广东移动深圳郊区(城镇)2g频段模型校正分析报告.doc

广东移动深圳郊区广东移动深圳郊区(城镇城镇)2GHz频段频段 无线传播模型校正分析报告无线传播模型校正分析报告 广广东东移移动动 华华为为技技术术 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第2页，共24页 Page 2 , Total 24 目目 录录 1传播模型概述.4 2模型校准的过程.4 2.1工作流程4 2.2第一步：获得 CW 测试数据及其要求5 2.3第二步：数据处理6 2.4第三步：模型校正6 3深圳郊区(城镇)CW测试.7 3.1深圳郊区(城镇)CW测试站点情况观澜3.9 3.1.1CW测试条件9 3.1.2测试环境描述10 3.1.3测试数据情况10 3.2深圳郊区(城镇)CW测试站点情况横中.11 3.2.1CW测试条件11 3.2.2测试环境描述11 3.2.3测试数据情况11 3.3深圳郊区(城镇)CW测试站点情况华兴.12 3.3.1CW测试条件12 3.3.2测试环境描述13 3.3.3测试数据情况13 3.4深圳郊区(城镇)CW测试站点情况平湖2.13 3.4.1CW测试条件13 3.4.2测试环境描述14 3.4.3测试数据情况14 3.5深圳郊区(城镇)CW测试站点情况潭头.14 3.5.1CW测试条件15 3.5.2测试环境描述15 3.5.3测试数据情况15 3.6深圳郊区(城镇)CW测试站点情况三联(用于模型验证)16 3.6.1CW测试条件16 3.6.2测试环境描述17 3.6.3测试数据情况17 4深圳郊区(城镇)模型校正结果及分析17 4.1.1校正结果17 4.1.2校正结果分析20 5深圳郊区(城镇)模型校正验证.21 5.1.1利用三联站的测试数据来进行验证21 5.1.2利用所有站的测试数据进行验证22 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第3页，共24页 Page 3 , Total 24 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 关键词：关键词：UMTS，无线传播模型，模型校正 摘摘 要：要： 本文主要介绍了本次广东移动在深圳郊区城镇 (五大镇：包括布吉、龙 华、观澜、平湖、松岗) 2GHz频段上使用华为 U-Net工具，利用 CW测试数 据进行无线传播模型校正的原理及基本过程，并对校正结果进行了简要分析。 针对广东深圳郊区地区2GHz频段的主要地形区域城镇，分别进行了 CW测试并做传播模型校正，以得到适合于广东深圳郊区城镇及类似传播环境的 无线传播模型 。 缩略语清单缩略语清单：. CW Continuous Wave 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第4页，共24页 Page 4 , Total 24 1传播模型概述传播模型概述 在网络建设开始之前，需要通过对系统硬件参数、网络容量、话务模型的设置和分析等来完 成对网络的设计，模拟网络运行效果，指导工程建设。而对网络运行效果的模拟是基于一定传播 模型的。不同的传播环境需要不同的传播模型，实际工程中，我们一般以标准的传播模型为基础， 根据实际的测试，对标准模型参数进行校正，以得到更适合于所测环境的传播模型。 华为U-Net建议的是一种宏蜂窝模型，称之为标准传播模型（SPM），它是基于经验公式(Hata 模型)和一系列参数。 以下是SPM公式： clutterfKHKHDKlossnDiffractioKHKDKKL clutterRxeffTxeffTxeff 654321 loglog loglog 其中： K1：传播损耗常数； K2：log(d)的修正因子； D：接收机和发射机之间的距离（m）； K3：log(HTxeff)的修正因子； HTxeff ：发射机天线的有效高度（m）； K4：衍射损耗的修正因子； Diffraction loss：传播路径上障碍物衍射损耗； K5：log(HTxeff)log(D)的修正因子； K6：的修正因子； Rxeff H ：接收机天线有效高度； Rxeff H Kclutter:：地物clutter的修正因子； f(clutter)：地貌加权平均损耗； 2模型校准的过程模型校准的过程 由于华为U-Net中的标准传播模型与其原型 Hata 模型一样，都是基于统计的经验模型，其 具体参数设置都必须根据实际应用环境进行调整才能得到比较准确的预测结果，所以在应用该传 播模型进行传播预测之前，如果没有应用环境类似地区的经验数据，就必须通过 CW 测试来进 行模型的校正。 