广东移动深圳郊区(城镇)2G频段模型校正分析报告

1、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.42模型校准的过程.42.1工作流程.42.2第一步：获得 CW 测试数据及其要求.52.3第二步：数据处理.62.4第三步：模型校正.63深圳郊区(城镇)CW测试.73.1深圳郊区(城镇)CW测试站点情况观澜3.93.1.1CW测试条件.93.1.2测试环境描述.103.1.3测试数据情况.103.2深圳郊区(城

2、镇)CW测试站点情况横中.113.2.1CW测试条件.113.2.2测试环境描述.113.2.3测试数据情况.113.3深圳郊区(城镇)CW测试站点情况华兴.123.3.1CW测试条件.123.3.2测试环境描述.133.3.3测试数据情况.133.4深圳郊区(城镇)CW测试站点情况平湖2.133.4.1CW测试条件.133.4.2测试环境描述.143.4.3测试数据情况.143.5深圳郊区(城镇)CW测试站点情况潭头.143.5.1CW测试条件.153.5.2测试环境描述.153.5.3测试数据情况.153.6深圳郊区(城镇)CW测试站点情况三联(用于模型验证).163.6.1CW测试条件.

3、163.6.2测试环境描述.173.6.3测试数据情况.174深圳郊区(城镇)模型校正结果及分析.174.1.1校正结果.174.1.2校正结果分析.205深圳郊区(城镇)模型校正验证.215.1.1利用三联站的测试数据来进行验证.215.1.2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、

4、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

5、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： clutterfKHKHDKlossnDiffractioKHKDKKLclutterRxeffTxeffTxeff654321loglog 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

6、(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；RxeffH：接收机天线有效高度；RxeffHKclutter:：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

7、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

8、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

9、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、

10、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

11、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

12、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

13、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ParameterValueK117.4K244.9K35.83K41K5-6.55K60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

14、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)PercentageInland Water7.95883.1Ocean Area00Wet land2.30.9Open Land in

15、 Village39.273215.1Park in Urban 0.43720.2Open Land in Urban 0.00160Green Land69.615226.8Forest16.02326.2High Buildings0.0440Common Buildings4.65521.8Parallel and Lower Buildings5.51322.1Larger and Lower Buildings2.59561Others Lower Buildings0.00040Dense Urban00Town in Suburban55.421.3Village56.0442

16、1.6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3114.05699E22.724N31.3华兴114.121E22.60783N52.7横中114.19899E22.65111

17、N46.8平湖2114.12114E22.69924N52.7三联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33.1.1 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

18、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21403.1.2 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

19、，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21503.2.2 测试环境描述横中周边起伏较大,为

20、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 Signal3.3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

21、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21503.3.2 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 Signal3.4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

22、况平湖23.4.1 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21403.4.2 测试环境描述平湖2周边起伏

23、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 Signal3.5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

24、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21503.5.2 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 Signal3.6深圳郊区深圳郊区(城镇城镇)CW测试站点情况三联

25、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21403.6.2 测

26、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 Signal4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 parametersLOS Attenuation L = 14.76 +42.67log(D) +5.83log(Heff) +0.06Diff. -6.55log(D)log(Heff) +ClutterNLOS attenuationL = 14.7

27、6 +42.67log(D) +5.83log(Heff) +0.06Diff. -6.55log(D)log(Heff) +ClutterThe algorithm used to calculate diffraction isDeygoutAlgorithm for effective height calculation is: Height above average profile calculated between 0 and 15000 metresProfiles RadialGrid calculation Centred 广东移动深圳郊区(城镇)2GHz频段无线传播模型

28、校正分析报告 第18页，共24页 Page 18 , Total 24 Losses per clutter class1 - Inland Water02 - Ocean Area03 - Wet land04 - Open Land in Village4.75 - Park in Urban 06 - Open Land in Urban 07 - Green Land4.38 - Forest2.79 - High Buildings1210 - Common Buildings1011 - Parallel and Lower Buildings8.712 - Larger and

29、Lower Buildings7.113 - Others Lower Buildings014 - Dense Urban015 - Town in Suburban6.416 - Village6.1Global statisticsNum pointsMeanStd dev.Min.Max.Error4809407.97-32.0626.38Error(LOS)26943-0.678.33-32.0626.38Error(NLOS)211510.857.41-30.9924.42logD480943.30.312.33.92logHeff480941.580.1301.82Diff480

30、949.2713.52092.68logDlogHeff480945.180.5306.3Hmeff480947.2312-22.2110.55Statistics per clutter classTypeNum pointsMeanStd dev.1 - Inland Water0002 - Ocean Area0003 - Wet land0004 - Open Land in Village6905-0.028.085 - Park in Urban 13806.246 - Open Land in Urban 0007 - Green Land82770.058.418 - Fore

31、st7490.029.829 - High Buildings00010 - Common Buildings1263-0.027.8611 - Parallel and Lower Buildings13380.055.912 - Larger and Lower Buildings4890.045.9713 - Others Lower Buildings00014 - Dense Urban00015 - Town in Suburban20524-0.038.3716 - 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(

32、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

33、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

34、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

35、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 statisticsNum pointsMeanStd dev.Min.Max.Error12341-0.386.88-26.3725.6Error(LOS)5247-0.526.87-25.9222.87Error(NLOS)7094-0.286.88-26.3725.6logD123413.440.282.523.9logHeff12341

36、1.630.061.431.75Diff123418.6210.93057.02logDlogHeff123415.590.424.246.33Hmeff1234114.2712.09-14.271.8Statistics per clutter classTypeNum pointsMeanStd dev.1 - Inland Water0002 - Ocean Area0003 - Wet land0004 - Open Land in Village17690.656.865 - Park in Urban 0006 - Open Land in Urban 0007 - Green L

37、and29830.36.898 - Forest105.672.089 - High Buildings00010 - Common Buildings395-4.344.7311 - Parallel and Lower Buildings199-3.284.3612 - Larger and Lower Buildings394-0.774.9213 - Others Lower Buildings00014 - 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 Suburban1771-0.917.6916 - 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可见：对三联