宏蜂窝模型的传播模型校正研究

1、宏蜂窝模型的传播模型校正研究!#$%?a+,b5acde模 型 $(%#%& )*+ 模 型 $,(-. /01! 2+ 模 型 $,(-./31!)456789:;#7 模型$,? 模型$aa 模型等! 以此为基础 还开发有标准宏蜂窝模型$ a?,-(b 的 cccc 模型$de,fb. 模型等!微蜂窝模型一般指适用于覆盖半径 g # 以内 的传播模型! 常用的微蜂窝模型包括 daa 微蜂窝模 型$标准微蜂窝模型等!,-. 模型校正的要素% 模型校正的首要基础是获取基站覆盖范围 的测试数据! 校正模型的有效性直接依赖于测试数 据的有效性和意义 一般用 ,4 测试和现网覆盖测 试两种方法获取测

2、试数据!,4 测 试 一 般 采 用 被 测 频 段 内 的 干 净 频 点 进 行以保证测试数据的有效性!现网覆盖测试的关键 是要保证测试数据不被网上的同频和邻频信号所干 扰! 对于 h-i 系统现网覆盖测试一般测试 j,2 频点# 对于 ,kil 系统 现网覆盖测试一般锁定某, 传播模型的概念传播模型是移动通信无线网络规划的基础!在移动通信中 采用合适的传播模型或校正过的传播模型可以提高覆盖预测的准确度#可以针对特定市 场的具体传播环境 设计出合理的无线网络建设方 案! 从而达到提高网络质量充分利用系统资源提 高运营商效益的目的!,-, 传播模型的分类移动通信传播环境远比自由空间复杂传播损

3、耗也难以用理论分析表述 因此必须以大量的测试数据为基础经统计处理总结出描述移动通信传播 损耗的模型!根据适用范围 可将传播模型划分为宏蜂窝模 型和微蜂窝模型两种!宏蜂窝模型一般指适用于覆盖半径 ! # 以外 的传播模型! 著名的宏蜂窝传播模型包括 $%#%&朱 悦 摘 要 详细介绍了宏蜂窝 传 播 模 型 校 正 的!# $#%基本操作流程! 结果分析及注意事项 对工程!# !#$%&()*+,-./)01234#56(7(89 :;)人员了解和开展模型校正工作有一定的指导 作用#李新建 关 键 词 移 动 通 信 传 播 模 型 模 型 校 正& ()*+)! 测试!$ !#$tu)(a5%

4、& !6+(v7(85 :;?a+/01+2*+.:= m879 8+=n8 o6 n&on+7op #oq=5,b5cdef./ghjkw+,?+x9+%p7pr &=8%5+8 p5s878 pq 788%=8 6o& +=p+7op &= n&=8=p+=q 6o& +:= &=6=&=p9= o6 +=9:p797p +o potmo%+ pq on=&+= #oq=5 +%p7p u3456%2#1iom75= 9o#%p79+7opv&on+7opfbcdno0123rseghjk+x9#oq=5ioq=5 +%p7p,4 .=8+# 模型校正的第二个要素是无线网络规划系统!常见的

5、规划系统一般都支持模型校正功能#区别在于不同的规划系统支持的传播模型不同# 校正方 法不同#可校正的参数不同!$ 模型校正的第三个要素是数字地图! 地图数 据对规划系统非常重要# 它是覆盖预测和模型校正 必需的数据!为保证传播模型的准确度#地图数据应 尽可能是最新数据#以反映地貌和建筑物的变化!% 模型校正的第四个要素是选择合适的传播 模型! 在规划系统中#首先要根据适用距离范围$测 试频段$天线高度等选择合适的模型类型%其次要根 据可校正参数$ 自动校正还是人工校正等情况选择 具体的传播模型! 模型校正的基本流程模型校正的基本流程可分为数据测试$ 数据预 处理$覆盖预测$模型校正和结果分析几

6、步!本文所举案例的测试方法为 & 测试# 规划系 统为 ()*+,# 数字地图精度为 -. /# 校正模型为011 宏蜂窝模型!# 数据测试!#$ 测试设备2 测试需要有一个测试基站发射射频信号# 然后用 2 测试设备进行路测! 2 测试所需主要 设备如表 3 所示# 其他工具包括天线支撑架$4. / 电源线$-. / 绳子$工具箱等#见图 5!发射机在使用前应进行测量# 以确定实际的输 出功率!%$! 站址选择在测试区域首先要选择有代表性的$ 满足以下 要求的测试站点&6 该站点附近的区域可以代表该区域地形$地 貌的特点%# 站址所在建筑物具有合适的高度%$ 天面便于架设发射机和天线# 天线

