移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型

1、15-1電波傳播理論第15章移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型基本要求：1.掌握決定性模型與統(tǒng)計(jì)模型的基本概念；2.了解基本模型的選擇以及傳播模型本地化的基本思想；3.了解最小二乘法。第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型115-2電波傳播理論15.1 決定性模型與統(tǒng)計(jì)模型移動(dòng)通信電波傳播模型幾種分類：四種類型：統(tǒng)計(jì)模型、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、確定性模型和回歸模型。三種類型：經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?、半?jīng)驗(yàn)或半確定模式、確定性模式。兩種類型：決定性模型和統(tǒng)計(jì)模型。第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型215-3電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型決定性模型在一定的物理模型下由較嚴(yán)格的電波傳播理論推導(dǎo)出來的理

2、論表達(dá)式。例如第十章中的自由空間傳播模型、平坦地面反射傳播模型以及第十一章討論的繞射理論傳播模型。決定性模型的計(jì)算結(jié)果是決定性的，但它要求要給出完整的、全面的地理環(huán)境條件。只要能夠滿足模型的預(yù)設(shè)條件，模型預(yù)測(cè)的傳播損耗是不容置疑的。預(yù)測(cè)結(jié)果的誤差主要來自實(shí)際的自然地理環(huán)境與其預(yù)設(shè)條件的偏離，實(shí)際情況不可能百分之百地精確地滿足理論模型所要求的先決條件。所以說，決定性模型并不意味就是精確模型。有時(shí)候，理論上非常完美的東西實(shí)踐上未必用的上。第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型315-4電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型統(tǒng)計(jì)模型由大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)擬合出來的經(jīng)驗(yàn)公式或半經(jīng)驗(yàn)半理論公

3、式，甚至是經(jīng)驗(yàn)曲線。例如上一章的OKUMURA-HATA（奧村）傳播模型、 COST 231模型、 Egli 模型等等。統(tǒng)計(jì)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果是統(tǒng)計(jì)性的推斷，具有一定的可靠度和精確度。統(tǒng)計(jì)模型并不要求準(zhǔn)確地給出當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐木_的地理環(huán)境條件，只是要求知道地理環(huán)境條件的統(tǒng)計(jì)性數(shù)據(jù)和信息，比如說，是鄉(xiāng)村還是城市市區(qū)，是水面還是陸地，是室內(nèi)還是室外，建筑物的平均高度是多少，平均地面折射率是多少等等，這些信息或數(shù)據(jù)都是具有相當(dāng)?shù)哪：曰虿粵Q定性，但是很容易給出。對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)的預(yù)測(cè)，統(tǒng)計(jì)模型不能肯定地告訴你，某一地點(diǎn)某一時(shí)刻的場(chǎng)強(qiáng)究竟是多少，但是，它可以告訴你某一區(qū)域范圍內(nèi)有百分之多少的地點(diǎn)，其場(chǎng)強(qiáng)可以超過某一數(shù)

4、值；以及對(duì)于確定的地點(diǎn)，它可以告訴你，一平均年或一最壞月內(nèi)，有百分之幾的時(shí)間，場(chǎng)強(qiáng)可以超過某一數(shù)值。第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型415-5電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型對(duì)于移動(dòng)通信而言，由于用戶在地點(diǎn)上的隨機(jī)分布以及用戶在移動(dòng)中環(huán)境的隨機(jī)變化，不同的用戶、不同的時(shí)刻所遭受的無線電波傳播條件是很不一樣的，所以在移動(dòng)通信中使用統(tǒng)計(jì)模型是合適的。統(tǒng)計(jì)模型一般以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，如果又通過了大量有代表性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，那么它一般是比較可靠的，至少不會(huì)有大錯(cuò)。當(dāng)然，一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型如果能夠正確地本地化，即以本地的有代表性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，則它將可能會(huì)有更高的精度和更好的

5、可靠性。但是，用于校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須是可靠的、精確的、有全面代表性的，且數(shù)據(jù)的數(shù)量必須足夠多，否則，將適得其反，這點(diǎn)是必須特別強(qiáng)調(diào)指出的，并不是什麼測(cè)試數(shù)據(jù)都能用于改善傳播模型，一個(gè)好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是決定性的。第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型515-6電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型15.2 基本模型的選擇基本模型通過分析和參照已有的比較公認(rèn)和通用的模型（Hata經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃虲ost-231經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停┧⒌哪軌蜻m當(dāng)?shù)乇磉_(dá)所要描述的物理現(xiàn)象的一個(gè)模型（包含若干參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)形式）。選擇基本模型所參照的三個(gè)通用模型：Cost-231模型：Okumura-Hata模型：考慮到移

6、動(dòng)臺(tái)天線高度修正項(xiàng)的更一般的模型： （15.2）（15.3）（15.4）第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型615-7電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型基本傳播模型: 包含了移動(dòng)臺(tái)天線高度修正項(xiàng) 和建筑物密度因子修正項(xiàng) 的影響； 是已知的常數(shù)，不必在本地化中重新確定（校準(zhǔn)）。在這個(gè)待本地化的傳播模型中，能夠和需要本地化（校準(zhǔn)）的參數(shù)共有四個(gè)，即 。（15.5）第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型715-8電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型校準(zhǔn)系數(shù)的線性方程：利用最小二乘法或線性回歸法擬合路測(cè)數(shù)據(jù)以確定各個(gè)線性方程中的系數(shù)，從而得到經(jīng)本地測(cè)試數(shù)據(jù)校準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)

