路径损耗计算涉及的几种传播模型

1.影响TD-LTE覆盖距离的因素目标业务速率RB配置小区用户数频率复用系数发射功率接收灵敏度GP配置PRACH配置资源调度算法传输模式和天线类型2.最大覆盖能力评估2.1TD-LTE帧配置对最大覆盖能力的影响在功率、干扰以及链路损耗等不受限的条件下，对于TD-LTE系统，如下两个因素会影响最大覆盖能力，需要首先考虑。这两个因素是：1）特殊子帧的配置，主要是GP的配置2）Preamble中GT的配置最大覆盖范围的理论计算公式如下：GP决定的下行最大覆盖范围：𝑴𝒂𝒙𝑫𝟏=𝑪×𝑮𝑷/𝟐（式2.1-1）GT决定的上行最大覆盖范围：𝑴𝒂𝒙𝑫𝟐=𝑪×𝑮𝑻/𝟐（式2.1-2）考虑上下行平衡的最大覆盖范围是Ｍ𝒂𝒙𝑫=𝑴𝒊𝒏(𝑴𝒂𝒙𝑫𝟏,𝑴𝒂𝒙𝑫𝟐)（式2.1-3）其中Ｃ为光速。特殊时隙配置序号特殊时隙配置可支持的半径（Km）备注03：10：1107.14最大覆盖能力710：2：221.43公网典型场景53：9：296.43PRACH配置可支持的半径(Km)备注014.53小、中型小区177.34大型小区229.53中型小区3107.34超大型小区4=1.41TD-LTE特有短距离覆盖3.几种典型的链路传播模型3.1自由空间的传播模型=𝟐𝟐()𝟐()（式3.1-1）f为频率（单位：MHz）d为距离（单位：Km）为自由空间传播损耗（单位：dB）；3.2实际工程中涉及的典型传播模型3.2.1Okumura-Hata模型１．Okumura-Hata模型适用条件：１）频率范围是150MHz到1500MHz，２）小区半径大于1km的宏蜂窝系统，３）基站有效天线高度在30m到200m之间，移动台有效天线高度在1m到10m之间。４）Okumura-Hata模型以市区传播损耗为标准，在此基础上对其它地形做了修正。２．Okumura-Hata模型经验公式实测中在基本确定了设备的功率、天线的高度后，可利用Okumura-Hata模型对信号覆盖范围作一个初步的测算。在市区，Okumra-Hata经验公式如下：𝑚=69552616logf−1382log(ℎ𝑡𝑒)−𝑎(ℎ𝑟𝑒)[449−655𝑙𝑜𝑔(ℎ𝑡𝑒)]𝑙𝑜𝑔𝑑（式3.2-1）其中：f是载波频率（单位：MHz）；teh是发射天线有效高度（单位：m）；reh是接收天线有效高度（单位：m）；d是发射机与接收机之间的距离（单位：Km）；)(reha是移动天线修正因子，其数值取决于环境。中小城市：dB)8.0log56.1()7.0log1.1()(fhfharere（式3.2-2）)大城市：dB1.1)54.1(log29.8)(2rerehha(MHz300f)（式3.2-3）dB97.4)75.11(log2.3)(2rerehha(MHz300f)（式3.2-4）郊区：Okumra-Hata经验公式修正为4.5)]28/[log(2(2fLLm市区）（式3.2-5）农村：Okumra-Hata经验公式修正为98.40log33.18)(log78.4(2ffLLm市区）（式3.2-6）3.2.2Egli传播模型１．Egli模型适用条件：1）Egli传播模型为一种简化的不规则地形上的无线传播模型，其全称为“平均坡面高度为50英尺的山坡地形上的传播模型”。2）适用于丘陵与山地等存在坡面起伏但不是很大的地区。3）最佳适用频率范围40-400MHz4）在频率不超过1000MHz，收发设备之间的距离不超过64.4Km可以参考使用2．Egli模型经验公式传播路径损耗为𝒆=𝟖𝟖𝟏𝟏𝐥𝐨𝐠𝐝𝟐𝐥𝐨𝐠𝐟−𝟐𝐥𝐨𝐠(𝒉𝒕𝒉𝒓)−𝐆（式3.2-7）Le:传播损耗（单位：dB）d：首发设备之间的距离（单位：Km）ht：发射天线高度（单位：m）hr：接收天线高度（单位：m）f:工作频率（单位：MHz）G：为地形修正因子（单位:dB）说明：G的取值在山高为15.25m（50英尺）时G的取值为0，高于15.25m时取值参照如下表格图1Egli模型地形修正因子注：LF:30-300KHzHF：3-30MHzUHF:0.3-3GHz1英尺=0.3048米3.2.3一种海面传播模型1．