2.1工作流程工作流程 通过 CW 测试进行模型校正的基本工作流程如下： 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第5页，共24页 Page 5 , Total 24 图1 工作流程 2.2第一步：获得第一步：获得 CW 测试数据及其要求测试数据及其要求 CW 测试数据是模型校正的依据，它的准确有效是模型校正质量好坏的关键，对 CW 测试， 有以下基本要求： 1测试站点条件必须能代表典型传播环境。这里的条件包括天线挂高、周围地物地貌类型 等信息。 分析：本次深圳郊区城镇测试选取了6个点，分别在划分好的典型区域选取能代表该区域覆 盖区域地物类型特征的站点做为本次测试的信号发射源。 城点：观澜3、横中、华兴、平湖2、潭头、三联（用于验证模型）。 2GPS 定位要准确，在城镇最好能采取辅助手段以避免在无可视天空条件下准确定位。 3距天线太近或太远的数据。 因为校正传播模型的目的是为了获得能对小区规划起指导意义的合适的传播模型，因而我们所希 望得到的模型是与天线高度及小区半径相关的。在CW测试时就应该考虑选取合适的天线高度和 测量范围，但是受测试路线的限制和留有余量的考虑，一般测试范围都会超出理想的范围，因此 否 数据是否需要 重新筛选? 数据筛选 设置初始参数值 进行模型校正 达标和K值是 否合理? 预测验证 不正常 结 束 正常 否 是 数据确认 是 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第6页，共24页 Page 6 , Total 24 在做模型校正时就需要将理想范围外的点滤除。 对于0-200m范围内的数据，一是因为该范围内距天线太近，会受到天线垂直面方向图的较大影 响。二是该范围内测试数据太少，且由于路线的原因很难做到数据在该范围内平均分布，因而需 要滤除。 4、信号太弱的数据； 5测试数据量要充分，以消除统计误差及快衰落的影响。根据业界广泛接受的 Lee 氏定 理，测试数据密度应达到 3650样点/40以消除快衰落的影响。 6测试数据应在覆盖区域内均匀分布 2.3第二步：数据处理第二步：数据处理 如上节所述，在设计测试方案、测试路线时应注意模型校正的各项基本要求，以获得准确有 效的测试数据。但在实际测试过程中，难以避免地会出现不符合模型校正基本要求的测试数据。 为了避免这些数据对模型校正的结果带来误差，需要将这部分数据加以滤除。 1、基于测量值的过滤 测量值较低的时候，接收机处于解出信号的临界状态，其值容易受到瞬时波动的影响。我们 现在用的是Pecker WCDMA扫频接收机，可测信号的最小值为-116dBm，因此小于-116dBm的 数据需要滤除。 2、基于Clutter类别的过滤 其它clutter类别如果没有足够的样点数（通常100为门限），应当在分析中去除。这样做虽 然会对后面的 clutter offset 的调整造成限制，但考虑到较少的测试点数有可能引入的误差，这 样做有助于传播模型校正精度的提高。对未校正的clutter offset使用缺省值。 3、基于距离的过滤 临界状态，其值容易受到瞬时波动的影响，如前文所述。而距离太近也容易出现较大的测量 误差，因为此时较容易形成直达径，而直达径是不稳定的，极易受到环境波动的影响，且直达径 与非直达径的信号强度有较大的差值，使测试数据偏好，因此在测试数据中，距离基站过近的点 和过远的点都相对有更大的机会成为野值点，对校正结果造成干扰，因此这部分数据也应加以滤 除。 4、数据的地理平均处理 在进行路测数据采集时，由于车速难以保持恒定，导致在某些地方采集点过密，从而可能对 分析结果产生一定的影响，对此可以对路测数据进行地理平均处理。根据李氏定理，地理平均长 度为6米。 2.4第三步：模型校正第三步：模型校正 经过以上的数据处理，从原始数据获得了可供模型校正的有效数据集，下一步就可以使用华 为U-Net软件提供的模型校正功能根据测试数据对模型进行校正了。 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第7页，共24页 Page 7 , Total 24 用华为U-Net进行模型校正的原理如下： 首先设置标准模型各参数值为缺省值，然后以该模型进行无线传播预测，并将预测值与路测 数据作比较，得到一个差值，再根据所有差值的统计结果反过来修改模型各参数值，经过不断的 迭代修改直到预测值与路测数据的均方差达到最小，则此时得到的模型各参数值就是我们所需的 传播模型各参数取值。 表1 标准模型缺省参数值 ParameterValue K117.4 K244.9 K35.83 K41 K5-6.55 K60 当所有K参数都调整好后，所得的模型就是我们校正的结果。 