贵州省TDLTE无线传播模型测试与校正报告.docx

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贵州省TDLTE无线传播模型测试与校正报告

贵州省TD-LTE传播模型测试与校正报告

2014年5月

目录

1概述3

2无线传播模型测试3

2.1传播模型测试流程3

2.2区域类型划分4

2.3测试频点5

2.4测试站点5

2.5测试工具6

2.6设备安装7

2.7设备参数9

2.8测试站点选择要求10

2.9测试路线选择要求11

3无线传播环境和模型校正12

3.1模型校正原理和方法12

3.1.1传播模型校正的流程12

3.1.2校正前数据后处理13

3.1.3模型校正中数据的过滤13

3.1.4无线传播模型选择14

3.1.5各站点测试路线16

3.1.6测试站点环境典型照片20

3.1.7校正结果26

4校正结果28

4.11.9GHz校正结果28

4.22.6GHz校正结果28

1概述

为更好的把握TD-LTE网络建成后的质量，在本期工程中增加传播模型测试与校正工作。

传播模型测试与校正的目的是得到规划区域的无线传播特性。

它在整个网络规划中具有非常重要的作用，它的准确度直接影响无线网络规划的规模、覆盖预测的准确度，以及基站的布局情况。

为详细了解的TD-LTE无线信号传播特性，针对的实际情况，分别采用1.9G和2.6G两个频段对不同区域类型进行传播模型测试与校正，获取不同区域的两个频段校正结果，作为网络规划的输入，奠定建设高质量LTE网络的基础。

