無線傳播模型測試與校正

1、無線傳播模型測試與校正無線傳播模型測試與校正 無線傳播原理和傳播模型介紹無線傳播原理和傳播模型介紹第第1章章 概述概述第第2章章 傳播模型測試傳播模型測試第第3章章傳播模型校正傳播模型校正無線傳播原理和傳播模型介紹無線傳播原理和傳播模型介紹1 概述概述n 1.1無線電波傳播的基本特性無線電波傳播的基本特性n 1.2地形環(huán)境分類地形環(huán)境分類n 1.3傳播模型傳播模型1 概述概述1.1 無線電波傳播的基本特性無線電波傳播的基本特性n 自由空間傳播自由空間傳播n 反射、折射、散射反射、折射、散射u 在空氣中傳播在空氣中傳播u 在兩種介質(zhì)的界面?zhèn)鞑ピ趦煞N介質(zhì)的界面?zhèn)鞑 衍射衍射u 遇到小型障礙物遇到

2、小型障礙物u 沿地球球面?zhèn)鞑パ氐厍蚯蛎鎮(zhèn)鞑 衰減衰減u 雨滴衰落雨滴衰落u 大氣吸收大氣吸收n 衰落衰落1.1 無線電波傳播的基本特性無線電波傳播的基本特性1.1.1 自由空間損耗自由空間損耗1.2 地形環(huán)境分類地形環(huán)境分類1.2.1 地形分類地形分類n 準平滑地形準平滑地形地形起伏高度在地形起伏高度在20m以內(nèi)，起伏較平緩，地面平均高度相差不大的地形。以內(nèi)，起伏較平緩，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參數(shù)用地形起伏高度參數(shù)h表示。表示。 h值等于從接受點向發(fā)射點方向計算的值等于從接受點向發(fā)射點方向計算的10km內(nèi)內(nèi)10與與90的地形高度差，如圖的地形高度差，如

3、圖n 孤立山丘孤立山丘指傳播路徑上的一個孤立山丘，除接收點鄰近的障礙物以外，沒有其他物指傳播路徑上的一個孤立山丘，除接收點鄰近的障礙物以外，沒有其他物體對接收信號有干擾。對于體對接收信號有干擾。對于uhf頻段，這種山丘可近似地看作刃形障礙。頻段，這種山丘可近似地看作刃形障礙。n 一般傾斜地形一般傾斜地形n 海（湖）陸混合路徑海（湖）陸混合路徑1.2 地形環(huán)境分類地形環(huán)境分類1.2.2 菲涅爾區(qū)域菲涅爾區(qū)域1.2 地形環(huán)境分類地形環(huán)境分類1.2.3 阻擋損耗阻擋損耗 為了避免阻擋引入的附加損耗，必須使所有的障礙為了避免阻擋引入的附加損耗，必須使所有的障礙物都處于第一菲涅爾區(qū)以外物都處于第一菲涅爾

4、區(qū)以外1.2 地形環(huán)境分類地形環(huán)境分類1.2.4 地貌在傳輸損耗中的影響地貌在傳輸損耗中的影響1.3 傳播模型傳播模型1.3.1 無線傳播計算無線傳播計算n 精確的場計算需要大量的電腦資源精確的場計算需要大量的電腦資源u需要輸入大量詳細數(shù)據(jù)需要輸入大量詳細數(shù)據(jù)u準確計算非常耗時準確計算非常耗時場強預算更勝于計算場強預算更勝于計算n 場強預算模式要求場強預算模式要求u合理的輸入數(shù)據(jù)總數(shù)合理的輸入數(shù)據(jù)總數(shù)（在網(wǎng)絡圖層中立即看到更改的影響非常重要）（在網(wǎng)絡圖層中立即看到更改的影響非常重要）（結(jié)果直接影響硬件成本）（結(jié)果直接影響硬件成本）商務需要（在合適的時間段內(nèi)得到精確的結(jié)果）商務需要（在合適的時間

5、段內(nèi)得到精確的結(jié)果）可根據(jù)實際測量進行參數(shù)調(diào)整可根據(jù)實際測量進行參數(shù)調(diào)整1.3 傳播模型傳播模型1.3.2 傳播模型傳播模型ncost231-okumurancost231-hatancost231-walfish-ikegamincost231-hata經(jīng)驗型經(jīng)驗型ncost231-walfish-ikegami經(jīng)驗型經(jīng)驗型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 傳播模型傳播模型1.3.2.1 cost231-hata1.3 傳播模型傳播模