在模型校正中需要反复迭代进行，校正时根据经验一般应使得标准方差（STD DEV）小于 8dB；但是对于一些复杂的传播环境，STD DEV并不一定能够校正到8dB以下，此时只要数据采 集合理，将STD DEV校正到最小即可得到较为准确的传播模型。 校正后还可通过预测值和测试值的吻合示意图直观的看出校正的状况。 3深圳郊区深圳郊区(城镇城镇)CW测试测试 深圳全市面积2020平方公里，全境地势东南高，西北低。土地形态大部分为低山、平缓台 地和阶地丘陵。西部为滨海平原，平原占陆地面积的22.1%。本次测试的主要区域是深圳郊区城 镇(五大镇：包括布吉、龙华、观澜、平湖、松岗)，下图为主要测试中各种地物的分布： 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第8页，共24页 Page 8 , Total 24 图2 深圳城镇Clutter地图 以下是对上面地图的统计结果： NameSurface (km2)Percentage Inland Water7.95883.1 Ocean Area00 Wet land2.30.9 Open Land in Village39.273215.1 Park in Urban 0.43720.2 Open Land in Urban 0.00160 Green Land69.615226.8 Forest16.02326.2 High Buildings0.0440 Common Buildings4.65521.8 Parallel and Lower Buildings5.51322.1 Larger and Lower Buildings2.59561 Others Lower Buildings0.00040 Dense Urban00 Town in Suburban55.421.3 Village56.04421.6 可见深圳郊区(城镇)是Green Land、Village、Town in Suburban、Open Land in Village占了大部 分比例。 本次深圳郊区(城镇)进行模型校正共勘察了13个站，最终选择了以下6个点进行测试，具体基 站位置于下图： 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第9页，共24页 Page 9 , Total 24 图3 深圳城镇CW测试点示意图 NameLongitudeLatitudeHeight (m) 观澜3 114.05699E22.724N31.3 华兴 114.121E22.60783N52.7 横中 114.19899E22.65111N46.8 平湖2 114.12114E22.69924N52.7 三联 114.019016E22.65552N50.5 潭头 113.84414E22.76536N34.6 其中，观澜3、横中、华兴、平湖2、潭头的CW测试数据共同用于深圳郊区(城镇)传播模型 校正，三联的CW测试数据用于校正后的模型验证。 3.1深圳郊区深圳郊区(城镇城镇)CW测试站点情况观澜测试站点情况观澜3 3.1.1 CW测试条件 表2 观澜3站点的CW测试条件表 项目内容描述 时间2005年1月30日 发射天线位置观澜镇观澜大道新安商场 发射天线型号TQJ-2000A 发射天线高度31.3m 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第10页，共24页 Page 10 , Total 24 发射机型号ETSA 发射功率43dBm 发射天线增益4.5dBi 发射端馈线损耗3.48dB 接收天线型号车顶吸盘天线 接收天线位置测试车顶 接收天线高度1.8m 接收天线增益2dBi 接收端馈线损耗2dB 接收机型号Pecker WCDMA 调制信号连续波 频点2140 3.1.2 测试环境描述 观澜三周边起伏较大,为规则城镇区地形,周边建筑地物平均高21米,高度起伏较小。周围环境 照片请参见附件。 3.1.3 测试数据情况 测试路线及信号电平如下图所示： 图4 观澜3CW Signal 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第11页，共24页 Page 11 , Total 24 3.2深圳郊区深圳郊区(城镇城镇)CW测试站点情况横中测试站点情况横中 3.2.1 CW测试条件 表3 横中站点的CW测试条件表： 项目内容描述 时间2005年1月25日 发射天线位置横岗镇新光同兴五金塑料制品厂 发射天线型号TQJ-2000A 发射天线高度46.8m 发射机型号ETSA 发射功率43.5dBm 发射天线增益4.5dBi 发射端馈线损耗1.9dB 接收天线型号车顶吸盘天线 接收天线位置测试车顶 接收天线高度1.8m 接收天线增益2dBi 接收端馈线损耗2dB 接收机型号Pecker WCDMA 调制信号连续波 频点2150 3.2.2 测试环境描述 横中周边起伏较大,为规则城镇区地形,周边建筑地物平均高21米,高度起伏不大。