移动通信常见电波传播损耗预测模型

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：22201010782220100420

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

（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COST231Hata模型CCIR模型LEE模型COST231Walfisch-Ikegami模型（WIM模型）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路径损耗计算的经验公式

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校正因子COST231-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26.16COST-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3dBCCIR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

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

无阻挡

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

式中L(v)为由山坡等地形引起的衍射损耗水面反射

其中a为由于移动无线通信环境引起的衰减因子COST231Walfisch-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

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

L2—沿屋顶的多重衍射（除了最近的衍射）

传播模型的适用范围

适用范围传播模型宏蜂窝（>1km）微蜂窝（<1km）频率（Mhz）天线高度（m）城区/郊区/乡村HataOkumura宏蜂窝150-1500基站：30-200移动台：1-10城市、郊区、乡村COST231宏蜂窝1500-2000同上城市、郊区、乡村CCIR宏蜂窝150-2000同上城市、郊区LEE宏蜂窝450-2000城市、郊区、乡村微蜂窝分LOS和NLOS450-2000城市、郊区WIM0.02-5km分LOS和NLOS800-2000基站：4-50移动台：1-3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），