传播模型校正原理及流程

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1、传播模型校正原理及流程四川通信科研规划设计有限责任公司 2004年7月大纲n传播模型校正的重要性n测试原理n模型校正流程n电测（CW）前期准备n站点架设和数据采集n数据处理n传播模型校正传播模型校正的重要性 n网络规划的质量高低依赖于传播模型的准确 程度n实际使用的传播模型大体可用两类：n确定性传播模型n经验模型：需要对模型参数进行调整n每一个经验传播模型都有其适应范围，应该 根据规划区域无线传播环境特点进行传播模 型校正n没有必要对每个小区的传播模型进行校正。大纲n传播模型校正的重要性n测试原理n模型校正流程n电测（CW）前期准备n站点架设和数据采集n数据处理n传播模型校正测试原理n接收信号

2、包络n衰落n衰落指无线信号包络的变化。下图为一个典型 的横波及其包络图。我们关注的是信号的幅度 包络，而不是信号的瞬时幅度。衰落-慢衰落n慢衰落n由地形和地貌的影响造成的衰落称为慢衰 落。慢衰落服从对数正态分布，因此又称 为对数正态分布 n慢衰落是我们在模型中要预测的内容，因 此在CW数据中要保留慢衰落的影响采样平均n采样平均n无线信号是连续波信号，而测试设备通常是采用离散采样的方式来记 录信号的。n在采样窗内，采样点的平均值和实际连续波的平均值有一定的误差。n误差同采样窗内采样点的数目有关。Lee指出，我们需要至少采样 36个点，才能保证有90%的置信度误差在1dB范围内。n同时指出，为了保

3、证采样点之间不相关，采样点之间的间隔至少为 0.8个波长。这个结论引起了一些学者的争议。nLee的结论基于瑞利衰落分布（没有直射波的情况）。为了适应各 种情况，Lee得出结论，去掉快衰落影响最好的测试方法是每40个 波长的采样窗内采样36个点。n提出的这个测试标准已经得到业界广泛的认可，并成为了CW数据 平均共同遵守的标准。衰落-快衰落n快衰落主要是由多径效应造成的。下图是示 出了一个典型的市区无线传播环境图。n快衰落服从瑞利衰落或莱斯衰落（有直射的 情况）本地均值n本地均值n终端接收到的信号为包含快衰落和慢衰落的复合信号n快衰落只能通过统计的办法来分析，它不能通过传播模型来预测。因此 ，为了

4、不影响传播模型的校正，我们需要去除信号中的快衰落部分。n快衰落部分可以通过一个平均系统来去除。信号通过一个窗口宽度为2L 的滑动窗来平均，滑动窗如图所示。这里，选择适当的L相当当重要，如 果L太小，则可能有部分快衰落信号无法去除；如果L太大，则可能除去 部分慢衰落信号。n因为信号是在一个很小的窗口内进行平均的，信号的慢衰落部分被称作 本地均值LLLee 标准nLee 标准n在如何计算移动终端接收信号的本地均值的方法上，Lee强调了两个问题 ，它们的目标都是尽量减少测试带来的误差。n第一问题是如何选择正确的滑动窗口长度2Ln第二个问题是滑动窗口长度2L 确定后，在窗口长度内采集多少了独立的样点

5、值。nLee分析了不同2L取值下本地均值的差异，下表给出了分析结果：n实际的2L选择因人而异，但是通常我们选择2L为40个波长，因为从表中我们可以看出其 均方差只在1dB内变化2L1 s Spread5 l310 l2.120 l1.5640 l1大纲n传播模型校正的重要性n测试原理n模型校正流程n电测（CW）前期准备n站点架设和数据采集n数据处理n传播模型校正传播模型校正工作流程 n首先是工程前期的准备工作； n其次是选点和路线确定工作n三是站点架设及数据采集工作n四是对采集回来的数据进行预 处理和地理平均工作n五是利用模型校正软件完成模 型 调校，生成模型结果n最后是对整个工程进行充分的

