《无线传播模型测试与校正.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线传播模型测试与校正.ppt（61页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、无线传播模型测试与无线传播模型测试与校正校正无线传播原理和传播模型介绍无线传播原理和传播模型介绍第第1章章 概述概述第第2章章 传播模型测试传播模型测试第第3章章传播模型校正传播模型校正无线传播原理和传播模型介绍无线传播原理和传播模型介绍1 概述概述n1.1无线电波传播的基本特性无线电波传播的基本特性n1.2地形环境分类地形环境分类n1.3传播模型传播模型1 概述概述1.1 无线电波传播的基本特性无线电波传播的基本特性n自由空间传播自由空间传播n反射、折射、散射反射、折射、散射u在空气中传播在空气中传播u在两种介质的界面传播在两种介质的界面传播n衍射衍射u遇到小型障碍物遇到小型障碍物u沿地球球
2、面传播沿地球球面传播n衰减衰减u雨滴衰落雨滴衰落u大气吸收大气吸收n衰落衰落1.1 无线电波传播的基本特性无线电波传播的基本特性1.1.1 自由空间损耗自由空间损耗1.2 地形环境分类地形环境分类1.2.1 地形分类地形分类n准平滑地形准平滑地形地形起伏高度在地形起伏高度在20m以内，起伏较平缓，地面平均高度相差不大的地形。以内，起伏较平缓，地面平均高度相差不大的地形。n丘陵地形丘陵地形用地形起伏高度参数用地形起伏高度参数h表示。表示。h值等于从接受点向发射点方向计算的值等于从接受点向发射点方向计算的10km内内10与与90的地形高度差，如图的地形高度差，如图n孤立山丘孤立山丘指传播路径上的一
3、个孤立山丘，除接收点邻近的障碍物以外，没有其他物指传播路径上的一个孤立山丘，除接收点邻近的障碍物以外，没有其他物体对接收信号有干扰。对于体对接收信号有干扰。对于UHF频段，这种山丘可近似地看作刃形障碍。频段，这种山丘可近似地看作刃形障碍。n一般倾斜地形一般倾斜地形n海（湖）陆混合路径海（湖）陆混合路径1.2 地形环境分类地形环境分类1.2.2 菲涅尔区域菲涅尔区域1.2 地形环境分类地形环境分类1.2.3 阻挡损耗阻挡损耗 为了避免阻挡引入的附加损耗，必须使所有的障碍为了避免阻挡引入的附加损耗，必须使所有的障碍物都处于第一菲涅尔区以外物都处于第一菲涅尔区以外1.2 地形环境分类地形环境分类1.
4、2.4 地貌在传输损耗中的影响地貌在传输损耗中的影响1.3 传播模型传播模型1.3.1 无线传播计算无线传播计算n精确的场计算需要大量的电脑资源精确的场计算需要大量的电脑资源u需要输入大量详细数据需要输入大量详细数据u准确计算非常耗时准确计算非常耗时场强预算更胜于计算场强预算更胜于计算n场强预算模式要求场强预算模式要求u合理的输入数据总数合理的输入数据总数uu快速快速快速快速（在网络图层中立即看到更改的影响非常重要）（在网络图层中立即看到更改的影响非常重要）uu准确准确准确准确（结果直接影响硬件成本）（结果直接影响硬件成本）商务需要（在合适的时间段内得到精确的结果）商务需要（在合适的时间段内得
5、到精确的结果）可根据实际测量进行参数调整可根据实际测量进行参数调整1.3 传播模型传播模型1.3.2 传播模型传播模型常用传播模型常用传播模型常用传播模型常用传播模型nCost231-OkumuranCost231-HatanCost231-Walfish-IkegaminCost231-Hata经验型经验型nCost231-Walfish-Ikegami经验型经验型nMacro Vehicular Environment Deployment Model nJ.E.Berg迭代模型迭代模型 nUE-UE模型模型nBS-BS模型模型n通用模型通用模型1.3 传播模型传播模型1.3.2.1 Co
