实验三_Okumura-Hata方法计算机仿真

Special Technology专题技术DCW45数字通信世界2019.12由于5G 将在较高频段部署，相较于4G 频谱主要使用小于3GHz 频段，5G 频谱多使用大于3.3GHz 的高频。

高频段信号传播中由于波长更短，信号衍射能力更弱，散射发生情况更多，现有中低频传播模型已经无法满足覆盖规划需求。

5G 部署方式也从传统室外宏站和室内分布系统进一步演化成室外宏站、微站以及室内微微站相结合的方式。

传统的无线传播模型，例如，Okumura-Hata 、COST231-Hata 等都是适用于2GHz 以下的频段，无论从频率还是基站建设方式上都不再适用于5G 基站的覆盖预测。

因此，3GPP 提供了最新的适用于0.5GHz-100GHz 频率范围内的5G 传播模型，对应传播模型文档为3GPP TR 38.901。

由于5G 不同场景部署方式的变化，5G 传播模型包含了城区宏站、城区微站、郊区宏站、室内热点等四类统计类经验模型。

本文重点研究城区宏站以及农村宏站场景5G 传播模型，通过MATLAB 仿真分析频段、距离与传播损耗的关系。

1 5G 宏站传播模型5G 城区宏站模型（UMa ）通常适用于天线挂高高于周围建筑物楼顶高度（例如，25-30米），用户在地平面高度（约1.5米），并且站间距不超过500米的情况。

5G 农村宏站模型（RMa ）通常适用于天线挂高在10米至150米之间，用户在地平面高度（约1.5米），并且站间距一直到5000米的情况。

在运用每一种5G 传播模型进行路径损耗计算时，分为两个部分：（1）视距&非视距（LOS&NLOS ）概率传播无线信号在传播过程中如果中间无阻挡可以为直线传播（视距传播LOS ）。

在实际环境中由于受到障碍物的影响，无线信号从发射端到接收端无法进行直线传播（非视距传播NLOS ）。

LOS&NLOS 概率只是距离和地形环境的函数跟频率无关。

3GPP针对城区宏站和郊区宏站不同的地物类型，分别给出了两种LOS&NLOS 概率传播模型，如表1所示。

课程实验报告课程3G移动通信实验学院通信学院专业通信工程班级13083414学号********学生姓名李倩实验Okumura-Hata 方法计算机仿真【实验目的】⏹ 加深对奥村模型的理解；⏹ 能够使用C 语言（或者Matlab ）利用Okumura-Hata 方法计算基本传输损耗； ⏹ 比较奥村模型和Okumura-Hata 方法获得的基本传输损耗的差异，分析Okumura-Hata 方法的误差。

【实验内容】⏹ 使用C 语言（或者Matlab ）利用Okumura-Hata 方法计算基本传输损耗； ⏹ 分析Okumura-Hata 方法的误差；【实验设备】⏹ 一台PC 机【实验步骤】1. 采用Okumura-Hata 方法分别计算大城市市区地区准平滑地形、郊区和开阔区，基站天线高度是hb=200米，手机天线高度是hm=3米情况下，不同传播距离d 和不同载波频率f 条件下的传播损耗中值。

画出相应的曲线。

05001000150020002500300080100120140160180200大城市频率/MHz 损耗中值/dB2. 将计算结果和通过奥村模型实测测得的结果进行比较，验证计算结果的正确性。

0500100015002000250030008090100110120130140150160170180郊区频率/MHz损耗中值/dB 050010001500200025003000100120140160180200220240开阔区频率/MHz 损耗中值/dB3.分析Okumura-Hata方法在何距离以及何频率范围内存在较大的误差。