周围环境照 片请参见附件。 3.2.3 测试数据情况 其测试路线及测试的信号电平如下图所示： 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第12页，共24页 Page 12 , Total 24 图5 横中CW Signal 3.3深圳郊区深圳郊区(城镇城镇)CW测试站点情况华兴测试站点情况华兴 3.3.1 CW测试条件 表4 华兴站点的CW测试条件表： 项目内容描述 时间2005年1月26日 发射天线位置布吉镇深惠路191号茂宝大厦 发射天线型号TQJ-2000A 发射天线高度51.8m 发射机型号ETSA 发射功率43.57 dBm 发射天线增益4.5dBi 发射端馈线损耗2dB 接收天线型号车顶吸盘天线 接收天线位置测试车顶 接收天线高度1.8m 接收天线增益2dBi 接收端馈线损耗2dB 接收机型号Pecker WCDMA 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第13页，共24页 Page 13 , Total 24 调制信号连续波 频点2150 3.3.2 测试环境描述 华兴周边起伏较大,为不规则城镇区地形,周边建筑地物平均高30米,高度起伏较大。周围环境 照片请参见附件。 3.3.3 测试数据情况 其测试路线及测试的信号电平如下图所示： 图6 华兴CW Signal 3.4深圳郊区深圳郊区(城镇城镇)CW测试站点情况平湖测试站点情况平湖2 3.4.1 CW测试条件 表5 平湖2站点的CW测试条件表： 项目内容描述 时间2004年1月24日 发射天线位置平湖镇龙平东路平建大酒店 发射天线型号TQJ-2000A 发射天线高度52.7m 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第14页，共24页 Page 14 , Total 24 发射机型号ETSA 发射功率43.57dBm 发射天线增益4.5dBi 发射端馈线损耗2dB 接收天线型号车顶吸盘天线 接收天线位置测试车顶 接收天线高度1.8m 接收天线增益2dBi 接收端馈线损耗2dB 接收机型号Pecker WCDMA 调制信号连续波 频点2140 3.4.2 测试环境描述 平湖2周边起伏较小,为不规则城镇区地形,周边建筑地物平均高20米,高度起伏不大。周围环 境照片请参见附件。 3.4.3 测试数据情况 其测试路线及测试的信号电平如下图所示： 图7 平湖2CW Signal 3.5深圳郊区深圳郊区(城镇城镇)CW测试站点情况潭头测试站点情况潭头 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第15页，共24页 Page 15 , Total 24 3.5.1 CW测试条件 表6 潭头站点的CW测试条件表： 项目内容描述 时间2005年1月27日 发射天线位置松岗镇107国道旁邮政局 发射天线型号TQJ-2000A 发射天线高度34.6m 发射机型号ETSA 发射功率43. 57dBm 发射天线增益4.5dBi 发射端馈线损耗2dB 接收天线型号车顶吸盘天线 接收天线位置测试车顶 接收天线高度1.8m 接收天线增益2dBi 接收端馈线损耗2dB 接收机型号Pecker WCDMA 调制信号连续波 频点2150 3.5.2 测试环境描述 平湖二周边起伏较小,为不规则城镇区地形,周边建筑地物平均高23米,高度起伏较大。周围环 境照片请参见附件。 3.5.3 测试数据情况 其测试路线及测试的信号电平如下图所示： 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第16页，共24页 Page 16 , Total 24 图8 潭头CW Signal 3.6深圳郊区深圳郊区(城镇城镇)CW测试站点情况三联测试站点情况三联(用于模型验证用于模型验证) 3.6.1 CW测试条件 表7 三联站点的CW测试条件表： 项目内容描述 时间2004年1月31日 发射天线位置龙华镇金鹏大酒店 发射天线型号TQJ-2000A 发射天线高度50.5m 发射机型号ETSA 发射功率43dBm 发射天线增益4.5dBi 发射端馈线损耗3.4dB 接收天线型号车顶吸盘天线 接收天线位置测试车顶 接收天线高度1.8m 接收天线增益2dBi 接收端馈线损耗2dB 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第17页，共24页 Page 17 , Total 24 接收机型号Pecker WCDMA 调制信号连续波 频点2140 3.6.2 测试环境描述 三联周边起伏较小,为不规则城镇区地形,周边建筑地物平均高24米,高度起伏较大。