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1、2.3 陆地移动信道的场强估算与损耗,2.3.1 地形、地物分类 2.3.2 中等起伏地形上传播损耗的中值 2.3.3 不规则地形上传播损耗的中值 2.3.4 任意地形地区的传播损耗中值 2.3.5 建筑物的穿透损耗以及其它传播特点,学习目标,理解并掌握地形、地物的分类及其特征。初步了解任意地形地区的传播损耗中值的估算。,通常采用分析加统计的方法，即采用分析来了解各因素的影响，利用大量的实验来找出各种地形，地物下的传播损耗与距离、频率、天线高度之间的关系。 陆地移动信道的场强估算是以自由空间的传播为基础的，再分别加上各种地形，地物对电波传播影响的考虑（用修正因子来表达），从而估算出相应地形、地
2、物条件下的场强。,不同地形和传播环境条件下的电波传播特性是不同的，一般通过对地形特征和传播环境分类进行电波传播的估算，即估算移动信道中信号电场强度中值（也称为传播损耗中值）。 地形一般可分为两类，即“准平滑地形”和“不规则地形”。,2.3.1 地形、地物分类,准平滑地形：在传播路径的地形剖面图上，其地面起伏高度不超过20m，且起伏缓慢（即峰点与谷点之间的距离必须大于波动幅度），在以公里计的距离内，其平均地面高度变化也在20m之内。 不规则地形：除准平滑地形以外的统称为“不规则地形”。不规则地形按其状态又分为丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形和水陆混合地形等。,除了地形要加以分类外，不同地物环境的传播
3、条件也不同，可根据地物的密集，把传播环境分为四类： （1）开阔区：即在电波传播的方向上没有高大的树木或建筑物等的开阔地带，或者在电波传播方向300-400m以内没有任何阻挡的小片场地，如农田、广场等均属开阔地。 （2）郊区：即在移动台附近有些障碍物但不稠密的地区。例如房屋、树林稀少的农村或市郊公路网等。 （3）市区：即在此区域有较密集的建筑物，如大城市的高楼群等。 （4）隧道区：即地下铁道、地下停车场、人防工事、海底隧道等地区。,2.3.2 中等起伏地形上传播损耗的中值,1.市区传播损耗的中值OM模型（奥村-哈塔）:它是由奥村等人，在日本东京使用不同频率、不同天线高度、选择不同的距离进行一系列
4、测试，最后以经验曲线形式表达的模型。,这一模型视市区为“准平滑地形”，给出市区传播损耗场强中值的预测曲线簇（如图2-15），利用该图能够预测准平滑地形上，城市地区的电波传播损耗中值 对于郊区、开阔区等其它地形的场强中值计算，则以此准平滑地形、市区的传播损耗中值（又称其为基本损耗中值或基准损耗中值）为基础进行修正，给出了相应的各种修正因子。 这种模型给出的修成因子较多，可以在掌握详细地形、地物的情况下，得到更加准确的预测结果。,OM模型适用的范围：频率100-1500MHz，基地站天线高度为30- 200m，移动台天线高度为1-10m，传播距离为1- 20km的场强预测。,图2-15准平滑地形大
5、城市区基本损耗中值,图2-15表明了基本损耗中值Am（f、d）取决于 传播距离d、工作频率f、基站天线有效高度hb、移 动台天线高度hm以及街道的走向和宽窄等。可以看 出，随着工作频率的升高或通信距离的增大，传播 损耗都会增加。,图2-15中纵坐标以分贝计量，这是在基站天线 有效高度 hb=200m，移动台天线高度hm3m，以自 由空间传播损耗为基准，求得的损耗中值的修正值 Am（f、d）。换言之，由曲线上查得的基本损耗中 值Am（f、d）加上自由空间的传播损耗才是实际路 径损耗LT，即：,（式2-34）,若基站天线有效高度不是200m，可利用图2-16 查出基站天线高度修正因子Hb（hb、d
6、），对基本损 耗中值加以修正。图2-16是以hb=200m，hm=3m作为 0dB参考的。Hb（hb、d）反映了由于基站天线高度 变化，使图2-15的预测值产生的变化量。同样，若 移动台天线高度不等于3m时，可利用图2-17查出移 动台天线高度修正因子Hm（hm、f），对基本损耗中 值进行修正。图中曲线是以hm=3m作为0dB参考。,图2-16 基站天线高度修正因子,图2-17 移动台天线高度修正因子,在考虑基站天线高度修正因子与移动台天线高 度修正因子的情况下，准平滑地形、市区路径传播 损耗中值应为下（式2-35）所示：,（式2-35）,在利用上式进行损耗中值计算时，由于修正 因子Hb（hb
