移动通信场强预测.pptx

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1、会计学1移动通信场强预测移动通信场强预测移动通信按其服务区域可分为：移动通信按其服务区域可分为：地面移动通信地面移动通信 海上移动通信海上移动通信 航空和航天移动通信航空和航天移动通信 第1页/共40页12.1 地面移动通信中电波传播的基本特点地面移动通信中电波传播的基本特点 及其研究方法及其研究方法1.1.传播方式为视距传播，直接波与反射波叠加传播方式为视距传播，直接波与反射波叠加 2.2.由多径传输造成的快衰落十分严重由多径传输造成的快衰落十分严重 3.3.移动台运动引起中等速率的衰落移动台运动引起中等速率的衰落 4.4.多普勒效应使接收信号产生极大的起伏多普勒效应使接收信号产生极大的起伏

2、 5.5.气象变化，引起慢衰落气象变化，引起慢衰落 基本特点：基本特点：第2页/共40页 在地面移动通信中，接收信号是一种时间和地在地面移动通信中，接收信号是一种时间和地点上的随机信号。点上的随机信号。它是以某个地区大量实测的数据为基础，用统它是以某个地区大量实测的数据为基础，用统计的方法得出作为距离、天线高度、地形类型和频计的方法得出作为距离、天线高度、地形类型和频率等函数的信号场强中值的预报曲线。率等函数的信号场强中值的预报曲线。信号覆盖区内的场强如何预测？信号覆盖区内的场强如何预测？通常使用通常使用场强预报曲线场强预报曲线进行。进行。第3页/共40页 在给定的统计时间内，有在给定的统计时

3、间内，有50%时间的场强（或时间的场强（或传输损耗）超过某个数值，则这个数值就称之为场传输损耗）超过某个数值，则这个数值就称之为场强中值强中值(或传输损耗中值或传输损耗中值)。场强中值：场强中值：地面移动通信场强预测方法：地面移动通信场强预测方法：Okumura预测方法预测方法 GB/T 14617.1-93方法方法 第4页/共40页代号：代号：GB/T 14617.1-93 名称：陆地移动业务和固定业务传播特性名称：陆地移动业务和固定业务传播特性 第一部分第一部分:陆地移动业务传播特性陆地移动业务传播特性 简介：简介：本标准规定本标准规定303000MHz频段陆地移动业频段陆地移动业务传播预

4、测方法，包括场强预测模式、干扰预测模务传播预测方法，包括场强预测模式、干扰预测模式、覆盖预测方法和协调距离计算方法。本标准适式、覆盖预测方法和协调距离计算方法。本标准适用于用于303000MHz频段陆地移动通信网规划、系统频段陆地移动通信网规划、系统设计和频谱管理中的传播预测。设计和频谱管理中的传播预测。第5页/共40页12.2 Okumura预测方法预测方法 测量环境包含了市区、郊区和开阔区，测量测量环境包含了市区、郊区和开阔区，测量频率为频率为453、922、1317、1430、1920MHz；发；发射天线的高度范围为射天线的高度范围为301000m；接收天线的；接收天线的高度范围为高度范

5、围为27m。12.2.1 场强测试情况和数据处理方法场强测试情况和数据处理方法 Okumura（奥村）等人于（奥村）等人于20世纪世纪60年代初年代初期在东京地区进行了大量的场强测试工作。期在东京地区进行了大量的场强测试工作。第6页/共40页 测量设备（场强计和记录仪等）装在汽车上，测量设备（场强计和记录仪等）装在汽车上，在汽车行驶中进行测量，在汽车行驶中进行测量，测量数据由记录仪记录。测量数据由记录仪记录。场强测试方法：场强测试方法：在在20m左右的距离段（称为小段）内对测量左右的距离段（称为小段）内对测量数据进行平均，得到小段均值。数据进行平均，得到小段均值。最后绘成经验曲线。最后绘成经验

