基于LTE系统的传播模型及模型校正算法研究(7)

Ｏ基于ＬＴＥ系统的传播模型及模型校正算法研究图２．４中进行了大城市、中小城市、郊区三种不同地域的的无线电波传播过程中路径损耗的仿真，从图中我们可以发现大城市路径损耗最大，中小城市其次，郊区的路径损耗最小。因为大城市的地物地貌信息构成比较复杂，密集建筑群、高楼建筑、高架等都会对信号在路径中的传播起到不同程度的干扰，使得信号在传播路径过程中发生散射、反射、绕射等现象，这就造成多径效应，衰落相对较大；而对于中小型城市来说，其地物地貌都没有大城市的构成复杂，建筑物相对来说较低，密集度也没有大城市高所以信号在传输过程中的障碍物较少，路径损耗没有大城市的高，信号传输质量更好。而郊区的地物地貌结构更为简单，大多是平坦的开阔地，这就使得无线信号的传输过程中少阻碍，所以其路径损耗最小，信号的传输质量最高。２．３．３ＳＰＭ模型仿真ＳＰＭ（标准传播模型）是建立在Ｃｏｓｔ２３ｌ—Ｈａｔａ模型的基础上，现已广泛应用在３Ｇ移动通信设计的领域中【２７１。常用的ＳＰＭ模型中的标准宏小区模型应用较广泛。其计算公式如下：兄ｓ＝Ｋ１＋Ｋ２１９（ｄ）＋Ｋ３ｌｏｇ（Ｈｅ）＋Ｋ４Ｄ沙ａｃｔｉｏｎ＋Ｋ５ｌｏｇ（ｄ）＊ｌｏｇ（Ｈｅ矿）（２．３．８）＋Ｋ（月ｌ胛）＋Ｋａ。。。ｆ（ｃｌｕｔｔｅｒ）Ｐｌ。ｓｓ：路损（ｄＢｍ）；ＫＩ：偏移常量：Ｋ２：距离相关的ｌｇ（ｄ）的修正因子；Ｋ３：ｌｇ（ｈ）的修正因子；瞄：衍射计算的修正因子；Ｋ５：ｌｇ（ｈ）ｌｇ（ｄ）的修正因子；Ｋ６：移动台有效高度的修正因子；Ｋ７：地貌平均加权损耗的修正因子；其中ｄ表示发射机与接收机的直线距离，量纲为ｍ：Ｈ。ｆｒ表示基站天线有效高度，量纲为ｍ；Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ是衍射损耗，量纲为ｍ：Ｈ。。ｆｒ表示移动台天线有效高度，量纲为ｍ；ｆ（ｃｌｕｔｔｅｒ）为地貌类型损耗，量纲为ｄＢ。Ｍａｔｌａｂ中的仿真结果如图２—５所示：伽俩…伽伽ｍ一Ｅ∞ｏ一◆ＳＰＭｍｏｄｅＩ基于ＬＴＥ系统的传播模型及模型校正算法研究伽∞斧＿＿荨０≯●一７！．．……ｉ——ｌａｒｇｅｃｉｔｉ∞ｐａｔｈｌｏｓｓｃｉｔｉｅｓ——｝＿ｓｍａｌｌａｎｄｍｅｄｉｕｍ－ｓｉｚｅｄｐａｔｈｌｅｓｓ∞……．．…………！一ｓｌＩｈ胁Ｏ１２３４７０巴一．．．。．．．．：．．．．．．．．ｊ．．．．．，。．．．．【．．．．．．．．１．．．．．．．．．．．．．．．．【．．．．．．，、．Ｊ．．．．．．ｊ５６７８９１０Ｔ－ＲＤｉｓｔａｎｃｅ（ｋｉｎ）图２－ＳＳＰＭ模型仿真图对于ＳＰＭ模型的特点，对于该模型的参数值，Ｋ３固定为５．８３，Ｋ５为．６．５５，Ｉ（６为０。而对于Ｋ４而言，市区一般设置为０。２，郊区一般设置为Ｏ．４仿真对比中的三种经验传播模型是在４３ｄＢｍ的发射功率、２．６ＧＨＺ的频率，相同的基站与移动台天线高度、绕射损耗以及地貌损耗因子的前提下进行仿真的。仿真了包括郊区、中小城市、大城市的论经损耗情况，从仿真中可以发现在密集城区ＬＴＥ系统中，ＳＰＭ模型的路径损耗幅值跨越最大。由于现在密集城区包含多种地貌特征，即使是平坦的城区依然包括了高耸建筑群、普通密集建筑、居民居住区、公园开阔地及湖泊等，所以其路损的幅度跨越较大，而仿真中ＳＰＭ模型幅值跨越最大，这说明其更适合密集城区的ＬＴＥ系统。２．４本章小结本章首先对无线传播环境进行了简述，然后阐述了部分室外传播模型的原理及公式，对比分析他们的传播特性得到室外传播模型的传播特性表，包括他们的基于ＬＴＥ系统的传播模型及模型校正算法研究适用条件、范围，特点和优缺点分析得到可以应用于密集城区ＬＴＥ系统的传播模型Ｏｋｕｍｕｒａ—Ｈａｔａ模型、Ｃｏｓｔ２３１．Ｈａｔａ模型以及ＳＰＭ模型。针对这三个传播模型本章第三节进行了ｍａｔｌａｂ的仿真分析，其中作为通用传播模型，ＳＰＭ模型是基于Ｃｏｓｔ２３ｌ模型上的经验模型，从仿真中可以发现，其不受频率因素的限制，也不受地理环境的限制，用于ＬＴＥ传播模型校正更为方便。基于ＬＴＥ系统的传播模型及模型校正算法研究第３章传播模型校正及链路预算传播模型校正就是在某区域传播模型路测数据的基础上通过一定算法获得该区域无线传播模型路损公式的过程。传播模型校正一般分为三个步骤‘２８Ｊ：数据准备、测试数据处理、传播模型校正。３．１数据采集是进行模型校正的重要步骤㈣。该测试普遍应用于各个移动通信网络建设时网发射天线ＩＴ＼Ｔ凹８天线图３－１ｃｗ测试示意图ｌ、、ｌ接收天线与Ｏ基于ＬＴＥ系统的传播模型及模型校正算法研究根据ＣＷ测试的流程，首先要准备好测试设备，然后选择好测试站址及相应测试路径，连接测试设备，最后进行测试并采集数据，ＣＷ测试执行流程刚２垮口下所示：步骤一：ＣＷ测试设备准备上上ｔ步骤二：ＣＷ测试站点设定步骤三：发射系统连接运行Ｊ步骤四：引电并开启相应发射设备上步骤五：ＣＷ测试，测试数据整理图３－２ＣＷ测试执行流程图站址选择原则为了保证路测能够覆盖足够多地物以及地貌的类型，需要选择合理地站址。站址的选择可以通过数字地图所提供的的地貌信息来选取，另外还需要对天线的布局和放置有所要求１３０】。在实际的路测过程中，站址的合理性可以通过以下标准来检验：ｌ、发射天线高度必须大于２０ｍ，详细取值可以根据预测站点周围的建筑物高度来确定。２、根据菲涅尔理论，要保证第一菲涅尔区域，发射天线的垂直高度必须高于最近建筑物或障碍物５ｍ以上。３、为了保证电子地图信息的有效性和准确性，站址周围不能有太多新的建筑物。测试路径选择原则测试路径的选择要满足一定的要求Ｉ引Ｉ，其选择原则大致如表３—１所示：