一、移動環境下信號的傳播模型概念

在移動通信系統中，當移動臺和基站的距離逐漸增加時，所收到的信號會越來越弱，原因是發生了路徑損耗，路徑損耗不僅與載頻頻率、傳播速度有關，而且還與傳播地形和地貌有關。自由空間是指相對介電參數和相對導磁率均為一個均勻介質所存在的空間，它是一個理想的無限大的空間，是為了簡化問題的研究而提出的一種科學的抽象，在自由空間的傳播衰落可不考慮其它衰落因素，僅考慮因能量的擴散而引起的損耗。然而在實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雜的傳輸模型。傳播模型分為統計型模型和決定型模型，其含義如下表1所示。

表1：統計型模型和決定型模型

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統計型模型和決定型模型的選擇：1km的分水嶺。統計型模型在1~35 km預測的準確性比較高。常見的統計型模型有Okumura-Hata模型、COST-231模型；決定型模型在1km內預測的準確性較高，常見的決定型模型有COST-231-Walfish-Ikegami模型。下面簡單介紹一下Okumura-Hata模型和COST-231-Walfish-Ikegami模型。

二、Okumura-Hata模型

1、適用條件：當符合以下條件時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；移動臺天線高度為1~l0m：通信距離為1~20km；地形為城區、郊區、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所做技術報告中得出的經驗關系，因此這些結果可以用于計算工具中。Okumura模型可用于無線通信傳輸模型，其計算表達式如下；式中各參數的含義及保證Hata模型有效的參數范圍詳見下表2-2。

郊區：

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：

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

表2-2：參數的含義及取值范圍

Okumura傳輸模型要求采用相當多的工程判斷，尤其是在適當的環境因子選擇上。根據接收機周圍建筑的物理特性預測出環境因素需要一定的數據。將Okumura傳輸模型平均路徑預測轉化為適用于特定路徑的預測，除需要適當的環境因子外，還需要特定路徑預測校正值。

三、COST-231-Walfish-Ikegami模型

1、適用條件：可選頻段為GSM900/1800；允許移動臺天線高度為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、移動環境下信號的傳播損耗

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

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

表4：移動環境下信號傳播損耗的常見類型及損耗值

另外，在我國國家標準GB/T 14617.1《陸地移動業務和固定業務傳播特性 第1部分：陸地移動業務傳播特性》中，專門規定了150MHz~3000MHz頻段陸地移動業務傳播預測方法與計算方法，包括傳輸損耗等，應適用于3GHz頻段的數字蜂窩移動通信。

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