6、st231-HatanLp(dB)=46.3+33.9 log10 fc-13.82 log10 hb-a(hm)+(44.9-6.55 log10 hb)log10 d+Cm a(hm)=(1.1 log10 fc-0.7)hm-(1.56 log10 fc-0.8)Cm=0 dB 中等尺寸市区和中等树木密度郊区中心中等尺寸市区和中等树木密度郊区中心 Cm=3 dB 大城市中心大城市中心 郊区：郊区：Lps(dB)=Lp(urban areas)-2(log10(fc/28)2-5.4 开阔地：开阔地：Lpo(dB)=Lp(urban areas)-4.78(log10 fc)2+18.33
7、 log10 fc-40.94n 使用条件使用条件 频率范围频率范围:1500-2000 MHz 收发距离收发距离:1-20 Km 基站天线高度基站天线高度:30-200 m 移动台距离移动台距离:1-10 m1.3 传播模型传播模型1.3.2.2 通用模型通用模型PL=-K1-K2 log d-K3 log Heff+k4logHms+K5 Diff.-K6 log Heff log d-Clutter factorPL=path loss(dB)d=distance(m)Hms=effective mobile antenna height Diff.=diffraction lossHe
8、ff=effective base station antenna height(m)Clutter factor=gain in dB for the clutter type at the mobile position 对不同设计区域，通过调整对不同设计区域，通过调整对不同设计区域，通过调整对不同设计区域，通过调整K1,K2,K3,K4,K5,k6K1,K2,K3,K4,K5,k6来来来来校正模型校正模型校正模型校正模型。1.3 传播模型传播模型1.3.2.2 通用模型（续）通用模型（续）商用软件商用软件AIRCOM通用传播模型：通用传播模型：PL=K1+K2 log d+K3*Hms+
9、K4*logHms+K5*logHeff+K6*log Heff*log d+K7 Diff.+Clutter factor商用软件商用软件ATOLL通用传播模型通用传播模型:PL=K1+K2*log d+K3*logHeff+k4*logHms+K5*Diff.+K6*log*Heff*logd+Clutter factor大唐移动网规软件大唐移动网规软件NPS通用传播模型：通用传播模型：PL=K1+K2*log d+K3*logHeff+k4*logHms+K5*Diff.+K6*logHeff*logd+Clutter factor1.3 传播模型传播模型1.3.2.2 通用模型（续）通
10、用模型（续）通用传播模型是由通用传播模型是由Cost 231_Hata模型推导演化而来模型推导演化而来场景场景系数系数K密集密集市区市区一般市一般市区区郊区郊区农村农村K130.9 27.9 15.6-4.6 K244.9 44.944.944.9K35.83 5.835.835.83K40.4 0.40.40.4K5-6.55-6.55-6.55-6.55K61111四种场景下通用传播模型四种场景下通用传播模型(2GHz)Cost 231_Hata无线传播原理和传播模型介绍无线传播原理和传播模型介绍第第1章章 概述概述第第2章章 传播模型测试传播模型测试第第3章章传播模型校正传播模型校正无线
11、传播原理和传播模型介绍无线传播原理和传播模型介绍2 传播模型测试传播模型测试n2.1 测试方法测试方法n2.2 测试设备介绍测试设备介绍2 传播模型测试传播模型测试2.1 测试方法测试方法2.1 测试方法测试方法2.1.1前言前言 CW测试测试n Carrier Waven Continuative Wave 连续波测试是进行模型校正的重要步骤，通过连续波测试是进行模型校正的重要步骤，通过CW测试和测试和数字地图可以对模型进行校正，这些测试数据中的经纬度信息数字地图可以对模型进行校正，这些测试数据中的经纬度信息和接收电平形成模型校正的数据源。和接收电平形成模型校正的数据源。2.1 测试方法测试
