無線傳播模型測試與校正大唐移動通信設備有限公司2006年2月無線傳播原理和傳播模型介紹

第1章 概述

第2章 傳播模型測試

第3章 傳播模型校正2大唐移動?版權所有無線傳播原理和傳播模型介紹

1概述1.1 無線電波傳播的基本特性1.2 地形環境分類1.3 傳播模型3大唐移動?版權所有1概述

1.1無線電波傳播的基本特性自由空間傳播反射、折射、散射在空氣中傳播在兩種介質的界面傳播衍射遇到小型障礙物沿地球球面傳播衰減雨滴衰落大氣吸收衰落4大唐移動?版權所有1.1無線電波傳播的基本特性

1.1.1自由空間損耗5大唐移動?版權所有1.2地形環境分類

1.2.1地形分類準平滑地形

地形起伏高度在20m以內，起伏較平緩，地面平均高度相差不大的地形。丘陵地形

用地形起伏高度參數Δh表示。Δh值等于從接受點向發射點方向計算的10km內10％與90％的地形高度差，如圖孤立山丘

指傳播路徑上的一個孤立山丘，除接收點鄰近的障礙物以外，沒有其他物體對接收信號有干擾。對于UHF頻段，這種山丘可近似地看作刃形障礙。一般傾斜地形海（湖）陸混合路徑6大唐移動?版權所有1.2地形環境分類

1.2.2菲涅爾區域7大唐移動?版權所有1.2地形環境分類

1.2.3阻擋損耗

為了避免阻擋引入的附加損耗，必須使所有的障礙物都處于第一菲涅爾區以外8大唐移動?版權所有1.2地形環境分類

1.2.4地貌在傳輸損耗中的影響9大唐移動?版權所有1.3傳播模型

1.3.1無線傳播計算精確的場計算需要大量的電腦資源需要輸入大量詳細數據準確計算非常耗時場強預算更勝于計算場強預算模式要求合理的輸入數據總數快速（在網絡圖層中立即看到更改的影響非常重要）準確（結果直接影響硬件成本）商務需要（在合適的時間段內得到精確的結果）可根據實際測量進行參數調整10大唐移動?版權所有1.3傳播模型

1.3.2傳播模型常用傳播模型Cost231-OkumuraCost231-HataCost231-Walfish-IkegamiCost231-Hata經驗型Cost231-Walfish-Ikegami經驗型MacroVehicularEnvironmentDeploymentModel

J.E.Berg迭代模型

UE-UE模型BS-BS模型通用模型11大唐移動?版權所有1.3傳播模型

1.3.2.1Cost231-HataLp(dB)=46.3+33.9log10fc-13.82log10hb-a(hm)+(44.9-6.55log10hb)log10d+Cm

a(hm)=(1.1log10fc-0.7)hm-(1.56log10fc-0.8)Cm=0dB中等尺寸市區和中等樹木密度郊區中心

Cm=3dB大城市中心郊區：

Lps(dB)=Lp(urbanareas)-2(log10(fc/28))2-5.4

開闊地：

Lpo(dB)=Lp(urbanareas)-4.78(log10fc)2+18.33log10fc-40.94

使用條件

頻率范圍:1500-2000MHz

收發距離:1-20Km

基站天線高度:30-200m

移動臺距離:1-10m12大唐移動?版權所有1.3傳播模型

1.3.2.2通用模型PL=-K1-K2logd-K3logHeff+k4logHms+K5Diff.-K6logHefflogd-ClutterfactorPL=pathloss(dB)d=distance(m)Hms=effectivemobileantennaheightDiff.=diffractionlossHeff=effectivebasestationantennaheight(m)Clutterfactor=gainindBforthecluttertypeatthemobileposition

對不同設計區域，通過調整K1,K2,K3,K4,K5,k6來校正模型。13大唐移動?版權所有1.3傳播模型

1.3.2.2通用模型（續）商用軟件AIRCOM通用傳播模型：

PL=K1+K2logd+K3*Hms+K4*logHms+K5*logHeff+K6*logHeff*logd+K7Diff.+Clutterfactor商用軟件ATOLL通用傳播模型:PL=K1+K2*logd+K3*logHeff

+k4*logHms+K5*Diff.+K6*log*Heff*logd+Clutterfactor大唐移動網規軟件NPS通用傳播模型：

PL=K1+K2*logd+K3*logHeff

+k4*logHms+K5*Diff.+K6*logHeff*logd+Clutterfactor14大唐移動?版權所有1.3傳播模型

1.3.2.2通用模型（續）通用傳播模型是由Cost231_Hata模型推導演化而來場景

系數K密集市區一般市區郊區農村K130.927.915.6-4.6K244.944.944.944.9K35.835.835.835.83K40.40.40.40.4K5-6.55-6.55-6.55-6.55K61111四種場景下通用傳播模型(2GHz)Cost231_Hata15大唐移動?版權所有無線傳播原理和傳播模型介紹

