆盖预计，工程中也常用实质模型测试来修正衰减因子。关于同层流传的路径消耗表示为：L(d)L(d0)10nsflg(d)FAF〔3.23〕d0式中

nsf

表示同层路径消耗的指数值，关于不一样种类的覆盖地区

nsf有所不一样，详细见表〔3-1〕，FAF表示楼层衰减因子，在碰到阻碍物时，可依据阻碍的种类折算相应的消耗，表〔

3-2〕列出了典型阻碍物的FAF值。表3-1nsf在各样不一样地区下的取值覆盖地区种类路径消耗指数值宽阔地区半宽阔半关闭地区3全关闭地区表3-2典型阻碍物的FAF参照值钢筋混凝土墙玻璃墙〔dB〕一般砖墙〔dB〕金属、隔音墙〔dB〕〔dB〕2—38—1015—1825以上来说，频段为室内环境中近地距离取1米f取时的路关于当前WLAN2400MHZ;2400MHZ径消耗为40dB；依据实质工程应用经验，大型建筑物楼层之间常常采纳钢筋混凝土构造，对信号的障蔽很强，一般只考虑信号对同层的覆盖，实质公式可省去FAF。即：L(d)L(d0)10nsflg(d)〔3.24〕d0Devasirvatham等人发现，室内路径消耗等于自由空间消耗加上附带消耗因子，且随距离成指数增添，关于多层建筑物，公式〔3.23〕能够改为：L(d)L(d0)10nsflg(d)dFAF〔3.25〕d0此中，为信道的衰减常数，为频次的函数，单位是dB/m。Devasirvatham等对模型提出修正，在850，1700和4000MHZ所得的实验值表示对四层建筑物的衰减因子在0.62和之间变化。而对二层建筑物在0.48和之间变化。表4—3衰减因子改进模型参数建筑物种类频次／MHZa850建筑物1〔四层筑物2〔两层〕170040003.3.2Keenan-Motley模型无线电波室内流传Keenan-Motley模型经过安装在室外的无线来接受从外界传来的无线信号，经过有线接口的变换并在有线路径上传输至室内接、收变换器，由室内接收变换器将有线信道传来的信号转变成合适在无线信道上传输的信息，并经过室内发射天线发射出去，并由挪动台内的接收天线接收。Keenan-Motley模型合用于900MHZ和2GHZ室内环境。LindoorLrkF(p)WLd〔3.26〕此中，Lr为路径消耗Lr20lgd20lgf28；d是到天线的距离〔〕；f是频次〔MHz);mk是直抵波穿透的墙壁数；F是楼层衰减因子〔dB)；P是直抵波穿透的墙壁数；W是墙壁衰减因子〔dB〕；Ld是多经消耗因子〔dB)；把信道中流传的多径重量发生的传输消耗和与散射体发生碰撞产生的发射消耗分开时，多径重量的幅度增益可表示为：1δ(i))La]1[Lilk1〔3.27〕aijpil1020Zil2，Zil>1此中，i表示多径流传中的一根射线在流传过程中经历的反射次数，〔关于非视距流传状况下，那么

i≠0〕；l

表示经历了

i

次反射的第

l

条多径重量；

k表示第

il条射线的第

k次反射。

Pil

exp(

j2Zil

/λ)，λ是载波的波长。

Lilk

是因为对散射体的反射而造成的路径消耗，用来表征第

il

条多径重量经过

k次反射以后的能量损失，单位为

dB。La是因为天线方向性等要素造成的能量消耗，单位也为

dB

。δ〔i

〕为

Dirac-

δ函数；

Zil

是第

il条射线的路径长度，Zil>1是远场辐射条件的要求。因为实质流传环境中反射的复杂性，Lilk能够被建模为一个呈正态散布的随机变量，即Lilk~N(Llll,(Llll/10)2)。考虑了多径重量在流传过程中与散射体碰撞产生的反射消耗以后，利用电磁波流传的概率模型，在NLOS状况下，拟订地点r处的接受功率能够计算以下：1l[Lilk(1(i))La]P(x,y)PTxGtGr1010k0Qi(r)〔3.28〕i1式中PTx是发射功率，Gt，Gr分别是发射增益和接收增益，Qi(r)是在连续情况下从原点出发，经过i次反射，最后抵达地点〔x，y〕的随机射线的概率密度函数。在二维平明中，我们主要研究Euclid距离胸怀下的连续情况随机射线的概率密度函数为：Qk(r,)22exp[2r]DkDk〔3.29〕2(1p)exp[2r]a2kak/(1p)式中Dk为一个拘束参数，一般能够令Dkdk，k表示反射的次数。d是二维渗流网格中一个特别重要的几个参数，定义为网格中非空格子之间的均匀距离，写为da/1p，此中，a是网格的间隔，p是网格为空的概率。不失一般性，我们能够将参数先设置为：La0，LilkLLlll,k1,2,i,Lln10/10,PTGtGr1，经过严格的数学推导，能够获取Euclid距离胸怀下的随即网络信道中〔x,y〕处的接受功率为：3rP(r)2(1p)ey0(1ueu2)C〔3.30〕ay03此中C为常数，是初始消耗量，y0a2r，u33r33(1p)(1p)(1p)a对数距离路径消耗模型室内无线信道与传统的无线信道对比，拥有两个显着的特色：其一，室内覆盖面积小得多；其二；收发机间的流传环境变化更大。研究说明，影响室内流传的要素主假如建筑物的布局，建筑资料和建筑种类等。室内通道分为两种，一种是视野可及的信道，另一种是遇到不一样程度隔断的通道。建筑物有很多不一样的间隔方式，它们的实体和电气特征也差别很大，很难靠着通用模型来剖析室内信道。以下方程式是利用对数距离路径消耗模型所获取的室内信道实质路径消耗模型：PL(d)