12、方法2.1.2目的目的 通过连续波通过连续波(CW)测试测试将连续波测试结果与预测结将连续波测试结果与预测结果相比较，校正传播模型参果相比较，校正传播模型参数使模型符合实际地理环境，数使模型符合实际地理环境，增加无线覆盖预测的准确性增加无线覆盖预测的准确性Alcatels Icon Gallery(click in Presentation Mode)Alcatels Media Library(click in Presentation Mode)2.1 测试方法测试方法2.1.3 测试流程测试流程n1.地形地貌划分地形地貌划分n2.站址选择站址选择n3.搭建测试平台搭建测试平台n4.路测路
13、测 2.1.3 测试流程测试流程2.1.3.2 站址选择站址选择选择站址原则选择站址原则n站址数量：站址数量：根据一般经验，在人口密集的大城市，测试站址应不根据一般经验，在人口密集的大城市，测试站址应不少于少于5个；对于中小城市一般一个测试站址就够了，这主要取决于个；对于中小城市一般一个测试站址就够了，这主要取决于测试基站天线高度及其测试基站天线高度及其EIRP大小大小n代表性站址：代表性站址：选择的原则是要使它能够覆盖规划区内所有的地物选择的原则是要使它能够覆盖规划区内所有的地物类型类型(这些地物类型来自数字地图这些地物类型来自数字地图)n多种模型：多种模型：如果测试环境需要用多个模型来描述
14、其传播特性，则如果测试环境需要用多个模型来描述其传播特性，则各个模型所对应的区域要仔细的定义好各个模型所对应的区域要仔细的定义好n区域重叠：区域重叠：尽量增加各个站之间的测量重叠区，不过需注意保证尽量增加各个站之间的测量重叠区，不过需注意保证站点间距离合理站点间距离合理2.1.3 测试流程测试流程2.1.3.2 站址选择（续）站址选择（续）选择站址标准选择站址标准 a.天线高度大于天线高度大于20米米 b.天线高于最近的障碍物天线高于最近的障碍物5米以上米以上 发射子系统：发射子系统：发射天线、馈线、高频信号源、天线支架发射天线、馈线、高频信号源、天线支架接收子系统：接收子系统：测试接收机、测
15、试接收机、GPS接收机、测试软件、便携机等接收机、测试软件、便携机等 2.1.3 测试流程测试流程2.1.3.3 搭建测试平台搭建测试平台 2.1.3 测试流程测试流程2.1.3.4 路测路测选择测试路径原则选择测试路径原则n地形：地形：测试路径必须照顾到区域中所有的主要地形测试路径必须照顾到区域中所有的主要地形n高度：高度：如果该区域地形起伏差异大则测试路径必须照顾到如果该区域地形起伏差异大则测试路径必须照顾到 区域中不同高度的地形区域中不同高度的地形n距离：距离：测试路径必须照顾到区域中离站点不同距离的位置测试路径必须照顾到区域中离站点不同距离的位置n方向：方向：纵向和横向路径上的测试点数
16、需保持一致纵向和横向路径上的测试点数需保持一致n长度：长度：1次次CW测试的路程总长度应大于测试的路程总长度应大于60km点数测试点数越多越好点数测试点数越多越好(要求要求10000点点4小时小时)n重叠：重叠：不同站点的测试路径可尽量重叠以增加模型可靠性不同站点的测试路径可尽量重叠以增加模型可靠性典型性典型性典型性典型性 所采集的测试数据必须足够典型从而能够代表该地所采集的测试数据必须足够典型从而能够代表该地 区的电磁传播特性区的电磁传播特性平衡性平衡性平衡性平衡性 所采集的测试数据必须“成比例”的反映该地区的电磁 传播特性选择测试路径原则选择测试路径原则 2.1.3 测试流程测试流程2.1