本报告是从传播模型校正的测试流程、设备、方法、数据的采集、校正流程和具体操作等方面，对的传播模型测试与校正工作进行说明和总结。

2无线传播模型测试

传播模型测试使用CW发射机模拟信号源在未使用的频点上发射信号，车载扫频仪作为接收机测试某一固定频率信号在不同环境衰减情况。

通过大量的数据采集，获取特定频率在不同建筑物密度、不同地形条件下的信号传播特性。

一般可分为区域划分、测试站点选择、测试设备选择等几个部分。

2.1传播模型测试流程

一般来说，传播模型测试遵循如下流程：

图1传播模型测试流程

2.2区域类型划分

根据传播模型站点选址测试要求，结合的地理地形特点，将整个区域按无线电波在各种建筑物类型区域传播特性的差异划分为以下六种类型，具体如下：

表1区域类型划分

序号

区域类型

典型区域

备注

1

城区

钟山人民广场附近、钟山老城附近

城区大部分区域属于此类型

2

郊区

红桥新区、水城职校附近

城乡结合部

3

密集乡镇

洒基、柏果

乡镇建筑较为集中，建筑物连续无明显空地

4

开阔乡镇

鸡场坪、大河

建筑物不连续，空地较多

5

农村

滑石周边

6

高速公路

环城高速，水盘高速

水黄公路可归为此类型

2.3测试频点

本次测试选用2个频段：

1.9GHz和2.6GHz。

为避免测试对现网站点的影响，在2个频段上均采用上移5MHz进行测试，测试频点分别为：

1905MHz和2600MHz。

2.4测试站点

本次传模测试站点共9个，各测试站点信息及所属区域如表所示：

表2测试站点信息表

序号

站点

经度

纬度

海拔

楼层

区域类型

1

盘县洒基招待所

104.5495

26.0692

1850

3F

密集乡镇

2

盘县白果粮站

104.50656

26.01823

1567

3F

密集乡镇

3

水城职院

104.9654

26.53184

1768

5F

郊区

4

钟山老移动公司

104.845018

26.588374

1794

6F

城区

5

钟山师专

104.818834

26.579009

1844

6F

高速公路

6

钟山新移动公司

104.869936

26.576089

1785

6F

城区

7

盘县滑石

104.62358

25.90835

1881

3F

农村

8

盘县鸡场坪乡政府

104.63678

25.96819

1779

6F

开阔乡镇

图2测试站点分布图

2.5测试工具

本次传播模型测试所用的工具和设备如表：

表3传模测试工具

设备名称

功能

数量

测试车

路测用

1

CW发射机——Eagle（带电源线）

发射频点、功率可调的连续信号

1

Eaglescanner

射频天线

测量信号强度及信号质量

1

GPS天线

USB数据线

变压器电源

Scanner主机

馈线、跳线

连接发射机和天线

1

电源线盘

向发射机提供电源

1

激光测距仪

测量站高

1

数码相机

拍摄基站环境

1

充电电池

为数码相机供电

4

充电器

为数码相机充电

1

手持GPS

测量基站经纬度

1

罗盘

测量八个方向的角度

1

当地的详细地图

制定测试路线

1

常用工具

钳子

安装、维修路测设备（钳子和起子用来安装天线和抱杆，手套用来安装和爬高时保护手，绳子和胶带用来把天线吊到楼顶的天台上。

由于我们的发射机是用的是工业用的插头，如果没有这种插头还需要插座转接头。

）

起子（十字和一字）

手套若干

多功能接线板

插座转接头

胶带

绳子

2.6设备安装

在进行实际的传播模型测试时，设备搭建测试环境、发射机、接收机及天线位置如图2、3、4所示：

图3测试环境示意图

图4发射机设备示意图

图5接收设备示意图

2.7设备参数

表4测试设备参数

天线

厂家

JBT

频率范围

1800-2000MHz/2500-2700MHz

增益

5dBi/6dBi

挂高

10m-20m

馈线

馈线型号

RG142

发射机

型号

EagleCW发射机

信号类型

连续电磁波（CW）

发射频点

1905MHz/2600MHz

输出功率

20W（43dBm）

2.8测试站点选择要求

传播模型测试站址选择原则是要使它能够覆盖足够多的地物类型。

分为六个测试区域，根据不同的传播环境和地物特征，共勘察测试了9个站点。

另外作为测试站址，它还要满足的第一菲涅尔区（天线主瓣方向100M以内的区域）必须无障碍物的要求。

在实际测试中为便于测试，可按以下标准来确定站址选取是否合适：

1站点周围不能有明显的遮挡。

天线周围50米内无较大阻挡物，天线的第一菲涅尔区应确保近距离无障碍。

2站点的天线挂高应和适用该区域模型大致需要的天线挂高接近。

站点应高于周围建筑物的平均高度，但不能高出太多，平均高出5米左右即可。

3各测试站点周围的地形地貌应与需要测试模型代表的环境地形地貌一致。

