宏蜂窩模型的傳播模型校正研究

1、宏蜂窩模型的傳播模型校正研究!#$%?a+,b5acde模 型 $(%#%& )*+ 模 型 $,(-. /01! 2+ 模 型 $,(-./31!)456789:;#7 模型$,? 模型$aa 模型等! 以此為基礎 還開發(fā)有標準宏蜂窩模型$ a?,-(b 的 cccc 模型$de,fb. 模型等!微蜂窩模型一般指適用于覆蓋半徑 g # 以內 的傳播模型! 常用的微蜂窩模型包括 daa 微蜂窩模 型$標準微蜂窩模型等!,-. 模型校正的要素% 模型校正的首要基礎是獲取基站覆蓋范圍 的測試數(shù)據(jù)! 校正模型的有效性直接依賴于測試數(shù) 據(jù)的有效性和意義 一般用 ,4 測試和現(xiàn)網覆蓋測 試兩種方法獲取測

2、試數(shù)據(jù)!,4 測 試 一 般 采 用 被 測 頻 段 內 的 干 凈 頻 點 進 行以保證測試數(shù)據(jù)的有效性!現(xiàn)網覆蓋測試的關鍵 是要保證測試數(shù)據(jù)不被網上的同頻和鄰頻信號所干 擾! 對于 h-i 系統(tǒng)現(xiàn)網覆蓋測試一般測試 j,2 頻點# 對于 ,kil 系統(tǒng) 現(xiàn)網覆蓋測試一般鎖定某, 傳播模型的概念傳播模型是移動通信無線網絡規(guī)劃的基礎!在移動通信中 采用合適的傳播模型或校正過的傳播模型可以提高覆蓋預測的準確度#可以針對特定市 場的具體傳播環(huán)境 設計出合理的無線網絡建設方 案! 從而達到提高網絡質量充分利用系統(tǒng)資源提 高運營商效益的目的!,-, 傳播模型的分類移動通信傳播環(huán)境遠比自由空間復雜傳播損

3、耗也難以用理論分析表述 因此必須以大量的測試數(shù)據(jù)為基礎經統(tǒng)計處理總結出描述移動通信傳播 損耗的模型!根據(jù)適用范圍 可將傳播模型劃分為宏蜂窩模 型和微蜂窩模型兩種!宏蜂窩模型一般指適用于覆蓋半徑 ! # 以外 的傳播模型! 著名的宏蜂窩傳播模型包括 $%#%&朱 悅 摘 要 詳細介紹了宏蜂窩 傳 播 模 型 校 正 的!# $#%基本操作流程! 結果分析及注意事項 對工程!# !#$%&()*+,-./)01234#56(7(89 :;)人員了解和開展模型校正工作有一定的指導 作用#李新建 關 鍵 詞 移 動 通 信 傳 播 模 型 模 型 校 正& ()*+)! 測試!$ !#$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+# 模型校正的第二個要素是無線網絡規(guī)劃系統(tǒng)!常見的

5、規(guī)劃系統(tǒng)一般都支持模型校正功能#區(qū)別在于不同的規(guī)劃系統(tǒng)支持的傳播模型不同# 校正方 法不同#可校正的參數(shù)不同!$ 模型校正的第三個要素是數(shù)字地圖! 地圖數(shù) 據(jù)對規(guī)劃系統(tǒng)非常重要# 它是覆蓋預測和模型校正 必需的數(shù)據(jù)!為保證傳播模型的準確度#地圖數(shù)據(jù)應 盡可能是最新數(shù)據(jù)#以反映地貌和建筑物的變化!% 模型校正的第四個要素是選擇合適的傳播 模型! 在規(guī)劃系統(tǒng)中#首先要根據(jù)適用距離范圍$測 試頻段$天線高度等選擇合適的模型類型%其次要根 據(jù)可校正參數(shù)$ 自動校正還是人工校正等情況選擇 具體的傳播模型! 模型校正的基本流程模型校正的基本流程可分為數(shù)據(jù)測試$ 數(shù)據(jù)預 處理$覆蓋預測$模型校正和結果分析幾