周围环境 照片请参见附件。 3.6.3 测试数据情况 其测试路线及测试的信号电平如下图所示： 图9 三联CW Signal 4深圳郊区深圳郊区(城镇城镇)模型校正结果及分析模型校正结果及分析 4.1.1 校正结果 （1）以下是U-Net校正后产生的结果报告： Model parameters LOS Attenuation L = 14.76 +42.67log(D) +5.83log(Heff) +0.06Diff. -6.55log(D)log(Heff) +Clutter NLOS attenuation L = 14.76 +42.67log(D) +5.83log(Heff) +0.06Diff. -6.55log(D)log(Heff) +Clutter The algorithm used to calculate diffraction isDeygout Algorithm for effective height calculation is: Height above average profile calculated between 0 and 15000 metres Profiles Radial Grid calculation Centred 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第18页，共24页 Page 18 , Total 24 Losses per clutter class 1 - Inland Water0 2 - Ocean Area0 3 - Wet land0 4 - Open Land in Village4.7 5 - Park in Urban 0 6 - Open Land in Urban 0 7 - Green Land4.3 8 - Forest2.7 9 - High Buildings12 10 - Common Buildings10 11 - Parallel and Lower Buildings8.7 12 - Larger and Lower Buildings7.1 13 - Others Lower Buildings0 14 - Dense Urban0 15 - Town in Suburban6.4 16 - Village6.1 Global statistics Num pointsMeanStd dev.Min.Max. Error4809407.97-32.0626.38 Error(LOS)26943-0.678.33-32.0626.38 Error(NLOS)211510.857.41-30.9924.42 logD480943.30.312.33.92 logHeff480941.580.1301.82 Diff480949.2713.52092.68 logDlogHeff480945.180.5306.3 Hmeff480947.2312-22.2110.55 Statistics per clutter class TypeNum pointsMeanStd dev. 1 - Inland Water000 2 - Ocean Area000 3 - Wet land000 4 - Open Land in Village6905-0.028.08 5 - Park in Urban 13806.24 6 - Open Land in Urban 000 7 - Green Land82770.058.41 8 - Forest7490.029.82 9 - High Buildings000 10 - Common Buildings1263-0.027.86 11 - Parallel and Lower Buildings13380.055.9 12 - Larger and Lower Buildings4890.045.97 13 - Others Lower Buildings000 14 - Dense Urban000 15 - Town in Suburban20524-0.038.37 16 - Village84110.026.58 （2）经模型校正后的信号电平与实测的信号电平的误差图示： 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第19页，共24页 Page 19 , Total 24 图10 CW Signal Error CW Signal Error说明了实际测试的信号电平与校正后模型所仿真的信号电平的误差。