許小婉 李嘉斌 王碩然

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司江門分公司 江門 529000）

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于移動(dòng)臺(tái)不斷運(yùn)動(dòng)，且實(shí)際傳播環(huán)境復(fù)雜多樣，電波傳播具有多樣性和復(fù)雜性，嚴(yán)格的理論分析很難實(shí)現(xiàn)。直接運(yùn)用電磁理論計(jì)算的確定性模型，由于計(jì)算量很大，只適合微蜂窩或微微蜂窩的模型預(yù)測(cè)。目前傳播模型一般通過電磁理論推算和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式獲得，即針對(duì)各個(gè)地區(qū)不同的地理環(huán)境進(jìn)行測(cè)試，通過分析與計(jì)算等手段對(duì)傳播模型的參數(shù)進(jìn)行校正，以提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

傳播模型的校正有兩種方法，一種是通用的CW（連續(xù)波）測(cè)試方法，一種是利用路測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳播模型校正的方法。針對(duì)連續(xù)波測(cè)試傳播模型校正方法所存在的低效率和低準(zhǔn)確性等問題,提出了一種利用現(xiàn)網(wǎng)路測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳播模型校正的方法.從理論上證明了路測(cè)信號(hào)可以替代連續(xù)波測(cè)試信號(hào)用于傳播模型校正。

本文使用業(yè)界普遍認(rèn)可的SPM模型，根據(jù)站點(diǎn)的密集程度，分為密集城區(qū)傳模和普通城區(qū)傳模。通過使用江門TD-SCDMA三期路測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)SPM模型進(jìn)行校正，為TD-SCDMA四期規(guī)劃做好準(zhǔn)備。

1 室外無線傳播模型分析

常用的室外傳播模型有COST231-Okumura、COST231-hata、COST231-Walfish-Ikegami、COST231-Hata經(jīng)驗(yàn)型、COST231-Walfish-Ikegami經(jīng)驗(yàn)型、Macro Vehicular Environment Deployment Model、J.E.Berg迭代模型、UE-UE模型、BS-BS模型、通用模型。

1.1 COST231-Hata傳播模型

1.1.1 模型適用范圍[1]

（1）應(yīng)用頻率在1500～2000MHz之間；

（2）適用于小區(qū)半徑大于1km的宏蜂窩系統(tǒng)；

（3）發(fā)射有效天線高度在30～200m之間；

（4）接收有效天線高度在1～10m之間。

1.1.2 經(jīng)驗(yàn)公式

COST231-Hata模型路徑損耗計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為[2]：

其中：

各參數(shù)定義如下：L（dB）為路徑損耗；fc（MHz）為工作頻率；hte（m）為基站天線的有效高度；hre（m）為移動(dòng)臺(tái)天線的有效高度；d(km）為基站天線合移動(dòng)臺(tái)天線的水平距離；a（hre）為移動(dòng)臺(tái)有效天線修正因子；CM為大城市中心校正因子。

1.2 通用模型（SPM模型）

1.2.1 模型適用范圍為

（1）應(yīng)用頻率在1500～2000MHz之間；

（2）適用于從密集城區(qū)、普通城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村的各種無線環(huán)境。

1.2.2 經(jīng)驗(yàn)公式

SPM模型路徑損耗計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為：

L(dB)＝ K1＋ K2×lg(d)＋ K3×lg(HTxeff)＋K4×Diffration ＋K5×lg(d)×lg(HTxeff)＋K6×(HRxeff)＋Kclutter×f（clutter）

各參數(shù)定義如下：

d為接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間的距離(m)；HTxeff為發(fā)射天線的有效高度 (m)；Diffraction loss為經(jīng)過有障礙路徑引起的衍射損耗(dB)；HRxeff為接收天線的有效高度(m)；f(clutter): 因地物所引起的平均加權(quán)損耗；K1為常數(shù) (dB)；K2為lg(d)的系數(shù)；K3為 lg(HTxeff)的系數(shù)；K4為衍射損耗的系數(shù)；K5:為lg(HTxeff)lg(d)的系數(shù)；K6為 HRxeff的系數(shù)；Kclutter為f(clutter)的系數(shù)。

在一般的無線環(huán)境中，K1和K2取值也是非常重要的，對(duì)整個(gè)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響比較大，因?yàn)槲覀冊(cè)诶脗鞑ツＰ陀?jì)算的時(shí)候，主要關(guān)注的就是離發(fā)射機(jī)不同位置的情況下，路損是多少，可以得到的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)是多少。

對(duì)不同設(shè)計(jì)區(qū)域，通過調(diào)整K1, K2, K3, K4,K5, K6來校正模型。

大唐移動(dòng)網(wǎng)規(guī)軟件NPS通用傳播模型：

PL ＝ K1＋ K2×lgd ＋ K3×lgHeff＋K4×lgHms＋K5×Diff＋K6×lgHeff× lgd＋Clutter factor

百林規(guī)劃軟件通用傳播模型：

PL ＝ K1+K2×lg (d)＋ K3×lg(Heff)＋ KDiff×Diff_loss＋K4×lg(Heff)＋K5×(hm)＋Clutter_Offset

