CW测试及模型校正
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CW是Continuous Wave的缩写,即连续波。
CW测试就是使用连续波作为信号源,测试其传播损耗。
使用连续波作为信号源,那么信号的传播损耗就只与无线环境有关,而与信号本身没有关系,这样测试得到的数据用来进行模型校正最准确。
CW测试:无线传播特性测试期望测得的数据是m(x),即本地均值,也就是长期衰落和空间传播损耗的合成,因此测试结果中需要消除快衰落的影响,CW测试可以根据Lee Criteria充分消除快衰落的影响;单音信号的发射机功率精度和单音信号的接收机测量精度(CW测试的精度要求一般为1dBm左右)都能以更低的成本得到保证;但CW测试由于需要单独安装发射机,因此会比较费时费力。
CW测试与扫频是2个并列的工作。
CW测试,根据通讯系统预计采用的频点测试,因为是在同一个频率段内,采用不同频点的空间衰落的情况差不多,可以增加一些衰减冗余即可。
扫频测试的频率范围:是要根据不同网络(比如GSM, CDMA, WCDMA等),以及在不同国家的具体情况而定,一般扫频宽度是20M-粗扫, 要包括所有频点以及带外正负5M, 一旦发现干扰源,再缩小扫频宽度,进行精确测量。
我曾经做的是CDMA-IS95,比如,中国联通的CDMA网络,当
时用的201和283频点,扫频要包括上下行链路的825M~835M,870M~880M,以及带外的5M范围。
清频工作非常重要,我曾在中亚某国家,由于网规人员在CDMA 网络规划前的清频工作不仔细,网络开通后,发现干扰较大,我们做了2次扫频,发现了很强的干扰而且是国家保密频点,不可能让对反关闭干扰源,只能更改已经商用的频点,为后续的网络优化带来了极大的麻烦.。
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进行更精确的CW测试
高速类比数位转换器(ADC)及数位类比转换器(DAC)的讯号常常可使用连续波(conTInuous wave,CW)来描述,对于ADC而言,较容易透过CW产生器和窄频带通滤波器产生无杂讯的CW讯号;对于DAC而言,较容易分析CW讯号;这两者皆提供许多标準参考测试,可在各种装置之间明确比较。
然而,大多数的系统都是将高速资料转换器用于调变波形取样。
消除以CW测量为基础各种规格与调变讯号系统要求之间的差异极为不易。
CW讯号和调变讯号之间存在两种差异,会影响高速资料转换器的行为。
首先,CW讯号没有频宽-电源仅局限于单一频率,而调变讯号有频宽,电源分布于某个频率範围。
可能产生的结果是CW讯号失真,另一个频率引起CW谐波,调变讯号失真引起比频率範围更宽的谐波和交叉调变:第二次谐波的2倍、第叁次谐波的3倍等。
在频宽与调变讯号相同的某个频段中,电源的传播导致较低完整度的失真电源。
其次,大多数调变讯号(只有GSM中使用的GMSK等调变机制除外)均对振幅进行调变,而产生低于最大功率的平均功率。
为了便于比较,CW讯号的功率维持恆定。
图1显示存在的差异,呈现出调变长期演进(LTE)讯号的功率与时间的对比关係。
平均功率约为最大功率的7%,亦即。
CW测试与传播模型校正1. 引言CW测试(Continuous Wave Testing)是一种常用的无线通信测试方法,用于评估无线信号在不同环境下的性能和传播模型的准确性。
传播模型是用来描述无线信号在空中传播时的衰减和传播路径损耗的数学模型。
在实际应用中,校准传播模型的准确性非常重要,可以帮助优化网络规划、增强信号覆盖和容量。
本文将介绍CW测试的基本原理和常见的传播模型,以及如何校正传播模型以提高测试结果的准确性。
2. CW测试原理CW测试是一种基于连续波信号的测试方法,通过发射一个连续的无线信号,然后在接收端进行测量和分析。
CW测试可以测量信号强度、信噪比、误码率等参数,反映无线信号在不同环境下的表现。
CW测试的基本原理是利用接收到的信号强度来推导传播路径损耗。
通过对信号强度和距离之间的关系建立数学模型,就可以预测信号在不同距离下的衰减情况。
根据测试结果,可以对传播模型进行校正,提高预测准确性。
3. 常见传播模型在无线通信领域,有很多常用的传播模型可以用来描述无线信号在空中传播时的特性。