17、.3.4 路测路测 2.1.3 测试流程测试流程2.1.3.4 路测（续）路测（续）n采样符合李氏定理：采样符合李氏定理：40波长，采集波长，采集50个数点个数点n车速上限：车速上限：Vmax=0.8/Tsample（满足李氏定理）（满足李氏定理）n车速下限：车速下限：Vmin=0.38/Tsample (满足抽样点的弱相关性要求满足抽样点的弱相关性要求)n异常情况下测试结果必须从采样数据中剔除异常情况下测试结果必须从采样数据中剔除n若用定向天线进行若用定向天线进行CW测试，测试路线从主瓣覆盖区域中选取测试，测试路线从主瓣覆盖区域中选取2 传播模型测试传播模型测试2.2 测试设备介绍测试设备介
18、绍n发射机发射机u 最大输出功率不小于最大输出功率不小于43dBm(20W)u 可在可在3G频段内自由设置频率频段内自由设置频率n接收机接收机u 要求为宽带扫频接收机要求为宽带扫频接收机u 灵敏度不小于灵敏度不小于-120dBmn发射天线发射天线u 全向极化天线全向极化天线u 提供完整的天线参数，包括辐射方向图提供完整的天线参数，包括辐射方向图nGPS接收机接收机u 提供准确的定位信息，有较高的灵敏度提供准确的定位信息，有较高的灵敏度u 能提供相应的通信接口能提供相应的通信接口2 传播模型测试传播模型测试2.2 测试设备介绍（续）测试设备介绍（续）n软件软件u 路测软件：路测软件：Outumu
19、 后台分析软件：后台分析软件：Nopiu 网络规划软件：网络规划软件：NPSn数字地图数字地图u 更新期限一年内更新期限一年内u 市区地图精度要求市区地图精度要求20m或更高，郊区农村的地图精度要求或更高，郊区农村的地图精度要求50m以上以上u 地物类型齐全地物类型齐全n其他辅助工具其他辅助工具 手提电脑、频谱分析仪、驻波分析仪、数码相机和指南针等手提电脑、频谱分析仪、驻波分析仪、数码相机和指南针等 无线传播原理和传播模型介绍无线传播原理和传播模型介绍第第1章章 概述概述第第2章章 传播模型测试传播模型测试第第3章章传播模型校正传播模型校正n小区规划更准确、合理小区规划更准确、合理小区规划更准
20、确、合理小区规划更准确、合理n投资经济且能满足用户需求投资经济且能满足用户需求投资经济且能满足用户需求投资经济且能满足用户需求无线传播原理和传播模型介绍无线传播原理和传播模型介绍3 传播模型校正传播模型校正无线传播原理和传播模型介绍无线传播原理和传播模型介绍3 传播模型校正传播模型校正n3.1 传播模型校正流程传播模型校正流程n3.2 传播模型校正算法传播模型校正算法n3.3 传播模型案例分析传播模型案例分析3 传播模型校正传播模型校正3.1 传播模型校正流程传播模型校正流程3 传播模型校正传播模型校正3.1 传播模型校正流程传播模型校正流程测试数据导入测试数据导入建立模型建立模型模型校正模型
21、校正分析结果分析结果误差是否满足是校正结束校正结束否否测试数据处理测试数据处理设置参数设置参数模型校正流程图模型校正流程图3.1 传播模型校正流程传播模型校正流程3.1.1 测试数据导入测试数据导入目的：目的：目的：目的：将路测数据转换格式，以满足模型校正对文件格式的要求将路测数据转换格式，以满足模型校正对文件格式的要求 工具：工具：工具：工具：大唐后台分析软件大唐后台分析软件Nopin格式转换格式转换n地图修正地图修正地图修正地图修正 如果如果CW测试数据和数字地图不对应时，测试数据和数字地图不对应时，要对地图进行修正要对地图进行修正 地图修正方法修改数字地图的直角坐标地图修正方法修改数字地
22、图的直角坐标的四个参数，使之与测试数据的四个参数，使之与测试数据 达到最优匹配达到最优匹配 n地图修正地图修正地图修正地图修正 如果如果CW测试数据和数字地图不对应时，要对地图进行修正测试数据和数字地图不对应时，要对地图进行修正地图修正方法修改数字地图的直角坐标的四个参数，使之与测试数地图修正方法修改数字地图的直角坐标的四个参数，使之与测试数据据 达到最优匹配达到最优匹配3.1 传播模型校正流程传播模型校正流程3.1.1 测试数据导入测试数据导入3.1 传播模型校正流程传播模型校正流程3.1.2 测试数据处理测试数据处理n1.数据过滤数据过滤n2.数据离散数据离散n3.地理平均地理平均3.1.
