几种典型的无线传播模型介绍

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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基础。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，选择最佳者。 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，通过比较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佳蜂窝站址配置方案。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，运营商是否以比较经济合理的投资满足了用户的需求

2、。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发展，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 素涉及了传播模型中的很多变量，它们都起

3、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-特定地区的传播环境的主要因素 有：( l )自然地形(高山、丘陵、平

4、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。表1几种常见的传播按型适用范国 n_诲甩于9就 HI适用于9M和如 WHz微峰窝预测 适用于驰口和佃OOMHe 韦内环壇预测适用于9口0和10MMHZ宏峰富预测Okumura-Hata 匸堆【231-H日石Cost231

5、/valfish-lkegamiKeenan-h/lotley规划软杵ASSET中使用削口 鄆MHe忑郎爲fij刪r 恋诈.药而祈顽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：= 69.55 + 26.16 Log/- 13.82 log+ (44.9-65.5 log h 01og d-A 氐式中;Lp夙基站到移动仟的路径损耗，单位：dB；载波频率，肌位：MHz：hb 站天线高度，单位：米;叽一祎动台天线高嗨椭z3w. Com基站到移动台之间的距翦*单也：kmr对干中等城市或大城市

6、樓正，Jw = (l.llog/-0.7)/?m-(1.56log/-0.8)在郊区，倍罹模型可以修T为.比=5市区)-210e& 恣)2-5.4在幵訓地*件播模型町以修T为，3.2 C0ST231- 适合频段：1基站的天线高度Hb : 30 - 200mta)-2oo0 MHzE + Q沁皿一移动台天线高度 Hm : 1 - 10m覆盖距离： 1 - 20 km大城市区域(在农村地区和郊区可以从图3中得到校正因子)。大城市区域几农村地区和郊区可S趴圏弓中得到校正因子)#Lu (dB) = 46.3 - 33.5Xlog(f)沢1連2+ Cm-13.82 Xlog(Hb)a(Hmj =l.lX

7、kg(f) - 0.7 XHm-1.56Xlog(f) - G.8mb对于渤肿鹉賊ComCm = 3 clB 炕于大城市对于农村准开阔地:Lrqo (dB) = Lu-4.7SX log(fi2 - 18.33 X logi； - 35.94对于农村开阔地:Lio (dB) = Lu-4.7SXlog(f)2 - 18.33Xlog-40.943.3 C0ST231 Walfish Ikegami 模型 该模型适合于大城市环境。 适合频段： 800 - 2000 MHz 使用的天线挂高： 4 - 50m 移动台高度： 1 - 3m 覆盖距离： 0 . 02 - 5km Height of bu

8、ildings : Hroof ( m ) Width of road : w ( m ) Building separation : b ( m ) Road orientation with respect to the direct radio path : Phi(o) Urban areas1 基站和移动台之间没有直射径的情况( s mall cells )Lb = Lo + Lm + Lnisd (or Lb = Lo for 一 Lmsd =：= 0)其；：3为自由空间的损耗*La = 32.4-20Xlog(d) + 20Xlog(f)L京为屋顶和街逍Z闾的衍射和散肘损耗(对应

9、慢哀落抠Lrts =-16-9 - WWW + 圖3 函血-Hn + Lm其屮:Lri = -10 + 0.354 x Phi for 0= Phi 3? =Lcn = 2.5 + G.O75X (Phi-35) for 35= Phi j5Lcn = 4.G-0.114X(Phi-?5)for 55= Phi=0.020 km3.4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。L：ndDD = L-kX -pX

10、W(k) - D(d - dj其中,4为自由空同传播损匿,U = 32.5 + 20xlogf+2DX：lo?d.Ud.or 室内件播损耗f 频率(MHz)cl 传蛊距离k直达菠穿透的t觸鞫氏Dz3w. Comf 楼层哀减因p 直达波穿透的暗壁数W熾壁衰减因D 线性衰减因db宣内转折点(m)*典型值为65m,大于该值増加0.2dB沁。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进，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

11、：L.=场+ K，log沖+庄血J + K4 logh彊+圧1。昨碩)+ Kslog d +Ki 姑 + 心心式；：心与频勰八3肌Comk2弋离裒减常無恥、K4移动台天线高度條匸集数；KS、K6 基站天线高度修正系数；K7 绕射修正系数；Kclutter 地物衰减修正系数；d 基站和移动台之间的距离。单位： km ;hm 、 hoff 移动台天线和基站天线的有效高度，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。多型伯K1160.93K

12、244.90K3-2.85K40.0DK5-13.02Kc-5.55ciurtsr 衰UZComInland Water-2.00Wetland-1.50Ooen Areas in IJrtan1.00Ran-gela nd1.50High Buildings-1.60Industrial & Commercial Areas1.30根据这些K参数r,可以计算出传播损耗中值。但是由于环境的复杂性修正。当蜂需移釧通信系统用于室内1时要考虏建筑损耗耗Q建筑损耗是墙壁八砖等）、楼层高度、建筑物相对于基站的走向、窗尸区所占的百分比等的耒2 K畚數伯还要进行适当 结构（钢、玻 函数。由于变 量的复杂性，

13、建筑物的损耗只能在周围环境的基础上统计预测。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. 只在天花板加隔离的建筑物比天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。特定楼层的测量表明，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，损耗可以达到 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损耗。这时可以把隧道简化成一 个有耗波导来考虑。实验结果显示在特定距离传播损耗随频率增加而下降。当工作频段在 2GHz 以下时，损耗曲线与工作频率的关系呈指数衰减。对于 GSM 频段，可以近似认为， 损耗与距离呈现4 次方的反指数变化，即两个天线之间距离增加-倍，损耗增大 12dB 。在 UHF 频段还要考虑树叶对传播的影响。研究表明， -般夏天树木枝叶繁茂，因此夏 天信号的损耗会比冬天的时候大 10dB 左右，垂直极化的信号损耗大于水平极化信号的损 耗。