宏小区无线电波传播预测模型仿真分析
无线电波传播模型的建立与分析
无线电波传播模型的建立与分析无线电波传播是一个现代通信领域的重要问题，其模型的建立和分析是无线电通信系统设计和优化的关键环节之一。
无线电波传播模型是通过模拟和预测无线电波在空间中传播的方式来描述无线电信号的强度、时延、多径效应等参数的一种理论模型。
在无线电通信系统设计和优化中，对无线电波传播模型的分析和建立具有重要意义。
一、无线电波传播模型的类型目前，无线电波传播模型主要有以下几种类型：1. 经验模型：这种模型基于实验数据的统计分析，不涉及具体的理论解释，适用于严密的实验条件下，通过多次测量和统计分析得到的实验数据建立模型。
2. 理论模型：这种模型基于适当的数学和物理理论解释，通过研究电磁波在不同介质中的传播规律，推导出适当的数学关系式来描述无线电波传播规律。
3. 数据库模型：这种模型基于大量的实测数据建立，通过采集大量的数据，并运用统计分析方法，得到数据之间的相关性和规律，从而建立模型。
4. 混合模型：这种模型是现代无线电波传播模型种类中最为普遍使用的一种，它利用多种模型来解决特定问题，具有更好的预测精度和应用范围。
二、无线电波传播模型的参数无线电波传播模型中常用的参数有：功率衰减、时延、多径效应、相位扰动、相位偏差等。
其中功率衰减是评价无线电信号的信号强度和信号可靠性的主要指标，表明信号在距离的变化中所遭受的信号损耗。
时延是无线电信号所需要的时间来传播到一个特定的位置，它是衡量无线电信号传输速度的重要参数之一。
多径效应是无线电信号在传播过程中经历多条路径到达接收端，产生多个接收信号的现象。
相位扰动是因为无线电信号在传播过程中，由于信号要经过多条不同路经随机相位旋转引起的波幅的变化。
相位偏差是由于空气折射率的变化引起的，它是描述信号相位和真实传播距离的差异。
三、无线电波传播模型的建立无线电波传播模型的建立，需要进行场强反射和绕射的研究，分析场强随距离的变化关系，并且建立空间场强分布模型。
场强反射和绕射的研究涉及几何、电磁、电子与材料学等诸多领域。
5g传播模型仿真分析
Special Technology专题技术DCW45数字通信世界2019.12由于5G 将在较高频段部署，相较于4G 频谱主要使用小于3GHz 频段，5G 频谱多使用大于3.3GHz 的高频。
高频段信号传播中由于波长更短，信号衍射能力更弱，散射发生情况更多，现有中低频传播模型已经无法满足覆盖规划需求。
5G 部署方式也从传统室外宏站和室内分布系统进一步演化成室外宏站、微站以及室内微微站相结合的方式。
传统的无线传播模型，例如，Okumura-Hata 、COST231-Hata 等都是适用于2GHz 以下的频段，无论从频率还是基站建设方式上都不再适用于5G 基站的覆盖预测。
因此，3GPP 提供了最新的适用于0.5GHz-100GHz 频率范围内的5G 传播模型，对应传播模型文档为3GPP TR 38.901。
由于5G 不同场景部署方式的变化，5G 传播模型包含了城区宏站、城区微站、郊区宏站、室内热点等四类统计类经验模型。
本文重点研究城区宏站以及农村宏站场景5G 传播模型，通过MATLAB 仿真分析频段、距离与传播损耗的关系。
1 5G 宏站传播模型5G 城区宏站模型（UMa ）通常适用于天线挂高高于周围建筑物楼顶高度（例如，25-30米），用户在地平面高度（约1.5米），并且站间距不超过500米的情况。
5G 农村宏站模型（RMa ）通常适用于天线挂高在10米至150米之间，用户在地平面高度（约1.5米），并且站间距一直到5000米的情况。
在运用每一种5G 传播模型进行路径损耗计算时，分为两个部分：（1）视距&非视距（LOS&NLOS ）概率传播无线信号在传播过程中如果中间无阻挡可以为直线传播（视距传播LOS ）。
在实际环境中由于受到障碍物的影响，无线信号从发射端到接收端无法进行直线传播（非视距传播NLOS ）。
LOS&NLOS 概率只是距离和地形环境的函数跟频率无关。
3GPP针对城区宏站和郊区宏站不同的地物类型，分别给出了两种LOS&NLOS 概率传播模型，如表1所示。