但预 测值只是理论值，和实际值总会存在一定的偏差，当偏差较小时（8dB以内）我们认为是合理的， 当偏差较大时我们就要进行具体分析了。因为在模型校正中很重要的地物信息我们是通过数字地 图的得到的，而数字地图只能区分地物的种类，没有精确的高度信息（20m精度电子地图缺少建 筑物高度信息）。因此如有大楼，高架等对信号传播有较大影响的建筑物时，地图是无法区分的， 因此容易产生较大的偏差，此时就需要我们到现场进行勘查分析了。有些路段由于存在大量直射 径，因而路径损耗小，而用于传播损耗估计的数字地图没有高度信息，做预测时只能通过地物类 型计算，因此路径损耗估计值偏大。 尽管如此，这样的路段在整个小区中属于极少数，校正后模型 STD DEV 小于 8dB，可以对城 镇内的路径损耗值进行良好估计。 （3）经模型校正后的路测结果和模拟覆盖结果所作的比较图如下：（红线为测量值，蓝线为模拟值） 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第20页，共24页 Page 20 , Total 24 图11 观澜3-CW路测结果和模拟覆盖比较 图12 横中-CW路测结果和模拟覆盖比较 图13 华兴-CW路测结果和模拟覆盖比较 图14 平湖2-CW路测结果和模拟覆盖比较 图15 潭头-CW路测结果和模拟覆盖比较 4.1.2校正结果分析 通过以上步骤的调整， 标准方差等于7.97dB，校正结果合理。 其校正结果如下表。 表8 城镇校正后的U-NET模型参数 模型名称 K1（los ） K2(los)K1(nlos)K2(nlos)K3K4K5K6Kclutter适合场景 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第21页，共24页 Page 21 , Total 24 深圳城镇14.7642.6714.7642.675.830.06-6.5501深圳城镇 小结：深圳城镇低建筑群占较大比例，普遍高度在23米左右，有部分高楼，从以上的校正结 果来看，此处校正出来的模型较适用于深圳城镇，可认为该模型具有一定的推广性。 5深圳郊区深圳郊区(城镇城镇)模型校正验证模型校正验证 5.1.1利用三联站的测试数据来进行验证 （1）全局统计： Global statistics Num pointsMeanStd dev.Min.Max. Error12341-0.386.88-26.3725.6 Error(LOS)5247-0.526.87-25.9222.87 Error(NLOS)7094-0.286.88-26.3725.6 logD123413.440.282.523.9 logHeff123411.630.061.431.75 Diff123418.6210.93057.02 logDlogHeff123415.590.424.246.33 Hmeff1234114.2712.09-14.271.8 Statistics per clutter class TypeNum pointsMeanStd dev. 1 - Inland Water000 2 - Ocean Area000 3 - Wet land000 4 - Open Land in Village17690.656.86 5 - Park in Urban 000 6 - Open Land in Urban 000 7 - Green Land29830.36.89 8 - Forest105.672.08 9 - High Buildings000 10 - Common Buildings395-4.344.73 11 - Parallel and Lower Buildings199-3.284.36 12 - Larger and Lower Buildings394-0.774.92 13 - Others Lower Buildings000 14 - Dense Urban000 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型校正分析报告 第22页，共24页 Page 22 , Total 24 15 - Town in Suburban1771-0.917.69 16 - Village4820-0.54 6.75 （2）经模型校正后的信号电平与实测的信号电平的误差图示： 图16 CW Signal Error