一、移動(dòng)環(huán)境下信號(hào)的傳播模型概念

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)和基站的距離逐漸增加時(shí)，所收到的信號(hào)會(huì)越來越弱，原因是發(fā)生了路徑損耗，路徑損耗不僅與載頻頻率、傳播速度有關(guān)，而且還與傳播地形和地貌有關(guān)。自由空間是指相對(duì)介電參數(shù)和相對(duì)導(dǎo)磁率均為一個(gè)均勻介質(zhì)所存在的空間，它是一個(gè)理想的無限大的空間，是為了簡(jiǎn)化問題的研究而提出的一種科學(xué)的抽象，在自由空間的傳播衰落可不考慮其它衰落因素，僅考慮因能量的擴(kuò)散而引起的損耗。然而在實(shí)際上電波還要受到諸如平地面的吸收、反射和曲率地面的繞射以及地面上的覆蓋物等傳輸損耗的影響，因而需要采取更為復(fù)雜的傳輸模型。傳播模型分為統(tǒng)計(jì)型模型和決定型模型，其含義如下表1所示。

表1：統(tǒng)計(jì)型模型和決定型模型

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統(tǒng)計(jì)型模型和決定型模型的選擇：1km的分水嶺。統(tǒng)計(jì)型模型在1~35 km預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性比較高。常見的統(tǒng)計(jì)型模型有Okumura-Hata模型、COST-231模型；決定型模型在1km內(nèi)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性較高，常見的決定型模型有COST-231-Walfish-Ikegami模型。下面簡(jiǎn)單介紹一下Okumura-Hata模型和COST-231-Walfish-Ikegami模型。

二、Okumura-Hata模型

1、適用條件：當(dāng)符合以下條件時(shí)可以考慮使用該模型：GSM900頻段比較適合；基站天線有效高度為30~200m；移動(dòng)臺(tái)天線高度為1~l0m：通信距離為1~20km；地形為城區(qū)、郊區(qū)、開闊地、丘陵、山地、水域等。

2、基本模型公式：大部分傳輸工具都使用了Hata模型的變體。Hata模型是從Okumura所做技術(shù)報(bào)告中得出的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，因此這些結(jié)果可以用于計(jì)算工具中。Okumura模型可用于無線通信傳輸模型，其計(jì)算表達(dá)式如下；式中各參數(shù)的含義及保證Hata模型有效的參數(shù)范圍詳見下表2-2。

郊區(qū)：

L₅₀ = 69.55 + 26.16 1g f_c - 13.82 1g h_b - a(h_m) +（44.9-6.55 1g h_b）lg r   (dB)

式中，a(h_m)按照以下公式計(jì)算。

小型或中等城市：

a(h_m)＝（1.l lg f_c - 0.7）h_m-（1.56 1g f_c-0.8）   (dB)

大型城市：

a(h_m)＝8.29（lg 1.54h_m）²- 1.1， f_c≤200MHz   (dB)

或

a(h_m)＝3.2（1g 11.75h_m）² - 4.97，f_c≥400MHz   (dB)

開闊地區(qū)：

a(h_m)＝L₅₀（郊區(qū)）- 4.78（1g f_c ）² + 18.331 1g f_c - 40.94   (dB)

表2-2：參數(shù)的含義及取值范圍

Okumura傳輸模型要求采用相當(dāng)多的工程判斷，尤其是在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境因子選擇上。根據(jù)接收機(jī)周圍建筑的物理特性預(yù)測(cè)出環(huán)境因素需要一定的數(shù)據(jù)。將Okumura傳輸模型平均路徑預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)化為適用于特定路徑的預(yù)測(cè)，除需要適當(dāng)?shù)沫h(huán)境因子外，還需要特定路徑預(yù)測(cè)校正值。

三、COST-231-Walfish-Ikegami模型

1、適用條件：可選頻段為GSM900/1800；允許移動(dòng)臺(tái)天線高度為1~10m；通信距離為20~5km。

2、基本公式：COST-231-Walfish-Ikegami模型基本公式：

●視線通暢情況：       L = 42.6 + 26 1g r + 20 1g f

●非視線通暢情況：     L_b = L₀ + L_rts + L_msd

式中，L_msd為多重屏障的繞射損耗；L_rts為屋頂至街道的繞射及散射損耗；L₀為自由空間傳輸損耗。

四、移動(dòng)環(huán)境下信號(hào)的傳播損耗

傳輸損耗是指對(duì)于某一無線電鏈路，從發(fā)射天線輸出端的信號(hào)經(jīng)過一定的傳播路徑，到達(dá)接收天線的輸入端時(shí)，功率電平的損耗（或衰減）值，一般用dB表示。

在移動(dòng)通信中，隨著傳播距離的增加，傳播損耗將增加。在1~20km范圍內(nèi)，大致為40dB/dec，其中dec為10倍距離。當(dāng)距離在增大時(shí)，將增大至50~60dB/dec。移動(dòng)環(huán)境下信號(hào)傳播損耗的7種常見類型及損耗值詳見下表4，包括人體損耗、車內(nèi)損耗、植被損耗等。

表4：移動(dòng)環(huán)境下信號(hào)傳播損耗的常見類型及損耗值

另外，在我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14617.1《陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)和固定業(yè)務(wù)傳播特性 第1部分：陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)傳播特性》中，專門規(guī)定了150MHz~3000MHz頻段陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)傳播預(yù)測(cè)方法與計(jì)算方法，包括傳輸損耗等，應(yīng)適用于3GHz頻段的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信。

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