【程序代码】clear all;hb=200;hm=3;for d=[1 2 5 10 30 60 100]f1=100:0.1:300;f2=300:0.1:3000;lb11=69.55+26.16*log10(f1)-13.82*log10(hb)-(8.29*(log10(1.54*hm).^2)-1.1)+((44.9-6.55*log1 0(hb))*log10(d));lb12=69.55+26.16*log10(f2)-13.82*log10(hb)-(3.2*(log10(11.75*hm).^2)-4.97)+((44.9-6.55*log 10(hb))*log10(d));lb21=lb11-2*(log10(f1/28)).^2-5.4;lb22=lb12-2*(log10(f2/28)).^2-5.4;lb31=lb11-4.78*(log10(f1)).^2+18.33*log(f1)-40.98;lb32=lb12-4.78*(log10(f2)).^2+18.33*log(f2)-40.98;f=[f1 f2];lb1=[lb11 lb12];lb2=[lb21 lb22];lb3=[lb31 lb32];figure(1);hold on;plot(f,lb1,'r');title('大城市');xlabel('频率/MHz');ylabel('损耗中值/dB');grid;figure(2);hold on;plot(f,lb2,'b');title('郊区');xlabel('频率/MHz');ylabel('损耗中值/dB');grid;figure(3);hold on;plot(f,lb3,'g');title('开阔区');xlabel('频率/MHz');ylabel('损耗中值/dB');grid;end。

3链路预算模型3.1概述 移动通信系统的性能主要受到无线信道特性的制约。

发射机与接收机之间的传播路径一般分布有复杂的地形地物，而电磁波在无线信道中传播受到反射、绕射、散射、多经传播等多种因素的影响，其信道往往是非固定的和不可预见的。

具有复杂时变的电波传播特性，因而造成了信道分析和传播预测的困难。

影响无线信道最主要的因素就是信号衰减。

在无线通信系统中，电波传播经常在不规则地区。

在估计预测路径损耗时，要考虑特定地区的地形地貌，同时还要考虑树木、建筑物和其他遮挡物等因素的影响。

在无线通信系统工程设计中，常采用电波传播损耗模型来计算无线链路的传播损耗，这些模型的目标是为了预测特定点的或特定区域的信号场强。

常用的电波传播模型损耗分为宏蜂窝模型和室内模型两大类。

其中宏蜂窝模型中使用最广泛的是Okumura 模型，还有建立在Okumura 模型基础上的其他模型，如Okumura-Hata 模型，COST-231-Hata 模型，COST-231 Wslfisch-Ikegami 模型等；室内模型有衰减因子模型，Motley 模型，对数距离路径损耗模型等。

下面就着重来讨论这些模型并对部分模型进行仿真分析。

3.2宏蜂窝模型3.2.1 Okumura 模型（1）概述Okumura 模型为预测城区信号时使用最广泛的模型。

应用频率在150MHz 到1920MHz 之间（可扩展到300MHz ），收发距离为1km 到100km ，天线高度在30m 到1000m 之间。

Okumura 模型开发了一套在准平滑城区，基站有效天线高度h_b 为200m ，移动台天线高度h_m 为3m 的空间中值损耗（A mu ）曲线。

基站和移动台均使用自由垂直全方向天线，从测量结果得到这些曲线，并画成频率从100MHz 到1920MHz 的曲线和距离从1km 到100km 的曲线。

使用Okumura 模型确定路径损耗，首先确定自由空间路径损耗，然后从曲线中读出A mu (f,d)值，并加入代表地物类型的修正因子。

北邮天线实验报告篇一：北京邮电大学电磁场与电磁波实验报告《天线部分》《电磁场与微波实验》——天线部分实验报告姓名：班级：序号：学号：实验一网络分析仪测量振子天线输入阻抗一、实验目的1. 掌握网络分析仪校正方法；2. 学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法；3. 研究振子天线输入阻抗随振子电径变化的情况。

二、实验原理当双振子天线的一端变为一个无穷大导电平面后，就形成了单振子天线。

实际上当导电平面的径向距离大到0.2~0.3λ，就可以近似认为是无穷大导电平面。

这时可以采用镜像法来分析。

天线臂与其镜像构成一对称振子，则它在上半平面辐射场与自由空间对称振子的辐射场射相同。

由于使用坡印亭矢量法积分求其辐射功率只需对球面上半部分积分，故其辐射功率为等臂长等电流分布的对称振子的一半，其辐射电阻也为对称振子的一半。

当h ?2。

由于天线到地面的单位长度电容比到对称振子另一个臂的单位长度电容大一倍，则天线的平均特征阻抗也为等臂长对称振子天线的一半，为?2h??60?ln()?1?。

a??三、实验步骤1. 设置仪表为频域模式的回损连接模式后，校正网络分析仪;2. 设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗;3. 调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据；4. 更换不同电径（φ1，φ3，φ9）的天线，分析两个谐振点的阻抗变化情况;设置参数：BF=600，?F=25，EF=2600，n=81。

