OkumuraHata模型理论
路径损耗计算涉及的几种传播模型
1.影响TD-LTE覆盖距离的因素目标业务速率RB配置小区用户数频率复用系数发射功率接收灵敏度GP配置PRACH配置资源调度算法传输模式和天线类型2.最大覆盖能力评估2.1TD-LTE帧配置对最大覆盖能力的影响在功率、干扰以及链路损耗等不受限的条件下，对于TD-LTE系统，如下两个因素会影响最大覆盖能力，需要首先考虑。
这两个因素是：1）特殊子帧的配置，主要是GP的配置2）Preamble中GT的配置最大覆盖范围的理论计算公式如下：GP决定的下行最大覆盖范围：MaxD1=C × GP/2（式2.1-1）GT决定的上行最大覆盖范围：MaxD2=C × GT/2（式2.1-2）考虑上下行平衡的最大覆盖范围是ＭaxD=Min(MaxD1,MaxD2)（式2.1-3）其中Ｃ为光速。
3.几种典型的链路传播模型3.1自由空间的传播模型= 2 2 ()2 ()（式3.1-1）f为频率（单位：MHz）d为距离（单位：Km）为自由空间传播损耗（单位：dB）；3.2实际工程中涉及的典型传播模型3.2.1Okumura-Hata 模型１．Okumura-Hata模型适用条件：１）频率范围是150MHz到1500MHz，２）小区半径大于1 km的宏蜂窝系统，３）基站有效天线高度在30 m到200 m之间，移动台有效天线高度在1 m到10 m之间。
４）Okumura-Hata模型以市区传播损耗为标准，在此基础上对其它地形做了修正。
２．Okumura-Hata模型经验公式实测中在基本确定了设备的功率、天线的高度后，可利用Okumura-Hata模型对信号覆盖范围作一个初步的测算。
在市区，Okumra-Hata 经验公式如下：m =69 55 26 16logf −13 82log (ℎte )−a (ℎre ) [44 9−6 55log (ℎte )]logd（式3.2-1） 其中：f 是载波频率（单位：MHz ）；te h 是发射天线有效高度（单位：m ）； re h 是接收天线有效高度（单位：m ）；d 是发射机与接收机之间的距离（单位：Km ）；)(re h a 是移动天线修正因子，其数值取决于环境。
传播模型汇总
传播模型总汇1. HATA 传播模型: (1)2. OKUMURA-HATA 电波传播衰减计算模式 (2)3．COST231-HATA 模型 (2)4. COST-231-WALFISH-IKEGAMI传播模型(适合微蜂窝结构) (3)5 . LEE 传播模型( 美籍华裔通信专家李建业先生提出) (3)6. 海面传播模型 (4)7．室内基本的模型(典型)如下: (4)8．室内电梯传播模型 (4)9. 对室内型微蜂窝传播特性的描述，应使用KEENAN-MOTLEY 模型。
(5)10. 隧道的无线传播 (5)1.Hata 传播模型:L=46.3+33.9log(f)-13.82log(Hb)+(44.9-6.55log(Hb))log(d)+Cm (1)其中，L 为最大路径损耗(db)； f 为载波频率(Hz)；Hb 为天线高度(米)；d 为到基站距离( 米)。
中等规模城市或市郊中心树木的稀疏程度中等时：Cm=0 大城市市区中心：Cm=3。
针对3G系统，3G组织也特别推荐了一个模型，该传播模型如下: 3G 传输模型：L=40(1-0.004Hb)log(d)-18log(Hb)+21log(f)+80 (2)其中，各参数的意义同(1)式。
在WCDMA 中，当f=2000MHz 时，则上述两式简化为: Hata 城市传播模型:L=161.17-13.82log(Hb)-(44.9-6.55log(Hb))log(d) ；3G 传播模型:L=149.32-18log(Hb)-40(1-0.004Hb)log(d) 。
2. Okumura-hata 电波传播衰减计算模式GSM900MHz 主要采用CCIR 推荐的Okumura 电波传播衰减计算模式。
该模式是以准平坦地形大城市区的中值场强或路径损耗作为参考，对其他传播环境和地形条件等因素分别以校正因子的形式进行修正。
不同地形上的基本传输损耗按下列公式分别预测。
无线信道仿真
无线信道仿真无线信道是移动通信的传输媒体，所有的信息都在这个信道中传输。
信道性能的好坏直接决定着人们通信的质量，因此要想在有限的频谱资源上尽可能地高质量、大容量传输有用的信息就要求我们必须十分清楚地了解信道的特性。
然后根据信道地特性采取一系列的抗干扰和抗衰落措施，来保证传输质量和传输容量方面的要求。
