无线传播模式

无线传播模型

⏹ 微蜂窝的传播模型 1.

Okumura 信号预测模型

Okumura 和他的同事在东京附近的地方，测量宽频带信号通过一些固定的天线高度和变化的天线高度在各种无规律的地形和各种环境条件下传输后的信号强度。然后他们得到了一组在一定频率范围内和距固定天线高度相关的信号强度变化曲线。从得到的曲线能够较精确的分析出在市区和郊区根据距离变化的无线信号的中值场强。他们给出了适应郊区无线环境的曲线的修正因子，使得曲线可以适应固定天线高度和移动天线高度的信号传播强度变化，此外对于各种不同的地形和植被也加入了修正因子。试验在200, 435, 922, 1,320, 1,430和1,920 MHz 的频率进行，并借此大量的数据推断和以内插值的方法得出在频率100和3,000 MHz 之间的传播特性。他们成功的制作了一个标准的传播模型，但是一旦传输曲线是有效的，则他们很难找到合适的公式和具体的地点来适合Okumura 曲线。 2.

Hata 模型和修正的Hata 公式

Hata[3] 将Okumura’s 测量的结果用一个比较简单的公式表达出来： Loss = A + B log(d )。这里A 和B 分别代表频率和天线高度，d 代表到天线的距离。公式包括了高度和地形的修正因子。公式受限的频率范围为100~1,500 MHz, 距离为1~20 km, 天线高度的范围为30~200 m, 车载天线高度的范围为1~10 m 。对于中值路径损耗，下列公式被ITU-T[2]采用作为基本的计算公式。

L p = 69.55+ 26.16log f c -13.82log(H b ) + [44.9-6.55log(H b )]log(d ) + a x (H m ) 其中： f c : frequency(MHz)

: 100 ~ 3000(MHz)

h b

: 基站有效天线的高度 (m) : 30 ~ 300(m)

h m : 车载天线的高度(m) : 1 ~ 10(m) d : 距离

: 1 ~ 100(Km)

在上述公式种， a(h m ) 作为车载天线高度的修正因子。

☐

对于中小城市

a h f h f m c m c ()(.log .)(.log .) 11

0715608

对于大城市

a h h f MHz a h h f MHz m m c m m c 224282915411200321175497400().(log .).().(log .). ; ;

修正能够使得Hata 公式相对于Okumura 曲线提高精度。修正的Hata 公式可以写成： L dB L S a S B mh p x ks ()=++++00 (2-1)

(2) S 0 : 对于郊区或城市一般的路径损耗计算公式

S dB U U L U L r r po r ps 01124()()[()]=--+

where

L f f po c c =-+-47818334094

2.(log ).log .

L f ps =--228542

(log(/)). U r = 0 （开放地带）

= 0.5 （郊区）

= 1

（市区）

(3) a x : 高度的修正因子

a U a h U a h F a h F x m m m ()()[()()]12142

F f 1444

300300 F f f 24

4

4300

其中 U = 0 对于中小城市 U = 1

对于大城市

(4) S ks : 地球曲率的修正因子

其中 r 的单位为Km ，f 的单位为 MHz.

(5) B o : 建筑物密度的修正因子 B dB B 012530()log()

其中 B 1 是覆盖区域内建筑物的密度 (range : 3 ~ 50%) (when B 1 = 15.849 %, B 0 = 0 dB)

S f H H d f ks b b

272301720172013557502log ()().

公式[2-1] 和Okumura 曲线相对比的结果如图1所示。在频率100~3,000 MHz ，距离1~100 km，固定站址天线高度30~1,000 m.的范围内，修正的Hata 模型和Okumura 曲线的误差大约在3 dB 内。

Fig.1 修正的Hata模型和Okumura数据的比较

微蜂窝的传播模型

一般的标准的微蜂窝的定义也就是和基站天线的高度相关联的。对于典型微蜂窝基站的天线高度是低于四周建筑物平均的屋顶高度，或者和其处于相同的高度。这样就导致了基站的覆盖半径大约为250~500m。处于市区环境的无线传播属于增强型的多径传播。为了得到好的传播模型的效果，掌握支配所有传播路径的经验是非常重要的。这些路径主要的取决于基站天线的高度和四周建筑物的高度的情况。为了将传播模型简化成几个两维空间的模型，只能将周围的建筑物假设成无限高，因此这些模型只考虑电波在建筑物之间传播。实际上，预测时的效果，解析路径损耗模型都源自将建筑物的形状作为简单的几何形状来考虑。万一建筑

物的高度低，那么屋顶以上的无线传播也要引起重视。以经验为主的逼近法解析和简单的模型的扩充和修正等如下给出，[1], [2], [3], [4], [5]。

一般的微蜂窝模型仅对市区内平坦的地带有效，通过地形对微蜂窝无线传播的研究，其表现为[6]和[7]，进一步对市区内植被（成排的树木，停车场等）对微蜂窝无线传播模型的影响不考虑在内。但是对于工程角度和为了以后进一步发展这些模型来看，这两方面都非常重要。

1.对于低于屋顶的两维无线传播模型

下面列出了具有代表性的微蜂窝模型的简要说明

Uni-Lund model

微蜂窝的路径损耗预测是经过两个独立的模型LOS 和NLOS来分别进行的[9], [10]。两种模型是建立在自由空间传播的基础上的，所有的参数均根据经验获得。

LOS模型符合双斜率的路径损耗规律，其中第一部分为对于收发距离功d的率功能(衰落指数为n 2)，根据市区无线环境得到断点处的功率衰落复数n1和n2 ，这样，他们可以获得在预测地区进行路径损耗测量的结果。对于NLOS传播模型是基于一定的位置观测得到的，此位置位于拐角处信号和LOS 一样大小的地方，如果再远一步的话路径损耗将迅速的衰落到信号覆盖的最低要求，此时的功率衰落指数大约为n 2.5~3.0。

Ericsson micro-cell model(Berg)

此模型为精确的路径损耗预测方法，它是递归的，相互的，相当简单的并且是计算是简单、有效的。损耗是由不同的街道走向决定的，因此这种方法适合于跟踪技术，同样适合于垂直正交的十字路口。此模型对于任何角度的交叉道口的预测和直线型的街道的效果一样好，对于预测两个等方向天线的路径损耗处理的公式是非常著名的，在两个天线之间的实际距离被假定的距离所取代，这样将街道的角度和有关距离定义为低归性的数字节点方式带入模型中，这样就可以得到较精确的传播损耗。