一、移動環(huán)境下信號的傳播模型概念
在移動通信系統(tǒng)中，當移動臺和基站的距離逐漸增加時，所收到的信號會越來越弱，原因是發(fā)生了路徑損耗，路徑損耗不僅與載頻頻率、傳播速度有關(guān)，而且還與傳播地形和地貌有關(guān)。自由空間是指相對介電參數(shù)和相對導(dǎo)磁率均為一個均勻介質(zhì)所存在的空間，它是一個理想的無限大的空間，是為了簡化問題的研究而提出的一種科學(xué)的抽象，在自由空間的傳播衰落可不考慮其它衰落因素，僅考慮因能量的擴散而引起的損耗。然而在實際上電波還要受到諸如平地面的吸收、反射和曲率地面的繞射以及地面上的覆蓋物等傳輸損耗的影響，因而需要采取更為復(fù)雜的傳輸模型。傳播模型分為統(tǒng)計型模型和決定型模型，其含義如下表1所示。
表1：統(tǒng)計型模型和決定型模型
欲更多了解無線電波在自由空間傳播特性的請進入。
統(tǒng)計型模型和決定型模型的選擇：1km的分水嶺。統(tǒng)計型模型在1~35 km預(yù)測的準確性比較高。常見的統(tǒng)計型模型有Okumura-Hata模型、COST-231模型；決定型模型在1km內(nèi)預(yù)測的準確性較高，常見的決定型模型有COST-231-Walfish-Ikegami模型。下面簡單介紹一下Okumura-Hata模型和COST-231-Walfish-Ikegami模型。
二、Okumura-Hata模型
1、適用條件：當符合以下條件時可以考慮使用該模型：GSM900頻段比較適合；基站天線有效高度為30~200m；移動臺天線高度為1~l0m：通信距離為1~20km；地形為城區(qū)、郊區(qū)、開闊地、丘陵、山地、水域等。
2、基本模型公式：大部分傳輸工具都使用了Hata模型的變體。Hata模型是從Okumura所做技術(shù)報告中得出的經(jīng)驗關(guān)系，因此這些結(jié)果可以用于計算工具中。Okumura模型可用于無線通信傳輸模型，其計算表達式如下；式中各參數(shù)的含義及保證Hata模型有效的參數(shù)范圍詳見下表2-2。
郊區(qū)：
L50 = 69.55 + 26.16 1g fc - 13.82 1g hb - a(hm) +（44.9-6.55 1g hb）lg r (dB)
式中，a(hm)按照以下公式計算。
小型或中等城市：
a(hm)＝（1.l lg fc - 0.7）hm-（1.56 1g fc-0.8） (dB)
大型城市：
a(hm)＝8.29（lg 1.54hm）2- 1.1， fc≤200MHz (dB)
或
a(hm)＝3.2（1g 11.75hm）2 - 4.97，fc≥400MHz (dB)
開闊地區(qū)：
a(hm)＝L50（郊區(qū)）- 4.78（1g fc ）2 + 18.331 1g fc - 40.94 (dB)
表2-2：參數(shù)的含義及取值范圍
Okumura傳輸模型要求采用相當多的工程判斷，尤其是在適當?shù)沫h(huán)境因子選擇上。根據(jù)接收機周圍建筑的物理特性預(yù)測出環(huán)境因素需要一定的數(shù)據(jù)。將Okumura傳輸模型平均路徑預(yù)測轉(zhuǎn)化為適用于特定路徑的預(yù)測，除需要適當?shù)沫h(huán)境因子外，還需要特定路徑預(yù)測校正值。
三、COST-231-Walfish-Ikegami模型
1、適用條件：可選頻段為GSM900/1800；允許移動臺天線高度為1~10m；通信距離為20~5km。
2、基本公式：COST-231-Walfish-Ikegami模型基本公式：
●視線通暢情況： L = 42.6 + 26 1g r + 20 1g f
●非視線通暢情況： Lb = L0 + Lrts + Lmsd
式中，Lmsd為多重屏障的繞射損耗；Lrts為屋頂至街道的繞射及散射損耗；L0為自由空間傳輸損耗。
四、移動環(huán)境下信號的傳播損耗
傳輸損耗是指對于某一無線電鏈路，從發(fā)射天線輸出端的信號經(jīng)過一定的傳播路徑，到達接收天線的輸入端時，功率電平的損耗（或衰減）值，一般用dB表示。
在移動通信中，隨著傳播距離的增加，傳播損耗將增加。在1~20km范圍內(nèi)，大致為40dB/dec，其中dec為10倍距離。當距離在增大時，將增大至50~60dB/dec。移動環(huán)境下信號傳播損耗的7種常見類型及損耗值詳見下表4，包括人體損耗、車內(nèi)損耗、植被損耗等。
表4：移動環(huán)境下信號傳播損耗的常見類型及損耗值
另外，在我國國家標準GB/T 14617.1《陸地移動業(yè)務(wù)和固定業(yè)務(wù)傳播特性 第1部分：陸地移動業(yè)務(wù)傳播特性》中，專門規(guī)定了150MHz~3000MHz頻段陸地移動業(yè)務(wù)傳播預(yù)測方法與計算方法，包括傳輸損耗等，應(yīng)適用于3GHz頻段的數(shù)字蜂窩移動通信。
欲進一步了解GB/T 14617.1標準具體內(nèi)容的請進入。