7、、d）、Hm（hm、f）两项均为增益因子，所以计算损耗值时，两项在公式中的符号均应取负。,2.郊区或开阔地传播损耗的中值,郊区的建筑物一般是分散、低矮的，电波传播条件优于市区，故其损耗中值必然低于市区损耗中值。市区损耗中值与郊区损耗中值之差称为郊区修正因子Kmr，且Kmr为增益因子。它随工作频率和传播距离变化的关系如下图2-18。由该图可知，Kmr随工作频率的提高而增大。在距离小于20km范围内，Kmr随距离增加而减小，但当距离大于20km，Kmr基本不变。,图2-18 郊区修正因子,同理，开阔区、准开阔区（开阔区与郊区之间 的过渡地区）的衰耗中值相对于市区损耗中值的修 正曲线，如图2-19所
8、示，图中Qo为开阔区修正因子 ，Qr为准开阔区修正因子。由于开阔区的传播条件 好于郊区，而郊区的传播条件优于市区，所以Qo和 Qr均为增益因子。因此，在求郊区或开阔区、准开 阔区的传播损耗中值时，应在市区损耗中值的基础 上，减去由图2-18或图2-19查得的修正因子。,图2-19 开阔区、准开阔区修正因子,2.3.3 不规则地形上传播损耗的中值,丘陵地的地形 参数可用“地形起伏 高度h”表示，定 义为自接收点向发射 点延伸10km范围内， 地形起伏的90%与10% 处的高度差，如图2- 20所示。,图2-20 丘陵地场强中值修正因子,由于在丘陵地中， 起伏的顶部与谷部的 损耗中值相差较大， 为
9、此需要进一步加以 修正，如图2-21所示 。图中给出了丘陵地 上起伏的顶部和谷合 的微小修正值Khf。它 是在Kh的基础上，进 一步修正的微小修正 值。,图2-21 丘陵地形微小修正因子,2.3.4 任意地形地区的传播损耗中值,1.计算自由空间的传播损耗自由空间的传播损耗Lbs为：,（式2-36）,2.准平滑地形市区的信号中值准平滑地形市区的传播损耗中值LT为：,如果发射机送至天线的发射功率为Pt，则准平滑地 形市区接受信号功率中值Pp为：,（式2-37）,（式2-38）,3 任意地形地区情况下的信号中值,任意地形地区情况下的传播损耗中值LA为：,（式2-39）,式中，Lt为准平滑地形市区的传
10、播损耗中值；Kt为地形地区修正因子，它由如下项目构成：,（式2-40）,式中，Kmr郊区修正因子，可由图2-18查得；,Qo、Qr一开阔区、准开阔区修正因子，可由图2-19查 得；Kh、Khf丘陵地形修正因子及丘陵地微小修正值， 可由图2-20、图2-21，查得；Kjs-孤立山岳地形修正因子，可由图224查得；Ksp-斜坡地形修正因子，可由图225查得；Ks水路混合地形修正因子，可由图226查得。,2.3.5 建筑物的穿透损耗以及其它传播特点,各个频段的电波穿透建筑物的能力是不同的。一 般说波长越短，穿透能力越强。 一般介绍的经验传播模型都是以在街心或空阔地 面为假设条件，故如果移动台要在室内
11、使用，在计 算传播损耗时，需把建筑物的穿透损耗也计算进去 ，才能保持良好的可通率。即：,（式2-42）,式中Lb为实际路径的损耗中值，Lo为在街心的路径损耗中值，Lp为建筑物的穿透损耗。,建筑物的穿透损耗（地面层）如下表2-3所示。,一般情况下，Lp不是一个固定的数值（030dB），需根据具体情况而定。此外，穿透损耗还随不同的楼层高度而变化，损耗值随楼层的增高而近似线性下降，如图2-22所示。,表2-3 建筑物的穿透损耗,图2-22 穿透损耗随楼层的变化,除了前面给出的多种地形地物的修正因子，还有一些其他的因素，也将影响移动通信的电波传播。,1.街道走向的影响 电波传播的衰耗中值与街道走向（相对于电波传播方向）有关。特别是市区，当街道走向与电波传播方向平行（纵向）或垂直（横向）时，在离开基站同一距离上，接收场强中值相差很大。,2.植被衰耗 数木、植被对电波有吸收作用。 城市中，由于树林、绿地与建筑物往往是交替存在的，所以，它对电波传播引起的衰耗与大片森林影响是不同的。 3.隧道中传播 解决电波在隧道中传播的问题，通常可采用两种措施：一是在较高频段（数百兆），使用强方向性天线，把电磁波集中射入隧道内；二是在隧道中，纵向沿隧道壁敷设导波线，使电磁波沿着导波线在隧道中传播，从而减小传播损耗。,
