d1d2RnTransmitterReceiverObstructionBuilding

Figure 3-5

图3-5表现的是一幅典型的在发射机和收信机之间有一个典型的建筑物阻挡的案例。图表

显示，为了将大部分能量通过视线路径由发信机传播到接收机，能量必须限制在第一菲涅尔半径内。Rn，第n个菲涅尔域的半径可以由以下公式表达

R

n?n?ddd?d1122

for d1& d2 >>Rn

按上个例子所描述的参数，d1，天线到衍射障碍物的距离是5米，d2是495米，电磁波频

率是900Mhz ,我们可以计算出Rn=1.21米； 3.6. 路测和半经验模型

前面谈论的模型，没有考虑真实环境中的不同地形、地物条件下（例如森林、市区）电磁波的衰减属性是不同的。虽然在计算时尽可能的要考虑各种细节，但这样做在计算过程中会消耗大量的时间，所以规划人员在实际中不会这样做而更多的是采用经验数据。

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下面是一些经典的经验模型：

a) Longley-Rice 模型 – 用于不规则地形的模型 b) Okumura-Hata 模型 – 用于市区和郊区900MHz频段 c) Cost 231-Hata Model – 用于1500MHZ 到 2000MHz频段

d) Walfisch-Ikegami Cost 231 – 用于密集市区和微蜂窝

3.7. Okumura-Hata Model

奥村哈塔模型是已经建立的最重要的模型。1960年，日本工程师奥村针对不同频率的各种移动通信服务进行了一系列详细的传播测试。这些频率包括200Mhz、453Mhz、922Mhz、1310Mhz、1430Mhz、1920Mhz。测试结果经过统计和分析，被描述成信号强度随频率、距离变化的对应关系。

信号强度的测试均值与到基站的距离（用单位KM衡量）的关系在下图3-6中，用图形化的方式表达出来了。我们可以注意到，自由空间的取值一直比实测值高，说明它的路径损耗要低于测量结果。

因为这只是一个图形化的结果，奥村模型不能被用于计算机分析，因此无法应用到蜂窝通信工程和网络规划。但奥村的这个测试结果为用公式表达传输路径损耗提供了依据。对这个模型的另外一个重要的有贡献人士是另外一名日本工程师-哈塔。他利用了奥村的图形化结果，并建立等式来描述不同环境下的无线传播损耗。正是他的工作，使计算机应用于小区规划成为了可能。

奥村哈塔模型的一般性描述如下所示：

Lp(urban) = 69.55 + 26.16logf - 13.82loghb + (44.9 - 6.55loghb )logd - a(hm ) Where a(hm ) = (1.1 log f - 0.7)hm - (1.56 log f - 0.8) f = carrier frequency in MHz (150 - 1000 MHz) hb = the base station antenna height in meters (30 - 200 m) d = distance in km from the base station (1 - 20 km)

hm = mobile antenna height in meters above ground (1 - 10 m)

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然而这个公式只能粗略的反应传播损耗，因为地形的差异和地物的变化不能在公式中体现。经验数据能被用于改善更详细描述的模型。

3.8. Cost 231-hata模型

Cost 231-hata模型本质上奥村哈塔模型是相同的。除了它的应用频段是1500Mhz到2000Mhz。 因此这个等式可以如下表示

Lp(urban) = 46.3 + 33.9logf - 13.82loghb + (44.9 - 6.55loghb )logd - a(hm)

Where a(hm ) = (1.1 log f - 0.7)hm - (1.56 log f - 0.8)

f = carrier frequency in MHz (1500 - 2000 MHz)

hb= the base station antenna height in meters (30 - 200 m)

d = distance in km from the base station (1 - 20 km)

hm = mobile antenna height in meters above ground (1 - 10 m)

3.9. 传播损耗斜率

奥村和哈塔推导出的公式，可以被进一步的简化成传播损耗的一种线性变化。这样传播损耗就变成了只随距离变化的函数。简化后的公式如下所示：

Lp(urban) = L0 + (44.9 - 6.55loghb) log(d)

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Where L0 = 69.55 + 26.16log f - 13.82log hb - a(hm ) for 150-1500Mhz (Okumura-Hata) and

L0 = 46.3 + 33.9log f – 13.82loghb – a(hm) for 1500-2000Mhz

(Cost 231-Hata)

或者上述公式可以被进一步的简化成： Lp = L0 + 10? log(d)

这里?是斜率，是表达式(44.9 – 6.55loghb)/10的简写。?在市区的典型值在3.5到4之间，在自由空间传播中，这个值是2，而在典型的直视传播中，典型值一般是2.6。在一个密集的环境中，?值越大，信号将衰减得更快。

3.10.

奥村-哈塔模型校正

上面提到的公式基本只适合于从郊区到市区的地形。因为奥村在完成那些经验主义的测试时，使用的就是这些地形。为了使公式能推广到其他类型的地形，需要对城市的损耗公式进行修正。修正如下所示： Lsub = Lp – 2 log2 (f/28) –5.4

Lopen = Lp – 4.78{log (f)}2 +18.33log(f) –40.94 Lsemiopen = Lp – 4.78{log(f)} +18.33log(f) – 35.94

这里的Lpsub指的是郊区地形，Lpopen是开阔地地形，Lpsemiopen是半开阔地模型；

3.11.

Walfisch-Ikegami Model

这个模型主要用于直视传播损耗的计算。通常用于微蜂窝覆盖的街道“峡谷”。 传播损耗公式如下所示：

Llos = 42.6 + 20log(f) + 26 log(d) or Llos = L0 + 10? log(d)

where L0 = 42.6 + 20log(f) and ? = 2.6

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