Enterprise、Plannet與TEMS宏蜂窩模型對(duì)比V12.doc

Enterprise 3G、Planet 3G與TCP宏蜂窩模型對(duì)比無(wú)線一所 黃海藝 區(qū)奕寧摘 要：本文對(duì)Enterprise 3G、Planet 3G以及TCP三種3G規(guī)劃軟件的宏蜂窩模型進(jìn)行對(duì)比，并推導(dǎo)三種宏蜂窩模型的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系；其結(jié)果有利于在規(guī)劃工作中將其中一種規(guī)劃軟件的宏蜂窩傳播模型參數(shù)轉(zhuǎn)換為其它兩種宏蜂窩傳播模型，并應(yīng)用相應(yīng)的規(guī)劃軟件進(jìn)行3G規(guī)劃仿真，為規(guī)劃方案的效果提供多方驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：宏蜂窩，傳播模型，規(guī)劃仿真一、概述近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，以移動(dòng)通信業(yè)務(wù)為代表的個(gè)人通信業(yè)務(wù)的需求持續(xù)增長(zhǎng)，在近十年取得了蓬勃的發(fā)展，并且已經(jīng)開(kāi)始從單一的語(yǔ)音業(yè)務(wù)向多種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)演進(jìn)。新興的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）以能提供更高的數(shù)據(jù)速率、更好的通信質(zhì)量和支持更多的通信業(yè)務(wù)獲得了廣泛關(guān)注。隨著我國(guó)3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)牌照發(fā)放的日漸逼近，各大運(yùn)營(yíng)商都在積極做好3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的技術(shù)儲(chǔ)備工作，而各相關(guān)廠家和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)咨詢單位也在積極探討3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的技術(shù)，掀起了一場(chǎng)3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)研究和探討的新高潮。在3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過(guò)程中，規(guī)劃仿真是規(guī)劃方案效果驗(yàn)證的重要方法，而電波傳播模型則是影響規(guī)劃仿真精確度的關(guān)鍵因素之一。然而，目前多款3G規(guī)劃仿真軟件，如英國(guó)AIRCOM公司的Enterprise 3G，Marconi公司的Planet 3G以及Ericsson公司的TEMS TCP等，其傳播模型公式并不一致，導(dǎo)致在某款仿真軟件調(diào)校的模型參數(shù)無(wú)法直接在其它3G規(guī)劃仿真軟件中使用，從而限制了傳播模型調(diào)校結(jié)果的應(yīng)用范圍，對(duì)規(guī)劃方案效果的多方驗(yàn)證造成了阻礙。本文主要針對(duì)目前常用的三款3G規(guī)劃仿真軟件Enterprise 3G、Planet 3G以及TEMS TCP的宏蜂窩模型進(jìn)行對(duì)比，并推導(dǎo)三種宏蜂窩模型的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系；其結(jié)果有利于在規(guī)劃工作中將其中一款規(guī)劃軟件的宏蜂窩傳播模型參數(shù)轉(zhuǎn)換為其它兩款宏蜂窩傳播模型，并應(yīng)用相應(yīng)的規(guī)劃軟件進(jìn)行規(guī)劃仿真，為規(guī)劃方案的效果提供多方驗(yàn)證。