2 第二章 无线信道——无线电波传播与预测模型
电波传播损耗。
解： 先求出自由空间传播的损耗Lfs为 [Lfs ] 32.45 201 g(5 10) 201 g150 99.5dB
求第一菲涅尔区半径x1为
x1
d1d2
d1 d2
2 5103 1104 15 103
第二章 无线信道
无线电波传播与预测模型
大连交通大学 动车学院
1
• 2.1. 电磁波的传播方式 • 2.2．电磁波的传播机制 • 2.3．信道容量 • 2.4．无线信道的衰落 • 2.5. 多径信道的描述 • 2.6．电波传播损耗预测模型
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2
2.1 电磁波的传播方式
用于通信的电磁波频率都比较高，这是由天线定理所 决定的。
(5)误码率(error rate)：差错发生率
(6)信噪比(SNR signal to noise ratio)：衡量信号功率相对于噪
声功率的强度，值越大说明信号越好
SNR(dB)=10lg(Ps/PN)=20lg(大V连交s通/大V学N动)车学院
17
无噪声的完美信道—奈奎斯特带宽
高斯白噪声无处不在；
解：已知载频fc=1850MHz, 所以波长
λ=c/fc=
3× 108 =0.162m 1850× 106
车速v=60mph=26.82m/s
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(a) 汽车沿直线朝向发射机运动时，多普勒频移为正
接受频率为：
f
fc
fd
1850106
26.82 0.162
1850.00016MHz
无线电波传播模型与分析
无线电波传播模型与分析无线电波作为一种无形却又普遍存在的物理现象，其传播规律一直是物理学研究的热点之一。
传统的无线电波传播模型以自由空间衰减模型为核心，将空间中无障碍物的传播视作自由空间传播，采用信号强度随距离平方衰减的方式进行模拟。
然而，在实际应用中，传播环境往往十分复杂，存在着各种影响因素，如建筑物、地形、植被、大气、非理想发射和接收情况等等，这些因素都会对信号的传播产生一定程度的影响。
因此，在不同的传播环境下，需要根据实际情况选择相应的传播模型。
一般而言，可将无线电波传播模型分为三类：自由空间传播模型、统计模型和几何光学模型。
自由空间传播模型较为简单，只考虑无障碍物的传播。
因此，其适用范围有限，但是对于频率较高（例如2.4GHz、5.8GHz）的局域网应用，可以作为一个简单的信号估计模型。
统计模型则采用大量的实测数据进行统计分析，得到理论模型。
这类模型适用范围广泛，其建模所依据的实测数据越多，预测精度就越高，常用于卫星通信、移动通信等领域。
几何光学模型则着重考虑传输媒介的影响，绘制出空间中传播路径，通过这些路径对传播场景进行分析。
通俗易懂的解析几何光学模型是射线传输模型，其将传播路径看作由无数个微小的射线构成，但由于其缺乏对传输介质非线性的考虑，该模型受限于折射率变化小的传输介质，适用范围较窄。
针对不同的应用场景，选择不同的无线电波传播模型十分重要。
在具体应用中，需要综合考虑一些实际情况，诸如频率、传播距离、障碍物、天气变化等，对不同的环境进行合理的选型和调整。
值得注意的是，无线电波传播模型是一个广泛而且复杂的领域。
追求高精度的建模不仅需要大量的数据支持，而且需要掌握相关的物理学知识，对信号处理、模型分析等方面都有一定的要求。
因此，在实际应用中，传播模型的选择，需要以实际效果为主要参考，充分发挥工程师的经验和专业知识。
无线电波传播模型的发展历程，便是一部先进科学技术的发展史。
随着技术的不断升级和应用领域的拓宽，无线电波传播模型的未来也一定会不断创新，推陈出新，将无线技术的发展提升到新的高度。
网络规划中的宏蜂窝传播模型及校正
网络规划中的宏蜂窝传播模型及校正作者：田玥来源：《中国新通信》2016年第08期【摘要】本文研究的背景是移动通信网络规划中的宏蜂窝传播模型，目的是了解传播模型的作用、分类和校正方法。
