实验一 Matlab仿真Okumura-Hata传播模型（虚拟仿真）
一、实验目的
1、了解Okumura-Hata模型的应用场合。
2、理解Okumura-Hata模型公式中各个参数的含义。
3、掌握Okumura-Hata模型建模方法及仿真编程方法。
二、实验内容
1、编程建立Okumura- Hata传播模型，画出频率---路径损耗图，要求图中用曲线族的形式表示不同的应用环境和距离。
2、使用建立的Okumura- Hata传播模型，编程预算基站天线高度。
三、实验原理及说明
移动通信系统中的无线电波是在不规则地形情况下进行传播的，在估算路径损耗时，应考虑特定地区的地形因素，预测模型的目标是预测特定点或特定区域（小区）的信号强度，但在方法复杂性和精确性方面差异很大，因此针对不同地形特点，要选择最适合于本地的预测模型。
无线电波传播的特性受不同地形地物环境影响较大，在传播预测模型中通常将地形划分为城区、郊区、开阔地和空间自由传播四种情况，城市郊区人口密度介于乡村和繁华市区，基站规划需同时考虑覆盖范围和用户容量两方面因素，随着移动用户的急剧增加，目前城市郊区基站的覆盖范围通常不足1km，要选择预测模型，需将该地区具有代表性的测量数据代人模型,根据仿真结果以确定出可选用的模型。
Okumura-Hata模型是根据测试数据统计分析得到的经验公式，其适用频率范是150MHz到1500MHz，适用于小区半径大于1km的宏蜂窝系統，基站有效天线高度在30m到200m之间，移动台有效天线高度在1m到10m之间。Okumura-Hata模型以市区传播损耗为基准，在此基础上对其它地形做了修正。
人们通过大量的实地测量和拟合，总结归纳了多种无线电波经验模型。目前应用较为广泛的是Okumura模型，使用该模型时需对影响电波传播特性的参数，如频率因子，距离因子，天线高度进行修正，以获得较准确的预测结果。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通过对其他预测模型的分析对比，并与实测数据的仿真比较，得出了Okumuma-Hata预测模型更接近实测值的结论。为使Okumura-Hata模型能采用计算机进行预测，对Okumura-Hata模型的基本中值场强曲线进行了拟合处理，得到基本传输损耗的计算公式。
利用matlab软件，对模型进行仿真，并对结果进行分析。Okumura-Hata模型也是根据突测数据建立的模型，该模型提供的数据较齐全，适用于VHF和UHF频段。该模型的特点是：以准平坦地形大城市地区的场强中值路径损耗作为基准，对不同的传播环境和地形条件等因素用校正因子加以修正。
当移动台的高度为典型值hr=1.5m时，按Okumura-Hata模型计算路径损耗的公式为：
Lurban(dB)=69.55+26.16lgfc-13.82lghb-a(hm)+(44.9-6.55lg(hb))lg(d)
其中：
Lurban：市区准平滑地形电波传播损耗中值（dB）
fc：工作频率（MHz）
hb：基站天线有效高度（m）
hm：移动台天线有效高度（m）
d：移动台和基站之间的距离（km）
a（hm）：移动台有效天线高度的修正因子
四、实验设备
一台安装Matlab的PC机。
五、实验方法
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200米，手机天线高度是3米情况下，不同传播距离和不同载波领率条件下的传播损耗中值。画出相应的曲线。
2、分析Okumura-Hata方法比较电波在不同频率、不同场景等情况下传播规律。
3、仿真代码如下：
clearall;
close all;
clc;
hb=200;
hm=3;
Ib1=0;
Ib2=0;
Ib3=0;
Ib4=0;
for d=[1 2 5 10 30 50 60 80 100]
f1=100:0.1:300;
%步长 0.1
f2=300:0.1:3000;
Ib11=69.55+26.16*log10(f1)-13.82*log10(hb)-(8.29*(log10(1.54*hm).^2)-1.1)+((44.9-6.55*log10(
hb))*log10(d)); %大城市 fc<=300hz
Ib12=69.55+26.16*log10(f2)-13.82*log10(hb)-(3.2*(log10(11.754*hm).^2)-4.97)+((44.9-6.55*log
10(hb))*log10(d)); %大城市 fc>=300hz
Ib21=Ib11-2*(log10(f1/28)).^2-5.4;%郊区路径损耗的修正
Ib22=Ib12-2*(log10(f2/28)).^2-5.4;
Ib31=Ib11-4.78*(log10(f1)).^2+18.33*log(f1)-40.94;%开阔地路径损耗的修正
Ib32=Ib12-4.78*(log10(f2)).^2+18.33*log(f2)-40.94;
f=[f1 f2];
%构造一个矩阵
Ib1=[Ib11 Ib12];%大城市
Ib2=[Ib21 Ib22];%郊区
Ib3=[Ib31 Ib32];%开阔地
figure(1);
hold on;
plot(f,Ib1,'r');
title('大城市');
xlabel('频率/MHz');
ylabel('损耗中值/dB');
grid;
figure(2);
hold on;
plot(f,Ib2,'b');
title('郊区');
xlabel('频率/MHz');
ylabel('损耗中值/dB');
grid;
figure(3);
hold on;
plot(f,Ib3,'g');
title('开阔地');
xlabel('频率/MHz');
ylabel('损耗中值/dB');
grid;
End
仿真结果如下:
图1-1 大城市损耗中值仿真结果图
图1-2 郊区损耗中值仿真结果图
图1-3 开阔地损耗中值仿真结果图
