2018-08-25 10:22:32
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鏈路預(yù)算
上行和下行鏈路都有自己的發(fā)射功率損耗和路徑衰落。在對講機(jī)蜂窩通信中，為了確定有效覆蓋范圍，須確定大路徑衰落、或其他限制因數(shù)。在上行鏈路，從移動(dòng)臺(tái)到基站的限制因數(shù)是基站的接受靈敏度。對下行鏈路來說，從基站到移動(dòng)臺(tái)的主要限制因數(shù)是基站的發(fā)射功率。通過優(yōu)化上下行之間的平衡關(guān)系，能夠使小區(qū)覆蓋半徑內(nèi)，有較好的通信質(zhì)量。
一般是通過利用對講機(jī)基站資源，改善網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)小區(qū)的鏈路平衡(上行或下行)，從而使系統(tǒng)工作在狀態(tài)。終也可以促使切換和呼叫建立期間，移動(dòng)通話性能。以下是一基站鏈路損耗計(jì)算，可作為參考。
上下行鏈路平衡的計(jì)算：對于實(shí)現(xiàn)雙向通訊系統(tǒng)來說，上下行鏈路平衡是十分重要的，是保證在兩個(gè)方向上具有同等的話務(wù)量和通信質(zhì)量的主要因素，也關(guān)系到小區(qū)的實(shí)際覆蓋范圍。
下行鏈路(DownLink)是指基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)接收的鏈路。
上行鏈路(UpLink)是指移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站接收的鏈路。
上下行鏈路平衡的算法如下：
下行鏈路(用dB值表示)：
PinMS = PoutBTS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdMS - LslantBTS - LPdown
式中：
PinMS 為移動(dòng)臺(tái)接收到的功率;
PoutBTS為BTS的輸出功率;
LduplBTS為合路器、雙工器等的損耗;
LpBTS為BTS的天線的饋纜、跳線、接頭等損耗;
GaBTS為基站發(fā)射天線的增益;
Cori為基站天線的方向系數(shù);
GaMS為移動(dòng)臺(tái)接收天線的增益;
GdMS為移動(dòng)臺(tái)接收天線的分集增益;
LslantBTS為雙極化天線的極化損耗;
LPdown為下行路徑損耗;
上行鏈路(用dB值表示)：
PinBTS = PoutMS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdBTS -LPup +[Gta]
式中：
PinBTS為基站接收到的功率;
PoutMS為移動(dòng)臺(tái)的輸出功率;
LduplBTS為合路器、雙工器等的損耗;
LpBTS為BTS的天線的饋纜、跳線、接頭等損耗;
GaBTS為基站接收天線的增益;
Cori 為基站天線的方向系數(shù);
GaMS為移動(dòng)臺(tái)發(fā)射天線的增益;
GdBTS為基站接收天線的分集增益;
Gta為使用塔放的情況下，由此帶來的增益;
LPup為上行路徑損耗。
根據(jù)互易定理，即對于任一移動(dòng)臺(tái)位置，上行路損等于下行路損，即：
LPdown = LPup
設(shè)系統(tǒng)余量為DL ，移動(dòng)臺(tái)的惡化量儲(chǔ)備為DNMS ，對講機(jī)基站的惡化量儲(chǔ)備為DNBTS，移動(dòng)臺(tái)的接收機(jī)靈敏度為MSsense，基站的接收機(jī)靈敏度為BTSsense， Lother為其它損耗，如建筑物貫穿損耗、車內(nèi)損耗、人體損耗等。于是，對于覆蓋區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)，應(yīng)滿足：
PinMS - DL - DNMS - Lother >= MSsense
PinBTS - DL - DNMS - Lother >= BTSsense
上下行鏈路平衡的目的是調(diào)整基站的發(fā)射功率，使得覆蓋區(qū)邊界上的點(diǎn)(離基站遠(yuǎn)的點(diǎn))滿足：
PinMS - DL - DNMS - Lother = MSsense
于是，得到了基站的大發(fā)射功率的計(jì)算公式：
PoutBTS <= MSsense - BTSsense + PoutMS + GdBTS - GdMS + LslantBTS - Gta + DNMS - DNBTS
各類損耗的確定
◆ 建筑物的貫穿損耗
建筑物的貫穿損耗是指電波通過建筑物的外層結(jié)構(gòu)時(shí)所受到的衰減，它等于建筑物外與建筑物內(nèi)的場強(qiáng)中值之差。
建筑物的貫穿損耗與建筑物的結(jié)構(gòu)、門窗的種類和大小、樓層有很大關(guān)系。貫穿損耗隨樓層高度的變化，一般為-2dB/層，因此，一般都考慮一層(底層)的貫穿損耗。
下面是一組針對900MHz頻段，綜合國外測試結(jié)果的數(shù)據(jù)：
--- 中等城市市區(qū)一般鋼筋混凝土框架建筑物，貫穿損耗中值為10dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差7.3dB;郊區(qū)同類建筑物，貫穿損耗中值為5.8dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差8.7dB。
--- 大城市市區(qū)一般鋼筋混凝土框架建筑物，貫穿損耗中值為18dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差7.7dB;郊區(qū)同類建筑物，貫穿損耗中值為13.1dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差9.5dB。