6、曲线。在在11.5km的距离内计算小段均值的中值。的距离内计算小段均值的中值。第7页/共40页奥村奥村(Okumura)模型模型OM模型（模型（Okumura模型）：模型）：由奥村等人，在日本东京，使用不同的频率，由奥村等人，在日本东京，使用不同的频率，不同的天线高度，选择不同的距离进行一系列测不同的天线高度，选择不同的距离进行一系列测试，最后绘成经验曲线构成的模型。试，最后绘成经验曲线构成的模型。思路思路：将城市视为：将城市视为“准平滑地形准平滑地形”，给出城市场，给出城市场强中值。对于郊区，开阔区的场强中值，则以城强中值。对于郊区，开阔区的场强中值，则以城市场强中值为基础进行修正。对于市场

7、强中值为基础进行修正。对于“不规则地形不规则地形”也给出了相应的修正因子。也给出了相应的修正因子。第8页/共40页12.2.2 传播路径分类传播路径分类 按建筑物和树林的密度与屏蔽程度，把传播路按建筑物和树林的密度与屏蔽程度，把传播路 径的人为环境分成三区：径的人为环境分成三区：Okumura预测方法中，将城市视为预测方法中，将城市视为“准平坦地形准平坦地形”，给出中值场强或基本传输损耗中值。对于郊区和开给出中值场强或基本传输损耗中值。对于郊区和开阔区的场强中值则以此场强中值为基础进行修正。阔区的场强中值则以此场强中值为基础进行修正。第9页/共40页（1 1）开阔区：）开阔区：指传播路径上没有

8、或很少有高建筑物指传播路径上没有或很少有高建筑物及大树的开阔地区，如农田、广场等。及大树的开阔地区，如农田、广场等。第10页/共40页（2 2）郊区：）郊区：指在移动台附近有不太密集的指在移动台附近有不太密集的12层层楼房和稀疏小树林的地区，如农村及市郊公路网等楼房和稀疏小树林的地区，如农村及市郊公路网等地区。地区。第11页/共40页（3 3）市区：）市区：指有密集建筑物和高楼大厦的地区，如指有密集建筑物和高楼大厦的地区，如城市和大市镇等。城市和大市镇等。第12页/共40页按地形条件把传播路径分成五类：按地形条件把传播路径分成五类：（1）准平坦地形路径；）准平坦地形路径；（2）丘陵地形路径；）

9、丘陵地形路径；（3）孤立山岳阻挡路径；）孤立山岳阻挡路径；（4）倾斜地形路径；）倾斜地形路径；（5）水陆混合路径。）水陆混合路径。第13页/共40页图图 1221 准平坦地形市区场强中值曲线（准平坦地形市区场强中值曲线（f=150MHz）12.2.3 准平坦地形市区场强中值曲线准平坦地形市区场强中值曲线 第14页/共40页图图 1222 准平坦地形市区场强中值曲线（准平坦地形市区场强中值曲线（f=450MHz）第15页/共40页 是指天线的有效高度，定义为基地台天线中心是指天线的有效高度，定义为基地台天线中心相对于传播方向离基地台相对于传播方向离基地台315km范围（如路径长范围（如路径长度不

10、够度不够15km，此范围可缩小）内地形的平均高度。，此范围可缩小）内地形的平均高度。基地台天线高度基地台天线高度第16页/共40页 设上述范围的地形平均海拔高度为设上述范围的地形平均海拔高度为hom，基地台，基地台海拔高度为海拔高度为hob，基地台天线中心离地面高度为，基地台天线中心离地面高度为he，那么基地台天线的有效高度那么基地台天线的有效高度hb可写为可写为（1222）第17页/共40页上式适用于上式适用于hobhom的情况。如果情况相反，那么的情况。如果情况相反，那么基地台天线的高度可认为等于其实际离地高度，即基地台天线的高度可认为等于其实际离地高度，即（1223）而移动台天线高度而移