该海面传播模型适用条件：１）针对900MHz频段拟合，对于其他频段具有借鉴意义２）适用于海面视距传播（视距受收发天线高度的影响，一般在40-70Km左右）对于远距离非视距传播需要进行修正３）适用于海面开阔传播环境２．该海面传播模型经验公式𝐋𝐏𝐚𝐭𝐡=𝐋–10Log[2-2𝐜𝐨𝐬(𝛑𝐇𝐭𝐇𝐫𝟏𝛌𝐝)]+α+𝐋𝐛𝐨𝐚𝐭+𝐋𝐞𝐚𝐫𝐭𝐡（式3.2-8）𝐋=𝟐𝟐𝐋𝐨𝐠(𝐟)𝟐𝐋𝐨𝐠(𝐝)（式3.2-9）其中LPath为海面传播路径损耗（单位：dB）；Ht为基站天线高度（单位：m）；Hr为移动台天线高度（单位：m）；λ为波长（单位：m）；f为频率（单位：MHz）d为距离（单位：Km）L为自由空间传播损耗(单位：dB)；Lboat为船体穿透损耗(单位：dB)；Learth为超过视线距离后的地球曲率引起的绕射损耗(单位：dB)；a为修正系数（典型取值5dB）。Lboat取值视具体情况而定。Learth取值规则如下：1)小于视距𝑑，取值为0dB，2)大于视距𝑑，Learth=−15(d−d)dd（式3.2-10）d：当前测试点距基站的距离（km）；𝑑:视距（km），根据如下公式计算：𝐝=√𝟐𝟔𝟕𝐑(√𝐇𝐭√𝐇𝐫)（式3.2-11）（式3.2-11中𝑹为地球半径（6370km），𝐇𝐭和𝐇𝐫单位为Km）3.2.4隧道传播模型在计算隧道无线覆盖距离时，需要知道收发设备之间无线链路的路径损耗。为此需要建立针对隧道覆盖场景的路径损耗模型。1．隧道传播模型适用条件：１）适用于隧道内采用天线覆盖的场景２）终端设备和发射设备之间环境开阔，３）终端设备天线不放置在车体等造成电波损耗的物体之内４）适用于开阔宽敞的隧道５）对于狭窄的隧道建议，考虑车体并行损耗等场景需要增加5-10dB的损耗2．隧道传播模型公式：隧道可看作一管道，信号传播是墙壁反射与直射的结果，直射为主要分量。隧道中无线传播可以用下式进行估算：Lpath=20lgf+30lgd-28其中:f:频率(单位：MHz)d:距离（单位：m）Lpath：隧道内的无线链路损耗（单位：dB）3．泄漏电缆空间耦合损耗的计算方法实际工程中长隧道常用泄漏电缆进行覆盖，这种覆盖方式下，泄露电缆和接收设备的距离较近，其损耗包含如下几个部分：A：基站发射设备与漏缆之间射频电缆、跳线及接头损耗、合路器损耗等B：泄露电缆的传输损耗C：泄露电缆耦合口和接收设备天线之间的损耗D：接收天线侧馈线损耗（包含接收天线置于车体内的衰减损耗等）示意如图2所示：图2隧道漏缆覆盖链路损耗构成示意图A、B、D三部分的链路损耗一般是电缆的固有特性，不因具体的传播环境而变化。C为泄露电缆耦合口和接收设备之间的损耗，这部分损耗与传播环境有密切的关系，这部分损耗一般用如下公式计算：Lc=L2m+10Lg(d/2)d：距离漏缆耦合口的垂直距离（单位：米）L2m：L2m为距离漏缆2米处的耦合损耗，一般情况下漏缆参数表中提供上述公式适用于漏缆耦合覆盖的场景下，收发设备距离漏缆耦合口垂直距离很小。4．隧道泄漏电缆最大覆盖距离的计算方法工程中一般需计算满足覆盖电平情况下，泄露电缆的最大覆盖距离，可以按照如下步骤计算：步骤1：确定满足业务需求的终端最小接收电平Pr步骤2：确定基站发射端的发射功率Pt步骤3：确定漏缆的最大允许衰减损耗LpLp=Pt–Pr–Lc+Gr–La–Ld-Lo其中：Lp：为泄露电缆的插入损耗Pt：基站发射功率Pr：为终端最小接收功率（满足业务需求）Lc：漏缆的耦合损耗Gr：接收天线的增益La：基站发射设备与漏缆之间射频电缆、跳线及接头损耗、合路器损耗等Ld：接收天线侧馈线损耗（包含接收天线置于车体内的衰减损耗等）Lo：为损耗余量