7、 47 / 范 围内没有明显的障碍物阻挡% 站址具备供电条件%8 业主同意架设设备%9 站址周围的道路便于车载测试等!图 $ & 测试所需其他工具应对选取的站址进行现场勘察# 以确保站址合适!$& 路由规划 路测前应仔细规划测试路由#并注意以下事项&6 同一路由最好不重复测量%# 根据预测的覆盖半径或工程经验估计最远 测试距离%序号设 备 名 称型 号5发射机:2;7-* 型双频信号源-全向天线=*?. a7?馈线3 b -c 超柔馈线d接收机e?d4-& 接收机4:!fe?d4-2 接收机内置 :!f?测试软件e?dgd 测试软件g计算机hij k-l功率计m数字相机! 相对于天线辐射方向的

8、横向和垂直方向的路由应尽量均匀! 路由在整个区域内应尽量均匀分布#! 避免在基站和路由间存在大面积水域#!#$ 设备安装在安装发射机$天线时应注意以下事项%$! 在高处利用绳子等工具搬运设备时应仔细 操作&以避免设备发生碰撞%! 确保天线支撑架牢固可靠&必要时可在支撑 架上连接重物&以保持天线稳定! 确保馈线连接牢固可靠! 天线安装牢固并保持垂直于地面#! 确保发射机的频率输出和功率输出设置正 确#设备安装完成后&可利用手持 &( 获得基站的 位置信息&也可利用路测系统在站址下测量&并记录 位置信息和天线的相对位置# 利用卷尺等工具测量 基站天线的高度&扇区型天线还应测量小区的方向# 对站址周

9、围环境进行全景拍摄# 必要时应在现场留 下简单说明及联系电话& 以避免无关人员意外操作 而影响测试#! 数据预处理一般情况下& 规划系统并不支持路测系统的数 据格式& 需要将路测系统的数据格式转换为规划系 统支持的数据格式&即数据预处理#利用 +1,2, 的输出功能也可以直接输出 3(7 文件#但它的数据合并功能较简单&并且合并后的数 据量很大&可能会超出 +83+* 的处理范围# 所以& 本 例 中 采 用 93:;8 将 +1,2, 的 ( 格式指规划系统支持的路测数据格式&在 本 文 中 指 4;?9 支 持 的 a#b#cd! =#$efc# 格式#!# 覆盖预测详细的4l?9 操作步

10、骤可参考(4dm$c ne#c)e afd#*&这里列出基本的流程和注意事项#$! 创建项目%! 地图导入! 模型编辑! 信道模板#! 创建基站 h! 天线选择 o! 载频指配6! 功率预算d! 覆盖预测#以上操作中&需要注意的是在 4;?9 中要选 取与测试天线最为接近的天线型号# 如果天线间还 存在增益上的差异&则可在功率预算中予以补偿#!$ 模型校正4;9? 支持的传播模型主要包括 *+ 模型 和 p$g$ 模型# 4l?9 中的模型校正为自动进行&应在其他工作完成后才打开发射机电源&快离开现场#!%&% 路测并尽在测试车上连接测试接收机$&)(&设置相应的测试参数&观察是否收到发射机的

11、信号#确认正确后 即可开始路测#路测中应注意满足 *+ 采样准则# *+ 采样准 则是指在本征长度为 ,- 个波长$采样 .- 个样点时& 测试数据与实际本地均值之差小于 / 0不考虑测 试设备的误差!#+1,2, 系统支持 34 测试&但没有明确的采样速率指标&在设置参数时无法与 *+ 采样规则直接因此限定了可校正的参数#*+ 模型的校正可以校对应#+1,2, 的实际采样速率与系统测试内容和处正斜率$截距 q 个参数或者斜率$截距$移动台天线高度指数 r 个参数#校正 q 个参数时&得到的斜率和截距比较直观& 并可依据工程经验修正# 此时得到的参数基本上可 以应用于同一类型的区域#!%$%&

12、 导入测试数据目 前 4l?9 只 支 持 测试数据量应足够大$对于扇区基站$ 每扇 区应至少有 个扇区之间的数据# 低于天 线最大增益 9: -3 范围外的数据通常会导致附加的 误差#!#$ 执行模型校正 执行模型校正要设置适当的参数#一般情况下最小信号值应取在89:bc99: -3+之间#角度选项缺省使用天线的水平波瓣宽度#图 中的有效点数为 9 de$校正后的标准方差 小于 d -3$说明结果有效# 被校正的参数值中$斜率 变化不大$而截距降低约 : -3$说明初始模型的预 测数据远比测试数据乐观#图 模型校正结果图用校正后的参数更新该扇区的模型参数$并重新计算覆盖预测#校正前后的覆盖预