6、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 lossheff = effective base station antenna height (m)clutter factor = gain in db for the clutter type

7、 at the mobile position。1.3 傳播模型傳播模型1.3.2.2 通用模型（續(xù)）通用模型（續(xù)）商用軟件商用軟件aircom通用傳播模型：通用傳播模型： pl = k1+k2 log d+ k3*hms+k4*loghms+k5*logheff+k6*log heff* log d +k7 diff.+clutter factor商用軟件商用軟件atoll通用傳播模型通用傳播模型: pl = k1+k2*log d+k3*logheff +k4*loghms +k5*diff. +k6*log*heff*logd+clutter factor大唐移動網(wǎng)規(guī)軟件大唐移動網(wǎng)規(guī)軟件

8、nps通用傳播模型：通用傳播模型： pl = k1+k2*log d+k3*logheff +k4*loghms+k5*diff. +k6*logheff*logd+clutter factor1.3 傳播模型傳播模型1.3.2.2 通用模型（續(xù)）通用模型（續(xù)）場景場景系數(shù)系數(shù)k密集密集市區(qū)市區(qū)一般市一般市區(qū)區(qū)郊區(qū)郊區(qū)農(nóng)村農(nóng)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 -6.55-6.55-6.55k61111四種場景下通用傳播模型四種場景下通用傳播模型(2ghz)cost

9、 231_hata無線傳播原理和傳播模型介紹無線傳播原理和傳播模型介紹第第1章章 概述概述第第2章章 傳播模型測試傳播模型測試第第3章章傳播模型校正傳播模型校正無線傳播原理和傳播模型介紹無線傳播原理和傳播模型介紹2 傳播模型測試傳播模型測試n 2.1 測試方法測試方法n 2.2 測試設備介紹測試設備介紹2 傳播模型測試傳播模型測試2.1 測試方法測試方法2.1 測試方法測試方法2.1.1前言前言2.1 測試方法測試方法2.1.2目的目的 通過連續(xù)波通過連續(xù)波(cw) 測試測試將連續(xù)波測試結(jié)果與預測結(jié)將連續(xù)波測試結(jié)果與預測結(jié)果相比較，校正傳播模型參果相比較，校正傳播模型參數(shù)使模型符合實際地理環(huán)境

10、，數(shù)使模型符合實際地理環(huán)境，增加無線覆蓋預測的準確性增加無線覆蓋預測的準確性alcatels icon gallery (click in presentation mode)alcatels media library (click in presentation mode)2.1 測試方法測試方法2.1.3 測試流程測試流程 2.1.3 測試流程測試流程2.1.3.2 站址選擇站址選擇n站址數(shù)量：站址數(shù)量：根據(jù)一般經(jīng)驗，在人口密集的大城市，測試站址應不根據(jù)一般經(jīng)驗，在人口密集的大城市，測試站址應不少于少于5個；對于中小城市一般一個測試站址就夠了，這主要取決于個；對于中小城市一般一個測試站址

11、就夠了，這主要取決于測試基站天線高度及其測試基站天線高度及其eirp大小大小n代表性站址：代表性站址：選擇的原則是要使它能夠覆蓋規(guī)劃區(qū)內(nèi)所有的地物選擇的原則是要使它能夠覆蓋規(guī)劃區(qū)內(nèi)所有的地物類型類型(這些地物類型來自數(shù)字地圖這些地物類型來自數(shù)字地圖)n多種模型：多種模型：如果測試環(huán)境需要用多個模型來描述其傳播特性，則如果測試環(huán)境需要用多個模型來描述其傳播特性，則各個模型所對應的區(qū)域要仔細的定義好各個模型所對應的區(qū)域要仔細的定義好n區(qū)域重疊：區(qū)域重疊：盡量增加各個站之間的測量重疊區(qū)，不過需注意保證盡量增加各個站之間的測量重疊區(qū)，不過需注意保證站點間距離合理站點間距離合理2.1.3 測試流程測試流