二、Enterprise 3G、Planet 3G及TCP宏蜂窩模型介紹Enterprise 3G、Planet 3G以及TCP都可用于3G規(guī)劃仿真，各軟件的相關(guān)介紹見(jiàn)下表所示：表2-1 Enterprise 3G、Planet 3G及TCP軟件介紹軟件名稱(chēng)軟件簡(jiǎn)介宏蜂窩模型模型原型Enterprise 3GEnterprsie 3G是英國(guó)AIRCOM公司的規(guī)劃仿真軟件Enterprise的子模塊。Standard modelHata模型Planet 3GPlanet 3G是英國(guó)Marconi公司的規(guī)劃仿真軟件Planet的子模塊。Planet modelHata模型TCPTCP是瑞典Ericsson公司的規(guī)劃仿真軟件TEMS的子模塊。9999 modelHata模型由表2-1可以看出，Enterprsie 3G、Planet 3G以及TCP所使用的宏蜂窩模型原型都是Hata模型，這也是三種宏蜂窩模型可以相互轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。本節(jié)首先介紹Hata模型，然后分別對(duì)Enterprsie 3G、Planet 3G以及TCP所使用的宏蜂窩進(jìn)行介紹。2.1 Hata模型Hata模型是一種廣泛使用的傳播模型，根據(jù)應(yīng)用范圍不同,Hata模型分為Okumura-Hata模型以及COST-231 Hata模型。l Okumura-Hata模型Okumura-Hata模型適用于小區(qū)半徑大于1km的宏蜂窩系統(tǒng)，適用的頻率范圍為1501500MHz，基站有效天線高度在30200m之間，移動(dòng)臺(tái)有效天線高度在110m之間。該模型以市區(qū)傳播損耗為標(biāo)準(zhǔn),在此基礎(chǔ)上對(duì)其他地形做了修正。在市區(qū)，Okumura-Hata經(jīng)驗(yàn)公式如下：式中，為路徑損耗，f是載波頻率；hte是發(fā)射天線有效高度；hre是接收天線有效高度；d是發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離；a(hre)是移動(dòng)天線修正因子。l COST-231 Hata模型在不少城市的高密度區(qū)，簡(jiǎn)單的使用Okumura-Hata模型將出現(xiàn)預(yù)測(cè)值明顯偏高的問(wèn)題。因此產(chǎn)生了Okumura-Hata的擴(kuò)展模型，即COST-231 Hata模型。COST-231 Hata模型路徑損耗的計(jì)算公式為：式中，為路徑損耗，f是載波頻率；hte是發(fā)射天線有效高度；hre是接收天線有效高度；d是發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離；a(hre)是移動(dòng)天線修正因子；為大城市中心校正因子。2.2 Enterprise 3G宏蜂窩模型Enterprsie 3G宏蜂窩模型為Standard model，其原型為Hata模型，Standard model的模型公式如下：式中：為路徑損耗； 為衰減常數(shù)； 為距離衰減系數(shù)； 和為移動(dòng)臺(tái)天線高度修正系數(shù)； 和為基站天線高度修正系數(shù)； 為繞射修正系數(shù)； 為地物衰減修正值； 為衍射損耗 為測(cè)試基站與移動(dòng)臺(tái)之間的距離(km)； 為測(cè)試基站天線的有效高度(m)； 為移動(dòng)臺(tái)天線的有效高度(m)；由上述傳播模型路徑損耗計(jì)算公式可見(jiàn)，ENTERPRISE 3G模型校正所用模型是基于傳統(tǒng)HATA 模型，并考慮了地貌及無(wú)線信號(hào)衍射情況。2.3 Planet 3G宏蜂窩模型Planet 3G宏蜂窩模型為Planet model，其原型同樣為Hata模型，模型公式為：式中：為路徑損耗； K1為衰減常數(shù)； K2為距離衰減系數(shù)； K3 和K5為基站天線高度修正系數(shù)； K4為繞射修正系數(shù)； K6移動(dòng)臺(tái)天線高度修正系數(shù)； Kclutters為地物衰減修正值； Diffn為衍射損耗 d為測(cè)試基站與移動(dòng)臺(tái)之間的距離(m)；為測(cè)試基站天線的有效高度(m)；為移動(dòng)臺(tái)天線的有效高度(m)；由上述傳播模型路徑損耗計(jì)算公式可見(jiàn)，Planet 3G模型校正所用模型是基于傳統(tǒng)HATA 模型，并考慮了地貌及無(wú)線信號(hào)衍射情況。