PL(d0)

10nlog(d/d0)

X

(3.31)此中

X是以分贝为单位的零均匀值高斯随机变量，

那么是标准差。假如为固定装置，那么可

X

的影响忽视不计。利用式

(3.32)

计算式〔

〕中距离的路径消耗值，再将结果代入式〔3.31〕即可获取：PL(d)20log10(fMHZ)20log10(d)28(3.32)PL(d)20log10(fMHZ)10nlog10(d)28X(3.33)的值不会随频次改变太多，但会受四周环境和建筑物种类影响。建筑物内的流传模型包含建筑物种类和阻碍物的影响。此模型不只有弹性，还可以将路径消耗丈量值与展望值间的标准差减到4dB左右，赛过仅使用对数距离模型是的13dB，式(3.34)衰减因子模型；PL(d)20log10(fMHZ)10nSFlog10(d)28FAF(3.34)此中nSF代表同楼层丈量时的路径消耗指数，FAF那么是好多研究说明，不论室内与室外，均匀接收信号功率距离的对数衰减。而室内路径消耗遵照公式：PL(dB)PL(d0)10nlog(d/d0)X(3.35)此中，n为路径消耗指数，说明路径消耗随距离增添的速率，它依靠于四周坏境和建筑物种类。d0为近地参照距离，pl〔d0〕为参照路径消耗，由测试决定，d为收发天线之间的距离。X表记标准偏差为的正态随机变量，考虑环境凌乱因子。该模型可用于无线系统设计和剖析过程中，对随意地点接收功率进行计算机仿真。3.4小结挪动通讯系统与固定通讯系统根本差别在于信号的流传特色不一样，信号传输过程很难确立，特别是在室内环境和室外环境中，挪动通讯信道在这些条件下的复杂性使得没法推导出能预计任一点给定点上的信号场强值的模型。挪动通讯系统的设计人员利用的模型，要么就是统计的和近似地反应真切环境的，要么就是需要功能强盛地计算机来进行计算，已获取更切实的结果。假如要采纳更加精准的方法，那么需要知道传输环境的详尽、精准的数据〔如建筑物的地点和尺寸、种类等〕。所以，在系统设计阶段运用这些模型进行流传预测是特别重要的，对蜂窝系统特别是这样。附录ⅠOkumura-Hata模型源程序clc;clearall;disp('pleaseinputd=?(0:100)')d=input('d=');disp('pleaseinputf=?(150:1500)')f=input('f=');disp('pleaseinputh_m=?(1:10)')h_m=input('h_m=');disp('pleaseinputc_t=?')c_t=input('c_t=')%

地形校订因子，本程序中取为零l_p1=okumura_hata_mode(f,h_m,d,1,1,c_t);

%

中小城市

okumura_hata_model_p2=okumura_hata_mode(f,h_m,d,2,1,c_t);%大城市〔f<=300MHz)okumura_hata_model_p3=okumura_hata_mode(f,h_m,d,3,1,c_t);%大城市〔f>=300MHz)okumura_hata_model_p4=okumura_hata_mode(f,h_m,d,2,2,c_t);%郊区okumura_hata_model_p5=okumura_hata_mode(f,h_m,d,3,3,c_t);%乡村okumura_hata_modeplot(d,l_p1,'-r',d,l_p2,'-r',d,l_p3,'-r',d,l_p4,'.',d,l_p5,'.m');xlabel('距离/km');ylabel('路径消耗/dB');title('Okumura-Hata模型路径消耗');legend('中小城市

','

大城市

f<=300MHz','

大城市

f>=300MHz','

郊区

','

乡村','location','best');functionl_p=okumura_hata_mode(f,h_m,d,q,p,c_t)ifq==1&p==1a=(1.1*log10(f)-0.7).*h_m-(1.56*log10(f)-0.8);%中小城市，挪动台天线高度修正因子h_b=50;c=0;elseifq==2&p==1a=8.29*(log10(1.54*h_m)).^2-1.1;%大城市〔f<=300MHz)，挪动台天线高度修正因子h_b=50;c=0;elseq==3&p==1a=3.2*(log10(11.75.*h_m)).^2-4.97;