--- 大城市市區(qū)一金屬殼體結(jié)構(gòu)或特殊金屬框架結(jié)構(gòu)的建筑物，貫穿損耗中值為27dB。
由于我國的城市環(huán)境與國外有很大的不同，一般比國外同類名稱要高8---10dB。
對于100MHz 比400MHz，顯然其波長比較長，貫穿能力小，但繞射能力更大。因此100 MHz頻率使用適合于野外空曠地區(qū)、海上或山村。而400 MHz頻率則更適合于城市或建筑群區(qū)域通訊。
◆ 人體損耗
對于手持機(jī)，當(dāng)位于使用者的腰部和肩部時(shí)，接收的信號(hào)場強(qiáng)比天線離開人體幾個(gè)波長時(shí)將分別降低4---7dB和1---2dB。
一般人體損耗設(shè)為3dB。
◆ 車內(nèi)損耗
金屬結(jié)構(gòu)的汽車帶來的車內(nèi)損耗不能忽視。尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市，人的一部分時(shí)間是在汽車中度過的。一般車內(nèi)損耗為8---10dB。
◆ 饋線損耗
無線通訊中經(jīng)常使用的饋線有50-9 、50-12、 50-1/2 。在100MHz的情況下，每100米的損耗分別是4.7 dB、3.7 dB、2.7 dB;在400MHz的情況下，每100米的損耗分別為8dB、6 dB、4.7 Db。
無線傳播特性
對講機(jī)移動(dòng)通信的傳播總體平均值隨距離減弱，但信號(hào)電平經(jīng)歷快慢衰落的影響。慢衰落是由接受點(diǎn)周圍地形地物對信號(hào)反射，使得信號(hào)電平在幾十米范圍內(nèi)有大幅度的變化，若移動(dòng)臺(tái)在沒有障礙物的環(huán)境下移動(dòng)，則信號(hào)電平只與發(fā)射機(jī)的距離有關(guān)。所以通常某點(diǎn)信號(hào)電平是指幾十米范圍內(nèi)的平均信號(hào)電平。這個(gè)信號(hào)的變化呈正態(tài)分布。標(biāo)準(zhǔn)偏差對不同地形地物是不一樣的，通常在6-8dB左右。快衰落是疊加在慢衰落信號(hào)上的。這個(gè)衰落的速度很快，每秒可達(dá)幾十次。除與地形地物有關(guān)，還與移動(dòng)臺(tái)的速度和信號(hào)的波長有關(guān)，并且幅度很大，可幾十個(gè)dB，信號(hào)的變化呈瑞利分布。快衰落往往會(huì)降低話音質(zhì)量，所以要留快衰落的儲(chǔ)備。
無線電波在自由空間的傳播是電波傳播研究中基本、簡單的一種。自由空間是滿足下述條件的一種理想空間：1. 均勻無損耗的大空間，2. 各項(xiàng)同性，3. 電導(dǎo)率為零。應(yīng)用電磁場理論可以推出，在自由空間傳播條件下，傳輸損耗Ls的表達(dá)式為：
Ls=32.45+20lgf+20lgd
自由空間基本傳輸損耗Ls僅與頻率f和距離d有關(guān)。當(dāng)f 和d擴(kuò)大一倍時(shí)，Ls均增加6dB
陸地移動(dòng)信道的主要特征是多徑傳播，實(shí)際多徑傳播環(huán)境是十分復(fù)雜的，在研究傳播問題時(shí)往往將其簡化，并且是從簡單的情況入手。僅考慮從基站至移動(dòng)臺(tái)的直射波以及地面反射波的兩徑模型是簡單的傳播模型。兩徑模型應(yīng)用電磁場理論可以推出，傳輸損耗Lp的表達(dá)式為：Lp=20lg(d2/(h1*h2))
常用的兩種電波傳播模型
◆ Okumura電波傳播衰減計(jì)算模式
該模式是以準(zhǔn)平坦地形大城市區(qū)的中值場強(qiáng)或路徑損耗作為參考，對其他傳播環(huán)境和地形條件等因素分別以校正因子的形式進(jìn)行修正。不同地形上的基本傳輸損耗按下列公式分別預(yù)測。
L(市區(qū))=69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)-s(a)
L(郊區(qū))=64.15+26.16lgf-2[lg(f/28)]2-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)
L(鄉(xiāng)公路)=46.38+35.33lgf-[lg(f/28)]2-2., , 39(lgf)2-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)
L(, , 開闊區(qū))=28.61+44.49lgf-4.87(lgf)2-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)
L(林區(qū))=69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)
其中：
f----工作頻率，MHz
h1---基站天線高度，m
h2---移動(dòng)臺(tái)天線高度，m
d----到基站的距離，km
a(h2)---移動(dòng)臺(tái)天線高度增益因子，dB
a(h2)=(1.1lgf-0.7)h2-1.56lgf+0.8(中，小城市)
=3.2[lg(11.75h2)]2-4.97(大城市)
s(a)---市區(qū)建筑物密度修正因子，dB;
s(a)=30-25lga (5%
=20+0.19lga-15.6(lga)2 (1%
=20 (a≤1%)
◆ Cost-231-Walfish-Ikegami電波傳播衰減計(jì)算模式
采用電信科學(xué)技術(shù)研究聯(lián)合推薦的"Cost- 2-Walfish-Ikegami"電波傳播衰減計(jì)算模式。該模式的特點(diǎn)是：從對眾多城市的電波實(shí)測中得出的一種小區(qū)域覆蓋范圍內(nèi)的電波損耗模式。
分視距和非視距兩種情況：
(1) 視距情況
基本傳輸損耗采用下式計(jì)算
L=42.6+26lgd+20lgf
(2) 非視距情況
基本傳輸損耗由三項(xiàng)組成:
L=Lo+Lmsd+Lrts
Lo=32.4+20lgd+20lgf
a)Lo代表自由空間損耗
b)Lmsd是多重屏蔽的繞射損耗
c)Lrts是屋頂至街道的繞射及散射損耗。