以下是一些常见的传播模型:3.1. 距离衰减模型距离衰减模型是最基本的传播模型之一,它假设信号在传输过程中以固定的速率衰减。
最常见的距离衰减模型是自由空间路径损耗模型和两线地模型。
3.2. Okumura-Hata模型Okumura-Hata模型是一种经验模型,适用于城市和郊区环境的信号传播预测。
它考虑了地物的反射、绕射和散射效应,可以较准确地预测信号的覆盖范围和传输距离。
3.3. COST 231模型COST 231模型是一种适用于城市环境的传播模型,考虑了建筑物和地面信号的反射、绕射和散射效应。
该模型基于多项式拟合方法,具有较高的预测准确性。
3.4. ITU-R P.1411模型ITU-R P.1411模型是一种适用于城市和郊区环境的传播模型,考虑了地物的反射、绕射和散射效应,以及信号的多径传播。
该模型有多个版本,可以根据具体的测试环境选择合适的版本。
本文描述WCDMA网规网优普通(高端)班各个课程的授课重点,这些重点主要侧重于胶片中没有直接说明的内容,但是在授课过程中不应局限于这些重点内容,其它胶片当中明显列出的重点也应引起重视。
无线网络规划业务流程:P2(移动网络建设过程):建网目标包括覆盖、容量、质量三个方面。
建网目标是在网络规划阶段确定的,后期的工作都是围绕着建网目标来进行。
为什么优化后面又会跟着有规划?P3(无线网络规划流程介绍):整个流程串讲,重点突出网络估算、预规划和规划三个大阶段的概念以及主要内容。
输出文档和监控点。
P7(无线网络估算):无线网络估算的输入:覆盖、容量、质量三方面的要求。
无线网络估算的输出:大致的建网规模,包括小区半径和基站数量等。
无线网络估算包括覆盖估算和容量估算两部分,最后的输出结果是同时满足覆盖和容量要求的结果。
质量要求已经包含在覆盖和容量要求之中了。
无线网络估算由RND完成。
P9(CW测试及模型校正(可选)):传播模型是网络估算中的关于覆盖要求的输入项,描述了规划区域的无线传播环境特征,即对应于一定的路径损耗,覆盖半径是多少。
不同区域的无线传播环境特征不同,需要对通用的传播模型进行校正。
CW测试能够获取一些描述无线传播环境特征的样本数据,据此进行模型校正。
若已有类似传播环境的传播模型,可以直接利用,以节省人力、物力和时间。
P11(地图辅助规划及初始站点选择):网络估算输出了小区半径和基站数量,可以依据蜂窝通信系统的特点,在地图上标注备选站点。
注意利旧。
搜索半径的概念,R/8。
P13(基站勘测):确定备选站点是否符合建站条件。
确定站点的基本信息和工程参数等。
P15(电磁背景测试):用于检查系统外干扰。
就是清频测试。
P17(系统仿真):通过系统仿真得到规划站点的性能情况。
仿真的大致原理。
可以进行调整,以得到满意的结果。
无线传播理论:P3(基本原理-无线频谱):无线电波划分,目前的移动通信系统使用分米波段。
传播损耗、穿透损耗、绕射损耗与无线电波频率之间的关系。
浅谈移动通信无线传播摘要:在规划和建设一个移动通信网时,从频段的确定、频率分配、无线电波的覆盖范围、计算通信概率及系统间的电磁干扰,直到最终确定无线设备的参数,都必须依靠对电波传播特性的研究和据此进行的场强预测,是进行系统工程设计与研究频谱有效利用、电磁兼容性等课题所必须了解和掌握的基本理论。
关键词:无线通信;移动通信;3G时代一、无线移动通信技术相关知识(1)卫星移动通信系统。
卫星移动通信系统,其最大特点是利用卫星通信的多址传输方式,为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务,是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸,在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具独特的优越性。
(2)无线接入系统。
无线接入系统(又称无线本地环路),就是通过无线的方式,在有线管道铺设比较困难、投资大、电话用户密度大的市和近郊区,或电话用户稀少的远郊区、农村、山区等地方,提供固定电话的服务,作为有线电话网的补充和延伸。
(3)无线寻呼系统。
无线寻呼系统是近几年发展非常迅速的移动通信系统之一。
我国曾是世界上头号寻呼大国。
无线寻呼信息除传统的个人信息外,还有大量的公共信息、专用信息。