校正图：测量图1mm天线的smith圆图：3mm天线的smith圆图：9mm天线的smith圆图：篇二：北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告一信息与通信工程学院电磁场与微波实验报告实验一网络分析仪测量阵子天线输入阻抗一、实验目的：1. 掌握网络分析仪校正方法2. 学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法3. 研究振子天线输入阻抗随阵子电径变化的情况（重点观察谐振点与天线电径的关系）二、实验步骤：（1）设置仪表为频域模式的回损连接模式后，校正网络分析仪；（2）设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗；（3）调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据；（4）更换不同的电径（对应1mm, 3mm, 9mm）的天线，分析两个谐振点的阻抗变化情况；（5）设置参数如下：BF=600MHz，△F=25MHz，EF=2600MHz，n=81（6）记录数据在smith圆图上的输入阻抗曲线上，曲线的左端输入阻抗虚部为0的点为二分之一波长谐振点，曲线的右端输入阻抗虚部为0的点为四分之一波长谐振点。

课本思考题与习题第一章：1．移动通信主要使用VHF和UHF频段的主要原因有哪三点？2．移动通信系统中的150MHz频段、450MHz频段和900MHz频段的收发频差各是多少？f为多少？3．已知一同台运动速度v、工作频率f及电波到达角 ，则多普勒频移d4．移动通信按用户的通话状态和频率使用的方法可分为哪三种工作方式？5．移动通信与其他通信方式相比，具有哪些特点？6．小卫星通信具有哪五大特点？7．作为下一代（3G）标准的IMT-2000具有哪些特点？第二章：1．移动通信的服务区域覆盖方式有哪两种？各自的特点是什么？2．模拟蜂窝系统在通话期间靠什么连续监视无线传输质量？如何完成？3．什么是近端对远端的干扰？如何克服？4．SSR的主要作用是什么？5．在实际应用中，用哪三种技术来增大蜂窝系统容量？6．某通信网共有8个信道，每个用户忙时话务量为0.01Erl，服务等级B=0.1，问若采用专用呼叫信道方式，该通信网能容纳多少用户？7．以知在999个信道上，平均每小时有2400次呼叫，平均每次呼叫时间为2分钟，求这些信道上的呼叫话务量。

8．已知每天呼叫6次，每次的呼叫平均占用时间为120秒，忙时集中度为10%（K=0.1），求每个用户忙时话务量。

9．移动通信中信道自动选择方式有哪四种？试说明其中任一种信道自动选择方式的工作原理。

第三章：1．陆地移动通信的电波传播方式主要有哪三种？2．经过多径传输，接受信号的包络与相位各满足什么分布？当多径中存在一个起支配作用的直达波时，接受端接受信号的包络满足什么分布？3．视距传播的极限距离为多少？考虑空气的非平均性对电波传播轨迹的影响，修正后的视距极限距离为多少？4．在市区工作的某调度电话系统，工作频率为150MHz，基站天线高度为100m，移动台天线高度为2m，传输路径为不平坦地形，通信距离15km。

试用Egli公式计算其传输衰耗？5．在郊区工作的某一移动电话系统，工作频率为900MHz，基站天线高度为100m，移动台天线高度为1.5m，传输路径为准平滑地形，通信距离为10km。

