Transcript （1）中值法

3.5
则
计算平均信号强度（本地均值）的规
3.6
预测传播路径损耗的模型
传播路径损耗的统计分析的几个主要规则之一是确定一个
合适的距离间隔，以能够从接收的场强数据中得到长时限或本地
均值。在计算本地均值中有两种较好的方法：
（1）中值法；
（2）均值法。
3.5.1
中值法
Young在大约1000ft（305m）的距离以200ft（61m）的间隔
内得到了场强的采样测量值，然后对沿传播路径比较小的区域内
得到的采样值进行中值计算。Okumura等人则在大约为1~1.5km的
20m间隔内得到场强的采样测量值，
3.5.2
均值法
在均值法中，本地均值可以从瑞利衰落效应 r  y   m  y  r0  y 
中估算出来，如下：
m x 
1

2L
x L
xL
r  y dy 
1

2L
xL
xL
m  y  r0  y dy
r0  y 
xL y xL
m x  m x
式中，当 m  x 
应接近1。
1

2L
x L
xL
r0  y dy  m  x  r0  y 
（3.57）
接近m(x)时，
r  y
0
3.5.3 确定L值
均值和瑞利衰落信号的相关性都在第六章讨论。他们的表
达式为：

r  y 

2
Rr
 y 

2

2
2

J0  y
1 

4


2
2
J0

  2 / 
m x 
r  y
式
中，
，因此，
1

2L
x L
xL
 m  y  r0  y   m  x  r0  y   m  x 

（3.59
）
2
m  y  m x
，并且估算式的方差为：
2
2
 m  m x  m x 
2
r  y  dy  r  y  

1
4L
2
xL
xL
xL
xL
 

E  r  y1  r  y 2  dy1 dy 2  
2
2
（3.60）
可以找到一个更简单的表达式：
m 
2
1
L

2L
0
y 
 2

1 
  R r  y     dy
2L  
2


（3.61）
m x
m
m 
2
1
4L

x
2L
0
1
y  2

1 
 J 0   y  dy
2L 

（3.62）
（3.63）
1是在
m
2 m
所以 m  x 
或
内展宽，并且可以表达
2
m
为一个以dB为单位的2L的函数。因为在式（3.63）中，
是2L的函数。则
2 0 lo g 1   m 
20 log 1  2 m 
或
也是2L的函数。
下表表明了一个标准方差值的典型范围和展宽为2L的函数：
从表中可知，得到一个40  的2L值需要得到一个1dB展
宽的1  m 其它数据仅做参考。
合适的L长度为 4 0   2 0 0 
设计无线通信系统时，首要的问题是在给定的条件下
算出接收信号的场强，或接受信号的中值，这样才能进一步设
计系统或设备的其他参数或指标，这些给定的条件包括发射机
天线高度，位置，工作频率，接受天线高度及收发信机之间的
距离等，这就是电波传播的路径损耗预测问题，又称信号中值
预测。
确定分类的两个广义参数的主要因素是：
（1）地形表面和轮廓的特性
（2）是否存在大厦，建筑物及其他人造的物体
3.6.1
用于UHF的预测模型
市郊代表平均和具有相对类似的路径损耗特征，所以对所有
市郊的路径损耗的统计平均值也可以用来作为其他类型地区
路径损耗估算的比较参考数据。
Pr

Pr  Pr0  0  Pr1 r  0
（3.64）
0
式中，Pr 是在1mi处的场强，r以英里为单位，而
调整因子。
1
标准条件是：
h 1  30 .4 8 m
Pt  10 W
G 1  6dB
调整因子导出如下：
 0   A dj 1  A dj  2  A dj  3
（3.65）
是
 新 基 站 的 高 度  ft  
 新基站的高度 m  

 =

1 0 0 ft
3 0 .4 8




2
 A d j 1
 Adj 2
 新基站的功率 
=

1
0
W


 A dj 3 =
接收信号 Pr
下：
2
2
相 对 于  / 2偶 极 子 的 新 基 站 天 线 增 益
6
的场强也可以dB为单位的形式来表达，如
Pr  Pr0   0   61.7  38.4 log r   0
（3.66）
式中，r以英里为单位，通常在1mi处截获点来采集接收功率
数据，而不是在发射机1mi半径的区域内采集数据。通常，围
绕发射机周围地区是很难测量的，由于经常有几条道路，因
而没有足够采样数据来计算出真实的中值。
公制系统下，使用下式代替（3.66）：
Pr  Pr0   0   54 dB  38.4 log r   0
(3.67)
式中，54dB是是在1km处的强度，r是以km为单位的。
对于不同的环境和地区，斜率和截获点可能会是不同的。
在某些市区，斜率是平坦的，在1mi处的截获点的测量时较
低的。只要在VHF频段上的1mi截获点的功率和斜率是已知
的，则应用于UHF模式的准则同样可应用于VHF模式。
x  10 log 10 1000 P   or  x  10 log 10 P  30
P  10
 x /10 
/ 1000  or  P  10
 x  30  /10
P is the power in W and X is the power ratio in dBm。
前面的-61.7dBm约等于 6.7  10  7 m W
例3.3
分析移动无线电传播的模型：Okumura等人的模型。
Okumura等人的模型编辑成以实验数据为基础的图表，它可用
于VHF和UHF移动无线电传播。通过使用下列步骤容易的区别
在开阔郊区，市郊和市区的路径损耗预测：首先，可以从图
（3.18）得到在市区的准光滑地区上的中值衰减的基本预测；
第二，从图（3.18）中得到的中值衰减中减去一个开阔地区
或市郊的校正因子，图3.19给出了这两个校正因子；第三，
必须应用如下天线高度的矫正因子：
（1）基站天线高度：每倍频程为6dB；
（2）移动台天线高度3m<h2<5m:每倍频程为3dB；
（3）移动台天线高度5m<h2<10m: 2 h2log(h2/3)m。
h1:基站天线高度/m；h2：移动台天线高度/m。
d:通信距离/km
假定传播路径损耗斜率  1
是在区域A中预测到的，
2
而斜率
是在区域B中得到的。传播路径距离为r，在
区域A中，
r  r1
r1  r  r2
P0
Pr
而在区域B中
。则在距区
域A中发射机
距离r的区域B中所期望接收到的功率
P
1
P 


可由下式得到：
r rr
4 r
0
r
式中， 



1




1
 r 


r
 1 
2
1
2
为线性刻度。
可以很容易的证明，通过具有N个不同路径损耗斜率  i  i  1,   , N 
的N个不同地区的路径长度r的路径损耗L的通用公式为：
 4  r1 
L 


P0
  
Pr
1
 r2 
 
 r1 
 2
 r3 
 
 r2 
 3
 r 


r
 N 1 
 N
rN 1  r  rN