CW测试与传播模型校正

第三章 移动信道与传播模型校正 移动信道属于无线信道，其既不同于传统的固定式有线信道，也与一般具有可移动性完成无线接入功能的无线信道有所区别，它是移动的动态信道。

移动信道是一个非常复杂的动态信道，取决于用户所在地环境条件的客观存在，其信道参数是时变的。

影响移动信道传输特性的因素有很多，其中最主要的是电波传播环境。

在不同频段下的电波传播，受到传播环境的影响，包括地形地貌、建筑物、街道走向、树木、气候、电磁干扰、移动台运动速度等。

利用这类复杂的移动信道进行通信，首先必须分析和掌握信道的基本特点和实质，才能针对具体情况给出相应的技术解决方案。

然而针对移动信道的特点，目前无法建立一个固定的函数或表达式来准确衡量其特性。

因此，只能在统计意义上，根据移动信道的传播特性和电波传播方式进行建模，采用统计理论对信道进行表征。

传播模型正是国内外的研究人员在理论研究和实践基础上，采用统计理论提出的一种专门用于对无线传播环境进行计算和模拟的工具。

本章将简要介绍移动通信的无线电波传播特性，归纳总结移动信道特征，描述传播模型的基本理论及其在网络规划中的重要作用，并详细介绍传播模型校正的基本理论。

3.1无线电波传播特性3.1.1自由空间电波传播自由空间是指一种充满均匀、各向同性的理想介质的无限大的空间。

自由空间传播则是指电磁波在该种环境中的传播，这是一种理想的传播条件。

当电磁波在自由空间中进行传播时，其能量没有介质损耗，也不会发生反射、绕射或散射等现象，只有能量进行球面扩散时所引起的损耗。

在实际情况中，只要地面上空的大气层是各向同性的均匀介质，其相对介电常数r ε和相对磁导率r μ都等于1，发射点与接收点之间没有障碍物的阻挡，并且到达接收天线的地面反射信号的强度可以忽略，在这种情况下，电波可视为在自由空间传播。

根据电磁场与电磁波理论，在自由空间中，若发射点采用全向天线，且发射天线和接收天线增益分别为T G 、R G （单位：dB ），则距离发射点d 处的接收点的单位面积电波功率密度S 为：2R T T R T T R T T 0041203030dG G P d G G P d G G P H E S ππ=⋅=⨯= （3-1）式中，S 为接收点电波功率密度，单位为2W /m ；0E 为接收点的电场强度，单位为V/m ；0H 为接收点的磁场强度，单位为A/m ；T P 为发射点的发射功率，单位为W ；d 为接收点到发射点之间的距离，单位为m 。

上海交通大学硕士学位论文第三代移动通信系统传播模型算法及校正姓名：蔡栋申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：李翔;陆海峰20070601摘 要在3G飞速发展的时刻，网络规划成为研究热点。

网络规划很大程度上决定了网络的结构，对网络投资以及服务质量起着决定性作用，是网络发展的基础。

而网络的质量则是网络规划的重中之重。

信号质量是衡量网络规划的关键因素，主要取决于发射端和接收端之间的传播条件，路径损耗则是体现传播条件的关键指标，而无线传播模型是预测路径损耗的有效工具。

也就是说，传播模型校正是3G无线网络规划的基础，传播模型的准确与否关系到小区规划是否合理，运营商是否比较经济合理的投资且满足了用户的需求。

由于现在模型校正主要是由计算机软件完成，本文首先介绍了两种地图图层计算方法：逐点分析法和射线法；随后介绍了几种常用的传播模型，对模型中参数的算法和取值都做了详细的研究和说明，并在此基础上研究了当今在3G无线网络规划中的最小二乘算法和线性回归算法，以及进行模型校正的计算流程。

本文同时也介绍了实际进行传播模型校正的工作流程，包括工具准备，线路选定，数据采集，数据处理。

最后通过现场实际测量的无线电波传播损耗与计算机模拟的传播损耗进行比对，验证结果表明，本文所提出的算法有较好的性能，通过软件对传播模型进行校正，能够真实反映实际的无线传播环境，为3G网络规划工作提供准确的依据。