6、总结 分析，产生最终的工程 报告书。电测（CW）前期准备n测试软硬件需求n地图n测试软硬件平台n需求分析n测试点选择和测试路线设计测试软硬件需求-地图需求n数字地图：更新期限为1年内，城区地图精度 要求达到20米或者更高，郊区的地图精度达 到50米以上，并且地图上的各种地物都比较齐全 。n最新的规划区二维电子（纸质）地图n需要较为准确的标注信息和道路信息测试软硬件需求-测试设备n基于路程采样的系统n基于时间采用的系统n问题n在测试过程中，如果测试车辆停止，测试过程必须暂停 。n如果测试车辆的车速高于某个值（不同的频率这个值可 能不一致，典型值为30mph），测试数据不可用。n因此，测试车辆的车

7、速必须低于这个门限值，但实际测 试过程很难满足这个要求，且相当费时。n因此推荐基于路程采样的系统测试软硬件需求-软硬件设备n发射机：能够进行连续波（CW波）发射的发射机，要求发射机的最低输 出功率不低于43dBm（20W），且在3G的频段范围内可自由设置频率； n接收机：能够进行RF射频接收的宽带扫频接收机，能完成干扰测试及CW 波的数据采集，要求对CW波的接收灵敏度不低于-120dBm； n发射天线：要求采用全向垂直极化的天线，要求能提供准确的天线方向 图； nGPS接收机：提供地理化的定位信息，要求GPS接收机具有较高的灵敏度 ，并能提供相应的通信接口； n软件：模型调校软件，由网规软件来

8、提供的；路测采集软件，要求具有 良好的人机界面，能完成对接收机、GPS接收机的管理，并具备强大的 后台数据处理功能； n其他辅助的测试工具：手提电脑、频谱分析仪、驻波测试仪、数码相机 、指南针等，帮助完成相应的测试工作； n天线支架：用于临时架设发射天线的支架，要求能够根据需要在46米 之间调节高度。 需求分析n需求分析主要是了解该区域的地形地貌特点、人文环 境、以及在2G时代的基站分布特点、然后拟定需要完 成的模型校正数量。通常需要我们从该地区的行政区 域划分、地物的分布特点、特别是各种不同人文环境 下建筑物的密集程度来进行分析，以确定模型的数量 。详尽、明确的需求分析将是顺利完成模型校正工

9、作 的前提条件。 n一般来说，对于一个地区，密集城区、普通城区、开 阔地、农村这四个模型是最基本的，然后需要在此基 础之上，结合网络规划工作的需要，做进一步的需求 分析，以更好完成该地区的模型校正工作。n 在完成需求分析后，就实际进入了我们模型校正的选 点工作。选点和路线确定选点也就是选出满足模型校正要求的站 点。为此，在选点中首先要求我们对服 务区域的基站 分布进行分析，初步划 分区域范围，并大致选定 各类型站点 所在的区域（这一步通常是在电子地图 或者当地的旅游图上完成的，如果有卫 星影像图 或者航拍图将更有助于确定 模型的分类区域）， 然后对初步确定 的站点进行现场勘察，进行第二次 筛选

10、，再对选定的基站进行详细的记录 ，并按照路线选择的原则确定该站的测 试路线图，在纸质或电子地图上标注路 线。 具体的流程图如右： 测试点选择原则n测试点在地形、地貌及天线挂高等方面均应 具有代表性n每种典型无线传播环境选取23个测试站址n站址周围有发达的交通网络n测试天线安装位置的第一菲涅尔区必须无障 碍物，天线高于最近的障碍物5m以上n方便架设发射机和天线，所选定的站址必须 有方便的供电条件n在测试区域内，测试频段无干扰信号测试点选择原则（续）在实际测试中为便于测试，可按以下标准来确定站址选取是否合适：n全向天线架设于楼顶或现有铁塔上面，天线的有效高度为430m。 如果架设于楼顶，天线应该尽

11、量放置于楼墙壁边沿，避免楼体本身对 发射信号的影响；如果架设于铁塔上，则要求天线高出铁塔最高点 1m以上，避免铁塔本身对发射信号影响。n天线和发射机连接跳线接头要求连接紧固（以手不能旋动紧固螺冒为 准），跳线中段不能有盘绕情况。n所选测试站址四周不能有视线阻挡物，架设的天线至少比周围（150 200 m范围内）的障碍物高出5m以上。障碍物主要指天线所在屋 顶上的最高建筑物，作为站址的建筑物应高于周围建筑物的平均高度 。n路线选择还应该充分考虑掘弃测试站点中特性的东西，而保留该类模 型中共性的东西测试区干扰测试-清频n移动无线通信信道具有很强的频率选择性，因此不同 频点之间通信信道相关性很小。只