目前,应该利用现有的无线寻呼网络,朝向规模经营、文字化、自动化、大联网、高速率、多业务、多用途,以及语音寻呼、双向信息寻呼和小区复用频率的组网方式等方面发展。
(4)未来公众陆地移动通信系统FPLMTS。
目前FPLMTS集合了各种移动通信系统的功能,用户只需使用单一的移动终端设备,就可以在全球任何地方、任何时候,获得与任何人进行高质量的移动通信服务,也就是大家所期望的个人通信。
当前,我国第三代移动通信系统的体系仍然延续了二代移动通信的传统,趋向于采用混合组网,既有CDMA2000体制,也有我国自己提出的TD-SCDMA体制。
二、无线电波的传播(一)传播方式1.直达波或自由空间波;2.地波或表面波;3.对流层反射波;4.电离层波蜂窝系统的无线传播利用了第二种地波或表面波传播方式。
目前中国移动的3G网络搭建如火如荼地进行着,TD网络的规划与部署是整个工程的重心。
如何保证TD网络的前期规划与布点更符合各个地区的无线环境的实际情况,是网络规划应重点考虑的一个环节,CW测试作为模型校正的重要步骤,是TD网络规划仿真的一个最基础的工作,必须引起足够重视。
本文就TD系统下的CW测试相关情况进行探讨。
CW(continuous wave)测试,即连续波测试,是进行模型校正的重要步骤。
该测试普遍应用于各种移动 2.1 发射子系统通信网络初期建设时网络规划仿真的传播模型校正中。
发射子系统一般由高频信号源、发射天线、馈线、主要是通过高频信号源将特定频点上的模拟信号按照某天线支架等构成(图2—5)。
一功率(43dBm)通过天馈部分发射出去,通过满足李 * 高频信号源:提供指定频率上的特定功率的信号氏定理要求的路测方式,在接收端通过接收平台(接收源。
天线、GPS、接收软件、数字地图等)采集路测数据的过程。
该测试值直接表征了地形、障碍物及人文环境对电波传播中路径损耗的影响程度。
根据无线电波的传播理论,信号在几十个波长的距离上经历慢的随机变化,其统计规律服从对数正态分布。
当在40个波长的空间距离上取平均,就可以得到其均值包络,这个量通常称作本地均值,其和特定地点上的平均值相对应。
CW测试就是要取得特定长度上的本地均值,从而利用这些本地均值来对该区域的传播模型进行校正。
* 发射天线:在进行传播模型CW测试时大都采用全向天线,且天线增益不宜太高,一般选择5dBi左右增益 CW测试系统主要由发射子系统和接收子系统两部的天线。
可避免因采用定向天线而存在的一系列不确定分构成,如图1所示。
因素,如定向天线的方向性、各方向增益的准确性,导T D系统的C W测试□ 成都通信勘察设计院 刘 刚关键词:CW测试 模型校正 网络规划仿真 TD-SCDMA1 CW测试简介2 CW测试系统组成图1 CW测试系统构成图2 高频信号源 图3 外置功放71发射天线高频信号源RF电缆功放1/2软馈线电源接收天线GPS天线接收机(内置GPS)便携机接收子系统发射子系统电源致不能精确计算基站的EIRP(有效全向发射功率),影响传播模型校正的精度。
模型校正模型指为模拟无线电波在真实环境中传播而建立的数学模型。
该数学模型考虑了主要的地理因素对电波传播的影响,较为真实地反映电波的实际传播情况。
网络规划和优化软件场强预测的准确与否主要取决于数字地图精度和规划优化软件中所使用的传播模型的准确度。
虽然规划和优化软件提供商提供了各种模型并且提供了所用参数的缺省值,但是由于移动通信传播环境的复杂性,任何模型都不可能是一成不变的。
一个模型在某一个环境中表现很好,换一个环境就有可能不再适用。
任意两个传播环境都不会完全相同,对于一些比较特殊的环境,必须通过测试对传播模型进行修改,以提高预测精度。
而场强预测是规划和优化软件进行其它工作的基础,所以准确的场强预测、准确的模型显得尤为重要。
针对不同的地理环境有不同的模型的情况及为了提高规划优化软件预测的准确性,对规划和优化软件厂家提供的传播模型中所用的参数在不同的地理环境下就要进行相应的调整。
模型的校正一般分为两部分:CW 测试根据测试所得的数据以及电子地图进行模型参数的校正。
CW 测试CW 测试原理CW 测试即连续波测试,是进行模型校正的必经步骤。
通过CW 测试和数字地图可以获得进行模型校正的数据。
测试数据的经纬度信息和接收电平可以形成模型校正的数据源。
∫+−=L x Lx dy y r L x m )(21)( 其中,x 为距离;r(y)为接收信号场强;m(x)为本地均值,也就是长期衰落和空间传播损耗的合成;2L 为平均采样区间长度,也叫本征长度。