23、2 测试数据处理测试数据处理3.1.2.1 数据过滤数据过滤n滤除掉没有经纬度信息的数据滤除掉没有经纬度信息的数据n滤除掉经纬度有飘移的数据滤除掉经纬度有飘移的数据n滤除掉超出接收机灵敏度范围的数据滤除掉超出接收机灵敏度范围的数据n由天线方向图不准导致的错误数据由天线方向图不准导致的错误数据3.1.2 测试数据处理测试数据处理3.1.2.2 数据离散数据离散n移动通信的传播移动通信的传播 X 为距离为距离 r(x)为接收信号为接收信号 r0(x)为瑞利衰落为瑞利衰落 m(x)为本地均值长期衰落和空间传播损耗的合成为本地均值长期衰落和空间传播损耗的合成 2L 为平均采样区间长度也叫本征长度为平均
24、采样区间长度也叫本征长度n本征长度为进行地理平均长度本征长度为进行地理平均长度2G频段为频段为6米即米即40波长波长nGPS定位速度远慢于接收机接收速度不能直接做地理平均需做离散处理定位速度远慢于接收机接收速度不能直接做地理平均需做离散处理n将这些测量记录按时间顺序均匀分布到两点之间的路段，满足在测试路将这些测量记录按时间顺序均匀分布到两点之间的路段，满足在测试路线上每线上每6米长度内有足够的点数米长度内有足够的点数3.1.2 测试数据处理测试数据处理3.1.2.3 地理平均地理平均地理平均的目的地理平均的目的 消除快衰落保留慢衰落消除快衰落保留慢衰落地理平均的方法地理平均的方法n方法一：将整
25、个区域做栅格，栅格的边长为方法一：将整个区域做栅格，栅格的边长为6米，将落到米，将落到每个栅格内的数据做算术平均，并以栅格的中心作为新每个栅格内的数据做算术平均，并以栅格的中心作为新的位置点的位置点n方法二：沿路径等间距分段，每段方法二：沿路径等间距分段，每段6米，将每段内的数据米，将每段内的数据进行算术平均，并统一选某点为平均值的位置点进行算术平均，并统一选某点为平均值的位置点3.1 传播模型校正流程传播模型校正流程3.1.3 建立模型建立模型n建立模型建立模型建立模型建立模型u建立一个待校正的通用传播模型建立一个待校正的通用传播模型u模型参数设置模型参数设置k1-k7u地物损耗因子偏置量设
26、置地物损耗因子偏置量设置u有效天线高度类型选择有效天线高度类型选择u衍射损耗计算方法选择衍射损耗计算方法选择u地物损耗计算方法选择地物损耗计算方法选择3.1 传播模型校正流程传播模型校正流程3.1.4 设置参数设置参数n信息设置信息设置信息设置信息设置 保证天线配置，频率设置，经纬度信保证天线配置，频率设置，经纬度信息，传播模型的选择等正确无误息，传播模型的选择等正确无误3.1 传播传播 模型校正流程模型校正流程3.1.4 设置参数（续）设置参数（续）n过滤条件设置过滤条件设置过滤条件设置过滤条件设置u距离过滤距离过滤 建议将建议将r3000m的数据滤除的数据滤除u信号强度过滤信号强度过滤 建
27、议建议Signal-45dBm和和Signal-100dBm的数据滤除的数据滤除uClutter过滤过滤 建议将落在建议将落在Clutter内样点数少于内样点数少于300个的个的Clutter滤除滤除u角度过滤角度过滤 对于定向天线，建议滤除距天线主瓣方向半功率波束角以外的数对于定向天线，建议滤除距天线主瓣方向半功率波束角以外的数据据3.1.传播模型校正流程传播模型校正流程3.1.5 模型校正模型校正n手动校正手动校正手动校正手动校正u 操作方法：只对选定的参数或地物损耗因子进行校正操作方法：只对选定的参数或地物损耗因子进行校正u 校正参数顺序：依据各变量校正参数顺序：依据各变量(系数系数K后
28、的变量比如后的变量比如log(d)与与预测误差的相关系数大小顺序，建议校正顺序为预测误差的相关系数大小顺序，建议校正顺序为K2、K5、K3、K6、K4，最后地物损耗因子，最后地物损耗因子u 优点：算法收敛速度快，稳定性好优点：算法收敛速度快，稳定性好n自动校正自动校正自动校正自动校正u 操作方法：自动对所有需要校正的参数操作方法：自动对所有需要校正的参数K和地物损耗因子和地物损耗因子u 优点：校正的参数是手动校正的最终收敛解，误差均值优点：校正的参数是手动校正的最终收敛解，误差均值为零，均方差最小为零，均方差最小3.1 传播模型校正流程传播模型校正流程3.1.5 模型校正（续）模型校正（续）n