电磁波在空间传播时，信号的强度会受到各种因素的影响而产生衰减，通常用路径损耗的概念来衡量衰减的大小。
路径损耗是移动通信系统规划设计的一个重要依据，特别是对覆盖、干扰、切换等性能影响很大。
本文主要研究了宏小区室外传播模型，并对经验模型Okumura-Hata 模型、COST-231 Hata 模型以及COST231-WI 模型进行了具体地分析和说明，对其中的算法Matlab 中写出了相应的函数并作出了Matlab 仿真。
在实际仿真中经常要用到一些无线信道模型，本文主要对高斯白噪声信道、二进制信道、瑞利衰落信道以及伦琴衰落信道进行了分析和仿真，这里用到的是Matlab 中自带的Simulink 模块，进行了BPSK ，BFSK 的误比特率性能的仿真。
最后对802.16规范中建议使用的SUI 信道模型进行了仿真。
1路径损耗1．1 自由空间模型：假设无线电波是在完全无阻挡的视距内传播，没有反射、绕射和散射，这种理想的情形叫做自由空间的传播。
假设收发天线之间的距离为d ，发射频率为f ，自由空间的损耗可由以下公式计算：f d P L log 20lg 204.32++= (dB)其中，d 的单位为km ；f 的单位为MHz 。
对应于文件中的wireless_free_space_attenuation.m 文件：function y=wireless_free_space_attenuation(d,f) y=32.4+20*log(d)/log(10)+20*log(f)/log(10);当f=900MHz 时的仿真图如下：f=900;d=0.1:0.1:100;y=wireless_free_space_attenuation(d,f); plot(d,y);0102030405060708090100708090100110120130140距离(km)损耗（d B )自由空间损耗自由空间的传播是电波传播最基本也是最简单的一种理想情况。
OkumuraHata模型理论
OkumuraHata模型理论Okumura/Hata模型理论⼴州瀚信通信科技有限公司Okumura/Hata模型是应⽤较为⼴泛的覆盖预测模型，它是以准平滑地形的市区作基准，其余各区的影响均以校正因⼦的形式出现。
Okumura/Hata模型市区的基本传输损耗模式为：Lb＝69.55＋26.16lgf－13.82lgHb－α(Hm)＋（44.9－6.55lgHb）lgd简化为：Lb＝A－13.82lgHb－α(Hm)＋（44.9－6.55lgHb）lgdLb：波传播损耗值（dB）A：覆盖场景损耗参数f：⼯作频率（MHz）Hb：基站天线有效⾼度（m）Hm：移动台天线有效⾼度（m）d ：移动台与基站之间的距离（km）α(Hm)：移动台天线⾼度因⼦α(Hm)=(1.1 lgf - 0.7)Hm-(1.56lgf-0.8)为达到⾼速车内信号场强优于-90dBm的⽬标，车外设计场强：SSdesign=Rx+HO+TPL+LNF假设基站载波输出功率为43dBm，⾼速覆盖上⼀般采⽤两⾯天线背向发射，,CDU损耗约为5dB，馈线、接头等损耗为2dB，天线增益为15dBi。
⼀般⾼速公路上可取⼿机天线有效⾼度为1⽶。
有效发射功率：EiRP＝载波功率＋天线增益－CDU及馈线损耗假设为⾃由空间传输则允许最⼤路径损耗为：Lp= EiRP- SSdesign根据⾼速的地形、频段、建设⽅式等特点，对A、Hb、Hm进⾏适当取值，取宏站⾼度Hm=30m，⾼速公路移动台⾼度Hm=1m，根据⽆线传播模型公式：Lb＝A－13.82lgHb－α(Hm)＋（44.9－6.55lgHb）lgd，可计算出⾼速基站的最⼤覆盖范围d；⽆线传播损耗参数A各场景取值：带⼊公式可得到各场景下⼩区覆盖距离：。
浅谈移动通信无线传播
浅谈移动通信无线传播摘要：在规划和建设一个移动通信网时,从频段的确定、频率分配、无线电波的覆盖范围、计算通信概率及系统间的电磁干扰,直到最终确定无线设备的参数,都必须依靠对电波传播特性的研究和据此进行的场强预测,是进行系统工程设计与研究频谱有效利用、电磁兼容性等课题所必须了解和掌握的基本理论。
关键词：无线通信；移动通信；3G时代一、无线移动通信技术相关知识(1)卫星移动通信系统。
卫星移动通信系统,其最大特点是利用卫星通信的多址传输方式,为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务,是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸,在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具独特的优越性。