4测试点周围环境应包含足够多的地物类型，尽量包含所代表类型区域内的各种地物类型。

5测试站点周围该类型区域足够大，有足够区域进行测试，保证测试数据量的要求。

6密集城区、一般城区要求测试点周围测试类型环境以测试点为半径不少于2公里；郊区、农村要求测试点周围测试类型环境以测试点为半径不少于3公里。

7对于面积在2平方公里内的特殊区域，不考虑单独列为一种类型区进行测试，例如城中村、小规模坡地。

由于区域过小无法进行路测，在网络规划及仿真中可以对特殊区域单独考虑。

8测试站点所在楼面不能太大。

如果楼面比较大，天线需要增高，否则楼面（尤其是女儿墙）对测试信号传播影响较大。

9测试站点周围避免较大的河流、山体、坡地、矿区。

10测试点能提供市电，并保障测试期间（一整天）不断电。

11两种规划区域交界处不易适选择测试点。

12密集城区、一般城区类型选取2～3个测试点，郊区、农村选取1～2个测试点。

13对于一些小城市，由于各种类型区域较小，建议使用推荐传播模型。

如客户要求进行传模测试，传播模型可以用一种模型表征，不需要划分为密集、一般、郊区。

可以直接在市中心处选择一个典型的站点，然后围绕该站点进行测试。

2.9测试路线选择要求

14规划的测试路线应包括测试点周围所有方向。

如某一小方向内有山体、河流阻隔，可在满足测试数据量的前提下避免。

15规划测试路线应尽量包括该测试点所代表的类型区域内的所有地物类型。

16规划测试路线尽量避免重复道路，避免反复测试。

同一条道路上反复跑时，只记录第一次的数据。

测试过程中停车时（如红灯）不记录数据（使用测试软件中的暂停功能）。

17规划测试路线以2～4车道道路为主。

尽量规避大路或过小的道路。

18规划测试路线尽量避免坡地、高架桥、海/湖/河滨路、较大较长的桥梁。

19规划测试路线尽量避免在沿天线发射方向上延伸的道路上进行测试，此类道路且易出现波导效应。

例如：

图6测试时需规避道路

20规划测试路线要保障有足够的测试数据。

密集城区由于该类型区域较小，校模数据可以略少，至少6000个有效点；其它区域为保障校模的准确性，有效采样点需在8000以上。

21测试路线必须保证区域类型相同。

一般来说，测试路线范围密集城区、一般城区半径在1～3km范围内，郊区、农村在1～6km范围内。

22建议采用选择道路的方法：

先跑东西向道路，再跑南北向道路，最终测试的道路形成网状结构，图8和图9是两种理想的路线图。

实际路线图请见3.2.5节。

图7理想路线图1

图8理想路线图2

3无线传播环境和模型校正

3.1模型校正原理和方法

3.1.1传播模型校正的流程

模型校正的过程实际上是在已知发射功率和接收功率的情况下，用测量点的场强和它到基站的距离，用模型公式来拟合测试结果。

通常，模型校正最终结果应该满足平均误差为0，标准差最小。

通常模型校正使用专门的网络规划软件进行，本次传模校正使用的是Atoll软件。

传播模型校正的一般流程如下图所示：

图9模型校正流程

3.1.2校正前数据后处理

在实际测试的过程当中，由于站点获取和路线选择的困难，导致了测试环境往往达不到理想的测试要求，从而引入了大量的测量误差。

因此在仿真软件中对数据过滤前，必须对测试数据进行后处理。

一方面有的传模测试接收机设备具备后处理功能，但是否合理需要评估；另一方面现有仿真软件已拥有基本的过滤和筛选的功能，但这些功能尚显贫乏。

因此需要在校正之前进行数据的后处理，保障校正前的数据更加的合理和可靠。

3.1.3模型校正中数据的过滤

测试中大量有效的测试数据是进行传播模型校正的基础，对于接收机采集的测试数据，必须进行过滤筛选，用真正有效的、能够正确反映传播特性的测试数据进行模型校正，才能得到一个能较好反映整个覆盖区域信号的传播模型。

对测试数据的过滤主要包含以下几个方面：

3.1.3.1过滤远端数据

当接收机距离发射机较远时，接收到的信号强度太低，因接收机灵敏度的影响，其测量值往往不准确；且对于测试信号，底噪在远端接收信号中的比例加大，不利于模型校正，所以远端的测试点数据应予以去除。

在宏模型修正时，需使用距离过滤器。

3.1.3.2过滤近端数据

在基站附近，由于受天线垂直方向图的影响，接收信号的功率主要受基站附近建筑物和街道走向的影响，因此离基站很近的测试数据不能用于修正传播模型。

在宏模型修正时，需使用距离过滤器。

远近端测试数据的过滤可以在网络规划软件中采用过滤器的方法进行。

3.1.3.3滤除“波导效应”

由于电波传播测试一般是在街道上测试的，但对于街道，存在着“波导效应”（“街道效应”），即：

当信号源发射来的电波信号的传播方向和测量点所处街道的走向间的夹角很小时，接收信号的强度较与普通的情况下会有很明显的加强，使得平行于传播方向的信号强度比垂直于传播方向的信号强度高出10dB左右。

由于传播模型不是只为了预测道路上的损耗，而是为了反映整个覆盖区域的传播情况，因此应该去掉“波导效应”等与道路相关的影响因素，否则会导致校正后的传播模型整体偏大或偏小。