29、地物损耗因子的校正地物损耗因子的校正地物损耗因子的校正地物损耗因子的校正u 网规软件网规软件NPS支持支持Max Distanc=0时的地物损耗因子校时的地物损耗因子校正正u 需要设置其中一个参考地物损需要设置其中一个参考地物损耗因子，设置偏置量一般为耗因子，设置偏置量一般为0（一般是市区）（一般是市区）u 所有的地物损耗因子校正后误所有的地物损耗因子校正后误差均值为差均值为03 传播模型校正传播模型校正3.2 模型校正算法模型校正算法3 传播模型校正传播模型校正3.2 模型校正算法模型校正算法一元线性回归方法一元线性回归方法n 应用：传播模型单个参数的校正应用：传播模型单个参数的校正n 准则
30、：最小二乘估计准则：最小二乘估计OLSu 线性u 无偏性u 最小方差性OLS估计量的性质估计量的性质也完全同一元情形也完全同一元情形：3 传播模型校正传播模型校正3.2 模型校正算法（续）模型校正算法（续）校正前校正前校正前校正前校正后校正后校正后校正后3 传播模型校正传播模型校正3.2 模型校正算法（续）模型校正算法（续）多元线性回归方法多元线性回归方法 用于传播模型多个参数的校正，用于传播模型多个参数的校正，以下几种情况是不适用的以下几种情况是不适用的:n 相关性失常n 两个变量相互依赖最小二乘法最小二乘法 用于传播模型的自动校正用于传播模型的自动校正3 传播模型校正传播模型校正3.3 传
31、播模型校正案例分析传播模型校正案例分析n n城市城市城市城市A A传播模型校正传播模型校正传播模型校正传播模型校正(CW(CW测试测试测试测试)uA密集市区传播模型参数校正密集市区传播模型参数校正 参数参数K校正值校正值(2GHz)K114.64K250.42K35.83K40.11K5-6.55K603 传播模型校正传播模型校正3.3 传播模型校正案例分析（续）传播模型校正案例分析（续）附图附图a3 传播模型校正传播模型校正3.3 传播模型校正案例分析（续）传播模型校正案例分析（续）n n城市城市城市城市A A传播模型校正传播模型校正传播模型校正传播模型校正(CW(CW测试测试测试测试)ub
32、一般市区传播模型参数校正一般市区传播模型参数校正 参数参数K校正值校正值(2GHz)K140.42K240.51K35.83K40.16K5-6.55K603 传播模型校正传播模型校正3.3 传播模型校正案例分析（续）传播模型校正案例分析（续）附图附图b3 传播模型校正传播模型校正3.3 传播模型校正案例分析（续）传播模型校正案例分析（续）路径误差abcdef均值均值-1.3-0.25.30.80.21.2均方差均方差6.46.56.65.13.26.5 路径误差abcde均值均值2.4-2.20.83.7-1.0均方差均方差6.47.910.06.67.2表格表格1：密集市区：密集市区表格表
33、格2：一般市区：一般市区3 传播模型校正传播模型校正3.3 传播模型校正案例分析（续）传播模型校正案例分析（续）n n城市城市城市城市B B传播模型校正传播模型校正传播模型校正传播模型校正(TD-SCDMA(TD-SCDMA现网测试现网测试现网测试现网测试)讨论讨论 近场传播模近场传播模型校正型校正问题一：问题一：问题一：问题一：近场区预测误差较大近场区预测误差较大 K1K2近场近场40.4240.51远场远场40.1240.51讨论讨论 K1K2近场近场-51.3171.64远场远场83.4125.34讨论讨论 路径误差abcde均值均值2.4-2.20.83.7-1.0均方差均方差6.47.910.06.67.2问题二：问题二：问题二：问题二：街道效应街道效应东西方向误差较大东西方向误差较大讨论讨论 路径误差abcdefg均值均值1.82.86.53.62.04.2-3.4均方差均方差7.07.77.45.14.37.08.3 路径误差abcdef均值均值-1.3-0.25.30.80.21.2均方差均方差6.46.56.65.13.26.5唯一均值为负的路径唯一均值为负的路径场景划分不合理场景划分不合理问题三：问题三：问题三：问题三：TD