6、步!本文所舉案例的測試方法為 & 測試# 規(guī)劃系 統(tǒng)為 ()*+,# 數(shù)字地圖精度為 -. /# 校正模型為011 宏蜂窩模型!# 數(shù)據(jù)測試!#$ 測試設備2 測試需要有一個測試基站發(fā)射射頻信號# 然后用 2 測試設備進行路測! 2 測試所需主要 設備如表 3 所示# 其他工具包括天線支撐架$4. / 電源線$-. / 繩子$工具箱等#見圖 5!發(fā)射機在使用前應進行測量# 以確定實際的輸 出功率!%$! 站址選擇在測試區(qū)域首先要選擇有代表性的$ 滿足以下 要求的測試站點&6 該站點附近的區(qū)域可以代表該區(qū)域地形$地 貌的特點%# 站址所在建筑物具有合適的高度%$ 天面便于架設發(fā)射機和天線# 天線

7、 47 / 范 圍內沒有明顯的障礙物阻擋% 站址具備供電條件%8 業(yè)主同意架設設備%9 站址周圍的道路便于車載測試等!圖 $ & 測試所需其他工具應對選取的站址進行現(xiàn)場勘察# 以確保站址合適!$& 路由規(guī)劃 路測前應仔細規(guī)劃測試路由#并注意以下事項&6 同一路由最好不重復測量%# 根據(jù)預測的覆蓋半徑或工程經驗估計最遠 測試距離%序號設 備 名 稱型 號5發(fā)射機:2;7-* 型雙頻信號源-全向天線=*?. a7?饋線3 b -c 超柔饋線d接收機e?d4-& 接收機4:!fe?d4-2 接收機內置 :!f?測試軟件e?dgd 測試軟件g計算機hij k-l功率計m數(shù)字相機! 相對于天線輻射方向的

8、橫向和垂直方向的路由應盡量均勻! 路由在整個區(qū)域內應盡量均勻分布#! 避免在基站和路由間存在大面積水域#!#$ 設備安裝在安裝發(fā)射機$天線時應注意以下事項%$! 在高處利用繩子等工具搬運設備時應仔細 操作&以避免設備發(fā)生碰撞%! 確保天線支撐架牢固可靠&必要時可在支撐 架上連接重物&以保持天線穩(wěn)定! 確保饋線連接牢固可靠! 天線安裝牢固并保持垂直于地面#! 確保發(fā)射機的頻率輸出和功率輸出設置正 確#設備安裝完成后&可利用手持 &( 獲得基站的 位置信息&也可利用路測系統(tǒng)在站址下測量&并記錄 位置信息和天線的相對位置# 利用卷尺等工具測量 基站天線的高度&扇區(qū)型天線還應測量小區(qū)的方向# 對站址周

9、圍環(huán)境進行全景拍攝# 必要時應在現(xiàn)場留 下簡單說明及聯(lián)系電話& 以避免無關人員意外操作 而影響測試#! 數(shù)據(jù)預處理一般情況下& 規(guī)劃系統(tǒng)并不支持路測系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)格式& 需要將路測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式轉換為規(guī)劃系 統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)格式&即數(shù)據(jù)預處理#利用 +1,2, 的輸出功能也可以直接輸出 3(7 文件#但它的數(shù)據(jù)合并功能較簡單&并且合并后的數(shù) 據(jù)量很大&可能會超出 +83+* 的處理范圍# 所以& 本 例 中 采 用 93:;8 將 +1,2, 的 ( 格式指規(guī)劃系統(tǒng)支持的路測數(shù)據(jù)格式&在 本 文 中 指 4;?9 支 持 的 a#b#cd! =#$efc# 格式#!# 覆蓋預測詳細的4l?9 操作步