因为地形地物在一段时间内基本固定,所以对于某一确定的基站,在某一确定地点的本地均值是确定的。
该本地均值就是CW测试期望测得的数据,它也是与传播模型预测值最逼近的值。
CW测试就是尽可能获取在某一地区各点地理位置的本地均值,即r(y)与m(x)之差尽可能小,因此要获取本地均值必须去除瑞利衰落的影响。
对于一组测量信号数据r(y)平均时,若本征长度2L太短,则仍有瑞利衰落影响存在;若2L太长,则会把正态衰落也平均掉。
因此在CW测试中2L的长度的确定将影响到所测数据与实际本地均值的逼近程度、以及根据该CW测试数据校正的传播模型预测的准确程度。
经理论分析、计算可得到在本征长度2L取40λ范围内,采用数据点数≥36时,测试信号场强标准偏差差小于1dB的可信度为90%。
按照上面的结论,在对GSM所在的900M频段进行校正时,2L长度为13.33m。
所以各种速度下采样速率至少为:表错误!文档中没有指定样式的文字。
-1 CW测试车速同采样间隔的关系车速 5.00 km/h 10.00 km/h20.00 km/h30.00 km/h40.00 km/h 50.00 km/h最低采样间隔 267ms 134ms 67ms 44ms 33ms 27msCW测试站址选择在测试之前首先需要确定测试站址。
站址选择的原则有两个:1.要能代表该地物类型;2.作为测试站址,它的第一菲涅尔区必须无障碍物。
菲涅尔区表示从发射机到接收λn的连续区域。
菲涅尔区是一个以发射机机次级波路径长度比总的视距路径长度大2/和接收机为焦点的椭球体。
当n=1时,即为第一菲涅尔区。
通常先察看数字地图的各种地貌信息,初步定下测试站点,然后实地察看,确定CW测试站点。
除了上述两个标准外,要特别注意测试站点的周围是否有太多新建的建筑物。
若测试站点周围的新建筑物太多,则这样的站点是不适宜用来做测试基站的。
CW测试设备CW测试首先需要有一个模拟基站来发射RF信号,可以FM调制,也可以不调制,然后用CW测试设备进行驱车测试。
模拟基站系统包括发射天线、馈线、高功放、高频信号源。
测试系统包括测试接收机、GPS 接收机、测试软件以及便携式计算机等。
测试接收机的采样速度要尽可能高。
模拟基站设备安装在选定的测试站址后,应先用功率计测量功放口的发射功率,计算出测试基站的有效辐射功率(EiRP)。
计算公式如下:Loss Feeder Rx Gain Antenna Rx Gain Antenna Tx Loss FeederTx P EiRP TX ________log 10−++−=其中,Ptx 发射功率;Tx_Feeder_Loss 为模拟基站馈线及接头损耗; Tx_Antenna_Gain 为测试基站发射天线增益(dBi); Rx_Antenna_Gain 为测试接收机天线增益(dBi); Rx_Feeder_Loss 为测试接收机的馈线损耗。
模拟基站设备安装调试正常后,记录下该基站的EiRP 。
用GPS 测量站址的经纬度;用三角测量法测量建筑物的高度或者直接使用皮卷尺(50m 或100m)进行测量。
天线高度为建筑物高度加上天线桅杆高度以及天线本身长度的一半。
用便携式测试设备扫频,以确认模拟基站设备工作正常,并且周围无干扰信号。
CW 测试数据为了校正模型,就必须把CW 测试的数据和原模型预测数据加以比较。
因此,CW 测试数据对模型校正过程而言是至关重要的。
模型的有效性与CW 测试数据的有效性是一致的。
如上所述,基站的选取要具有典型性,尽量覆盖多种地形地貌,还要考虑到天线的高度等。
选用精度高的GPS 精确定位,使测试数据和地点紧密吻合。
同时,要注意得到的数据要具有统计意义,有效数据越多,模型的校正就越准确。
数据最终以距离的对数㏒(d)的形式表示。
最后,每种地形地貌的数据不能少于300点,以保证有足够的数据。
数量少于300点的数据视为不具有统计意义,应予以删除,相对应的该种地貌类型不能进行校正。
模型的校正目前模型参数校正的工作通过使用Aircom Enterprise 来进行。
Aircom 中采用的模型介绍Aircom 规划软件使用的模型为通用模型,该模型是在Okummura-Hata 模型基础上引入绕射及地貌修正引子而形成的。