第1章 概述

第2章 傳播模型測試

第3章 傳播模型校正16大唐移動?版權所有無線傳播原理和傳播模型介紹

2傳播模型測試2.1 測試方法2.2 測試設備介紹17大唐移動?版權所有2傳播模型測試

2.1 測試方法18大唐移動?版權所有2.1測試方法

2.1.1前言

CW測試

CarrierWaveContinuativeWave

連續波測試是進行模型校正的重要步驟，通過CW測試和數字地圖可以對模型進行校正，這些測試數據中的經緯度信息和接收電平形成模型校正的數據源。19大唐移動?版權所有2.1測試方法

2.1.2目的

通過連續波(CW)測試將連續波測試結果與預測結果相比較，校正傳播模型參數使模型符合實際地理環境，增加無線覆蓋預測的準確性Alcatel’sIconGallery(clickinPresentationMode)Alcatel’sMediaLibrary(clickinPresentationMode)20大唐移動?版權所有2.1測試方法

2.1.3測試流程1.地形地貌劃分2.站址選擇3.搭建測試平臺4.路測21大唐移動?版權所有

2.1.3測試流程

2.1.3.2站址選擇選擇站址原則站址數量：根據一般經驗，在人口密集的大城市，測試站址應不少于5個；對于中小城市一般一個測試站址就夠了，這主要取決于測試基站天線高度及其EIRP大小代表性站址：選擇的原則是要使它能夠覆蓋規劃區內所有的地物類型(這些地物類型來自數字地圖)多種模型：如果測試環境需要用多個模型來描述其傳播特性，則各個模型所對應的區域要仔細的定義好區域重疊：盡量增加各個站之間的測量重疊區，不過需注意保證站點間距離合理22大唐移動?版權所有2.1.3測試流程

2.1.3.2站址選擇（續）選擇站址標準

a.天線高度大于20米

b.天線高于最近的障礙物5米以上

23大唐移動?版權所有發射子系統：發射天線、饋線、高頻信號源、天線支架接收子系統：測試接收機、GPS接收機、測試軟件、便攜機等

2.1.3測試流程

2.1.3.3搭建測試平臺24大唐移動?版權所有

2.1.3測試流程

2.1.3.4路測選擇測試路徑原則地形：測試路徑必須照顧到區域中所有的主要地形高度：如果該區域地形起伏差異大則測試路徑必須照顧到區域中不同高度的地形距離：測試路徑必須照顧到區域中離站點不同距離的位置方向：縱向和橫向路徑上的測試點數需保持一致長度：1次CW測試的路程總長度應大于60km點數測試點數越多越好(要求>10000點>4小時)重疊：不同站點的測試路徑可盡量重疊以增加模型可靠性25大唐移動?版權所有典型性

所采集的測試數據必須足夠典型從而能夠代表該地區的電磁傳播特性平衡性

所采集的測試數據必須“成比例”的反映該地區的電磁傳播特性選擇測試路徑原則

2.1.3測試流程

2.1.3.4路測26大唐移動?版權所有

2.1.3測試流程

2.1.3.4路測（續）采樣符合李氏定理：40波長，采集50個數點車速上限：Vmax=0.8λ/Tsample（滿足李氏定理）車速下限：Vmin=0.38λ/Tsample(滿足抽樣點的弱相關性要求)異常情況下測試結果必須從采樣數據中剔除若用定向天線進行CW測試，測試路線從主瓣覆蓋區域中選取27大唐移動?版權所有2傳播模型測試

2.2測試設備介紹發射機最大輸出功率不小于43dBm(20W)

可在3G頻段內自由設置頻率接收機要求為寬帶掃頻接收機靈敏度不小于-120dBm發射天線全向極化天線提供完整的天線參數，包括輻射方向圖GPS接收機提供準確的定位信息，有較高的靈敏度能提供相應的通信接口28大唐移動?版權所有2傳播模型測試

2.2測試設備介紹（續）軟件路測軟件：Outum

后臺分析軟件：Nopi

網絡規劃軟件：NPS數字地圖更新期限一年內市區地圖精度要求20m或更高，郊區農村的地圖精度要求50m以上地物類型齊全其他輔助工具

手提電腦、頻譜分析儀、駐波分析儀、數碼相機和指南針等29大唐移動?版權所有無線傳播原理和傳播模型介紹

第1章 概述

第2章 傳播模型測試

第3章 傳播模型校正30大唐移動?版權所有小區規劃更準確、合理投資經濟且能滿足用戶需求無線傳播原理和傳播模型介紹

3傳播模型校正31大唐移動?版權所有無線傳播原理和傳播模型介紹

3傳播模型校正3.1 傳播模型校正流程3.2 傳播模型校正算法3.3 傳播模型案例分析32大唐移動?版權所有3傳播模型校正

3.1 傳播模型校正流程33大唐移動?版權所有3傳播模型校正

3.1傳播模型校正流程測試數據導入建立模型模型校正分析結果誤差是否滿足是校正結束否測試數據處理設置參數模型校正流程圖34大唐移動?版權所有3.1傳播模型校正流程

3.1.1測試數據導入目的：

將路測數據轉換格式，以滿足模型校正對文件格式的要求

工具：

大唐后臺分析軟件Nopi格式轉換地圖修正如果CW測試數據和數字地圖不對應時，要對地圖進行修正地圖修正方法修改數字地圖的直角坐標的四個參數，使之與測試數據達到最優匹配35大唐移動?版權所有