10、驟可參考(4dm$c ne#c)e afd#*&這里列出基本的流程和注意事項#$! 創(chuàng)建項目%! 地圖導入! 模型編輯! 信道模板#! 創(chuàng)建基站 h! 天線選擇 o! 載頻指配6! 功率預算d! 覆蓋預測#以上操作中&需要注意的是在 4;?9 中要選 取與測試天線最為接近的天線型號# 如果天線間還 存在增益上的差異&則可在功率預算中予以補償#!$ 模型校正4;9? 支持的傳播模型主要包括 *+ 模型 和 p$g$ 模型# 4l?9 中的模型校正為自動進行&應在其他工作完成后才打開發(fā)射機電源&快離開現(xiàn)場#!%&% 路測并盡在測試車上連接測試接收機$&)(&設置相應的測試參數(shù)&觀察是否收到發(fā)射機的

11、信號#確認正確后 即可開始路測#路測中應注意滿足 *+ 采樣準則# *+ 采樣準 則是指在本征長度為 ,- 個波長$采樣 .- 個樣點時& 測試數(shù)據(jù)與實際本地均值之差小于 / 0不考慮測 試設備的誤差!#+1,2, 系統(tǒng)支持 34 測試&但沒有明確的采樣速率指標&在設置參數(shù)時無法與 *+ 采樣規(guī)則直接因此限定了可校正的參數(shù)#*+ 模型的校正可以校對應#+1,2, 的實際采樣速率與系統(tǒng)測試內容和處正斜率$截距 q 個參數(shù)或者斜率$截距$移動臺天線高度指數(shù) r 個參數(shù)#校正 q 個參數(shù)時&得到的斜率和截距比較直觀& 并可依據(jù)工程經驗修正# 此時得到的參數(shù)基本上可 以應用于同一類型的區(qū)域#!%$%&

12、 導入測試數(shù)據(jù)目 前 4l?9 只 支 持 測試數(shù)據(jù)量應足夠大$對于扇區(qū)基站$ 每扇 區(qū)應至少有 個扇區(qū)之間的數(shù)據(jù)# 低于天 線最大增益 9: -3 范圍外的數(shù)據(jù)通常會導致附加的 誤差#!#$ 執(zhí)行模型校正 執(zhí)行模型校正要設置適當?shù)膮?shù)#一般情況下最小信號值應取在89:bc99: -3+之間#角度選項缺省使用天線的水平波瓣寬度#圖 中的有效點數(shù)為 9 de$校正后的標準方差 小于 d -3$說明結果有效# 被校正的參數(shù)值中$斜率 變化不大$而截距降低約 : -3$說明初始模型的預 測數(shù)據(jù)遠比測試數(shù)據(jù)樂觀#圖 模型校正結果圖用校正后的參數(shù)更新該扇區(qū)的模型參數(shù)$并重新計算覆蓋預測#校正前后的覆蓋預

13、測如圖 所示#校正前的覆蓋預測距離為 9: + 左右$ 校正后 的覆蓋預測距離小于 +# 可見$新的預測范圍與 測試數(shù)據(jù)相近$且遠小于原始預測結果#距離選項限定了測試數(shù)據(jù)與基站的范圍#缺省的選擇是最小 9 英里$直到最遠測試距離#本例中首先選擇最小距離為 :?9 +#$結果分析結果分析主要是對測試數(shù)據(jù)(預測數(shù)據(jù)的誤差直方圖方差選項的缺省值為 :!8: -a#一般圖 !覆蓋預測結果對比圖情況進行對比分析!#% 誤差分析 在測試和校正過程中!差異$2& 數(shù)字地圖與實際地理環(huán)境的差異$ & 測試頻率與校正頻率的差異 因此在進行測試和校正時! 必須盡量確保數(shù)據(jù)準確!#! 誤差距離分布圖誤差距離分布圖反

