移动通信常见电波传播损耗预测模型

Hata
Okum 宏蜂窝 ura COST 宏蜂窝 231
宏蜂窝 宏蜂窝
150-1500 1500-2000 150-2000 450-2000 450-2000
CCIR
LEE
微蜂窝 分LOS和NLOS 0.02-5km 分LOS和NLOS
WIM
800-2000
城市、郊区
传播模型的使用及评价
• Hata模型 （1）参数易获得，模型易使用 （2）但未考虑建筑物的高度和密度、街道的分布和走向 等重要因素的影响，预测值和实际值的误差较大 • CCIR模型 （1）考虑了建筑物密度的影响，引入参数B（被建筑物覆 盖区域的百分比），且易获得LEE模型 （2）适用于有测试数据时。主要参数易于根据测量值调 整，准确性高 （3）算法简单，计算速度快 • COST 231-Walfisch-Ikegami 模型 （1）用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境 （2）发射天线可以高于、等于或低于周围建筑物
式中L(v)为由山坡等地形引起的衍射损耗
• 水面反射
2 Pr P0 ( ) 4d
其中a为由于移动无线通信环境引起的衰减因子
COST 231 Walfisch-Ikegami 模型（WIM模型）
• 应用 （1）用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境 （2）常用于移动通信系统（GSM/PCS/DECT/DCS）设 计 （3）可计算基站发射天线高于、等于或低于周围建筑物 等不同情况的路径损耗 • 两种情况 （1）视距传播情况，路径损耗
L2 L21 k a k d log(d ) k f log( f ) 9 log(b)
传播模型的适用范围
适用范围 宏蜂窝（>1km） 频率（Mhz） 传播模型 微蜂窝（<1km） 天线高度（m） 基站：30-200 移动台：1-10 同上 同上 城区/郊区/乡 村 城市、郊区、 乡村 城市、郊区、 乡村 城市、郊区 城市、郊区、 乡村 城市、郊区 基站：4-50 移动台：1-3
[44.9 6.55 log(ht )] log(d ) C cell Cterrain
校正因子
中小城市 [1.11 log( f ) 0.7] hr [1.56 log( f ) 0.8] 2 f 300Mhz 大城市 郊区乡村 a (hr ) 8.29[log(1.54hr )] - 1.1 3.2[log(11.75h )] 2 4.97 f 300Mhz r
• 路径损耗计算的经验公式
LM 69.55 26.16 log( f ) 13.82 log(ht ) a(hr )
式中：f-工作频率 Ccell-小区类型校正因子 ht-基站天线有效高度 Cterrain-地形校正因子 hr-移动台天线有效高度 a(hr)-有效天线修正因子 d-基站天线与移动台天线水平距离
移动通信常见电波传播损耗预测模型
作者：李少勇 郭凯 学号：2220101078 2220100420 时间：2013-10-13
电波传播损耗预测
• 目的 掌握基站周围所有地点处接收信号的平均强度及变化 特点，以便为网络覆盖的研究以及整个网络设计提供基础 • 方法 根据测试数据分析归纳出基于不同环境的经验模型，在此 基础上对模型进行校正，使其更加接近实际，更准确 • 确定传播环境的主要因素
Leabharlann Baidu
• 无阻挡
h1' r f Pr Pr1 log 0 20 log n log r0 h1 f0
式中：r0为1公里，f0为850Mhz h1'为天线有效高度，h1为天线实际高度 当f<f0时，n=20；当f>f0时，n=30 • 有阻挡
Pr Pr1 log r f 0 L(v) n log r0 f0
Okumura-Hata模型
• 日本科学家奥村通过对城市进行大量无线电波传播损耗的测量， 得出一系列经验曲线用于无线蜂窝网络的规划设计。在这些经验 曲线的基础上，得出了简化的Hata模型 • 适用范围
频率范围f:150-1500MHz 基站天线高度Hb:30-200m 移动台高度Hm:1-10m 距离d:1-20km
CCIR模型
• 该模型由原CCIR（现ITU-R）提出，综合考虑了自由空间 传播和地形效应损耗对于无线电波传播的影响 • 经验公式 Lm=Lm（Hata模型）-B 该公式是Okumura-Hata模型在城市传播环境下的应用，校 正因子为： B=30-25log（地面建筑覆盖率） 路径损耗随建筑物密度而增大
C cell
0 城市 2[log( f / 28)] 2 5.4 郊区 4.78[log( f )] 2 18.33 log( f ) 40.98 乡村
COST 231-Hata模型
• 适用范围
频率范围f:150-1500MHz 基站天线高度Hb:30-200m 移动台高度Hm:1-10m 距离d:1-20km
LEE模型
• 优点 （1）模型中的主要参数易于根据测量值调整，适合本地 无线传播环境，准确性高 （2）路径损耗预测算法简单，计算速度快 • 应用 无线通信系统 • 分类 LEE宏蜂窝模型 LEE微蜂窝模型
LEE宏蜂窝模型
• 基本思路 先把城市当成平坦的，只考虑人为建筑物的影响，在此基 础上再把地形地貌的影响加进来 • 地形地貌影响的三种情况 无阻挡 有阻挡 水面反射
• 经验公式
Lm'=Lm+Cm 其中Cm为大城市中心校正因子 中等城市和郊区为0dB，大城市中心为3dB
两种Hata模型的主要区别
• COST-231Hata模型适用于1500－2000MHz，在1km以内预 测不准 Okumura-Hata适用于1500MHz以下的大于1公里范围的宏 小区 • COST-231Hata模型频率衰减因子为33.9 Okumura-Hata模型的频率衰减因子为26.16 • COST-231Hata模型还增加了一个大城市中心衰减，大城市 中心地区路径损耗增加3dB
（1）自然地形（高山、丘陵、平原、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 （6）系统的工作频率和移动台运动等因素
常用的电波传播损耗预测模型
• Hata模型 根据应用频率的不同，分为Okumura-Hata 模型和COST 231 Hata模型 • CCIR模型 • LEE模型 • COST 231 Walfisch-Ikegami 模型（WIM模型）
L=42.6+26log(d)+20log(f)
(2)非视距传播情况，路径损耗
L=L0+L1+L2 其中L0—空间损耗 L1—由沿屋顶下沿最近的衍射引起的衰落损耗
L1 16.9 10 log( w) 10 log( f ) 20 log(ht hr ) L11
L2—沿屋顶的多重衍射（除了最近的衍射）