其表达式如下:RxLev = EiRP – Path LossPath Loss(dB) = 1k + 2k ㏒(d ) + 3k meff H + 4k ㏒(meff H ) +5k ㏒(eff H ) + 6k ㏒(eff H )㏒(d ) + 7k (Diffraction Loss) + K(Clutter Loss )其中,RxLev 为接收信号功率电平(dBm);EiRP 为基站有效辐射功率(dBm);Path Loss 为传播路径损耗(dB);1k 为衰减常数;2k 为距离衰减系数;3k 、4k 为移动台天线高度修正系数;5k 、6k 为基站天线高度修正系数;7k 为绕射修正系数;K(Clutter Loss)为地物衰减修正值;d 为基站与移动台之间的距离(km);meff H 移动台天线有效高度(m);eff H 为基站天线有效高度(m)。
上述模型1k ~7k 参数具体的传播环境决定,K(Clutter Loss)由具体地物决定的修正系数。
这些参数是通过CW 测试数据逐步拟合出来的。
获得CW 数据后,可以通过K 参数试验法和最小方差法两种途径得到。
在标准模型的众多K 参数中,每个K 参数对模型的影响程度是不一样的,从对模型的分析可知,1k 、K(clutter)是常量,与传播距离、天线高度等因素无关;3k 、4k 为移动台的高度修正因子,由于移动台的高度变化不大(可定为1.5米左右),因此,3k 、4k 最终可以归结为最后阶段的微量调整,2k 、5k 、6k 、7k 的调整要视具体的测试数据和测试路径而定。
通过实测场强值与模型预测场强值的比较可以校正1k ~7k 及K(clutter)参数,得到误差比原始模型更适合校正城市的预测模型。
校正后模型的准确程度与原始模型的比较可以通过网络规划软件输出的统计表格、误差分布图及校正后的参数得到完全的反应。
详细内容见模型校正基本流程与预期输出结果两部分。
通常校正的参数主要有1k 、2k 、6k 及K(clutter)参数,绕射因子7k 需要知道各种地貌类型的高度才可以校正。
3k 、4k 、5k 为与移动台和基站天线高度有关的修正因子,在天线高度没有变化的情况下可以直接采用理论值,不必校正。
校正的流程Aircom中,传播模型的校正流程如下:图错误!文档中没有指定样式的文字。
-1 Aircom模型校正流程Aircom中标准宏蜂窝模型粗校正:1. 载入一个或多个CW测量文件,过滤不必要的数据,得到一个无偏差数据集。
例如,过滤信号强度低于噪声强度或对每一种地物的类型而言,数据量太少的数据。
2. 初始预估斜率值(K2)。
3. 调整参数K1的值,让平均误差接近到零。
当分析报告显示正的平均误差,代表预估模型与CW数据有差距,必须调低K1的值,当平均误差为负时,须调高K1的值。
4. 衍射作用(K7)只发生在基站到手机非直视上,因此处理K7参数,需过滤直视的数据,保留非直视的数据。
通常平均误差大于零,调低K7的值,否则必须调高K7的值。
5. 调回原来的设置(包含直视的数据)6. 变动K7之后,平均误差升高或降低,需重新调整K1值。
7. 调整K6的值,利用图表和CW信号误差图,鉴别连续的参数变换的趋势。
8. 需重新调整K1值。
9. 调整每一个地物的偏差,使得平均误差接近到零。
10. 调整K3,K4和K5的参数,使得平均误差降到最低。
标准宏蜂窝的细调整:1. 有效高度演算法 - 选择不同有效高度演算法则,重新计算K5与K6参数。
2. 衍射 - 选择不同衍射演算法重新调整衍射参数K7。
同样结合边缘的研究。
高度剖面视窗与CW信号和信号误差图可以帮助分析。
3. 双斜率模型 - 在天线固定的距离内,定义另一个截距K1与斜率K2值。
高斜率是用于靠近天线,平缓的斜率是用于距离天线较远的地方。
4. 地物高度,分离度和手机高度 - 加入不同地物高度和选择地物分离度(地物分离度必须大于零)如此有助于模拟城市环境。
地物分离度可以模拟城市峡谷的效果,适合模拟手机在大楼林立街道的状况。
最后,手机高度可以模拟手机在特殊地物高度的状况。
在作模型校正时,注意点如下:每次只校准一个模型参数;在进行完一个参数的调整后,可能会影响其他的参数;整个过程是非常的耗时,但是有两捷径可走- K1可以由整体平均偏差校准-地物偏移可以由每个地物类型的平均偏差校准模型校正的目标就是调整k参数,是偏差缩小。
一般好的模型的标准偏差为6~8dB 。