实验基本原理及公式移动通信中电波传播的实际情况是复杂多变的。

实践证明，任何试图使用一个或几个理论公式计算的结果，都将引入较大误差。

甚至与实测结果相差甚远。

为此，人们通过大量的实地测量和分析，总结归纳了多种经验模型。

通常在一定情况下，使用这些模型对移动通信电波传播特性进行估算，都能获得比较准确的预测结果。

目前应用较为广泛的是OM 模型（Okumura 模型），为了在系统设计时，使Okumura 模型能采用计算机进行预测，Hata 对Okumura 模型的基本中值场强曲线进行了公式化处理，所得基本传输损耗的计算公式如下：式中， d 为收发天线之间的距离，km；f 为工作频率，MHz；hb为基站天线有效高度，m；α(hm) 为移动台天线高度校正因子，hm为移动台天线高度（m）。

α(hm) 由下式计算：此公式适用范围为：150MHz ≤ f ≤1920MHz 30m≤hb ≤200m，1m≤hm ≤10m，1km≤d ≤20km，准平滑地形。

实验内容1、比较不同地形下的衰减情况：针对市区、郊区和开阔区，比较在相同条件（基站天线高度、移动台天线高度、传播距离）下，随着频率的改变，电波传播衰减的情况。

2、比较相同地形不同城市类型下的衰减情况：针对市区、郊区或者开阔区任一种地形，比较在相同条件（基站天线高度、移动台天线高度、传播距离）下，不同城市类型（大城市或者中、小城市），随着频率的改变，电波传播衰减的情况。

实现代码：#include<stdio.h>#include<math.h>float computer1(float *p,float *q,float h1,float h2);float computer2(float *p,float *q,float h1,float h2);float computer3(float *p,float *q,float h1,float h2);float computer5(float *p,float *q,float h1,float h2);float computer4(float *p,float *q,float h1,float h2);float computer6(float *p,float *q,float h1,float h2);void main(){float frequency,distan,height1,height2;int eara,type;for(;;){printf("choose your eara:\n\t1.city eara\n\t2.suburban\n\t3.open eara\n"); scanf("%d",&eara);if(eara==1){printf("choose your city:\n\t1.big\n\t2.small and midd\n ");scanf("%d",&type);}printf("input the frequency\n");scanf("%f",&frequency);printf("input your distance\n");scanf("%f",&distan);printf("input your height of jizhan\n");scanf("%f",&height1);printf("input your height of mobile\n");scanf("%f",&height2);if(frequency>1920||frequency<150){printf("your frequency is illegal\n");continue;}else if(height1>200||height1<20){printf("your jizhan is illegal\n");continue;}else if(height2>10||height2<1){printf("your height of mobile is illegal\n");continue;}else if(distan>20||distan<1){printf("your distance is illegal\n");continue;}switch(eara){case 1:{if(type==1)printf("%.3f",computer1(&frequency,&distan,height1,height2));elseprintf("%.3f",computer4(&frequency,&distan,height1,height2));}break;case 2:printf("%.3f",computer2(&frequency,&distan,height1,height2));break;case 3:printf("%.3f",computer3(&frequency,&distan,height1,height2));break;default:printf("some input of yours is error");}}}float computer1(float *p,float *q,float h1,float h2){float m,n;if(*p<=300)m=computer5(p,q,h1,h2);elsem=computer6(p,q,h1,h2);n=69.55+26.16*log10(*p)-13.82*log10(h1)-m+(44.9-6.55*log10(h2))*log10(*q); return n;}float computer2(float *p,float *q,float h1,float h2){return (computer1(p,q,h1,h2)-2*pow(log10(*p/28),2)-5.4);}float computer3(float *p,float *q,float h1,float h2){return (computer1(p,q,h1,h2)-4.78*pow(log10(*p),2)+18.33*log10(*p)-40.98); }float computer5(float *p,float *q,float h1,float h2){float m;m=8.29*pow(2,log10(1.54*h2))-1.1;return m;}float computer6(float *p,float *q,float h1,float h2){return (3.2*pow(2,log10(11.75*h2))-4.97);}float computer4(float *p,float *q,float h1,float h2){float m,n;n=(1.1*log10(*p)-0.7)-1.56*log10(*p)+0.8;m=69.55+26.16*log10(*p)+13.82*log10(*q)-n+(49.9-6.55*log10(h1));return m;}。