深圳城镇2G频段模型校正分析Word格式.docx
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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
关键词：
UMTS，无线传播模型，模型校正
摘要：
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：
.
CWContinuousWave
1
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：
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；
Diffractionloss：
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；
：
接收机天线有效高度；
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
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
通过CW测试进行模型校正的基本工作流程如下：
图1工作流程
获得CW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）。
2．GPS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36~50样点/40λ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
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PeckerWCDMA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clutteroffset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clutteroffset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。
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。
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
Parameter
Value
K1
17.4
K2
44.9
K3
5.83
K4
1
K5
-6.55
K6
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（STDDEV）小于8dB；
但是对于一些复杂的传播环境，STDDEV并不一定能够校正到8dB以下，此时只要数据采集合理，将STDDEV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（城镇）CW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：
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
InlandWater7.95883.1
OceanArea00
Wetland2.30.9
OpenLandinVillage39.273215.1
ParkinUrban0.43720.2
OpenLandinUrban0.00160
GreenLand69.615226.8
Forest16.02326.2
HighBuildings0.0440
CommonBuildings4.65521.8
ParallelandLowerBuildings5.51322.1
LargerandLowerBuildings2.59561
OthersLowerBuildings0.00040
DenseUrban00
TowninSuburban55.421.3
Village56.04421.6
可见深圳郊区（城镇）是GreenLand、Village、TowninSuburban、OpenLandinVillage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：
图3深圳城镇CW测试点示意图
Name
Longitude
Latitude
Height（m）
观澜3
114.05699E
22.724N
31.3
华兴
114.121E
22.60783N
52.7
横中
114.19899E
22.65111N
46.8
平湖2
114.12114E
22.69924N
三联
114.019016E
22.65552N
50.5
潭头
113.84414E
22.76536N
34.6
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（城镇）CW测试站点情况－观澜3
3.1.1CW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
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
PeckerWCDMA
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3CWSignal
3.2深圳郊区（城镇）CW测试站点情况－横中
3.2.1CW测试条件
表3横中站点的CW测试条件表：
2005年1月25日
横岗镇新光同兴五金塑料制品厂
46.8m
43.5dBm
1.9dB
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。
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：
图5横中CWSignal
3.3深圳郊区（城镇）CW测试站点情况－华兴
3.3.1CW测试条件
表4华兴站点的CW测试条件表：
2005年1月26日
布吉镇深惠路191号茂宝大厦
51.8m
43.57dBm
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。
3.3.3测试数据情况
图6华兴CWSignal
3.4深圳郊区（城镇）CW测试站点情况－平湖2
3.4.1CW测试条件
表5平湖2站点的CW测试条件表：
2004年1月24日
平湖镇龙平东路平建大酒店
52.7m
43.57dBm
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。
3.4.3测试数据情况
图7平湖2CWSignal
3.5深圳郊区（城镇）CW测试站点情况－潭头
3.5.1CW测试条件
表6潭头站点的CW测试条件表：
2005年1月27日
松岗镇107国道旁邮政局
34.6m
43.57dBm
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。
3.5.3测试数据情况
图8潭头CWSignal
3.6深圳郊区（城镇）CW测试站点情况－三联（用于模型验证）
3.6.1CW测试条件
表7三联站点的CW测试条件表：
2004年1月31日
龙华镇金鹏大酒店
50.5m
3.4dB
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。
3.6.3测试数据情况
图9三联CWSignal
4深圳郊区（城镇）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：
Modelparameters
LOSAttenuation
L=14.76+42.67log（D）+5.83log（Heff）+0.06Diff.-6.55log（D）log（Heff）+Clutter
NLOSattenuation
ThealgorithmusedtocalculatediffractionisDeygout
Algorithmforeffectiveheightcalculationis:
Heightaboveaverageprofilecalculatedbetween0and15000metres
ProfilesRadial
GridcalculationCentred
Lossesperclutterclass
1-InlandWater0
2-OceanArea0
3-Wetland0
4-OpenLandinVillage4.7
5-ParkinUrban0
6-OpenLandinUrban0
7-GreenLand4.3
8-Forest2.7
9-HighBuildings12
10-CommonBuildings10
11-ParallelandLowerBuildings8.7
12-LargerandLowerBuildings7.1
13-OthersLowerBuildings0
14-DenseUrban0
15-TowninSuburban6.4
16-Village6.1
Globalstatistics
NumpointsMeanStddev.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
Statisticsperclutterclass
TypeNumpointsMeanStddev.
1-InlandWater000
2-OceanArea000
3-Wetland000
4-OpenLandinVillage6905-0.028.08
5-ParkinUrban13806.24
6-OpenLandinUrban000
7-GreenLand82770.058.41
8-Forest7490.029.82
9-HighBuildings000
10-CommonBuildings1263-0.027.86
11-ParallelandLowerBuildings13380.055.9
12-LargerandLowerBuildings4890.045.97
13-OthersLowerBuildings000
14-DenseUrban000
15-TowninSuburban20524-0.038.37
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：
图10CWSignalError
CWSignalError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STDDEV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）
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）
Kclutter
适合场景
深圳城镇
14.76
42.6
升级会员 