12、程2.1.3.2 站址選擇（續(xù)）站址選擇（續(xù)） a. 天線高度大于天線高度大于20米米 b. 天線高于最近的障礙物天線高于最近的障礙物5米以上米以上 發(fā)射子系統(tǒng)：發(fā)射子系統(tǒng)：發(fā)射天線、饋線、高頻信號源、天線支架發(fā)射天線、饋線、高頻信號源、天線支架接收子系統(tǒng)：接收子系統(tǒng)：測試接收機、測試接收機、gps接收機、測試軟件、便攜機等接收機、測試軟件、便攜機等 2.1.3 測試流程測試流程2.1.3.3 搭建測試平臺搭建測試平臺 2.1.3 測試流程測試流程2.1.3.4 路測路測n地形：地形：測試路徑必須照顧到區(qū)域中所有的主要地形測試路徑必須照顧到區(qū)域中所有的主要地形n高度：高度：如果該區(qū)域地形起伏差

13、異大則測試路徑必須照顧到如果該區(qū)域地形起伏差異大則測試路徑必須照顧到 區(qū)域中不同高度的地形區(qū)域中不同高度的地形n距離：距離：測試路徑必須照顧到區(qū)域中離站點不同距離的位置測試路徑必須照顧到區(qū)域中離站點不同距離的位置n方向：方向：縱向和橫向路徑上的測試點數(shù)需保持一致縱向和橫向路徑上的測試點數(shù)需保持一致n長度：長度：1次次cw測試的路程總長度應大于測試的路程總長度應大于60km點數(shù)測試點數(shù)越多越好點數(shù)測試點數(shù)越多越好 (要求要求10000點點4小時小時)n重疊：重疊：不同站點的測試路徑可盡量重疊以增加模型可靠性不同站點的測試路徑可盡量重疊以增加模型可靠性 2.1.3 測試流程測試流程2.1.3.4

14、路測路測 2.1.3 測試流程測試流程2.1.3.4 路測（續(xù)）路測（續(xù)）n 采樣符合李氏定理：采樣符合李氏定理：40波長，采集波長，采集50個數(shù)點個數(shù)點n 車速上限：車速上限：vmax=0.8/tsample（滿足李氏定理）（滿足李氏定理）n 車速下限：車速下限：vmin=0.38/tsample (滿足抽樣點的弱相關性要求滿足抽樣點的弱相關性要求)n 異常情況下測試結(jié)果必須從采樣數(shù)據(jù)中剔除異常情況下測試結(jié)果必須從采樣數(shù)據(jù)中剔除n 若用定向天線進行若用定向天線進行cw測試，測試路線從主瓣覆蓋區(qū)域中選取測試，測試路線從主瓣覆蓋區(qū)域中選取2 傳播模型測試傳播模型測試2.2 測試設備介紹測試設備介

15、紹2 傳播模型測試傳播模型測試2.2 測試設備介紹（續(xù)）測試設備介紹（續(xù)）無線傳播原理和傳播模型介紹無線傳播原理和傳播模型介紹第第1章章 概述概述第第2章章 傳播模型測試傳播模型測試第第3章章傳播模型校正傳播模型校正無線傳播原理和傳播模型介紹無線傳播原理和傳播模型介紹3 傳播模型校正傳播模型校正無線傳播原理和傳播模型介紹無線傳播原理和傳播模型介紹3 傳播模型校正傳播模型校正n 3.1 傳播模型校正流程傳播模型校正流程n 3.2 傳播模型校正算法傳播模型校正算法n 3.3 傳播模型案例分析傳播模型案例分析3 傳播模型校正傳播模型校正3.1 傳播模型校正流程傳播模型校正流程3 傳播模型校正傳播模型

16、校正3.1 傳播傳播模型校正流程模型校正流程測試數(shù)據(jù)導入測試數(shù)據(jù)導入建立模型建立模型模型校正模型校正分析結(jié)果分析結(jié)果誤差是否滿足是校正結(jié)束校正結(jié)束否否測試數(shù)據(jù)處理測試數(shù)據(jù)處理設置參數(shù)設置參數(shù)模型校正流程圖模型校正流程圖3.1 傳播模型校正流程傳播模型校正流程3.1.1 測試數(shù)據(jù)導入測試數(shù)據(jù)導入n格式轉(zhuǎn)換格式轉(zhuǎn)換 如果如果cw測試數(shù)據(jù)和數(shù)字地圖不對應時測試數(shù)據(jù)和數(shù)字地圖不對應時，要對地圖進行修正，要對地圖進行修正 地圖修正方法修改數(shù)字地圖的直角坐標地圖修正方法修改數(shù)字地圖的直角坐標的四個參數(shù)，使之與測試數(shù)據(jù)的四個參數(shù)，使之與測試數(shù)據(jù) 達到最優(yōu)匹配達到最優(yōu)匹配 如果如果cw測試數(shù)據(jù)和數(shù)字地圖不對應

