关于移动通信概率的设计

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1、关于移动通信概率的设计【摘要】本文的主要内容是分析移动通信概率的机理，探讨移动通信概率的工程计算方法，并根据上述推导计算移动通信工程中，一般通信概率与环境阴影衰耗余量的取值关系。【关键词】Okumura-Hata传播模型正态分布基站覆盖范围边缘通信概率覆盖区域内通信概率环境阴影衰耗余量标准偏差中值在现代移动通信GSM、CDMA和3G网络的发展过程中，通信概率作为系统服务质量性能好坏的重要指标之一，是评价移动通信网络最直接的标准之一，也是移动通信网络运营商在通信市场中竞争的基础之一，同时也反应了组网设计和建网的水平。通信概率的设计，直接关系到网络中基站覆盖的半径，直接影响到运营商的投资规模和计划

2、。本文的主要内容是分析移动通信概率的机理，探讨移动通信概率的计算方法和在移动通信工程中通信概率一般的取值。一、移动通信概率的定义移动通信概率是指移动台在天线覆盖区的边缘或区域内进行满意通信的成功概率，具体包括移动台在指定范围内通信不同时间的概率和通信所在不同地点的概率。它也是衡量移动通信系统性能好好的一项重要指标，且与移动通信的话音质量指标之间相关的。针对该指标，我国移动通信技术体制对公众网通信概率的明确规定为：移动台在覆盖区边缘界面处，通话的99％的时间内，无线信道通信概率不低于90％，边远郊区的边缘处可根据实际情况适当降低到不低于50％[1]（信噪比≥29dB）。各个国家对通信概率有不同的

3、规定，美国和日本通信概率指标要比中国高一些。二、移动通信概率的数学模型[2][3][4]根据Okumura-Hata传播模型，对于任意T-R距离，平均大尺度路径损耗可表示为：dnPL(d)()d0或1dPL(d)PL(d)10nlog()(1)0d0其中：n：为路径衰耗指标，表明路径衰耗随距离增长的速率，市区一般取定为3－4，自由空间一般为2；d0：为近地参考距离，有测试决定；d：为T-R距离。但在上述模型公式（1）中，均未考虑在相同T-R距离情况下，不同时间和不同位置的周围环境差别非常大，这就导致实测的移动台接收到平均中值功率与公式(1)计算的值差别很好。考虑环境的影响，若基站发射功率

4、为P(d)[dBm]，t则移动台在距离基站d处接收到的信号平均功率P(d)[dBm]可以表示为：rdP(d)[dBm]P(d)[dBm]PL(d)10nlog()X[dBm](2)rt0ad0根据大量实测数据表明，对公众移动通信频段，Xa[dBm]随时间和位置的变化是服从高斯正态分布的函数，是以0为均值，标准偏差为的随机变量。[5][6]在基站覆盖半径小于50公里的范围内，其随时间的变化远小于随地点的变化，也即移动台接收到信号的平均中值功率随时间变化给通信概率带来的影响很小。因此在实际工程设计中，移动通信概率仅指地点通信概率，移动通信概率又可以细分为基站覆盖区边缘界面处的通信概率和基

5、站覆盖区域内通信概率。三、基站覆盖区边缘界面处的通信概率假定以基站为中心，基站的覆盖半径为R，则基站的覆盖范围图可参见图1，基站覆盖区边缘界面是以R为半径的一个圆周。基站边缘处的通信概率则是移动台在该圆周上移动时，移动台在边缘处接收到信号的功率是个变化值，时高时低。图1基站覆盖范围图根据上式（2）和Xa[dBm]概率函数性质可推出：移动台在距离基站R处RmP(R)[dBm]PL(d)10nlog()2Rt0d0接收到的信号平均功率P(R)[dBm]是为中值，标准偏差为的随机变量，服r从高斯正态分布。则移动台在距离基站R处接收到的信号平均功率大小的概率密度函数可以表示为：1xmR2p(

6、x)[dBm]exp[()](3)22为了保证满意的通信话音质量，移动台接收到的信号功率x至少要高于保证信号质量所需要的最低接收门限功率P[dBm]。在移动通信网络结构系统中，rminP[dBm]就是移动台的接收灵敏度。根据公式（3），可以推出：在基站覆盖rmin的边缘处，移动台接收信号的功率值x大于P[dBm]的概率为：rminPrminmR11mRPrminP(R)P(xP)p(x)dxQ()erf()(4)rminP222rmin其中：1y2Q(z)exp[()]dyz22z22erf(z)exp(y)dy0根据公式（4）可以理解为：要

7、让基站覆盖边缘界面处移动台接收到的信号功率x高于最低接收门限功率P[dBm]的概率为P(R)时，得到满意的通信rmin话音质量，则必须考虑mP[dBm]的环境阴影余量衰耗，以克服不同地Rrmin点周边环境因素的影响。四、基站覆盖区域内的通信概率由于环境随机阴影效应，在基站覆盖区域内一些位置的移动台接收功率低于设定的阀值，一些位置的移动台接收功率高于设定的阀值，这个阀值就是上面所讲的为了保证满意的