11、动台天线高度hm则是指路面以上的高度。则是指路面以上的高度。第18页/共40页12.2.4 准平坦地形市区相对于自由空间的准平坦地形市区相对于自由空间的基本传输损耗中值曲线基本传输损耗中值曲线 路径的基本传输损耗定义为路径的基本传输损耗定义为各向同性天线的辐各向同性天线的辐射功率与各向同性的接有共轭匹配负载的接收天线射功率与各向同性的接有共轭匹配负载的接收天线接收到的功率之间的分贝数之差，接收到的功率之间的分贝数之差，即即 Lb=Pr-PL dB (1224)如以如以L0表示自由空间的基本传输损耗，那么相表示自由空间的基本传输损耗，那么相对于自由空间的市区基本传输损耗中值为对于自由空间的市区基

12、本传输损耗中值为 Am(f,d)=Pr-PL-L0 dB (1225)第19页/共40页12.2.5 各种校正因子各种校正因子 各种校正因子都是针对准平坦地形的市区场强各种校正因子都是针对准平坦地形的市区场强 中值的，它们以增益的形式给出。中值的，它们以增益的形式给出。正值表示增益，负值表示衰减。正值表示增益，负值表示衰减。因此，预测场强中值时，要把准平坦地形的市区因此，预测场强中值时，要把准平坦地形的市区 场强中值加上有关的校正因子；场强中值加上有关的校正因子；而预测基本传输损耗中值时，则要从准平坦地形而预测基本传输损耗中值时，则要从准平坦地形市区基本传输损耗中值中减去有关的校正因子。市区基

13、本传输损耗中值中减去有关的校正因子。第20页/共40页1.基地台天线高度增益因子基地台天线高度增益因子 市区相对于市区相对于200m的基地台天线高度增益因子的基地台天线高度增益因子Hb(he,d)。该曲线族以基地台天线有效高度为主变量，以距离为参变量。该曲线族以基地台天线有效高度为主变量，以距离为参变量。Hb(he,d)与频率无关。与频率无关。第21页/共40页2.移动台天线高度增益因子移动台天线高度增益因子 市区移动台天线高度增益因子市区移动台天线高度增益因子Hm(hm,f)与距离无关，而与频率有关，且与移动台所处地点的建筑物高度和密度（大城市或中小城市）有关。与距离无关，而与频率有关，且与

14、移动台所处地点的建筑物高度和密度（大城市或中小城市）有关。第22页/共40页3.街道走向校正因子街道走向校正因子 街道走向校正因子街道走向校正因子Kv（垂直于传播方向）和（垂直于传播方向）和Kp（平行于传播方向）。（平行于传播方向）。平行于传播方向的街道上之场强高于垂直于传播方向的街道上之场强。平行于传播方向的街道上之场强高于垂直于传播方向的街道上之场强。第23页/共40页4.郊区校正因子郊区校正因子 郊区传播条件优于市区，故其校正因子郊区传播条件优于市区，故其校正因子Ks为正值。它与频率和距离有关。为正值。它与频率和距离有关。第24页/共40页5.开阔区和准开阔区校正因子开阔区和准开阔区校正

15、因子 准开阔区是介于开阔区和郊区之间的区域。准开阔区和开阔区准开阔区是介于开阔区和郊区之间的区域。准开阔区和开阔区 的传播条件都比市区好得多，它们的校正因子的传播条件都比市区好得多，它们的校正因子Q0和和Qr都是正值。都是正值。第25页/共40页6.丘陵地形校正因子丘陵地形校正因子 图 12212（f=453MHz）第26页/共40页图 12213（f=922MHz）第27页/共40页图 12214（f=1430MHz）第28页/共40页7.孤立山岳阻挡地形校正因子孤立山岳阻挡地形校正因子 相对于山岳高度相对于山岳高度h=200m的归一化校的归一化校正因子正因子Ki。当当h200m时，时，校正

16、因子取校正因子取Ki，由下式确定：由下式确定：图图12216 (1228)第29页/共40页图 12217 8.倾斜地形校正因子倾斜地形校正因子 倾斜地形是指在倾斜地形是指在510km内内 地面倾斜的地形。若在电波传播地面倾斜的地形。若在电波传播方向上，地形逐渐升高，称之为方向上，地形逐渐升高，称之为正斜坡，倾角为正斜坡，倾角为+m；反之，；反之，为负斜坡，倾角为为负斜坡，倾角为-m。平均倾斜角平均倾斜角m的单位为毫的单位为毫弧度（弧度（mr）。）。具有正倾斜角的地形使场强增加，具有正倾斜角的地形使场强增加，具有负倾斜角的地形使场强减小。具有负倾斜角的地形使场强减小。第30页/共40页图 12