13、测如图 所示#校正前的覆盖预测距离为 9: + 左右$ 校正后 的覆盖预测距离小于 +# 可见$新的预测范围与 测试数据相近$且远小于原始预测结果#距离选项限定了测试数据与基站的范围#缺省的选择是最小 9 英里$直到最远测试距离#本例中首先选择最小距离为 :?9 +#$结果分析结果分析主要是对测试数据(预测数据的误差直方图方差选项的缺省值为 :!8: -a#一般图 !覆盖预测结果对比图情况进行对比分析!#% 误差分析 在测试和校正过程中!差异$2& 数字地图与实际地理环境的差异$ & 测试频率与校正频率的差异 因此在进行测试和校正时! 必须尽量确保数据准确!#! 误差距离分布图误差距离分布图反

14、映了预测值)距离* 测 试 值+距离以及误差+距离的分布情况图 3 直观地反映了校正前后的误差平均值及相 对于距离的分布情况 校正前的误差均值分布在*( 04 上下!而校正后的误差均值分布在 ( 04 上下由于受软硬件系统的限制!必然会引入一些误差这些误差可能来源于以下情况(-& 发射机输出功率的稳定性及功率测量的准 确度$.& 馈线损耗和接头损耗计算的准确度$/& 发射天线安装时的垂直性$0& 基站坐标的准确度$1& 实际天线和规划系统天线% 垂直& 方向图的图 误差距离分布对比图从距离关系分析!英里#在#$%& 以下的数据量少! 并且较杂乱$ 大于(%& 的数据密集! 相对 !%英里&的分

15、布也较均匀因此!在分析时应将最小距!#$ 误差直方图误差直方图见图 &反映了不同误差值的分布 情况图 & 中的柱状图表示不同误差的数量! 曲线表 示均值为 $ 的正态分布情况 比较校正前后的误差离设置为大于 !+, 以上英里&)(%&!即 (%* 英里或 $%&图 ! 误差距离分布对比图为 ! 的正态分布曲线相去甚远! 而校正后的误差分多个测试情况的对比采取上述方法进行多次测试的情况对比见表!#布基本上符合均值为 ! 的正态分布形态!#$ 模型校正参数分析根 据 前 面 的 分 析 情 况 ! 将 最 小 距 离 设 置 为!# $%!重新运行模型校正!结果见图 &表 $测试情况对比表图 %

16、模型校正结果窗口将图 & 与图 比较!可以发现新的 ()* 数据量稍微减少!截距基本上无变化!斜率变化很大!方差 则减少了 !+ ,- 左右将图 & 中的参数与缺省的 ./ 模型参数进行 比较! 斜率由 0+1 变为 #23! 说明随着距离的增 大!信号的衰减比缺省值设定的要缓慢#截距由4#3 变为4+3&! 说明基站周围环境造成的传播损耗值 大于缺省值设定的情况测试数据的 .*5 与 6.*5 的比例情况说明!对 规划系统而言! 绝大部分测试点都属于 .*5 情况# 实测情况则表明 6.*5 情况占绝大部分 造成这一 情况的原因是数字地图缺少建筑物图层! 不能真实 反映实际的地貌特征 这种差

17、异也是导致截距相差0! ,- 的主要原因校正后的方差小于 + ,-!说明校正后的参数可 以用于该基站的覆盖预测 参考上文中提供的误差 距离分布图!可得出如下结论$7 % 参 数 校 正 后 的 ./ 模 型 可 以 用 于 该 基 站!# $% 以上范围的覆盖预测#8% 基 站 覆 盖 半 径 被 校 正 为 与 测 试 相 一 致 的0 $% 左右注$ ! 所校正的模型均为 ./ 模型 后 0 个基站位于同一城市的不同区域对比 ./ 模型缺省参数&斜率 0+1!截距4#3%!可得出如下结果$7% 规划系统中的缺省模型参数如果不经校正 即用于网络规划!将与实际测试情况相差很大8% 不同城市的传播参数是不同的!同一城市中 不同区域的参数取值也是不一致的9% 经过校正的宏蜂窝模型! 如果数据量足够 多!则最小有效可用范围可扩展到 !# $%!$ 结论为提高覆盖预测的准确度! 应针对特定市场的 具体传播环境进行模型校正为使模型校正取得可用结果! 在数据测