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幾種典型的無線傳播模型介紹

幾種曲型的無線傳播模型介紹

傳播模型是非常重要的。傳播模型是移動通信網小區規劃的基礎。模型的價值就是保證了精度，同時節省了人力、費用和時間。在規劃某-區

域的蜂窩系統之前，選擇信號覆蓋區的蜂窩站址使其互不干擾，是一個重要的任務。如果不用預期方法，唯-的方法就是嘗試法，通過實際測

量進行。這就要進行蜂窩站址覆蓋區的測量，在所建議的方案中，選擇最佳者。這種方法費錢，費力。利用高精度的預期方法并通過計算機計算，通過比較和評估計算機輸出的所有方案的性能，我們就能夠很容易地選出最佳蜂窩站址配置方案。因此，可以說傳播模型的準確與否關系到小區規劃是否合理，運營商是否以比較經濟合理的投資滿足了用戶的需求。由于我國幅員遼闊，各省、市的無線傳播環境千差萬別。例如，處于丘陵地區的城市與處于平原地區的城市相比，其傳播環境有很大不同，兩者的傳播模型也會存在較大差異。因此如果僅僅根據經驗而無視各地不同地形、地貌、建筑物、植被等參數的影響，必然會導致所建成的網絡或者存在覆蓋、質量問題，或者所建基站過于密集，造成資源浪費。隨著我國移動通信網絡的飛速發展，各運營商越來越重視傳播模型與本地區環境相匹配的問題。

一個優秀的移動無線傳播模型要具有能夠根據不同的特征地貌輪廓，像平原、丘陵、山谷等，或者是不同的人造環境，例如開闊地、郊區、市區等，做出適當的調整。這些環境因素涉及了傳播模型中的很多變量，它們都起著重要的作用。因此，一個良好的移動無線傳播模型是很難形成的。為了完善模型，就需要利用統計方法，測量出大量的數據，對模型進行校正。傳播模型的校正問題將在第 4 節中做具體的介紹。一個好的模型還應該簡單易用。模型應該表述清楚，不應該給用戶提供任何主觀判斷和解釋，因為主觀判斷和解釋往往在同-區域會得出不同的預期值。一個好的模型應具有好的公認度和可接受性。應用不同的模型時，得到的結構有可能不-致。良好的公認度就顯得非常重要了。多數模型是預期無線電波傳播路徑上的路徑損耗的。所以傳播環境對無線傳播模型的建立起關鍵作用，確定某-特定地區的傳播環境的主要因素有：

( l ）自然地形（高山、丘陵、平原、水域等） ;

( 2 ）人工建筑的數量、高度、分布和材料特性；

( 3 ）該地區的植被特征；

( 4 ）天氣狀況；

( 5 ）自然和人為的電磁噪聲狀況。

另外，無線傳播模型還受到系統工作頻率和移動臺運動狀況的影響。在相同地區，工作頻率不同，接收信號衰落狀況各異；靜止的移動臺與高速運動的移動臺的傳播環境也大不相同。-般分為：室外傳播模型和室內傳播模型。常用的模型如表 1 所示。

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Okumura - Hata ?￡Díóé?úè?±?2aμ?μ????ù2aá?êy?Y113é?￡êD??μ??·???eo??D?μ?éò?ó?????μ??ü???a??ê?±íê?￡o

3 . 2 C0ST231-Hata 模型

適合頻段： 1500 - 2000 MHz

基站的天線高度 Hb : 30 - 200m

移動臺天線高度 Hm : 1 - 10m

覆蓋距離： 1 - 20 km

大城市區域（在農村地區和郊區可以從圖 3 中得到校正因子）。

3.3 C0ST231 Walfish Ikegami 模型

該模型適合于大城市環境。

適合頻段： 800 - 2000 MHz

使用的天線掛高： 4 - 50m

移動臺高度： 1 - 3m

覆蓋距離： 0 . 02 - 5km

Height of buildings : Hroof ( m )

Width of road : w ( m )

Building separation : b ( m )

Road orientation with respect to the direct radio path : Phi(o) Urban areas

1 ．基站和移動臺之間沒有直射徑的情況（ s mall cells )





2 ．基站和手機之間有直射路徑的情況（ Street Canyon )

微小區（天線低于屋頂高度），路徑損耗模型如下：

Lb = 42.6 + 26*log(d)+20*log(f)for d >=0.020 km

3.4 室內傳播模型(Keenan-Motley模型)

室內傳播環境與室外微蜂窩、宏蜂窩不同：天線高度，覆蓋距離等，因此原先的 Okomula-Hata 模型、 COST-231 模型已不再適用。應

使用 Keenan-Motley 模型。

3.5 規劃軟件ASSET使用的傳播模型

在實際無線傳播環境中，還應考慮各種地物地貌的影響，華為公司使用的規劃軟件 ASSET 正是考慮到這-點，對傳播模型進行了改進，考慮了現實環境中各種地物地貌對電波傳播的影響，從而更好的保證了覆蓋預測結果的準確性。模型表示式如下：



KS 、 K6 ― 基站天線高度修正系數；

K7 ― 繞射修正系數；

Kclutter ― 地物衰減修正系數；

d ― 基站和移動臺之間的距離。單位： km ;

hm 、 hoff ― 移動臺天線和基站天線的有效高度，單位：米。

在分析不同地區、不同城市的電波傳播時， K 值會因地形、地貌的不同以及城市環境的不同而選取不同的值。表 2 例舉了一個曾經用于中等

城市電波傳播分析時的 K 值以及-些 Clutter 衰耗值。



根據這些 K 參數，可以計算出傳播損耗中值。但是由于環境的復雜性，還要進行適當的修正。當蜂窩移動通信系統用于室內時要考慮建筑損耗 。建筑損耗是墻壁結構（鋼、玻璃、磚等）、樓層高度、建筑物相對于基站的走向、窗戶區所占的百分比等的函數。由于變量的復雜性，建筑物的損耗只能在周圍環境的基礎上統計預測。我們可以有以下-些結論：

1. 位于市區的建筑平均穿透損耗大于郊區和偏遠區。

2. 有窗戶區域的損耗-般小于沒有窗戶區域的損耗。

3. 建筑物內開闊地的損耗小于有走廊的墻壁區域的損耗。

4. 街道墻壁有鋁的支架比沒有鋁的支架產生更大的衰減。

5. 只在天花板加隔離的建筑物比天花板和內部墻壁都加隔離的建筑物產生的衰減小。

平均的樓層穿透損耗是樓層高度的函數。據資料記載，損耗線的斜率是- 1.9dB/層。第-層樓的平均穿透損耗，市區為 18dB 左右，郊區在

13dB 左右。特定樓層的測量表明，建筑物內的損耗特性可看作是帶衰減的損耗波導。例如當電波沿著與室外窗戶垂直的方向的走廊方向傳播的時候，損耗可以達到 04dB/m 。

當計算隧道中的電波傳播情況時，需要考慮隧道的傳播損耗。這時可以把隧道簡化成一個有耗波導來考慮。實驗結果顯示在特定距離傳播損耗隨頻率增加而下降。當工作頻段在 2GHz 以下時，損耗曲線與工作頻率的關系呈指數衰減。對于 GSM 頻段，可以近似認為，損耗與距離呈現4次方的反指數變化，即兩個天線之間距離增加-倍，損耗增大 12dB 。

在 UHF 頻段還要考慮樹葉對傳播的影響。研究表明，-般夏天樹木枝葉繁茂，因此夏天信號的損耗會比冬天的時候大 10dB 左右，垂直極化的信號損耗大于水平極化信號的損耗。