%

大城市〔f>300MHz)，挪动台天线高度修正因子h_b=50;c=0;end%ifq==1&p==1%c=0;

%

城市，小区种类修正因子

c%endifq==2&p==2c=-2*(log10(f/28)).^2-5.4;%

郊区，小区种类修正因子

ca=(1.1*log10(f)-0.7).*h_m-(1.56*log10(f)-0.8);h_b=100;elseifq==3&p==3c=-4.78*(log10(f)).^2-18.33*log10(f)-40.98;

%

乡村，小区种类修正因子

ca=(1.1*log10(f)-0.7).*h_m-(1.56*log10(f)-0.8);h_b=100;endl_p=69.55+26.16*log10(f)-13.82*log10(h_b)-a+(44.9-6.55*log10(h_b))*log10(d)+c+c_t;附录ⅡCOST-231Walfisch-Ikegami模型源程序：clc;clearall;f=900;d=0.02:0.01:5;y=Walfish_Ikegami_LOS(900,d);d1=0.02:0.01:5;Model=1;Hm=1.5;Hb=30;w=20;b=40;Phi=90;Hroof=15;f1=900;f2=1800;y1=Walfish_Ikegami_NLOS(Model,f1,d1,Hm,Hb,Hroof,w,b,Phi);y2=Walfish_Ikegami_NLOS(Model,f2,d1,Hm,Hb,Hroof,w,b,Phi);plot(d,y,'-b',d1,y1,'--r',d1,y2,':k');xlabel('距离/km');ylabel('路径消耗/dB');title('COST-231-Walfish-Ikegami模型路径消耗');legend('视距路径消耗f=900MHz','视距路径消耗f=900MHz','视距路径消耗f=1800MHz','location','best');grid;%COST-231-Walfish-Ikegami视距模型functiony=Walfish_Ikegami_LOS(f,d)y=42.6+26*log(d)+20*log(f);%COST-231-Walfish-Ikegami非视距模型functiony=Walfish_Ikegami_NLOS(Model,f,d,Hm,Hb,Hroof,w,b,Phi)Lfs=32.45+20*log(d)+20*log(f);%自由空间的消耗%从屋顶到街道的绕射和散射消耗if(Phi>=0)&Phi<35Lori=-10+0.354*Phi;elseifPhi>=35&Phi<55L0ri=2.5+0.075*(Phi-35);elseifPhi>=55&Phi<=90Lori=4.0+0.114*(Phi-55);endLrts=-16.9-10*log(w)+10*log(f)+20*log(Hb-Hm)+Lori;%考虑到街道方向的实验修正当ifHroof>HmLrts=Lrts;elseLrts<=0Lrts=0;end%多屏绕射消耗ifHb>HroofLbsh=-18*log(1+Hb-Hroof);elseLbsh=0;endifHb>Hroofka=54;ka=54-0.8*(Hb-Hroof);ka=54-0.8*(Hb-Hroof)*(d/0.5);endifHb>Hroofkd=18;elsekd=18-15*(Hb-Hroof)/Hroof;endifModel==1%Model=1;中等规模城市和植被密度适中的郊区中心kf=-4+0.7*(f/925-1);elseifModel==2%Model=2;大城市的中心kf=-4+1.5*(f/925-1);endLmsd=Lbsh+ka+kf*log(f)+kd*log(d)-9*log(b);%多屏绕射消耗y=Lfs+Lrts+Lmsd;%非视距流传路径消耗附录ⅢCOST-231Hata模型源程序：〔不一样地区同样工作条件〕clear;f=1800;Hm=3;Hb=150;d=1:20;C_terrian=0;Cm=3;%大城市a_Hm=3.2*(log10(11.75*Hm))^2-4.97;C_cell=0;Lp1=46.3+33.9*log10(f)-13.82*log10(Hb)-a_Hm+(44.9-6.55*log10(Hb))*log10(d)+C_cell+C_terrian+Cm;%大城市消耗；Cm=0;%中小城市a_Hm=(1.1*log10(f)-0.7)*Hm-(1.56*log10(f)-0.8);C_cell=0;Lp2=46.3+33.9*log10(f)-13.82*log10(Hb)-a_Hm+(44.9-6.55*log10(Hb))*log10(d)+C_cell+C_terrian+Cm;%中小城市消耗；Cm=0;%郊区a_Hm=3.2*(log10(11.75*Hm))^2-4.97;C_cell=-2*(log10(f/28))^2-5.4;Lp3=46.3+33.9*log10(f)-13.82*log10(Hb)-a_Hm+(44.9-6.55*log10(Hb))*log10(d)+C_cell+C_terrian+Cm;%郊区消耗；plot(d,Lp1,'m',d,Lp2,'b--',d,Lp3,'k');title('COST-231Hata模型');xlabel('收发天线间的水平距离/km');ylabel('路