建筑物遮挡ITU.doc

ITU-R -4建议书
3-60 GHz频带范围内地面宽带无线电接入系统
设计所需的传播数据和预测方法
(ITU-R 203/3号研究课题)
(1999-2001-2003-2005-2007年)
范围
宽带无线接入是为个人家庭和小型商业企业提供宽带的一种重要方法。本建议书论述3-60 GHz频带范围内的系统,并提供有关视距覆盖范围和非视距传播机制的重要指南。对会受降雨影响的系统,提供了方法,通过从两个基站中选择一个基站以及选择降雨情况下的覆盖范围减小量,来对差异改善情况进行估计。提供了有关宽带失真的指南。
国际电联无线电通信全会,
考虑到
a) 为了对地面宽带无线电接入系统进行合理的规划,需要适当的传播信息和预测方法;
b) 本建议书对单个链路的设计并未涉及地区方面的问题,
建议
1 在设计3-60 GHz频带范围内地面宽带无线电接入系统时,应采用附件1中所述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无线电解决方案,这些方案目前已经进入实用阶段。正在考虑和引入几种系统,如本地多点分配系统(LMDS)、本地多点通信系统(LMCS)和点对多点(P-MP)系统。总的来说,这些系统都可以称为宽带无线接入系统(BWA)。正在制定国际标准,例如基于IEEE 和 HiperMAN的WiMAX。
关于无线电波传播问题,在网络规划、运营商、制造团体和监管机构方面需要提供良好的设计指南。
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。
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。§。然而,在许多地区无法获得适当的数据库,因而推荐采用§。
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§)。
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
处理反射和散射
在市区环境中,建筑物附近的反射可作为非视距(NLoS)条件下的主要传播机制。在大型数据库中计算反射的有效方法一直以来是众多研究和文献的主题。在考虑多次反射和衍射时,除了最普通的情形,对所有其它情形,该问题将变得难以处理。出于该原因,建议使用具有各自通向和来自反射物路径、具有各自垂直和水平衍射损耗的一次反射模型。
粗糙表面散射模型
为了尽可能降低计算费用,建议使用此处提供的简单模型。对来自粗糙表面的非相干散射,该模型是一