14、映了預測值)距離* 測 試 值+距離以及誤差+距離的分布情況圖 3 直觀地反映了校正前后的誤差平均值及相 對于距離的分布情況 校正前的誤差均值分布在*( 04 上下!而校正后的誤差均值分布在 ( 04 上下由于受軟硬件系統(tǒng)的限制!必然會引入一些誤差這些誤差可能來源于以下情況(-& 發(fā)射機輸出功率的穩(wěn)定性及功率測量的準 確度$.& 饋線損耗和接頭損耗計算的準確度$/& 發(fā)射天線安裝時的垂直性$0& 基站坐標的準確度$1& 實際天線和規(guī)劃系統(tǒng)天線% 垂直& 方向圖的圖 誤差距離分布對比圖從距離關系分析!英里#在#$%& 以下的數(shù)據(jù)量少! 并且較雜亂$ 大于(%& 的數(shù)據(jù)密集! 相對 !%英里&的分

15、布也較均勻因此!在分析時應將最小距!#$ 誤差直方圖誤差直方圖見圖 &反映了不同誤差值的分布 情況圖 & 中的柱狀圖表示不同誤差的數(shù)量! 曲線表 示均值為 $ 的正態(tài)分布情況 比較校正前后的誤差離設置為大于 !+, 以上英里&)(%&!即 (%* 英里或 $%&圖 ! 誤差距離分布對比圖為 ! 的正態(tài)分布曲線相去甚遠! 而校正后的誤差分多個測試情況的對比采取上述方法進行多次測試的情況對比見表!#布基本上符合均值為 ! 的正態(tài)分布形態(tài)!#$ 模型校正參數(shù)分析根 據(jù) 前 面 的 分 析 情 況 ! 將 最 小 距 離 設 置 為!# $%!重新運行模型校正!結果見圖 &表 $測試情況對比表圖 %

16、模型校正結果窗口將圖 & 與圖 比較!可以發(fā)現(xiàn)新的 ()* 數(shù)據(jù)量稍微減少!截距基本上無變化!斜率變化很大!方差 則減少了 !+ ,- 左右將圖 & 中的參數(shù)與缺省的 ./ 模型參數(shù)進行 比較! 斜率由 0+1 變?yōu)?#23! 說明隨著距離的增 大!信號的衰減比缺省值設定的要緩慢#截距由4#3 變?yōu)?+3&! 說明基站周圍環(huán)境造成的傳播損耗值 大于缺省值設定的情況測試數(shù)據(jù)的 .*5 與 6.*5 的比例情況說明!對 規(guī)劃系統(tǒng)而言! 絕大部分測試點都屬于 .*5 情況# 實測情況則表明 6.*5 情況占絕大部分 造成這一 情況的原因是數(shù)字地圖缺少建筑物圖層! 不能真實 反映實際的地貌特征 這種差

17、異也是導致截距相差0! ,- 的主要原因校正后的方差小于 + ,-!說明校正后的參數(shù)可 以用于該基站的覆蓋預測 參考上文中提供的誤差 距離分布圖!可得出如下結論$7 % 參 數(shù) 校 正 后 的 ./ 模 型 可 以 用 于 該 基 站!# $% 以上范圍的覆蓋預測#8% 基 站 覆 蓋 半 徑 被 校 正 為 與 測 試 相 一 致 的0 $% 左右注$ ! 所校正的模型均為 ./ 模型 后 0 個基站位于同一城市的不同區(qū)域對比 ./ 模型缺省參數(shù)&斜率 0+1!截距4#3%!可得出如下結果$7% 規(guī)劃系統(tǒng)中的缺省模型參數(shù)如果不經校正 即用于網絡規(guī)劃!將與實際測試情況相差很大8% 不同城市的傳播參數(shù)是不同的!同一城市中 不同區(qū)域的參數(shù)取值也是不一致的9% 經過校正的宏蜂窩模型! 如果數(shù)據(jù)量足夠 多!則最小有效可用范圍可擴展到 !# $%!$ 結論為提高覆蓋預測的準確度! 應針對特定市場的 具體傳播環(huán)境進行模型校正為使模型校正取得可用結果! 在數(shù)據(jù)測