室外传播模型 -- 关于Hata模型及CCIR模型的介绍

电波传播预测模型分为室内传播模型与室外传播模型两种，事实上，目前室外传播模型比室内传播模型要更加成熟。

这里主要了解一下室外传播模型中应用广泛的Hata模型。Hata模型适用于宏蜂窝（小区半径大于1Km）的路径损耗预测，根据应用的频率不同，又分为下面两种：

①Okumura-Hata模型，适用的频率范围为150M~1500MHz，主要用900MHz。
②COST-231 Hata模型，是COST-231委员会将频率扩展到2GHz的Hata模型扩展版本。

1. Okumura-Hata模型

Okumura-Hata模型预测出了三种环境（城市、郊区、露天）下的中值路径损耗，可以表示为：

其中，L 是分贝形式的路径损耗，r 为覆盖范围，单位Km。这些式子的参数取决于工作频率 f_c、发射台和接收台的有效高度 h_te 和 h_re，可以用下面的经验公式表示为：

其中，f_c单位是 MHz，h_te 和 h_re单位是 m，α(h_re ) 表示有效天线修正因子。参数B表示路径损耗指数，参数C和D表示郊区与开放环境的固定损耗。

将上面的经验公式进行简化，可以写为：

各参数含义如下：
f_c ——工作频率，单位为MHz。
h_te ——基站天线有效高度，单位m，定义为基站天线实际海拔高度与基站沿传播方向向实际距离内的平均地面海拔高度之差，也就是h_te=h_BS-h_ga。
h_re ——移动台天线有效高度，单位m，定义为移动台天线海拔高度。
d ——基站天线与移动台天线之间的水平距离，单位Km。
α(h_re ) ——有效天线修正因子，单位为dB，它是基于天线高度的相关因子，并且是以环境为自变量的函数，具体定义如下：

C_cell ——小区类型校正因子，具体算法如下：

C_terrain ——地形校正因子。地形校正因子反映了一些重要的地形环境对于传输损耗的影响（比如水域、建筑、树木），合理的地形校正因子可以通过对传播模型的测试进行人为设定。

2. COST-231 Hata模型

COST-231 Hata模型是由COST-231委员会将频率扩展到2GHz的Hata模型扩展版本，应用频率为1500M~2000MHz。其路径损耗计算的经验公式为：

其中，C_m为大城市中心校正因子，计算方式如下：

3. 两种Hata模型的比较

Okumura-Hata模型与COST-231 Hata模型的区别主要是频率衰减系数不同，前者的频率衰减因子为26.16，后者为33.9。除此之外，COST-231 Hata模型还增加了一个大城市中心校正因子C_m，大城市中心的路径损耗增加3dB。

4. CCIR模型

CCIR模型是Hata模型在城市传播环境下的应用，和Hata城市模型相比，CCIR模型粗略地考虑了建筑物密度对路径损耗的影响，在模型中除了需要Hata模型的参数外，还需要地理数据给出被建筑物覆盖的区域的百分比参数，这个参数定义为覆盖区域内被建筑物覆盖的面积与总面积的比值，反映了建筑物的密度，这个参数从地理数据不难获得。

CCIR模型给出了反映自由空间路径损耗和地形引入的路径损耗联合效果的经验公式：

其中校正因子B的计算方法如下：