17、時，要對地圖進行修正測試數(shù)據(jù)和數(shù)字地圖不對應時，要對地圖進行修正地圖修正方法修改數(shù)字地圖的直角坐標的四個參數(shù)，使之與測試數(shù)地圖修正方法修改數(shù)字地圖的直角坐標的四個參數(shù)，使之與測試數(shù)據(jù)據(jù) 達到最優(yōu)匹配達到最優(yōu)匹配3.1 傳播模型校正流程傳播模型校正流程3.1.1 測試數(shù)據(jù)導入測試數(shù)據(jù)導入3.1 傳播模型校正流程傳播模型校正流程3.1.2 測試數(shù)據(jù)處理測試數(shù)據(jù)處理n 1. 數(shù)據(jù)過濾數(shù)據(jù)過濾n 2. 數(shù)據(jù)離散數(shù)據(jù)離散n 3. 地理平均地理平均3.1.2 測試數(shù)據(jù)處理測試數(shù)據(jù)處理3.1.2.1 數(shù)據(jù)過濾數(shù)據(jù)過濾3.1.2 測試數(shù)據(jù)處理測試數(shù)據(jù)處理3.1.2.2 數(shù)據(jù)離散數(shù)據(jù)離散3.1.2 測試數(shù)據(jù)處理

18、測試數(shù)據(jù)處理3.1.2.3 地理平均地理平均3.1 傳播模型校正流程傳播模型校正流程3.1.3 建立模型建立模型3.1 傳播模型校正流程傳播模型校正流程3.1.4 設置參數(shù)設置參數(shù)3.1 傳播傳播 模型校正流程模型校正流程3.1.4 設置參數(shù)（續(xù)）設置參數(shù)（續(xù)）3.1. 傳播模型校正流程傳播模型校正流程3.1.5 模型校正模型校正3.1 傳播模型校正流程傳播模型校正流程3.1.5 模型校正（續(xù)）模型校正（續(xù)）3 傳播模型校正傳播模型校正3.2 模型校正算法模型校正算法3 傳播模型校正傳播模型校正3.2 模型校正算法模型校正算法n 應用：傳播模型單個參數(shù)的校正應用：傳播模型單個參數(shù)的校正n 準則

19、：最小二乘估計準則：最小二乘估計olsu 線性u 無偏性u 最小方差性ols估計量的性質(zhì)估計量的性質(zhì) 也完全同一元情形也完全同一元情形：）無偏估計（是最佳線性估計式結(jié)論：在古典假定下，具有最小方差。計式估，所有的線性無偏估計中最小方差性：在）無偏性：（的線性函數(shù)是關于）（線性：blueeyxxxols ols)3()(2y) 1 (13 傳播模型校正傳播模型校正3.2 模型校正算法（續(xù)）模型校正算法（續(xù)）3 傳播模型校正傳播模型校正3.2 模型校正算法（續(xù)）模型校正算法（續(xù)） 用于傳播模型多個參數(shù)的校正，用于傳播模型多個參數(shù)的校正， 以下幾種情況是不適用的以下幾種情況是不適用的:n 相關性失常n 兩個變量相互依賴 用于傳播模型的自動校正用于傳播模型的自動校正3 傳播模型校正傳播模型校正3.3 傳播模型校正案例分析傳播模型校正案例分析ua密集市區(qū)傳播模型參數(shù)校正密集市區(qū)傳播模型參數(shù)校正 參數(shù)參數(shù)k校正值校正值(2ghz)k114.64k250.42k35.83k40.11k5-6.55k603 傳播模型校正傳播模型校正3.3 傳播模型校正案例分析（續(xù)）傳播模型校正案例分析（續(xù)）3 傳播模型校正傳播模型校正3.3 傳播模型校正案例分析（續(xù)）傳播模型校正案例分析（續(xù)）ub一般市區(qū)傳播模型參數(shù)校正一般市區(qū)傳播模型參數(shù)校正 參數(shù)參數(shù)k校正值校正值(2ghz