地区覆盖范围.doc

ITU-R P.1410-3建议书修订草案 20-50 GHz频带范围内地面宽带毫米波无线电接入系统设计所需的传播数据和预测方法 （ITU-R 203/3号研究课题） (1999-2001-2003-2005) 国际电联无线电通信全会， 考虑到 a） 为了对地面宽带毫米波无线电接入系统进行合理的规划，必须采用合适的传播信息和预测方法； b） 本建议针对单个毫米波链路设计，并未涉及地区方面的问题。 建议 1 在设计20-50 GHz频带范围内地面宽带毫米波无线电接入系统时，采用附件1中的传播信息和预测方法。 附　件　1 1 引言 宽带业务通过本地接入网提供到个人家庭和小型商业企业，这种应用正日益增长。在设计接入系统时，人们越来越多地考虑到毫米波无线电解决方案，该方案目前已经进入实用阶段。已经考虑和引入了几种系统，如本地多点分配系统、本地多点通信系统和点对多点（P-MP）系统。总的来说，这些系统都可以被称为宽带无线接入系统（BWA）。 由于无线电系统演变迅速，需要在无线电波传播方面进行良好设计的指导。本建议书中提供了大量的毫米波无线电传播结果，并给出了一些预测方法。 2 地区覆盖范围 在设计蜂窝系统时，运营机构必须仔细选择基站的位置和离地高度，以便为一定地区内目标数量的用户提供良好的服务。蜂窝小区的大小可能取决于该地区的地形情况以及无线电业务的用户数量。本节在一 个地区内非常简单地描述建筑物特征的基础上给出了建筑物遮挡的统计模型，并在详细计算的基础上给出了指导意见。另外，本节还给出了植被衰减模型和一些简单的设计规则。 2.1 建筑物遮挡 预测建筑物遮挡概率的最佳方法是射线跟踪技术，它使用了含有详细建筑物和地形数据库的真实数据。§2.1.1简单描述了射线跟踪技术的具体要求。然而，在许多地区无法获得适当的数据库，因而推荐采用§2.1.2中的统计模型。 2.1.1 射线跟踪技术的要求 如果拥有一个地区的陆地覆盖范围数据库，则可以采用射线跟踪技术进行精确的覆盖范围预测。由于频率高、传播路径短，可以采用直线几何光学近似。 采用一阶近似来预测覆盖范围时，用光学视距（LoS）测定一阶菲涅耳区60%的余隙足以确保忽略附加损耗（见图1）。对于非视距情况，折射损耗将非常严重。数据库必须准确地描述传播路径上地形和建筑物的情况，而且建筑物数据库的精度将限制射线预测结果的精度。当传播路径大于2 km时，还必须考虑地球曲率的影响。在处理过程中建筑物和植被应该作为不透明物来考虑。 图1 每栋房屋顶必须位于由Tx点和Rx点连接所构成的视线以下 从统计的角度来看，信号特征的测量结果与射线追踪模型吻合得比较好；但从测量结果来看，在没有一个完全视距的路径上，信号随位置、时间的变化非常剧烈。因此，由于实际建筑物数据库的精度有限，不可能对特别接近视距路径处的服务质量进行预测。 植被（特别是大树和较高的灌木丛）会严重损害服务质量，因此理论上数据库应该包括植被的信息。 测量结果表明，在典型的市区/郊区提供服务时，由于天线的波瓣很窄，建筑物和植被遮挡对用户的损害比多径反射要严重得多，因此，不必对反射进行计算（见§4.2.1）。 用于射线追踪评估的数据库可能是一个详细的面向对象的数据库，包含地形高度、单个建筑物轮廓（包括屋顶高度、外形数据）和以单独树丛或成片树林表征的植被。作为另外一个可供选择的方法，在确定（传播是否为）视距时也可以用包含地点高度的栅格数据库，该数据库可以从一个机载合成孔径雷达（SAR）测量得到（见表1）。 表 1 对数据库的最低要求 目 标 格 式 水平分辨率（m） 垂直分辨率（m） 地形 地点高度网格 50 1 建筑物 建筑物的位置、方向，或者高分辨率的栅格图像 1 1 植被 2.1.2 统计模型 对于发射机（Tx）和接收机（Rx）位置已确定的情况，合成传播路径上每栋建筑物的高度低于发射机和接收机连线在越过该建筑物处高度的概率，就可以得到发射机与接收机之间存在视距（LoS）射线的概率。图1示出上述地理状况，并定义了公式（1）中的参数。该模型假设在感兴趣的地区内地面平坦，或者地面倾斜度为一个常数。射线在障碍物处的高度hlos由下列公式计算： (1) 其中： htx：发射机的离地高度 hrx：距离rrx处的接收机的离地高度 rlos：发射机到障碍物的距离。 假设从平均角度来看，所有建筑物均匀分布，可以估计得出两点之间建筑物的数量。存在的视距（LoS）射线的概率为： (2) 其中br是被射线穿过的建筑物的数量。 对于这种简单模型来说，下列三个参数是必需的： — (：所有建筑物的占地面积与考虑的总占地面积之比（无量纲）； — (：单位面积内建筑物数量的平均值（栋/km2）； — (：