传播模型是移动通信网小区规划的基础，根据不同场景，接介绍了几种典型的传播模型。
【关键词】传播模型 Okumura模型 HATA模型 SPM模型模型校正一、概述宏蜂窝传播模型在无线网络规划中是非常重要的，它是移动通信网宏蜂窝小区规划的基础。
我国幅员辽阔，各省、市的无线传播环境千差万别。
因此，一个良好的移动无线传播模型很难形成。
为完善模型，需要利用统计方法，测量出大量数据，对模型进行校正。
二、宏蜂窝传播模型的分类宏蜂窝传播模型在建立时，使用地形数据来确定无线电波传播路径，无线电波传播路径就是发射机和接收机之间的地形轮廓。
1 、Okumura模型Okumura模型是预测城区使用最广泛的模型。
它以准平坦地形大城市市区的中值场强或路径损耗为参考，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。
它的应用频率为150-1920MHz（可扩展到3000MHz）；发射天线有效高度为30-200m；接收天线有效高度为1-10m，有效距离为1km-20km。
2、HATA模型HATA模型适用于小区半径大于1km系统的路径损耗预测，根据应用频率不同，HATA 模型分为：Okumura-Hata模型和COST-231 Hata模型。
Okumura-Hata模型频率范围是150-1500MHz，基站天线有效高度为30-200m，移动台天线高度为1-10m。
该模型以市区传播损耗为标准，其他地区在此基础上进行修正。
Okumura-Hata模型作了3点限制：适用于计算两个全向天线之间的传播损耗；适用于准平滑地形而不是不规则地形；以城市市区的传播损耗为标准，其他地区采用修正因子进行修正。
对于较高的频段，在Okumura-Hata模型基础上进行了扩展，形成了COST-231 Hata模型。
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。
无线电波传播模型与覆盖预测
无线电波传播模型与覆盖预测河北全通通信有限责任公司工程部网络服务组二0 0二年四月二十日第一节无线传播理论1.1 无线传播基本原理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、了解和据此进行的场强预测。
它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。
众所周知，无线电波可通过多种方式从发射天线传播到接收天线：直达波或自由空间波、地波或表面波、对流层反射波、电离层波。
如图1-1所示。
就电波传播而言，发射机同接收机间最简单的方式是自由空间传播。
自由空间指该区域是各向同性（沿各个轴特性一样）且同类（均匀结构）。
自由空间波的其他名字有直达波或视距波。
如图1-1（a），直达波沿直线传播，所以可用于卫星和外部空间通信。
另外，这个定义也可用于陆上视距传播（两个微波塔之间），见图1-1（b）。
第二种方式是地波或表面波。
地波传播可看作是三种情况的综合，即直达波、反射波和表面波。
表面波沿地球表面传播。
从发射天线发出的一些能量直接到达接收机；有些能量经从地球表面反射后到达接收机；有些通过表面波到达接收机。
表面波在地表面上传播，由于地面不是理想的，有些能量被地面吸收。
当能量进入地面，它建立地面电流。
这三种的表面波见图1-1（c）。
第三种方式即对流层反射波产生于对流层，对流层是异类介质，由于天气情况而随时间变化。
它的反射系数随高度增加而减少。
这种缓慢变化的反射系数使电波弯曲。
如图1-1（d）所示。
对流层方式应用于波长小于10米（即频率大于30MHz）的无线通信中。
第四种方式是经电离层反射传播。
当电波波长小于1米（频率大于300MHz）时，电离层是反射体。
从电离层反射的电波可能有一个或多个跳跃，见图1-1（e）。
这种传播用于长距离通信。
除了反射，由于折射率的不均匀，电离层可产生电波散射。
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。