关键词：3G技术,传播模型算法,传播模型校正ABSTRACTNetwork programming is becoming hot for research under the rapid development of 3G in nowadays. The network planing determines the structure of network to a great extent and is critical to network investment and service quality. It is the foundation to network development, while the network quality is the most important to network planing. Signal quality is a key factor to measure the network planing, which is mainly determined by the condition of transmission between transmitter and receiver. Path loss is the key index to reflect the condition of transmission, and the wireless propagation model is an effective tool to forecast the path loss. In another word, propagation model tuning is the basis of 3G wireless network planing. The accuracy of propagation model is related to a rational sector planing and the operator’s economical investment rationally and still satisfies the customers. Now the model tuning is mainly completed by computer software, so firstly the article introduces two algorithm of map layer which is point-to-point analysis Method and ray Method. Then it recommends some propagation models that are used widely. It also provides the detail research and explanation of the algorithm and value to parameters of these models, and the further research of the method of least square and the linearity regression method in the 3G wireless network propagation and calculate process of model rectification. The article also presents the process of propagation model rectification in reality which including tools preparation, route selection, data collection and data processing. Lastly by comparing the wireless transmit loss measured on-site with that simulated by computer, it proves that the arithmetic recommended by this article has the fairly good function. Rectify the propagation model by software is able to reflect a true wireless propagation environment and provide accurate basis to 3G network planing.KEY WORDS:the third-generation technology, propagation model algorithm, propagation model tuning上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

第十一章思考题与习题1．无线网络规划的流程是什么？2．为什么要进行传播模型校正？其方法是什么？答：因为我们通常所说的传播模型都是基于大量测量数据的统计模型，但统计模型最大的先天性弱点是因为每一个模型的提出都与某些特定的地形地物有关系，每个模型都只是客观上反映了进行模型修正的这些地区，而事实上由于各个地区、各个不同的城市，其地物地貌有着很大的不同，特别在我国，地域广阔、地理类型多样、各地的地形地貌千差万别、城市规模也各不相同，所以当要把一个模型应用到其它地区时，必须对模型的一些参数进行修正。

传播模型校正方法是通过连续波（CW）测试来获取某一地区各点位置上特定长度L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，得到本区域内信号传播的慢衰落变化特性。

3．链路预算的目的是什么？为什么要求做到上下行链路的平衡？答：链路预算的是为了确定覆盖半径。

因为基站的覆盖效果是由上行、下行统一决定的，取决于性能较差的一方。

要想使整个系统的性能比较好并且所付出的成本又是最低的，在保证性能的同时要尽量减小所允许的传输路径损耗，所以一个良好的系统必须考虑上下行信号达到平衡。

4．如何理解“在远郊和农村地区，基站布设要受限于基站的覆盖，而在密集市则主要受限于基站的容量”？答：基站布设由基站的覆盖和基站的容量两者共同决定，其真正的覆盖范围由这两者中一个较小的半径确定。

在远郊和农村地区，由于用户比较分散，由基站容量所决定的覆盖半径比较大，此时相对来说，基站的高度所提供的覆盖半径较小，所以此时基站布设要受限于基站的覆盖；而在密集市用户比较多，要满足用户的需要，使在此覆盖范围的用户能正常通信，则此时基站的覆盖半径自然就比较小，这样由基站高低所决定的覆盖半径对1基站的布设就没有影响了。

5．在GSM 900MHz频段，中国移动拥有19MHz带宽，中国联通拥有6MHz带宽，请问若采用3×3频率复用方式，理论上基站的最高配置站型是什么？若采用4×3频率复用方式呢？答：中国联通采用3x3频率复用方式时，有29个可用频点（因为有一个用去与移动共用），理论上基站的最高配置站型是S3/3/3，采用4X3频率复用方式时，理论上基站的最高配置站型是S3/2/2。

