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1、无线传播模型基本理论无线传播模型基本理论2008年年3月月12中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司第一节 无线电波传播-衰落衰落影响：衰落影响： 接收电平下降，影接收电平下降，影响接收灵敏度响接收灵敏度 传播时延变化，影传播时延变化，影响同步响同步 波形畸变，产生误波形畸变，产生误码码发射数据发射数据接收数据接收数据3中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司衰落组成陆地移动通信中的任何一次通信，其衰落都必然陆地移动通信中的任何一次通信，其衰落都必然包含这三种成分，传播模型的研究对象是中尺度包含这三种成分，传播模型的研究对象是中尺度的慢衰落变化的慢衰落
2、变化 幅度衰减较大的路径损耗幅度衰减较大的路径损耗大尺度衰落大尺度衰落 伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分，俗称伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分，俗称阴影衰落阴影衰落中尺度衰落中尺度衰落 多径衰落，又称快衰落多径衰落，又称快衰落小尺度衰落小尺度衰落4中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司快衰落和慢衰落距离距离(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落慢衰落在几十个波长的长度上呈现比较慢的变化趋势、快衰落慢衰落在几十个波长的长度上呈现比较慢的变化趋势、快衰落则是叠加在其上的快变化成分则是叠加在其上
3、的快变化成分5中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司第二节 传播模型介绍 传播模型表征的是在某种特定环境或传播路径下电波的传播传播模型表征的是在某种特定环境或传播路径下电波的传播损耗情况损耗情况 。其主要研究对象是传播路径上障碍物阴影效应带来。其主要研究对象是传播路径上障碍物阴影效应带来的慢衰落影响。的慢衰落影响。在传播模型研究方面主要有如下两种流派：在传播模型研究方面主要有如下两种流派： 直接应用电磁理论计算的确定性模型直接应用电磁理论计算的确定性模型 基于大量测量数据的统计模型，又称为经验模型基于大量测量数据的统计模型，又称为经验模型6中国移动通信集团设计院有限公司中
4、国移动通信集团设计院有限公司传播模型介绍两种模型的比较两种模型的比较 确定性模型适合室内或微小区的模型预测，但由于其应用比较确定性模型适合室内或微小区的模型预测，但由于其应用比较复杂，计算量很大，所以目前较少使用，比较有代表性如射线跟复杂，计算量很大，所以目前较少使用，比较有代表性如射线跟踪法；踪法； 统计模型适用于宏蜂窝信号的预测，它的研究历史悠久，是一统计模型适用于宏蜂窝信号的预测，它的研究历史悠久，是一种比较成熟的技术，它得到了包括国际电联（种比较成熟的技术，它得到了包括国际电联（ITUITU）、）、欧洲电信标欧洲电信标准化组织（准化组织（ETSIETSI）以及许多著名通信厂商的认可与采
5、用，目前比以及许多著名通信厂商的认可与采用，目前比较著名的，应用较广泛的模型大多是统计模型，比如较著名的，应用较广泛的模型大多是统计模型，比如 OkumuraOkumura模型、模型、HataHata模型、模型、Egli Egli 模型。模型。7中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司传播模型分类 平坦地面宏蜂窝电波传播模型平坦地面宏蜂窝电波传播模型 Okumura-HataOkumura-Hata COST 231 COST 231 General Model General Model 丘陵与山地丘陵与山地 EgliEgli 微蜂窝电波传播模型微蜂窝电波传播模型 Wal
6、fish-IkegamiWalfish-Ikegami Ray-Tracing Ray-Tracing 室内覆盖电波传播模型室内覆盖电波传播模型8中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司传播模型介绍其中：其中： L(Urban) L(Urban)为平坦市区的中值传播损耗（为平坦市区的中值传播损耗（dBdB）F F为频率，范围为频率，范围150150MHz-1500MHzMHz-1500MHzHbHb为基站天线高度，范围为基站天线高度，范围30-20030-200mmHmHm为移动台天线高度，范围为移动台天线高度，范围1-101-10mmd d为传播距离，范围为传播距离，范围
7、1-201-20kmkma(Hm)a(Hm)为移动台天线修正因子为移动台天线修正因子Okumura-Hata Okumura-Hata 模型模型9中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司传播模型介绍其中其中: : L(Urban)L(Urban)为平坦市区的中值传播损耗（为平坦市区的中值传播损耗（dBdB）F F为频率，范围为频率，范围15001500MHz-2000MHzMHz-2000MHzHbHb为基站天线高度，范围为基站天线高度，范围30-20030-200mmHmHm为移动台天线高度，范围为移动台天线高度，范围1-101-10mmd d为传播距离，范围为传播距离，