(2)无线接入系统。
无线接入系统(又称无线本地环路),就是通过无线的方式,在有线管道铺设比较困难、投资大、电话用户密度大的市和近郊区,或电话用户稀少的远郊区、农村、山区等地方,提供固定电话的服务,作为有线电话网的补充和延伸。
(3)无线寻呼系统。
无线寻呼系统是近几年发展非常迅速的移动通信系统之一。
我国曾是世界上头号寻呼大国。
无线寻呼信息除传统的个人信息外,还有大量的公共信息、专用信息。
目前,应该利用现有的无线寻呼网络,朝向规模经营、文字化、自动化、大联网、高速率、多业务、多用途,以及语音寻呼、双向信息寻呼和小区复用频率的组网方式等方面发展。
(4)未来公众陆地移动通信系统FPLMTS。
目前FPLMTS集合了各种移动通信系统的功能,用户只需使用单一的移动终端设备,就可以在全球任何地方、任何时候,获得与任何人进行高质量的移动通信服务,也就是大家所期望的个人通信。
当前,我国第三代移动通信系统的体系仍然延续了二代移动通信的传统,趋向于采用混合组网,既有CDMA2000体制,也有我国自己提出的TD-SCDMA体制。
二、无线电波的传播(一)传播方式1.直达波或自由空间波;2.地波或表面波;3.对流层反射波;4.电离层波蜂窝系统的无线传播利用了第二种地波或表面波传播方式。
5.无线电波传播的基本理论(V0.2)
移动台距基站的距离 绕射损耗
d
LDIFF
H eff 基站天线的有效高度
6
反射
在平地面上传播的双射线模型
7
多径衰落
多径衰落
当接收机在可引起反射、绕射的复杂环境下移动时， 当接收机在可引起反射、绕射的复杂环境下移动时， 在不到一个波长范围内会出现几十分贝的电平变化和激烈的相位摆动
8
绕射
当接收机和发射机之 间的无线路径被物体 的边缘阻挡时发生绕 射。 绕射使得无线电信号能够传播 到阻挡物后面。 到阻挡物后面。
通常基于几何绕射理论 ）、物理光学 （GTD）、物理光学 ）、 （PO）的射线跟踪或其 ） 他精确方法。 他精确方法。
29
三类小区
宏小区（宏蜂窝） 宏小区（宏蜂窝）
覆盖范围通常大于1Km 覆盖范围通常大于 高发射功率，大于20W 高发射功率，大于 高增益天线10dBi～20dBi 高增益天线 ～ 天线高过周围环境 常用于郊区、农村、 常用于郊区、农村、公路等 解决覆盖问题 通常采用经验传播模型或半 确定性经验传播模型进行预 测
16
陆地移动通信中的无线信号
小尺度衰落 小尺度上信号包络的变化是描述多径衰落的， 小尺度上信号包络的变化是描述多径衰落的， 通常服从瑞利概率密度函数， 通常服从瑞利概率密度函数，因而也称为瑞利 衰落。 衰落。 中尺度衰落 中尺度的传播机制描述的是阴影衰落， 中尺度的传播机制描述的是阴影衰落， 当以分贝表示时， 当以分贝表示时，这种变化趋向于正态 高斯）分布， （高斯）分布，通常称为对数正态衰落 大尺度衰落 大尺度的传播机制描述的 是区域均值， 是区域均值，具有幂定律 传播特征， 传播特征，即中值信号功 率与距离长度增加的某次 幂成反比变化
无线传播信道模型理论
-1.00
13.00 5.00 -2.90 -2.50 -2.50 0
Dense urban
High Building
5
16
无线传播模型
应用环境 最低接收功率 备注：手机接收电平=天线口功率-路 径传播损耗 大楼室内 -70dBm 手 机 灵 敏 度 -102dBm ， 快 衰 落 保 护 3dB ， 慢 衰 落 保 护 7dB ， 穿 透 损 耗 16dB，干扰保护2dB，环境噪声2dB 小卧车内，或市 -80dBm 手 机 灵 敏 度 -102dBm ， 快 衰 落 保 护
街道墙壁有铝的支架比没有铝的支架产生更大的衰减。 只在天花板加隔离的建筑物比天花板和内部划软件模型（一）
Ploss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff)+K6lg(Heff)lg(d)+K7+Kclutter
K参数 参考值
区一般建筑物一
层室内 室外 -90dBm
3dB ， 慢 衰 落 保 护 5dB ， 穿 透 损 耗
10dB，干扰保护2dB，环境噪声2dB 手 机 灵 敏 度 -102dBm ， 快 衰 落 保 护
3dB，慢衰落保护5dB，干扰保护2dB
