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Walfisch-Ikegami模型 建築物的高度、建築物間的距離、街道寬度對傳輸損耗的影響

前面我們了解到COST-231 Walfisch-Ikegami模型,可以分析建築物的高度和建築物之間的距離以及街道寬度這三個城市特征量對于電波傳輸的影響,進而使市區環境蜂窩通信的能得到更加準确的估計。現在我們就分析一下它們對傳輸損耗影響的情況。

1. 模型簡化:

① 考慮到實際的設計情況,我們隻考慮基站天線高于建築物平均高度的情況。這樣的話,沿屋頂的多重衍射引起的衰落損耗可以簡化為:

Walfisch-Ikegami模型 建築物的高度、建築物間的距離、街道寬度對傳輸損耗的影響

② 對L_11 Φ 因子的簡化:當天線高度在30m,移動台高度在1.5m時,在離基站100m處。移動台位于街道中央時,角度Φ為60.6°;在100m以外,Φ大于60.6°并随着距離的增大而增大;随着移動台向着遠離建築物的方向移動,Φ減小。從覆寫範圍的角度分析,我們需要考慮覆寫範圍比較差的情況,L_11 Φ選擇第三種情況,也就是:

Walfisch-Ikegami模型 建築物的高度、建築物間的距離、街道寬度對傳輸損耗的影響

③ 因為标準GSM900波段基站的下行頻率為935-960MHz,我們取頻率f=950MHz進行簡化。

④ 關于表示截取軸線與連接配接發送機和接收機之間連線的夾角的Φ,可以用關于其他幾個因素的式子進行表示,也就是:

Walfisch-Ikegami模型 建築物的高度、建築物間的距離、街道寬度對傳輸損耗的影響

那麼,最後傳輸損耗可以簡化為一個通用化的公式:

Walfisch-Ikegami模型 建築物的高度、建築物間的距離、街道寬度對傳輸損耗的影響

這樣我們就隻需要考慮基站與接收端的距離d、發送端的天線高度h_t、移動台天線高度h_r、建築物的高度h_b、建築物之間的距離b、街道寬度ω這幾個量,就能得到最後的傳輸損耗值。如果建築物和道路的資料不确定,可以使用Cost-231推薦使用的資料進行參考:

Walfisch-Ikegami模型 建築物的高度、建築物間的距離、街道寬度對傳輸損耗的影響

2. 模組化分析:

下面我們就以發送端天線高度h_t=30m、移動台天線高度h_r=1m來觀察一下不同距離下,建築物的高度h_b、建築物之間的距離b、街道寬度ω這幾個量對于傳輸路徑損耗的影響。另外,由于b與ω具有相關性,可以一起研究。

對于公式:

Walfisch-Ikegami模型 建築物的高度、建築物間的距離、街道寬度對傳輸損耗的影響

各個參數取值如下:對于發送端與接收端的天線高度,和之前的模型一樣,取 h_t=30m,h_r=1m。由于我們考慮的是發送端天線高度比建築物高,取h_b為0-30m範圍。建築物的間距b取1-100m,街道寬度ω取b/2。對于發送端與接收端之間的距離d,我們取3km、5km、10km、20km進行分析。

當我們研究其中一個因素的影響時,其他參數取值:建築物間距為40m,建築物高度20m。

3. 關系圖像:

① 建築物的高度對于傳輸損耗的影響

Walfisch-Ikegami模型 建築物的高度、建築物間的距離、街道寬度對傳輸損耗的影響

②建築物之間的距離b和街道寬度(w=b/2)對于傳輸損耗的影響

Walfisch-Ikegami模型 建築物的高度、建築物間的距離、街道寬度對傳輸損耗的影響

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