移动通信课程设计—链路预算模型(含源程序).docx

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1、3链路预算模型3.1概述移动通信系统的性能主要受到无线信道特性的制约。发射机与接收机之间的传播路径一般分布有复杂的地形地物，而电磁波在无线信道中传播受到反射、绕射、散射、多经传播等多种因素的影响，其信道往往是非固定的和不可预见的。具有复杂时变的电波传播特性，因而造成了信道分析和传播预测的困难。影响无线信道最主要的因素就是信号衰减。在无线通信系统中，电波传播经常在不规则地区。在估计预测路径损耗时，要考虑特定地区的地形地貌，同时还要考虑树木、建筑物和其他遮挡物等因素的影响。在无线通信系统工程设计中，常采用电波传播损耗模型来计算无线链路的传播损耗，这些模型的目标是

2、为了预测特定点的或特定区域的信号场强。常用的电波传播模型损耗分为宏蜂窝模型和室内模型两大类。其中宏蜂窝模型中使用最广泛的是Okumura模型，还有建立在Okumura模型基础上的其他模型，如Okumura-Hata模型，COST-231-Hata模型，COST-231Wslfisch-Ikegami模型等；室内模型有衰减因子模型，Motley模型，对数距离路径损耗模型等。下面就着重来讨论这些模型并对部分模型进行仿真分析。3.2宏蜂窝模型3.2.1Okumura模型（1）概述Okumura模型为预测城区信号时使用最广泛的模型。应用频率在150MHz到1920M

3、Hz之间（可扩展到300MHz），收发距离为1km到100km，天线高度在30m到1000m之间。Okumura模型开发了一套在准平滑城区，基站有效天线高度h_b为200m，移动台天线高度h_m为3m的空间中值损耗（Amu）曲线。基站和移动台均使用自由垂直全方向天线，从测量结果得到这些曲线，并画成频率从100MHz到1920MHz的曲线和距离从1km到100km的曲线。使用Okumura模型确定路径损耗，首先确定自由空间路径损耗，然后从曲线中读出Amu(f,d)值，并加入代表地物类型的修正因子。模型可表示为:（3.1）Okumura发现，其中，L50(dB)

4、为传播路径损耗值的50%（即中值），LF为自由空间传播损耗，Amu为自由空间中值损耗，G(hb)为基站天线高度增益因子，G(hm)为移动天线高度增益因子，GAREA为环境类型的增益。（注：天线高度增益为严格的高度函数，与天线形式无关）。Okumura模型完全基于测试数据，不提供任何分析解释。对许多情况，通过外推曲线来获得测试范围以外的值，但这中外推法的正确性依赖于环境和曲线的平滑性。Okumura模型为成熟的蜂窝和陆地移动无线系统路径预测提供最简单和最精确的解决方案。但这种模型的主要缺点是对城区和郊区快速变化的反应较慢。预测和测试的路径损耗偏差为10dB到1

5、4dB。（2）中等起伏地上市区传播损耗的中值在计算各种地形。地物上的传播损耗是时，均以中等起伏地上市区传播损耗的中值或场强中值作为基准，因而将其称作基准中值或基本中值。如果Amu(f,d)曲线在基准天线高度下测的，即基站天线高度hb=200m，移动台天线高度hm=3m。中等起伏地上市区实际传播损耗（LT）应为自由空间的传播损耗(LF)加上基本中值Amu(f,d)（可查得）。即：（3.2）如果基站天线高度h_b不是200m则损耗中值的差异用基站天线高度增益因子G(hb)表示，当移动台高度不是3m时，需用为移动天线高度增益因子G(hm)加以修正。中等起伏地上市区

6、实际传播损耗（LT）为：（3.3）（3）郊区和开阔地传播损耗的中值郊区的建筑物一般是分散的、低矮的，故电波传播条件优于市区。郊区的传播损耗中值比市区传播损耗中值要小。郊区场强中值与基准场强中值之差定义为郊区修正因子，记作Kmr。开阔地的传播条件优于市区、郊区及准开阔地，相同条件下，开阔地上的场强中值比市区高近20dB。Q0表示开阔地修正因子，Qr表示准开阔地修正因子。（4）不规则地形上传播损耗的中值实际的传播环境中，如下一些地形需要考虑，用来修正传播损耗预测模型，其分析方法与前面类似。丘陵地的修正因子Kh孤立山丘修正因子Kjs斜坡地形修正因子Ksp水陆混合路

7、径修正因子Ks（5）任意地形地区的传播损耗的中值任意地形地区的传播损耗修正因子KT一般可写成（3.4）根据实际的地形地物情况，KT修正因子可以为其中的某几项，其余为零。任意地形地区的传播损耗的中值（3.5）式中，3.2.2Okumura-Hata模型（1）概述Okumura-Hata模型在900MHzGSM中得到广泛应用，适用于宏蜂窝的路径损耗预测。该模型的主要缺点是对城市和郊区快速变化的反应快慢。预测和测试的路径损耗偏差为10到14dB。Okumura-Hata模型是根据测试数据统计分析得出的经验公式，应用频率在150MHz到1 500MHz之间，并可扩展

8、3000MHz;适用于小区半径大于1km的宏蜂窝系统