8、范围1-201-20kmkma(Hm)a(Hm)为移动台天线修正因子为移动台天线修正因子Cm = 0dBCm = 0dB，对于中小城市、郊区对于中小城市、郊区Cm = 3dBCm = 3dB，对于大城市对于大城市Cost231Cost231- -HataHata模型模型10中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司传播模型介绍Ploss=K1+K2logd+K3(Hms)+K4log(Hms)+K5log(Heff)+Ploss=K1+K2logd+K3(Hms)+K4log(Hms)+K5log(Heff)+ K6log(Heff)log(d)+K7diffn+Kclutt
9、er K6log(Heff)log(d)+K7diffn+Kclutter 其中其中: : Ploss Ploss： 路径损耗路径损耗 ( (dB) dB) d d： 基站到移动台之间的距离（基站到移动台之间的距离（kmkm） Hms Hms： 移动台所在地面上的高度（移动台所在地面上的高度（mm）。）。 Heff Heff： 基站天线的有效高度（基站天线的有效高度（mm）。）。 Diffn Diffn： 使用使用Epstein PetersonEpstein Peterson、DeygoutDeygout或或BullingtonBullington的等效刃形的等效刃形衍射方法计算的衍射损耗。
10、衍射方法计算的衍射损耗。规划软件中标准宏小区传播模型规划软件中标准宏小区传播模型11中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司传播模型介绍k1 & k2k1 & k2：截距和斜率截距和斜率K3K3：移动天线的高度因数移动天线的高度因数K4K4：HmsHms的的Okumura HataOkumura Hata的的Multiplying FactorMultiplying FactorK5K5：有效天线高度增益有效天线高度增益 K6K6：Log (Heff)Log(d)Log (Heff)Log(d)。这是这是log(Heff)log(d)log(Heff)log(d)值的值的O
11、kumura HataOkumura Hata类型的类型的Multiplying FactorMultiplying FactorK7K7：衍射系数衍射系数Clutter_LossClutter_Loss：地物损耗参数地物损耗参数参数含义参数含义12中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司第二节 模型校正的必要性统计模型的先天不足统计模型的先天不足每一个模型的提出都与提出人每一个模型的提出都与提出人/ /厂商所在的地区有关系，每一个厂商所在的地区有关系，每一个模型都只是客观上反映了进行模型修正的这些地区，而事实上模型都只是客观上反映了进行模型修正的这些地区，而事实上由于各个
12、地区，各个不同的城市，其地物地貌有着很大的不同，由于各个地区，各个不同的城市，其地物地貌有着很大的不同，特别在我国，地域广阔，地理类型多样，各地的地形地貌千差特别在我国，地域广阔，地理类型多样，各地的地形地貌千差万别，这就决定了当要把一个模型应用到其他地区时，必须对万别，这就决定了当要把一个模型应用到其他地区时，必须对模型的一些参数进行修改，也就是需要模型校正工作。模型的一些参数进行修改，也就是需要模型校正工作。13中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司第二节 模型校正的必要性 校正前后的误差对比校正前后的误差对比校正前后的误差对比校正前后的误差对比未经校正的模型预测误差
13、普遍在未经校正的模型预测误差普遍在2020dBdB左右，校正后的模型预测误差大部分左右，校正后的模型预测误差大部分都在都在1010dBdB以内。以内。 14中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司第二节 模型校正的必要性模型校正的意义模型校正的意义有利于对一个新的服务覆盖地区的信号进行仿真预测有利于对一个新的服务覆盖地区的信号进行仿真预测可以大大降低进行实际路测所需的时间、人力和资金可以大大降低进行实际路测所需的时间、人力和资金可以为网络规划提供有力的依据可以为网络规划提供有力的依据可以对现有网络的信号覆盖情况进行分析，为网络的优化提供可以对现有网络的信号覆盖情况进行分析，
14、为网络的优化提供重要的参考依据重要的参考依据可以节省大量的基站建设、运行维护成本可以节省大量的基站建设、运行维护成本可以提高网络的服务质量可以提高网络的服务质量15中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司第三节 模型校正的原理利用随机过程的理论分析移动通信的传播可以表示为利用随机过程的理论分析移动通信的传播可以表示为其中：其中：x x为距离，为距离，r(x)r(x)为接收信号为接收信号, ,ro(x) ro(x) 为瑞利衰落为瑞利衰落, ,m(x) m(x) 为本地均值，也就是长期衰落和空间传播损耗的合成为本地均值，也就是长期衰落和空间传播损耗的合成16中国移动通信集团设计
15、院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司第三节 模型校正的原理m(x) m(x) 可以表示为：可以表示为：其中其中2 2L L为平均采样区间长度，也叫本征长度为平均采样区间长度，也叫本征长度根据著名的李氏定理，当根据著名的李氏定理，当2 2L L取取4040个波长，采样点为个波长，采样点为30305050个个时，能有效时，能有效 “ “消除快衰落、保留慢衰落消除快衰落、保留慢衰落”，从而找出本地环，从而找出本地环境对信号传播的慢衰落变化趋势，达到模型校正的目的。境对信号传播的慢衰落变化趋势，达到模型校正的目的。17中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司第四节 模型校正的方法CWCW波采样测试波采样测试求出区域的本地均值求出区域的本地均值再利用本地均值对模型参数加以校正再利用本地均值对模型参数加以校正18中国移动通信集团设计院有限公司中国移动通信集团设计院有限公司谢谢
