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《無線環(huán)境傳播模型》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、1.1.1無線環(huán)境傳播模型在移動無線電環(huán)境中，傳播環(huán)境的復(fù)雜多變和移動臺的不斷移動導(dǎo)致無線鏈路呈現(xiàn)出復(fù)雜多變的特征，影響著無線電信號的傳輸質(zhì)量。同時(shí)由于在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，由鏈路預(yù)算得到的最大路徑損耗必須依靠無線環(huán)境的傳播模型才能轉(zhuǎn)換成為小區(qū)半徑。因此，研究無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的首要問題就是研究無線傳播環(huán)境對信號的傳輸質(zhì)量的影響，也就是研究無線電信號在空中所經(jīng)歷的電波傳播損耗，這就需要建立傳播模型來模擬電信號在無線環(huán)境中的衰減情況，估算出盡可能接近實(shí)際的接收點(diǎn)的信號場強(qiáng)中值，從而進(jìn)行合理的小區(qū)規(guī)劃，既滿足用戶需求的同時(shí)又可以節(jié)約投資。人們經(jīng)過理論分析
2、和長期的實(shí)際觀測，通過建立了基站與移動臺之間的無線鏈路的統(tǒng)計(jì)模型，發(fā)現(xiàn)電波傳播的損耗主要由傳播路徑損耗、多徑衰落和慢衰落三個(gè)部分構(gòu)成。其中，傳播路徑損耗主要是由于電波傳播的彌散特性造成的；多徑衰落通常是由移動臺周圍半徑約100倍波長內(nèi)的物體造成的反射，一般認(rèn)為信號的均值服從瑞利分布；慢衰落是由于地形起伏和人造建筑物引起的慢衰落以及由于電波的空間擴(kuò)散造成的衰減，一般認(rèn)為信號的均值服從對數(shù)正態(tài)分布。另外，對信號造成干擾的除了上述三種乘性干擾外，還始終存在著一種服從高斯分布的加性噪聲，其噪聲源包括熱噪聲、雷電噪聲等，多用戶干擾及來自其它小區(qū)的干擾也常被等效為
3、高斯白噪聲。在第二代數(shù)字蜂窩移動技術(shù)GSM、CDMA中，我們已經(jīng)熟知并廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際的傳播模型有適用于室外型大區(qū)制蜂窩結(jié)構(gòu)的Okumura-Hata、Cost231-Hata和適用于微蜂窩結(jié)構(gòu)的Walfish-Ikegami經(jīng)驗(yàn)公式等，都是在大量的測試數(shù)據(jù)中總結(jié)出來的信號電平隨地理環(huán)境變化的衰減的分布規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。并且它們都適用于2000MHz頻段，因此也可以應(yīng)用于3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。由于這些模型是在大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且是從特定的地理區(qū)域獲得的，它們都具有一些地區(qū)適應(yīng)性，如Okumura-Hata更適用于準(zhǔn)平坦地形情況（類似于東京地形
4、）、Cost231-Hata適用于中小城市等。下面的章節(jié)羅列出了常用的幾種傳播模型，在實(shí)際的工程使用中，要根據(jù)不同地區(qū)的無線環(huán)境情況有選擇地使用，并且在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行模型校正，模型校正參見《規(guī)劃軟件功能要素研究報(bào)告》。在第三代移動通信技術(shù)中，我們所要考慮的不僅有大區(qū)制的扇區(qū)覆蓋、更有小區(qū)制以及微小區(qū)制的扇區(qū)覆蓋。因此，在未來的傳播預(yù)測中，用到的將是一種混合的預(yù)測算法。即：在大區(qū)制覆蓋的地區(qū)仍然采用宏蜂窩傳播模型經(jīng)驗(yàn)公式，并且通過實(shí)地做連續(xù)波測試得到的修正因子來更精確地描述當(dāng)?shù)責(zé)o線路徑損耗。在以微小區(qū)結(jié)構(gòu)為主的密集復(fù)雜城區(qū)，低于周圍建筑物高度的基站和周圍建筑物
5、形狀及高度、街道寬度、地形等對無線傳播的影響都應(yīng)在我們規(guī)劃的范圍之內(nèi)，運(yùn)用可視化技術(shù)對覆蓋區(qū)域環(huán)境進(jìn)行描述及射線跟蹤算法來進(jìn)行精確覆蓋模擬。1.1.1.1傳播模型分類根據(jù)傳播模型的獲得方式，我們通?？梢园阉鼈兎诸悶椋航?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?；半?jīng)驗(yàn)或半確定性模式；確定性模式。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞菍⒋罅繙y試的結(jié)果經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到的反映無線路徑損耗的公式。如：Okumura-Hata、Cost231-Hata、LEE模型等。半經(jīng)驗(yàn)或半確定模式是把確定性方法用于一般的市區(qū)或室內(nèi)環(huán)境導(dǎo)出的公式。還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對等式進(jìn)行修正，得到表征天線周圍地區(qū)規(guī)定特性的函數(shù)。如：COSTWalfi
6、sh-Ikegami等。確定性模式是對具體的現(xiàn)場環(huán)境應(yīng)用電磁理論計(jì)算的方法。在這種模式中，已使用的幾種技術(shù)通?；谏渚€跟蹤的電磁方法－幾何繞射理論（GTD）、物理光學(xué)（PO）等。在這種模式中，無線傳播與環(huán)境特征（如建筑物的高度、棱角、街道寬度、物體表面材質(zhì)等）有關(guān)。根據(jù)移動無線傳播環(huán)境的不同分為自由空間傳播模型和非自由空間傳播模型。自由空間是指充滿均勻理想介質(zhì)的空間，而且不存在地面和障礙物的影響。在自由空間里傳播的電波不產(chǎn)生反射、折射、散射、繞射和吸收等現(xiàn)象，只存在因擴(kuò)散而造成的衰減。自由空間的基本傳輸損耗是指位于自由空間的發(fā)射系統(tǒng)的等效全向輻射功率(
7、EIRP)與接收系統(tǒng)各向同性接收天線所接收到的可用功率之比，在實(shí)際系統(tǒng)中只有在視距情況下發(fā)射和接收之間才可以采用自由空間傳播模型。實(shí)際系統(tǒng)在一般情況下，在基站和移動臺之間不存在直射信號，接收的信號是發(fā)射信號經(jīng)過若干次反射、繞射和散射后的疊加，在某些特別空曠地區(qū)或基站天線特別高的地區(qū)存在直射傳播路徑。人們經(jīng)過理論分析和長期的實(shí)際觀測，建立了基站與移動臺之間的無線信道的統(tǒng)計(jì)模型，認(rèn)為，電波傳播的損耗主要由以下三個(gè)部分構(gòu)成，如圖所示：=++平均路徑損耗慢衰落快衰落ReceivedSignal(dBm)BS-UEdistance圖表1電波傳播路徑損耗傳播路徑損
8、耗：為某時(shí)刻基站和用戶之間的距離矢量。表示空間的傳播損耗，該損耗主要是由于電波傳播的彌散特性造
