【LTE基礎(chǔ)知識(shí)】無線傳播模型之Okumura-Hata模型介紹

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  20世紀(jì)60年代,奧村(Okumura)等人在東京近郊,采用很寬范圍的頻率,測(cè)量多種基站天線高度,多種移動(dòng)臺(tái)天線高度,以及在各種各樣不規(guī)則地形和環(huán)境地物條件下測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度。然后形成一系列曲線圖表,這些曲線圖表顯示的是不同頻率上的場(chǎng)強(qiáng)和距離的關(guān)系,基站天線的高度作為曲線的參量。接著產(chǎn)生出各種環(huán)境中的結(jié)果,包括在開闊地和市區(qū)中值場(chǎng)強(qiáng)對(duì)距離的依賴關(guān)系、市區(qū)中值場(chǎng)強(qiáng)對(duì)頻率的依賴關(guān)系以及市區(qū)和郊區(qū)的差別,給出郊區(qū)修正因子的曲線、信號(hào)強(qiáng)度隨基站天線高度變化的曲線以及移動(dòng)臺(tái)天線高度對(duì)信號(hào)強(qiáng)度相互關(guān)系的曲線等。另外,給出了各種地形的修正。

  由于使用Okumura模型,需要查找其給出的各種曲線,不利于計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)。Hata模型是在Okumura大量測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上用公式擬合得到的,叫做Okumura-Hata模型。

  為了簡(jiǎn)化,Okumura-Hata模型做了三點(diǎn)假設(shè):

 作為兩個(gè)全向天線之間的傳播損耗處理;

 作為準(zhǔn)平滑地形而不是不規(guī)則地形處理;

 以城市市區(qū)的傳播損耗公式作為標(biāo)準(zhǔn),其他地區(qū)采用校正公式進(jìn)行修正。

1.   Okumura-Hata模型的適用條件:

  f150~1500MHz;

  基站天線有效高度hb30~200米;

  移動(dòng)臺(tái)天線高度hm1~10米;

  通信距離為1~35km

2.   基本傳播損耗中值公式

其中:

         d的單位為kmf的單位為MHz;

       Lb城為城市市區(qū)的基本傳播損耗中值;

       hb、hm——基站、移動(dòng)臺(tái)天線有效高度,單位為米。

       基站天線有效高度計(jì)算:設(shè)基站天線離地面的高度為hs,基站地面的海拔高度為hg,移動(dòng)臺(tái)天線離地面的高度為hm,移動(dòng)臺(tái)所在位置的地面海拔高度為hmg。則基站天線的有效高度hb=hs+hg-hmg,移動(dòng)臺(tái)天線的有效高度為hm

       需要說明的是,基站天線有效高度計(jì)算有多種方法,如:基站周圍5~10公里的范圍內(nèi)的地面海拔高度的平均;基站周圍5~10公里的范圍內(nèi)的地面海拔高度的地形擬合線;等等;不同的計(jì)算方法一方面與所使用的傳播模型有關(guān),另外也與計(jì)算精度要求有關(guān)。

       a(hm)——移動(dòng)臺(tái)天線高度修正因子

3. 其他各種修正因子:

    Kstreet——街道校正因子

       一般資料上只給出了與傳播方向成水平或垂直的損耗修正曲線,為了便于計(jì)算,下面給出了任意角度的擬合公式。

       設(shè)傳播方向與街道的夾角為θ,則:


  實(shí)際上,街道效應(yīng)一般在8~10km后將會(huì)消失,故只考慮10km之內(nèi)。

    Kmr——郊區(qū)校正因子

Qo——開闊地校正因子

Qr——準(zhǔn)開闊地校正因子

    Ru——農(nóng)村校正因子

        

    Kh——丘陵地校正因子

       h——地形起伏高度

       如圖所示,由移動(dòng)臺(tái)算起,向基站方向延伸10km(不足10km,則以實(shí)際距離計(jì)算),在此范圍內(nèi)計(jì)算地形起伏高度的10%90%之間的差值(適用于多次起伏的情況,起伏次數(shù)>3)。

,其中 為計(jì)算剖面上⊿h的最小地形高度;

Ksp—— 一般傾斜地形校正因子

  如圖所示,斜坡地形有可能產(chǎn)生第二次地面反射。在水平距離d2>d1時(shí),圖中正負(fù)斜坡都有可能產(chǎn)生第二次地面反射。

  近似歸納斜坡地修正因子為:

θm以毫弧度為單位,d的單位為km

θm為移動(dòng)臺(tái)與基站連線的剖面上,移動(dòng)臺(tái)前后一公里內(nèi)地形高度的平均傾角(用最小二乘法)

    Kim—— 孤立山峰校正因子

  這里使用刀刃繞射損耗來計(jì)算,雖然計(jì)算量稍大,但要準(zhǔn)確一些;繞射損耗計(jì)算如圖所示:

  先求出單個(gè)刀刃的4個(gè)參數(shù),即r1,r2,hp,工作波長λ;


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