3.1.3.4地物过滤

本次校模将考虑地物因素，所以必须对参加校正的地物进行过滤，对那些点数较少的地物予以过滤。

本次校正中低于100点的地物予以滤除。

3.1.4无线传播模型选择

Atoll规划软件具有传播模型校正的功能，宏蜂窝用的传播模型是SPM通用模型，只需进行相应的模型校正，具体如下：

其中，

：

接收信号功率电平（dBm）

：

基站有效辐射功率（dBm）

：

传播路径损耗中值（dB）

：

衰减常数（dB）

：

距离衰减常数

：

有效天线高度修正因子

：

绕射修正因子

：

奥村哈塔乘性修正因子

：

移动台天线高度修正因子

：

移动台所处的地物损耗

：

接收机和发射机之间的距离（m）

：

基站发射天线的有效高度（m）

：

手机天线有效高度（m）

：

绕射损耗

由于

是个与天线等效挂高有关的因子，可以考虑先采用SPM中的推荐值，即

。

而

、

是与手机等效高度有关的因子，由于测试的接收天线挂高为固定值1.5m，所以与它相关的系数是定值，因而采用推荐值

，

。

3.1.5各站点测试路线

3.1.5.1城区

图10钟山老移动公司－－城区

图11钟山新移动公司－－城区

3.1.5.2郊区

图12水城职院－－郊区

3.1.5.3密集乡镇

图13白果粮站－－密集乡镇

图14洒基招待所－－密集乡镇

3.1.5.4开阔乡镇

图15鸡场坪乡政府－－开阔乡镇

3.1.5.5农村

图16盘县滑石－－农村

3.1.5.6高速公路

图17钟山师专－－高速公路

3.1.6测试站点环境典型照片

3.1.6.1城区

图18钟山老移动公司

图19钟山新移动公司

3.1.6.2郊区

图20水城职院

3.1.6.3密集乡镇

图21白果粮站

图22洒基招待所

3.1.6.4开阔乡镇

图23鸡场坪乡政府

3.1.6.5农村

图24盘县滑石

3.1.6.6高速公路

图25钟山师专

3.1.7校正结果

通过对8个点的路测数据校正，在测试站点中选择测试路线均匀，线形关系好的数据进行校正，得到如下结果。

表51.9GHz传模校正结果

区域类型

k1

k2

K3

K4

K5

K6

K7

Kclutter

城区

20.15

43.53

5.83

0.2

-6.55

0

0

1

郊区

29.98

37.76

5.83

0.2

-6.55

0

0

1

密集乡镇

33.76

35.77

5.83

0.18

-6.55

0

0

1

开阔乡镇

30.45

33.13

5.83

0.18

-6.55

0

0

1

农村

30.99

32.32

5.83

0.15

-6.55

0

0

1

高速公路

30.81

31.46

5.83

0.1

-6.55

0

0

1

表62.6GHz传模校正结果

区域类型

k1

k2

K3

K4

K5

K6

K7

Kclutter

城区

20.4

44.9

5.83

0.2

-6.55

0

0

1

郊区

22.1

40.3

5.83

0.2

-6.55

0

0

1

密集乡镇

28.85

37.43

5.83

0.18

-6.55

0

0

1

开阔乡镇

27.52

35.89

5.83

0.18

-6.55

0

0

1

农村

29.98

34.23

5.83

0.15

-6.55

0

0

1

高速公路

29.84

33.99

5.83

0.15

-6.55

0

0

1

3.1.7.1各环境Clutterloss

表71.9GHz各环境Clutterloss

序号

地物类型

城区

郊区

密集乡镇

开阔乡镇

农村

高速公路

1

Water

-6

-5.84

-5.67

-5.36

-5.11

0

2

Forest

5.62

5.49

5.03

4.67

4.38

4.09

3

Green_Land

4.31

3.98

3.65

3.43

3.2

3.01

4

Urban_Open_Area

6.43

5.81

6.45

6.17

5.01

4.95

5

Suburban_Open_Area

6.02

5.43

5.06

4.67

4.19

0

6

High_Urban

9.86

8.44

0

0

0

0

7

Dense_Urban

11.4

0

0

0

0

0

8

Urban

8.4

7.35

0

0

0

0

9

Suburban

7.23

6.83

5.61

5.35

4.87

0

10

Village

0

5.26

4.74

4.43

4.03

3.64

表82.6GHz各环境Clutterloss

序号

地物类型

城区

郊区

密集乡镇

开阔乡镇

农村

高速公路

1

Water

-7.81

-6.94

-6.48

-6.24

-5.81

0

2

Forest

6.93

6.47

6.03

5.76

5.34

4.68

3

Green_Land

5.34

5.12

4.68

4.49

4.13

3.49

4

Urban_Open_Area

7.28

6.85

6.64

6.49

6.35

5.69

5

Suburban_Open_Area

6.72

6.39

6.25

5.86

5.32

0

6

High_Urban

11.31

9.77

0

0

0

0

7

Dense_Urban

13.45

11.84

0

0

0

0

8

Urban

9.62

9.28

0

0

0

0

9

Suburban

7.23

6.83

6.53

6.17

5.48

0

10

Village

0

5.96

5.71

5.62

5.11

4.46

3.1.7.2误差分析

传播模型校正结果反映了各个区域环境真实的无线传播环境，但是仍有一些非人为因素可能会对结果带来误差：

1）GPS的定位精度误差；

2）模型校正软件采用的算法；

3）校模采用的电子地图精度；

4）城市发展迅速，电子地图的编制年份较早；

5）电子地图中没有Building层；

6）数据采集的数量及其代表性。

传模测试得到的结果由于受电子地图，网络建设时站址可选性等因素影响，在实际建站时还需根据实际情况设计网络拓扑结构，以达到最优的网络性能。

4校正结果

4.11.9GHz校正结果

区域类型

k1

k2

K3

K4

K5

K6

K7

Kclutter

城区

20.15

43.53

5.83

0.2

-6.55

0

0

1

郊区

29.98

37.76

5.83

0.2

-6.55

0

0

1

密集乡镇

33.76

35.77

5.83

0.18

-6.55

0

0

1

开阔乡镇

30.45

33.13

5.83

0.18

-6.55

0

0

1

农村

30.99

32.32

5.83

0.15

-6.55

0

0

1

高速公路

30.81

31.46

5.83

0.1

-6.55

0

0

1

4.22.6GHz校正结果

区域类型

k1

k2

K3

K4

K5

K6

K7

Kclutter

城区

20.4

44.9

5.83

0.2

-6.55

0

0

1

郊区

22.1

40.3

5.83

0.2

-6.55

0

0

1

密集乡镇

28.85

37.43

5.83

0.18

-6.55

0

0

1

开阔乡镇

27.52

35.89

5.83

0.18

-6.55

0

0

1

农村

29.98

34.23

5.83

0.15

-6.55

0

0

1

高速公路

29.84

33.99

5.83

0.15

-6.55

0

0

1