2 傳播模型校正流程

2.1 測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)入

校正的結(jié)果準(zhǔn)確性很大程度上依賴于路測(cè)采集數(shù)據(jù)的可靠性，在進(jìn)行測(cè)量前必須很好的計(jì)劃，任何錯(cuò)誤都會(huì)降低校正結(jié)果的可信度，并從而影響以后的預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)和規(guī)劃結(jié)果，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)造成不可忽視的負(fù)面影響。

2.2 測(cè)試數(shù)據(jù)處理

為了消除路測(cè)的系統(tǒng)誤差，通常建議采用反復(fù)路測(cè)的方法如使用不同的站址，不同的測(cè)量路徑，在不同的時(shí)間段進(jìn)行測(cè)量，這樣可以減少路測(cè)經(jīng)常發(fā)生的偶然誤差對(duì)模型參數(shù)校正的影響；設(shè)置好各種數(shù)據(jù)濾除條件。

2.3 校正及分析

模型校正可分單變量和多變量兩種方式，對(duì)每個(gè)點(diǎn)存在測(cè)量路徑損耗值和預(yù)測(cè)路徑損耗值，其中的遲滯即為預(yù)測(cè)誤差值。

對(duì)路徑上預(yù)測(cè)誤差值的統(tǒng)計(jì)分析可歸納總結(jié)為：均方差、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差；這3個(gè)值表征了預(yù)測(cè)的質(zhì)量，校正的目標(biāo)是使這些值最小化。擬合后的平均值不大于0.2dB,均方差不大于8dB,傳模方可采用。

2.4 模型校正通常是一個(gè)實(shí)驗(yàn)過程

每次有針對(duì)的校準(zhǔn)某個(gè)模型參數(shù)；重新分析修改后的傳播模型，看模型是否有改進(jìn)或惡化；重復(fù)之前兩個(gè)步驟指導(dǎo)誤差最小為止；繼續(xù)修改另一個(gè)參數(shù)；修改一個(gè)參數(shù)會(huì)影響另一個(gè)參數(shù)的最佳值，因此所有參數(shù)被校準(zhǔn)時(shí)，這個(gè)過程要一直重復(fù)直到誤差收斂到最小值。

2.5 模型校正有不同的方法

K1可以由整體平均偏差校準(zhǔn)；

K2可以認(rèn)為是校準(zhǔn)模型相對(duì)距離的斜率；

K3和K5、K6一般不校正，這是因?yàn)樗鼈兣c基站或手機(jī)高度有關(guān)，這些系數(shù)不隨環(huán)境改變，同時(shí)在一般校正方式下無法體現(xiàn)統(tǒng)計(jì)的的意思。

K4是衍射因子，不適用與本文的校正方法。

3 傳播模型校正例子

3.1 密集城區(qū)SPM模型校正

K1、K2值校正前后比較如表1所示。

表1 K1、K2值校正前后比較

校正后的傳播損失比較如表2所示。

表2 校正后的傳播損失比較

3.2 普通城區(qū)SPM模型校正

K1、K2值校正前后比較如表3所示。

表3 K1、K2值校正前后比較

校正后的傳播損失比較如表4所示。

3.3 模型校正前后效果評(píng)估

基站高度為30m時(shí)離基站不同距離傳播損耗如表5所示。

表4 校正后的傳播損失比較

表5 基站高度為30m時(shí)離基站不同距離傳播損耗

基站高度為50m時(shí)離基站不同距離傳播損耗如表6所示。

表6 基站高度為50m時(shí)離基站不同距離傳播損耗

從上面數(shù)據(jù)可以看出與基站不同距離算出的路徑損耗與網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況比較相符。

5 結(jié)束語

良好的網(wǎng)絡(luò)是各種業(yè)務(wù)開展的基礎(chǔ)，是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的前提?；赥D三期網(wǎng)絡(luò)的路測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)本地?zé)o線傳播模型進(jìn)行校正，從而得到一套符合本地實(shí)際的傳播模型，用于對(duì)TD四期站點(diǎn)規(guī)劃進(jìn)行仿真評(píng)估，更加準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出符合無線環(huán)境特征的TD網(wǎng)絡(luò)。

本文提供了一種將路測(cè)數(shù)據(jù)用于傳播模型校正的方法，包括：步驟1，獲取原始路測(cè)數(shù)據(jù)；步驟2，從原始路測(cè)數(shù)據(jù)中選擇滿足預(yù)設(shè)條件的數(shù)據(jù)作為有效路測(cè)數(shù)據(jù)；步驟3，提取有效路測(cè)數(shù)據(jù)以形成用于傳播模型校正的數(shù)據(jù)文件；步驟4，使用有效路測(cè)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行模型校正。本文利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試數(shù)據(jù)，大大減少CW測(cè)試工作，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，同時(shí)保證了校正后的模型可以較為準(zhǔn)確地反映當(dāng)?shù)氐膫鞑ヌ匦?，進(jìn)而最優(yōu)地部署基站。

[1] 中興通訊《CDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》編寫組. CDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化.北京：電子工業(yè)出版社，2005

[2] 韋泉，蘇文莉，帥丹. TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)的預(yù)規(guī)劃，移動(dòng)通信，2006,(5)