17、218 9.水陆混合地形校正因子水陆混合地形校正因子 图上的实线对应于陆地图上的实线对应于陆地 位于发射侧的情况，虚线对位于发射侧的情况，虚线对 应于陆地位于接收侧的情况。应于陆地位于接收侧的情况。如陆地或水面位于路径如陆地或水面位于路径的中部，则的中部，则Ksi取虚线和实线取虚线和实线的中间值。的中间值。第31页/共40页12.2.6 Hata（哈塔）公式（哈塔）公式 为了使为了使Okumura预测方法可以用计算机进行计预测方法可以用计算机进行计算，算，Hata对对Okumura预测曲线作了预测曲线作了公式化拟合公式化拟合，所，所得准平坦地形市区基本传输损耗中值公式为得准平坦地形市区基本传输

18、损耗中值公式为（1229）第32页/共40页 式中，式中，d为路径长度，适合于为路径长度，适合于120km范围；范围；f为工作频率，适用于为工作频率，适用于1501500MHz范围；范围；hb为基地台天线高度，适用于为基地台天线高度，适用于30200m范围；范围；hm为移动台天线高度，适用于为移动台天线高度，适用于120m范围。范围。参数参数(hm)可表示成：可表示成：(中小城市中小城市)（大城市，（大城市，f200MHz）（大城市，（大城市，f400MHz）第33页/共40页郊区校正因子郊区校正因子Ks的拟合公式为的拟合公式为开阔区校正因子开阔区校正因子Q0的拟合公式为的拟合公式为(1221

19、4)(12213)第34页/共40页12.3 GB/T14617.193预测方法预测方法 GB/T14617.193预测方法与预测方法与Okumura/Hata方法基本相同，但对该方法做了以下几点修正：方法基本相同，但对该方法做了以下几点修正：第35页/共40页（5）建议林区路径的基本传输损耗中值按市区公式）建议林区路径的基本传输损耗中值按市区公式 计算。计算。（4）改变山地和丘陵路径的基本传输损耗中值的计）改变山地和丘陵路径的基本传输损耗中值的计 算方法。算方法。（3）扩展）扩展Hata公式中的公式中的(hm)取中、小城市的值。取中、小城市的值。（2）扩展）扩展Hata公式的适用距离。公式的

20、适用距离。（1）引入建筑物密度修正因子。）引入建筑物密度修正因子。第36页/共40页内容小结内容小结 地面移动通信主要的传播方式为视距传播。由地面移动通信主要的传播方式为视距传播。由于多径效应、阴影效应以及多普勒效应，而引起衰于多径效应、阴影效应以及多普勒效应，而引起衰落，使得接收信号是一种随时间和地点而变化的随落，使得接收信号是一种随时间和地点而变化的随机信号。机信号。12.1 地面移动通信中电波传播的基本特点地面移动通信中电波传播的基本特点及其研究方法及其研究方法地面移动通信场强预测通常使用场强预报曲线。地面移动通信场强预测通常使用场强预报曲线。第37页/共40页12.2 奥村（奥村（Okumura）预测方法预测方法 基于实验的基于实验的Okumura预测方法被各国广泛应用。预测方法被各国广泛应用。12.3 GB/T 14617.1-93 预测方法预测方法 我国推荐的我国推荐的GB/T 14617.1-93方法是对方法是对Okumura方法加以修正，基于实验和理论相结合的预测方法。方法加以修正，基于实验和理论相结合的预测方法。第38页/共40页思考题思考题1地面移动通信中电波传播有哪些特点？地面移动通信中电波传播有哪些特点？2预测场强中值或预测基本传输损耗中值时，预测场强中值或预测基本传输损耗中值时，需要用哪些校正因子进行修正？需要用哪些校正因子进行修正？第39页/共40页