TD-SCDMA无线传播模型校正摘要准确的传播模型是TD-SCDMA无线网络规划的基础。

本文分析了COST231-Hata模型，给出了传播模型CW测试的注意要点和数据处理方法，并叙述了如何使用最小二乘法对TD-SCDMA系统的频率参数进行校正。

0、引言TD-SCDMA标准于1998年提交国际电联，并于2000年5月在土耳其伊斯坦布尔召开的国际电联大会上，被接纳并成为第三代移动通信系统三大主流标准之一。

2006年1月20日，信息产业部颁布，TD-SCDMA为我国通信行业标准，标志着这一标准技术方案已经成熟，是具有里程碑意义的事件，此后TD商用的进程被迅速推进，从五城市网络测试到规模放号，再到友好用户测试等等，TD商用的大幕，已被缓缓拉开。

在TD飞速发展的时刻，网络规划成为研究热点。

网络规划很大程度上决定了网络的结构，对网络投资以及服务质量起着决定性作用，是网络发展的基础。

移动通信的基础设备成本非常巨大，尤其是无线接入部分，TD要在竞争中发展，就要设法降低成本；而网络的质量是网络发展的重中之重，再好的业务，没有网络质量作支撑，也是无法实现的。

信号质量是衡量网络质量的关键因素，主要取决于发射端和接收端之间的传播条件，路径损耗则是体现传播条件的关键指标，而无线传播模型是预测路径损耗的有效工具。

在移动通信系统中，由于移动台不断运动，且实际传播环境复杂多样，电波传播具有多样性和复杂性，严格的理论分析很难实现。

直接运用电磁理论计算的确定性模型，由于计算量很大，只适合微蜂窝或微微蜂窝的模型预测。

目前传播模型一般通过电磁理论推算和实测数据相结合的方式获得，即针对各个地区不同的地理环境进行测试，通过分析与计算等手段对传播模型的参数进行校正，以提高预测的准确性。

传播模型的校正有两种方法[1]，一种是通用的CW（连续波）测试方法，一种是导频测试方法。

导频测试法一般是利用已有TD-SCDMA基站发射的导频信号进行测试，由于它导频强度一般不大，覆盖半径较小，难以全面反映无线传播环境；另外，现有条件下大部分地区还没有TD网络可供利用，因此本文选用CW测试方法进行TD无线传播模型校正测试。

电信代维试题库（2009年）201009251 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 141516 17 18 19 20 21 2223 2425 2628 29 30 31 32 33 34353637383940 41 42 43 44 45 46 47练习题收音机电波的频率为97.4MHz，那么它的波长是多少米？答：波长＝传播整度/频率（λ=v/f），光的传播速度为30万公里每秒，λ=3*108/9.74*107=3.08米。

无线信号是能够通过空气进行传播的（电磁波）。

根据自由空间的传播损耗模型，当距离增加一倍时，传播损耗增大（）。

A、3 DBB、4 DBC、5 DBD、6 DB以下哪种CDMA系统的自由空间损耗最小？A、CDMA450B、CDMA800C、CDMA1900以下关于电波传播的描述,不正确的是（）。

A、电磁波波长越长，传播速度越快。

B、电磁波在不同的媒质中，传播速度不同。

C、电磁波频率越高，传播损耗越大。

D、电磁波波长越长，绕射能力越强。

自由空间的传播损耗公式为：Lp＝（32.45）＋20（lgf）＋20（lgd）；从该公式可以得出，自由空间路径损耗斜率为由于附近建筑物或其它障碍物的反射造成某一点的信号的矢量和为零，我们把这种现象称为( C )。

A、路径损耗B、对数正态衰落C、瑞利衰落D、时间色散波长越长，绕射损耗越大。

900MHz的绕射能力比1800MHz差。

（F）1800MHz信号在自由空间的传播损耗比900MHz信号大6dB。

（T）陆地移动网络无线信道的主要特征是：时延扩展、多径传播引起的快衰落、移动台运动引起的多普勒频移。

（T）在无线通信系统中，频率较高的信号比频率较低的信号容易穿透建筑物，而频率较低的信号比频率较高的信号具有较强的GSM系统中，用于预测1800M宏蜂窝路径损耗的传播模型为：（ C ）。

