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无线信道模拟设计 第13页

更新时间:2014-6-29:  来源:毕业论文

无线信道模拟设计 第13页
3.表示方法
曲线法
可以通过查曲线的方法得到系统电波的中值传输损耗,步骤如下:
(1)计算准平滑大城市市区的中值传输损耗
准平滑大城市市区的中值传输损耗与频率、通信距离以及收、发信机天线的有效高度有关,可用下式表示:                                (4-1)
式中:——给定传输条件下准平滑大城市区的中值传输损耗(dB);
——自由空间的传输损耗;
——在大城市区,,时相对于的中值传输损耗;
——基站天线高度相对时的增益因子,它是距离d的函数;
——移动台天线高度相对时的增益因子,它是频率f的函数。
当基站天线有效高度,移动台天线有效高度时,准平滑大城市市
区中值传输损耗与距离d和频率f的关系如图5-1所示:

  图5-1  准平滑大城市市区的基本损耗中值
       如果f=450MHz、d=10km,由图可以查得(450,10)=27.5dB。
类似地,增益因子和也可由相应的曲线图获得。
(2)计算不同环境及不规则地形上的中值传输损耗
对于不是准平滑大城市市区的传播环境以及特殊的传播路径,中值传输损耗应在准平滑大城市市区中值传输损耗的基础上,加上适当的修正因子进行校正。
如前所述,除市区外,还有效区和农村地区的传播环境。不规则地形则主要包括丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形及水陆混合地形四种。不同环境及不规则地形上的中值传输损耗可用下式表示:                        (4-2)
式中:——郊区和农村地区修正因子;
——丘陵地形修正因子;
——斜坡地修正因子;
——水陆混合地形修正因子。
除上面四种修正因子外,Okumura模型还对开阔地、孤立山岳、道路走向以及道路宽度的影响都做了相应的修正,都有相应的曲线图,在此不再一一介绍。在进行路径损耗计算时,都可视具体情况计入上式。
公式法
在实际工作中,有时感到使用查曲线图的方法进行传播预测不太方便,因此,Hata根据Okumura所提供的传播曲线,归纳出一个更加实用的经验公式:
       (4-3)
式中:——移动台天线修正系数
在中小城市:
在大城市:当时,
当时,
上式中,以1.5m为基准,大城市是指建筑物平均高度大于15m的城市。
需要指出的是,上式是根据Okumura的准平滑大城市区传播曲线归纳出来的。因此,对于其它传播环境,仍然要按前述加修正因子的方法进行修正。对于郊区及开阔地等修正因子Hata也在修正曲线的基础上给出了部分公式。例如郊区修正因子可表示为:
                                  (4-4)
4.2 COST231 Walfisch-Ikegami模型
随着移动通信用户数量的高速发展,网络容量呈现越来越大的压力,为了增加密度容量,提高频率利用率,蜂窝逐步向小区化的发展,使得蜂窝小区半径越来越小,如今蜂窝小区半径已不足300米,因此传播模型也必须适应这种发展需求。
COST231 Walfisch-Ikegami模型和Okumura模型一样,都是由在日本测得的平均数据构成。
1.适用范围
COST231 Walfisch-Ikegami模型适用于微蜂窝的预测,具体的适用范围是:
f:800~2000MHz         d:0.02~5km
:4~50m              :l~3m
2.模型公式
COST231 Walfisch-Ikegami模型,城市市区路径损耗中值的表达式包括三部分:
                                                     (4-5)
式中:——自由空间损耗
——屋脊到街道的绕射和散射损耗
——多次屏蔽损耗
其中,屋脊到街道的衍射和散射损耗为:
                          (4-6)
式中:W─街道宽度 (m)
——建筑物的平均高度
=-9.646 (dB)            0°≤φ≤35°
=2.5+0.075(φ-35)dB     35°≤φ≤55°
=4+0.114(φ-35)dB      55°≤φ≤90°
               图5-2  COST231 Walfisch-Ikegami 模型参数
多次屏蔽损耗为:                  (4-7)
式中:b─在无线路径上建筑物之间的距离(m)
使用该模型进行计算时可以取下述默认值:
b=20~50m
W=b/2
φ=90°
斜顶房屋屋顶=3m,平顶房屋屋顶=0m时,
=3(楼层数量)+屋顶 
4.3 模型之间的比较
 下面是对移动通信网络规划中常用的两种传播模型的比较。这些模型已经在前面进行了比较详细的讨论。之所以进行这种比较,是因为各种模型在实际应用中,都有一定得局限性和存在各种各样的不足。
常用大尺度传播模型的比较                                   
传播模型       应用范围     预测范围   表达式                比较     
Okumura-Hata       150-1500MHz 
:30-200m  
:1-10m      1-20km        基站密度大时预测值偏高
COST231        
Walfisch-Ikegami    800-2000MHz 
:4-50m     
:1-3m       0.02-5km          考虑地形及地物要素不足,预测 
精度不高  
运用Matlab仿真 Okumura-Hata和COST231 Walfisch-Ikegami 这两种大尺度传播模型得到的结果如图4-1,图中LM0代表Okumura-Hata模型,LM1代表COST231 Walfisch-Ikegami模型 :
图4-1
仿真结果分析:随着传输距离的增加,则传输损耗不断的增加;而在相同的传输距离,则COST231 Walfisch-Ikegami模型的传输损耗比Okumura-Hata模型的传输损耗要大。

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