，环境噪声2dB
模型校正
• 目的：通过连续波（CW）测试，校正传播模型参数，增加 无线覆盖预测的准确性。即将连续波测试结果与预测结果 相比较，调整模型中的K参数，使模型符合实际地理环境。 • 采样符合李氏定律：40波长，采样50个样点 • 校正方法：最小方差法
构（钢、玻璃、砖等）、楼层高度、建筑物相对于基站的走向、窗户区所占 的百分比等的函数。由于变量的复杂性，建筑物的损耗只能在周围环境的基 础上统计预测。我们可以有以下一些结论
无线电波传播模型的应用与分析
无线电波传播模型的应用与分析在现代通信领域，无线电波传播模型扮演着至关重要的角色。
它们是我们理解和预测无线电信号在不同环境中传播特性的有力工具，对于无线通信系统的规划、设计、优化以及性能评估都具有不可或缺的意义。
无线电波传播模型的种类繁多，每种模型都有其适用的场景和局限性。
常见的传播模型包括自由空间传播模型、OkumuraHata 模型、COST 231-Hata 模型、射线跟踪模型等。
自由空间传播模型是最简单也是最基础的模型。
它假设信号在无障碍物的理想自由空间中传播，不考虑地形、建筑物等因素的影响。
这个模型适用于卫星通信等长距离、空旷环境下的粗略估计。
但在实际的城市、山区等复杂环境中，其预测结果往往与实际情况相差较大。
OkumuraHata 模型则是一种基于大量实测数据建立起来的经验模型，适用于频率在 150 MHz 到 1500 MHz 之间的城区环境。
它考虑了基站天线高度、移动台天线高度以及通信距离等因素对信号衰减的影响。
然而，对于一些特殊的地形地貌，如山区、水域等，该模型的准确性可能会有所下降。
COST 231-Hata 模型是在 OkumuraHata 模型的基础上发展而来，对频率范围进行了扩展，适用于 1500 MHz 到 2000 MHz 的频段。
它在城市环境中的预测效果相对较好，但在农村和郊区等场景的应用中仍存在一定的局限性。
射线跟踪模型是一种基于几何光学和电磁理论的确定性模型。
它通过追踪无线电波从发射源到接收点的传播路径，考虑了反射、折射、绕射等多种传播机制。
这种模型能够提供非常精确的预测结果，但计算复杂度较高，通常需要大量的计算资源和时间。
无线电波传播模型在无线通信系统的规划和设计中发挥着重要作用。
在网络规划阶段，工程师们可以利用传播模型来估算基站的覆盖范围、信号强度以及容量，从而确定基站的位置、数量和发射功率等关键参数。
例如，在城市中心区域，由于建筑物密集，信号衰减较大，需要增加基站密度以保证良好的覆盖；而在郊区或农村地区，由于地形开阔，信号传播条件较好，可以适当减少基站数量，降低建设成本。
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Okumura/Hata模型理论广州瀚信通信科技有限公司
Okumura/Hata模型是应用较为广泛的覆盖预测模型，它是以准平滑地形的市区作基准，其余各区的影响均以校正因子的形式出现。
Okumura/Hata模型市区的基本传输损耗模式为：Lb＝69.55＋26.16lgf－13.82lgHb－α(Hm)＋（44.9－6.55lgHb）lgd
简化为：Lb＝A－13.82lgHb－α(Hm)＋（44.9－6.55lgHb）lgd
Lb：波传播损耗值（dB）
A：覆盖场景损耗参数
f：工作频率（MHz）
Hb：基站天线有效高度（m）
Hm：移动台天线有效高度（m）
d ：移动台与基站之间的距离（km）
α(Hm)：移动台天线高度因子
α(Hm)=(1.1 lgf - 0.7)Hm-(1.56lgf-0.8)
为达到高速车内信号场强优于-90dBm的目标，车外设计场强：
SSdesign=Rx+HO+TPL+LNF
假设基站载波输出功率为43dBm，高速覆盖上一般采用两面天线背向发射，,CDU损耗约为5dB，馈线、接头等损耗为2dB，天线增益为15dBi。
一般高速公路上可取手机天线有效高度为1米。
有效发射功率：
EiRP＝载波功率＋天线增益－CDU及馈线损耗
假设为自由空间传输则允许最大路径损耗为：Lp= EiRP- SSdesign
根据高速的地形、频段、建设方式等特点，对A、Hb、Hm进行适当取值，取宏站高度Hm=30m，高速公路移动台高度Hm=1m，根据无线传播模型公式：Lb＝A－13.82lgHb－α(Hm)＋（44.9
－6.55lgHb）lgd，可计算出高速基站的最大覆盖范围d；
无线传播损耗参数A各场景取值：
带入公式可得到各场景下小区覆盖距离：。