網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的宏蜂窩傳播模型及校正

田玥

【摘要】 本文研究的背景是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的宏蜂窩傳播模型，目的是了解傳播模型的作用、分類和校正方法。傳播模型是移動(dòng)通信網(wǎng)小區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)，根據(jù)不同場景，接介紹了幾種典型的傳播模型。

【關(guān)鍵詞】 傳播模型 Okumura模型 HATA模型 SPM模型 模型校正

一、概述

宏蜂窩傳播模型在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中是非常重要的，它是移動(dòng)通信網(wǎng)宏蜂窩小區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)。我國幅員遼闊，各省、市的無線傳播環(huán)境千差萬別。因此，一個(gè)良好的移動(dòng)無線傳播模型很難形成。為完善模型，需要利用統(tǒng)計(jì)方法，測量出大量數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行校正。

二、宏蜂窩傳播模型的分類

宏蜂窩傳播模型在建立時(shí)，使用地形數(shù)據(jù)來確定無線電波傳播路徑，無線電波傳播路徑就是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的地形輪廓。

1 、Okumura模型

Okumura模型是預(yù)測城區(qū)使用最廣泛的模型。它以準(zhǔn)平坦地形大城市市區(qū)的中值場強(qiáng)或路徑損耗為參考，對(duì)其他傳播環(huán)境和地形條件等因素分別以校正因子的形式進(jìn)行修正。它的應(yīng)用頻率為150-1920MHz（可擴(kuò)展到3000MHz）；發(fā)射天線有效高度為30-200m；接收天線有效高度為1-10m，有效距離為1km-20km。

2、HATA模型

HATA模型適用于小區(qū)半徑大于1km系統(tǒng)的路徑損耗預(yù)測，根據(jù)應(yīng)用頻率不同，HATA模型分為：Okumura-Hata模型和COST-231 Hata模型。

Okumura-Hata模型頻率范圍是150-1500MHz，基站天線有效高度為30-200m，移動(dòng)臺(tái)天線高度為1-10m。該模型以市區(qū)傳播損耗為標(biāo)準(zhǔn)，其他地區(qū)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。

Okumura-Hata模型作了3點(diǎn)限制：

適用于計(jì)算兩個(gè)全向天線之間的傳播損耗；

適用于準(zhǔn)平滑地形而不是不規(guī)則地形；

以城市市區(qū)的傳播損耗為標(biāo)準(zhǔn)，其他地區(qū)采用修正因子進(jìn)行修正。

對(duì)于較高的頻段，在Okumura-Hata模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，形成了COST-231 Hata模型。COST-231 Hata模型的使用條件是：頻率為1500-2000MHz；基站天線有效高度為30-200m；移動(dòng)臺(tái)天線高度為1-10m；通信距離為1-35km。

3、SPM模型

SPM模型是建立在COST-231 Hata模型的基礎(chǔ)上，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到3/4G移動(dòng)通信設(shè)計(jì)的領(lǐng)域中。常用的SPM模型中的標(biāo)準(zhǔn)宏蜂窩小區(qū)模型應(yīng)用較廣，其計(jì)算公式如下：

式中D為收發(fā)臺(tái)之間的距離；HTeff為發(fā)射天線的等效高度；DiffractionLoss為路徑上有障礙物而引起的衍射損耗；HReff為移動(dòng)臺(tái)的等效天線高度；Kclutter為常量因子；F（clutter） 為地形平均損耗。K1與K2為截距和斜率。

三、傳播模型的校正

模型校正分3個(gè)步驟。準(zhǔn)備數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和模型校正

1、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

主要對(duì)電子地圖與基站數(shù)據(jù)、區(qū)域劃分、測試站址的選擇、CW波測試過程和數(shù)據(jù)采集等五部分內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)備。

2、數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理最主要的目的是濾除測試中帶入的不合理數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換成模型調(diào)校所需要的文件格式。主要通過對(duì)現(xiàn)網(wǎng)路測數(shù)據(jù)后處理，測試數(shù)據(jù)GPS調(diào)整后，再進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算主要是測試數(shù)據(jù)計(jì)算導(dǎo)頻的瞬時(shí)接收總功率和bin的導(dǎo)頻接收功率均值。

得到了bin的導(dǎo)頻接收功率均值以后，就可以計(jì)算該點(diǎn)的路徑損耗。

3、模型校正

模型校正是整個(gè)校正工作的最后一步，需要借助專用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件來完成。下面以通用模型來舉例。通用模型的公式是：

Pr= Pt + K1 + K2lgd + K3lghb + K4+ K5lghblgd + K6hm + K7

利用該模型的校正方法是：首先選定一個(gè)模型并設(shè)置各參數(shù)值K1 - K7值，然后以該模型進(jìn)行無線傳播預(yù)測，并將預(yù)測值與CW值做比較，得到一個(gè)差值，再根據(jù)所得的差值統(tǒng)計(jì)結(jié)果反過來修改模型參數(shù)，經(jīng)過不斷地迭代處理，直到預(yù)測值與CW值的均方差以及標(biāo)準(zhǔn)差最小，得到的模型參數(shù)值就是所需要的校正值。

四、結(jié)論

通過本文介紹，對(duì)宏蜂窩的傳播模型以及模型校正方法有了初步了解，根據(jù)不同頻率和不同場景特點(diǎn)選定合適的模型，以及根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩硖攸c(diǎn)對(duì)模型進(jìn)行校正，對(duì)規(guī)劃的準(zhǔn)確性、合理性將有較大的幫助。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]楊大成等 《移動(dòng)傳播環(huán)境理論基礎(chǔ).分析方法和建模技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社2003年8月第1版第1次印刷

[2]趙明峰，劉剛，楚楊. 丘陵地貌下的2.6GHz傳播模型校正[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化. 2014（10）