7、傳播模型。（15.6）（15.7）（15.8）第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型815-9電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型15.3 路測(cè)實(shí)施與測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在實(shí)施路測(cè)的過程中，不可能每測(cè)完一個(gè)場(chǎng)強(qiáng)值，就改變以上所述的頻率，移動(dòng)臺(tái)到基站的距離，基站天線高度和移動(dòng)臺(tái)天線高度等變量，然后再測(cè)一個(gè)場(chǎng)強(qiáng)值，再改變這些變量。事實(shí)上，只能在確定的頻率（確定的頻段）、確定的移動(dòng)臺(tái)天線高度和確定的基站天線高度的情況下，開著車在不同的地點(diǎn)（即改變電路距離，它可由GPS測(cè)出的該點(diǎn)地理經(jīng)緯度算出）測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)（在已知測(cè)試設(shè)備參數(shù)的情況下可以由場(chǎng)強(qiáng)折算出該地點(diǎn)的基本傳輸損耗）。當(dāng)測(cè)試數(shù)據(jù)的采樣數(shù)和代表

8、性都已足夠時(shí)，則可以在保持頻率和移動(dòng)臺(tái)天線高度不變的條件下改變基站天線高度，再繼續(xù)進(jìn)行另外一組傳輸損耗與距離之間的數(shù)據(jù)的測(cè)試，依此類推。第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型915-10電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型數(shù)據(jù)分組結(jié)構(gòu)圖： 第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型1015-11電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型15.4 傳播模型的本地化傳播模型本地化利用當(dāng)?shù)氐某浞侄鴾?zhǔn)確的路測(cè)數(shù)據(jù)修正傳播模型的系數(shù)。傳播模型本地化的兩個(gè)步驟：第一步，如圖15.1所示，基于每組 和 的測(cè)試數(shù)據(jù)，使用線性回歸法或最小二乘法，以式（15.6）作為數(shù)學(xué)模型，則可求得相應(yīng)的

9、 個(gè) 值和 個(gè) 值。第二步，再依據(jù) 數(shù)組和相應(yīng)的和 數(shù)組，以式（15.8）作為相應(yīng)的回歸模型，便可求得 和 。而基于 數(shù)組和相應(yīng)的 數(shù)組，以及使用式（15.7），則可以求得 和 ，乃至 和 ，從而最終得到本地化的傳播模型。第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型1115-12電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型本地化傳播模型看來很誘人，似乎能夠改善傳播模型的預(yù)測(cè)精度。但是，我們得提醒，一個(gè)已經(jīng)基于大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立起來的、后又經(jīng)過了全世界不同地區(qū)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果檢驗(yàn)和修正了的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型，要靠少量的局部測(cè)試數(shù)據(jù)再對(duì)它進(jìn)行改進(jìn)，談何容易。至少，你得先把實(shí)驗(yàn)測(cè)試設(shè)備校正好，包括天線、

10、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和饋線等，把整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的系統(tǒng)偏差搞清楚。還得對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法、測(cè)試數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的代表性、測(cè)試數(shù)據(jù)與模型預(yù)測(cè)值之間如何進(jìn)行比較等重要問題都心中有數(shù)，清清楚楚。否則，“改進(jìn)”后或者說本地化后的模型，很難說會(huì)是可靠的。我們知道，測(cè)試結(jié)果一定會(huì)有誤差，如果測(cè)試誤差比模型的預(yù)測(cè)誤差還大，那談模型改進(jìn)就沒有意義了。當(dāng)然，如果認(rèn)真和小心從事，傳播模型的本地化還是可以一試的。第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型1215-13電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型從另一方面說，傳播模型也是可以做一些本地化的。比如說，ITU模型，它的環(huán)境分類就相當(dāng)模糊，什么是市區(qū)，什么是郊區(qū)，建筑物密度因子是多少等等，有相當(dāng)?shù)碾S意性。這些因素是可以用本地的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)本地化的，明確哪些地區(qū)是郊區(qū)，哪些地區(qū)是市區(qū)，市區(qū)和郊區(qū)建筑物密度應(yīng)該分別取多大的值才合適等，減少隨意性和任意性。還有，對(duì)于Cost 231模型而言，對(duì)于某個(gè)具體的城市，街道寬度、房屋間距和樓房平均高度等應(yīng)取什么數(shù)值，都是可以本地化的，也可以帶來實(shí)實(shí)在在的傳播預(yù)測(cè)精度的提高。第15章 移動(dòng)通信傳播損耗本地化統(tǒng)計(jì)模型1315-14電波傳播理論第14章 移動(dòng)通信傳播損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型15.5 最小二乘法一組實(shí)驗(yàn)測(cè)得的子