地圖修正如果CW測試數據和數字地圖不對應時，要對地圖進行修正地圖修正方法修改數字地圖的直角坐標的四個參數，使之與測試數據達到最優匹配3.1傳播模型校正流程

3.1.1測試數據導入36大唐移動?版權所有3.1傳播模型校正流程

3.1.2測試數據處理1.數據過濾2.數據離散3.地理平均37大唐移動?版權所有3.1.2測試數據處理

3.1.2.1數據過濾濾除掉沒有經緯度信息的數據濾除掉經緯度有飄移的數據濾除掉超出接收機靈敏度范圍的數據由天線方向圖不準導致的錯誤數據38大唐移動?版權所有3.1.2測試數據處理

3.1.2.2數據離散移動通信的傳播

X為距離

r(x)為接收信號

r0(x)為瑞利衰落

m(x)為本地均值長期衰落和空間傳播損耗的合成

2L為平均采樣區間長度也叫本征長度本征長度為進行地理平均長度2G頻段為6米即40波長GPS定位速度遠慢于接收機接收速度不能直接做地理平均需做離散處理將這些測量記錄按時間順序均勻分布到兩點之間的路段，滿足在測試路線上每6米長度內有足夠的點數39大唐移動?版權所有3.1.2測試數據處理

3.1.2.3地理平均地理平均的目的消除快衰落保留慢衰落地理平均的方法方法一：將整個區域做柵格，柵格的邊長為6米，將落到每個柵格內的數據做算術平均，并以柵格的中心作為新的位置點方法二：沿路徑等間距分段，每段6米，將每段內的數據進行算術平均，并統一選某點為平均值的位置點40大唐移動?版權所有3.1傳播模型校正流程

3.1.3建立模型建立模型建立一個待校正的通用傳播模型模型參數設置k1-k7地物損耗因子偏置量設置有效天線高度類型選擇衍射損耗計算方法選擇地物損耗計算方法選擇41大唐移動?版權所有3.1傳播模型校正流程

3.1.4設置參數信息設置

保證天線配置，頻率設置，經緯度信息，傳播模型的選擇等正確無誤42大唐移動?版權所有3.1傳播模型校正流程

3.1.4設置參數（續）過濾條件設置距離過濾建議將r<200m和r>3000m的數據濾除信號強度過濾建議Signal>-45dBm和Signal<-100dBm的數據濾除Clutter過濾建議將落在Clutter內樣點數少于300個的Clutter濾除角度過濾對于定向天線，建議濾除距天線主瓣方向半功率波束角以外的數據43大唐移動?版權所有3.1.傳播模型校正流程

3.1.5模型校正手動校正操作方法：只對選定的參數或地物損耗因子進行校正校正參數順序：依據各變量(系數K后的變量比如log(d))與預測誤差的相關系數大小順序，建議校正順序為K2、K5、K3、K6、K4，最后地物損耗因子優點：算法收斂速度快，穩定性好自動校正操作方法：自動對所有需要校正的參數K和地物損耗因子優點：校正的參數是手動校正的最終收斂解，誤差均值為零，均方差最小44大唐移動?版權所有3.1傳播模型校正流程

3.1.5模型校正（續）地物損耗因子的校正網規軟件NPS支持MaxDistanc=0時的地物損耗因子校正需要設置其中一個參考地物損耗因子，設置偏置量一般為0（一般是市區）

所有的地物損耗因子校正后誤差均值為045大唐移動?版權所有3傳播模型校正

3.2 模型校正算法46大唐移動?版權所有3傳播模型校正

3.2模型校正算法一元線性回歸方法

應用：傳播模型單個參數的校正準則：最小二乘估計OLS

線性無偏性最小方差性47大唐移動?版權所有OLS估計量的性質也完全同一元情形：48大唐移動?版權所有3傳播模型校正

3.2模型校正算法（續）校正前校正后49大唐移動?版權所有3傳播模型校正

3.2模型校正算法（續）多元線性回歸方法

用于傳播模型多個參數的校正，以下幾種情況是不適用的:

相關性失常兩個變量相互依賴最小二乘法用于傳播模型的自動校正50大唐移動?版權所有3傳播模型校正

3.3傳播模型校正案例分析城市A傳播模型校正(CW測試)A密集市區傳播模型參數校正

參數K校正值(2GHz)K114.64K250.42K35.83K40.11K5-6.55K6051大唐移動?版權所有3傳播模型校正

3.3傳播模型校正案例分析（續）附圖a52大唐移動?版權所有3傳播模型校正

3.3傳播模型校正案例分析（續）城市A傳播模型校正(CW測試)b一般市區傳播模型參數校正

參數K校正值(2GHz)K140.42K240.51K35.83K40.16K5-6.55K60