(1)中值法

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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

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