2.4 TCP 9999宏蜂窩模型TCP宏蜂窩模型為9999 model，其原型同樣為Hata模型，模型公式如下：其中：式中：為路徑損耗； A0為衰減常數(shù)； A1為距離衰減系數(shù)； A2 和A3為基站天線高度修正系數(shù)； 為繞射修正系數(shù)； KDFR為衍射損耗； JDFR為地球曲率衍射損耗（距離較小時(shí)可以忽略不計(jì)） mkmobile為地物衰減修正值； d為測(cè)試基站與移動(dòng)臺(tái)之間的距離(km)； HEBK為測(cè)試基站天線的有效高度(m)； hm為移動(dòng)臺(tái)天線的有效高度(m)；由上述傳播模型路徑損耗計(jì)算公式可見(jiàn)，TCP 9999模型校正所用模型是基于傳統(tǒng)HATA 模型，并考慮了地貌及無(wú)線信號(hào)衍射情況。三、Enterprise 3G、Planet 3G及TCP模型相互轉(zhuǎn)換公式3.1 Enterprise 3G與Planet 3G宏蜂窩模型轉(zhuǎn)換下表列出了Enterprise 3G與Planet 3G宏蜂窩模型，其中具體參數(shù)含義請(qǐng)參見(jiàn)2.2節(jié)與2.3節(jié)。需要說(shuō)明的是，由于Enterprise 3G的傳播模型公式中距離d的單位為km，而Planet 3G的傳播模型公式中的距離為m，因此統(tǒng)一單位后，Planet 3G的模型公式略有變化。表3.1-1 Enterprise 3G與Planet 3G傳播模型公式對(duì)比表模 型公 式Enterprise 3GPlanet 3G把兩模型中公式形式與參數(shù)含義相應(yīng)的部分列表對(duì)應(yīng)如下Enterprsie 3G宏蜂窩傳播模型Planet 3G宏蜂窩傳播模型上表中，Enterprise 3G模型公式中除了K4外Planet 3G模型公式均有相關(guān)參數(shù)與之相對(duì)應(yīng)，但Enterprise 3G模型中K4取值為0，而且絕大多數(shù)情況下不考慮調(diào)校。因此不影響Enterprise 3G模型與Planet 3G模型的相互轉(zhuǎn)換。可以進(jìn)一步整理出Enterprise 3G與Planet 3G宏蜂窩模型參數(shù)的轉(zhuǎn)換公式如下表所示：Enterprsie 3G宏蜂窩傳播模型Planet 3G宏蜂窩傳播模型03.2 Enterprise 3G與TCP 9999宏蜂窩模型轉(zhuǎn)換下表列出了Enterprise 3G與TCP 9999宏蜂窩模型，其中具體參數(shù)含義請(qǐng)參見(jiàn)2.2節(jié)與2.4節(jié)。表3.2-1 Enterprise 3G與TCP 9999傳播模型公式對(duì)比表模 型公 式Enterprise 3GTCP 9999把兩模型中公式形式與參數(shù)含義相應(yīng)的部分列表對(duì)應(yīng)如下，需要說(shuō)明的是TCP 9999模型考慮了，即電波的頻率因子，在Enterprise 3G模型中實(shí)際已經(jīng)將該因子考慮在K1中。Enterprsie 3G宏蜂窩傳播模型TCP 9999宏蜂窩傳播模型上表中，Enterprise 3G模型公式中的所有參數(shù)在TCP 9999模型公式中基本均有相關(guān)參數(shù)與之相對(duì)應(yīng)。需要說(shuō)明的是，TCP 9999模型中與移動(dòng)臺(tái)高度Hm相關(guān)的因子為定值，而Enterprise 3G模型中為K3及K4，但由于移動(dòng)臺(tái)高度一般取值1.5m，同時(shí)在Enterprise 3G模型中K3一般取值-2.55，K4取值為0，而且絕大多數(shù)情況下不考慮調(diào)校，因此與TCP 9999模型的取值差別不大，不影響Enterprise 3G模型與TCP 9999模型的相互轉(zhuǎn)換。此外，TCP 9999模型考慮了地球的曲率的衍射損耗，Enterprise 3G模型沒(méi)有考慮，但距離小于50km時(shí)，地球曲率的衍射損耗可忽略不計(jì)，因此同樣不影響Enterprise 3G模型與TCP 9999模型的相互轉(zhuǎn)換?？