Longley-Rice

Longley-Rice模型Longley-Rice模型也被称为不规则地面模型（ITM），它预测了在自由空间中由地形的非规则性造成的中值传输衰落。该模型适用于频段为20MHz~40GHz、路径长度为1~2000km的情况。在Longley-Rice模型中，利用地貌地形的路径几何学和对流层的绕射性预测中值传输衰落，采用双线地面反射模型用于模拟地平线以内的传输场强；采用Fresnel-Kirchoff刃形模型模拟绕射损耗；用前向绕射理论对长距离对流散射进行预测；并使用VanderPol-Bremmer方法来预测双地平线路径的远地绕射损耗；同时也参考了ITS不规则地形模型。Longley-Rice模型已有了通用的计算机程序，以计算大尺度传输损耗。对于给定的传输路径，计算机程序通过频率、路径长度、极化方向、天线高度、表面绕射率、地面有效半径和地面导电常数等参数可以确定传输损耗的大小。Longley-Rice模型有两种模式。当地形路径数据很详细时，特定路径参数就很容易被确定。这种预测方式为“点到点预测”。如果地形地貌数据不够准确，可以利用Longley-Rice模型估计特定参数的值。这样的预测方式为“区域预测”。Longley-Rice模型给出了超过自由空间的传输损耗fsL的用户自定义公式（fsL是沿路径的链路距离的函数）。本模型的输出即为超过自由空间的传输损耗参考中值。12()logrefelAdAkdkdminLsddd()refeddAdAmdLsxddd()refesdAdAmdxdd式中，minLsddd为视距传播距离，Lsxddd为衍射传播距离，xdd为散射传播距离。用计算机模拟Longley-Rice预测模型时，主要有以下参数；(1)天线极化方式：可以采用水平极化或者垂直极化。Longley-Rice模型中假设发射天线和接收天线具有相同的极化方式。(2)折射率：空气的折射率决定了无线电波的“弯曲”程度。在一般的模型中，空气折射率用地面有效曲率来代替，通常取1.333。本模型中，空气折射率通过下式计算11179.3ln10.046665sNK式中，K为地表曲率值，sN是空气的折射率。(3)介电常数相对介电常数导电率/(S/m)一般的地面150.005导电性差的地面40.001导电性好的地面250.020纯水810.010海水815.000(4)Longley-Rice模型中考虑了七种气候，1近赤道气候（如：刚果）2亚热带大陆性气候（如：苏丹）3亚热带海洋性气候（如：非洲西海岸）4沙漠气候（如：撒哈拉沙漠）5温带大陆性气候6温带海洋性气候（陆地上）（如：英国）7温带海洋性气候（海上）(5)变化模式：有四种变化模式，分别为单信号模式、单天线模式、移动模式和广播模式。在Longley-Rice模型的早期程序中，所有点对点预测的计算都是基于单天线模式，这里天线的位置是不变的。后来，由于对计算精度需求的提高，人们才引入其他模式。在各种变化模式中，变化的主要是时间、位置和情景三个参量，或者说是一个三维变量。1)时间参量表示单位时间（小时）内，由空气折射率、空气震动等造成的衰减中值的变化程度。计算得到的场强值是一个中值，实际上在半个小时内接收端的场强值高于这个值，而在另外半个小时内接收端的场强值低于这个值（半个小时是一个统计结果而非连线时间）。时间变化参量用值0.1%~99.9%来表示，这个值反映了实际接收场强在多长的一段时间内等于或大于计算得到的平均场强。2)位置参数表示地面或者环境造成的不同径之间差异的统计特性。它也同样用值0.1%~99.9%来表示。该值反映了实际接收场强在多长的一段时间内等于或大于计算得到的平均场强。3)情景参数包括了一些在相同的系统参数和环境参数情况下，由其它因素造成的差异，如人工读取场强数值时的精确度差异。在大量统计的情况下，这个参数可以被忽略。在本模型的程序中，该参数仍然用0.1%~99.9%来表示，这个值反映了实际接收场强在多长的一段时间内等于或大于计算得到的平均场强。Longley-Rice模型有很多改进和修正方式，其中一个重要改进就是城区的无线传播模式。该模式增加了一个额外项，用于补偿当移动台靠近接收天线时杂波造成的额外衰减。另外，选择适当的参数也可以改善该模型的精确度，如(1)输入一个较小的基站天线高度，因为Longley-Rice模型将基站所处位置的高度和天线高度之和作为有效的天线高度。(2)输入一个较大的不规则地形参数h，以模拟建筑物和山峰的衍射影响。Longley-Rice模型的缺点在于没有考虑接收机附近的环境因素，也没有考虑多径的影响。