12、有校模频点与3g 工 作频点相同时，才能最真实的反映无线信号的传播结 果。n在测试点选择和模型校正的测试之前，需要对测试的 区域进行清频测试。清频测试的目的是检查所使用的 频段在测试区域是否有干扰、或者被占用。只有在确 保所使用的频段没有干扰，才能保障测试结果的可信 和准确。测试点选择表格举例测试路线设计原则n路线选择因该考虑到站点的限制。如果天线在某个方 向被阻挡了，则在选择路线是要避免选择那些被阻挡 影响的路线；n模型校正的准确性依赖于采集点的数量，因此应该在 时间允许的范围内尽量采集样点。通常情况下，校正 一个模型需要至少10000个采样点；n每个地貌类型的采样点应在离发射台距离上均匀分

13、布 。通常可以采用不同的发射台位置来实现；n路线选择上要求尽可能经过各种地物，对于定位不准 ，路面有起伏的路线不能选择；测试路线设计原则（续）n测试的范围由地貌类型的数量、测试的需求、测试 数据的实际用途、使用测试频率来决定。通常情况 下我们 可以选择测试站点典型小区半径的23倍来 测试。n选定的站址要使它能覆盖足够多的地物类型，以使 得每一种地物类型通过模型校正后都能得到一个相 应的offset值（此点要求电子地图分类是足够精确 的）； n测试要包含视距内和视距外的数据n每种地貌类型需要至少采集600个样点值。测试路线设计原则（续）n在某一距离上至少有45个测试数据，以消除位置影响；n尽量避

14、免选择高速公路、高架或较宽的公路，最好选择宽度不超 过3米的狭窄公路。n所以，在进行传播模型测试时，测试车应围绕测试基站从近到远 或从远到近，走“8”字形、环形或螺旋形测试路线，以匀速运动进 行测试，但具体测试还要根据实际的环境允许选择可行的路线。n测试路线选择原则上，应选取包含各种地物类型的测试路径作随 机驱车测试。当移动台离测试基站距离近时，接收信号受基站周 围建筑物结构和天线高度的影响较大；平行于信号传播方向的信 号强度与垂直于信号传播方向的信号强度差10dB左右。因此在距 基站半径小于3km街道上测试时，我们要把纵向和横向的街道都 跑到，以消除地物的影响。对每个测试基站应采样尽量多的数

15、据 （一般每个站点测试2小时以上），才能得到比较满意的校正结 果。测试路线设计举例-问题n图中示出了一些我们在路线 选择中常出现的错误n道路高出地面的部分不应该 包含在测试路线中，如城市 高架桥等n地面突然凹陷，会造成信号 的降低，因此测试路线中也 不应该包含这些地方n测试路线中不应该包含隧道 。n同一发射台位置，同一条道 路不应该测试两次。n这些问题可以通过加标签或 关闭测试设备来克服1324大纲n传播模型校正的重要性n测试原理n模型校正流程n电测（CW）前期准备n站点架设和数据采集n数据处理n传播模型校正电测-测试环境笔记本后台发射机接收机测试环境示意图站点架设和数据采集n站点架设和数据采

16、集是 整个模型校正工作中至 为重要的一步， 站点 架设的合理与否、采集 的数据是否达到要求将 直接对模型结果 产生 影响。按照前面所提的 校正原理，必须保证测 试数据密度达到3050 样点/40，才能有效达 到“消除快衰落、保留 慢衰落”的目的。 n具体的数据采集流程图 如右： 站点架设和数据采集的要求n站点的架设主要是要充分考虑天线的架设高度以及位置，通常要 求天线的安装高度要求比天面高出5米以上，天线的安装位置在 近距离内（150米）没有明显阻挡，或者至少保证在测试方向上 没有阻挡； n 站址本身所形成的阴影范围内的测试数据需要过滤掉； n车速控制：根据数据采集的频率要求，取本征长度2L为40个波长 ，数据密度为50个样点/40， f=2150M（即0.139m），接收 机每秒的采样点数是120个时，根据公式40n/v50，得到车 速为48.038km/h。则要求在测试中，车速需48.038km/h； n横纵向的街道尽量采集同样数量的标本，同时尽量避免以同心圆 的方式进行测试； n接收机的天线需放置到车顶，以消除人体或者