梢赃M(jìn)一步整理出Enterprise 3G與TCP 9999宏蜂窩模型參數(shù)的轉(zhuǎn)換公式如下表所示：Enterprsie 3G宏蜂窩傳播模型TCP 9999宏蜂窩傳播模型3.3 Planet 3G與TCP 9999宏蜂窩模型轉(zhuǎn)換下表列出了Planet 3G與TCP 9999宏蜂窩模型，其中具體參數(shù)含義請(qǐng)參見(jiàn)2.3節(jié)與2.4節(jié)。需要說(shuō)明的是，由于Planet 3G的傳播模型公式中距離d的單位為m，而TCP 9999傳播模型公式中的距離為km，因此統(tǒng)一單位后，TCP 9999的模型公式略有變化。表3.3-1 Planet 3G與TCP 9999傳播模型公式對(duì)比表模 型公 式Planet 3GTCP 9999把兩模型中公式形式與參數(shù)含義相應(yīng)的部分列表對(duì)應(yīng)如下，需要說(shuō)明的是TCP 9999模型考慮了，即電波的頻率因子，在Planet 3G模型中實(shí)際已經(jīng)將該因子考慮在K1中。Planet 3G宏蜂窩傳播模型TCP 9999宏蜂窩傳播模型上表中，Planet 3G模型公式中的所有參數(shù)在TCP 9999模型公式中基本均有相關(guān)參數(shù)與之相對(duì)應(yīng)。需要說(shuō)明的是，TCP 9999模型中與移動(dòng)臺(tái)高度Hm相關(guān)的因子為定值，而Planet 3G模型中為K6，但由于移動(dòng)臺(tái)高度一般取值1.5m，同時(shí)在Planet 3G模型中K6一般取值為3左右，因此與TCP 9999模型的取值差別不大，不影響Planet 3G模型與TCP 9999模型的相互轉(zhuǎn)換。此外，TCP 9999模型考慮了地球曲率的衍射損耗，Planet 3G模型沒(méi)有考慮，但距離小于50km時(shí)，地球曲率的衍射損耗可忽略不計(jì)，因此同樣不影響Planet 3G模型與TCP 9999模型的相互轉(zhuǎn)換。可以進(jìn)一步整理出Enterprise 3G與TCP 9999宏蜂窩模型參數(shù)的轉(zhuǎn)換公式如下表所示：Planet 3G宏蜂窩傳播模型TCP 9999宏蜂窩傳播模型四、結(jié)論及后續(xù)工作本文首先針對(duì)目前常用的三款3G規(guī)劃仿真軟件Enterprise 3G、Planet 3G以及TEMS TCP的宏蜂窩模型進(jìn)行對(duì)比，然后推導(dǎo)出三種宏蜂窩模型的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。其結(jié)果有利于在規(guī)劃工作中將其中一款規(guī)劃軟件的宏蜂窩傳播模型參數(shù)轉(zhuǎn)換為其它兩款宏蜂窩傳播模型，并應(yīng)用相應(yīng)的規(guī)劃軟件進(jìn)行規(guī)劃仿真，為規(guī)劃方案的效果提供多方驗(yàn)證。今后研究工作可以在這基礎(chǔ)上從兩方面展開(kāi)，一方面可以把更多的模型考慮進(jìn)來(lái)，研究各種宏蜂窩模型之間的差異以及轉(zhuǎn)換關(guān)系。另一方面可以把已有的Enterprise 3G、Planet 3G以及TEMS TCP宏蜂窩傳播模型轉(zhuǎn)換關(guān)系在以上三種3G規(guī)劃仿真軟件中進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證方法可以是把其中一種傳播模型轉(zhuǎn)換為其它兩種傳播模型，在技術(shù)條件完全一致的前提下進(jìn)行仿真對(duì)比。研究結(jié)果有助于實(shí)現(xiàn)更多的宏蜂窩模型之間的相互轉(zhuǎn)換和驗(yàn)證，拓寬宏蜂窩模型的應(yīng)用范圍，為規(guī)劃方案的效果提供更為可靠的驗(yàn)證?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1. AIRCOM 公司資料；Enterprise User Reference Guide；20012. AIRCOM 公司資料；Enterprise 3G User Reference Guide 4.2；20033. AIRCOM 公司資料；Enterprise ASSET User Reference Guide 4.2；20034. MARCONI公司資料；Planet User Reference Guide；20015. ERICSSON公司資料；9999