A、Keenan-Motley；B、Cost231 Walfish-Ikegami；Cost231-Hata；D、Okumura-Hata。

电波传播模型校正传播模型的准确与否关系到小区规划是否合理,运营商是否以比较经济合理的投资满足用户的需求。

而每一个模型的提出都与提出人/厂商所在的地区有关系，每一个模型都只是客观上反映了进行模型修正的这些地区。

由于我国幅员辽阔，各省、市的无线传播环境千差万别。

不同地区、不同城市，其地物地貌有着很大的不同。

例如，处于丘陵地区的城市与处于平原地区的城市相比,其传播环境有很大不同,两者的传播模型也会存在较大差异。

因此如果仅仅根据经验而无视各地不同地形、地貌、建筑物、植被等参数的影响，必然会导致所建成的网络或者存在覆盖、质量问题，或者所建基站过于密集,造成资源浪费。

一个优秀的移动无线传播模型要具有能够根据不同的特征地貌轮廓,像平原、丘陵、山谷等，或者是不同的人造环境，例如开阔地、郊区、市区等，做出适当的调整。

这些环境因素涉及了传播模型中的很多变量，它们都起着重要的作用。

这就决定了当要把一个模型应用到其他地区时，必须对模型的一些参数进行修改，也就是需要模型校正工作。

随着我国移动通信网络的快速发展，各运营商越来越重视传播模型与本地区环境相匹配的问题。

如下图所示为模型校正前后的误差对比。

没有经过校正的模型预测误差普遍在20dB左右，如左图所示。

校正后的模型预测误差大部分都在10dB以内，如右图所示。

模型校正的意义有以下几点：●有利于对一个新的服务覆盖地区的信号进行仿真预测●可以大大降低进行实际路测所需的时间、人力和资金●可以为网络规划提供有力的依据●可以对现有网络的信号覆盖情况进行分析，为网络的优化提供重要的参考依据●可以节省大量的基站建设、运行维护成本●可以提高网络的服务质量模型校正的基本原理和流程。

具体如下表所示：由于传播环境的差异，传播模型的参数必须进行实测校正，以体现实际环境的电波传播特性。

一般采用CW(连续波)测试方法，对实际环境的传播路径损耗进行统计。

通过比较实测值和预测值的偏差，对模型中各相应参数进行调整。

TD-SCDMA传播模型与校正课程目标：•对传播模型矫正的原理有一个正确的认识•掌握传播模型测试工具的使用•了解传播模型测试的流程•会处理采集的数据•大概了解传播模型校正的过程目录第1章概述 (1)第2章无线传播模型选取与校正输入 (3)2.1宏蜂窝传播模型 (3)2.2标准的宏小区传播模型 (3)2.3校正输入 (4)第3章传播模型测试 (7)3.1传播模型测试的原理与方法 (7)3.1.1发射设备 (9)3.1.2接收设备 (10)3.2区域划分 (11)3.3站点选择 (11)3.4路线规划 (12)3.5结果处理 (15)第4章传播模型校正 (17)4.1传播模型校正对无线网络规划的重要性 (17)4.2传播模型校正的流程 (17)4.3 Planet软件模型校正的一般过程 (18)4.3.1测试数据的导入 (18)4.3.2测试数据的预处理 (19)4.3.3初始值（缺省值）的设定 (20)4.3.4因子的校正（粗校） (20)4.3.5模型精细校准（现在只做到粗校） (22)i第1章概述知识点●概述营运商正在进行第三代移动通信的试验网建设准备。

首要的工作就是网络规划。

对于无线网络规划来说，最重要的一个步骤就是无线传播模型的校正以期得到较准确的场强预测。

传播模型的准确性是决定无线网络规划是否可信的一个重要因素，这直接关系到运营商的投资是否比较经济合理。

由于与模型校正直接相关的是电波传播特性，所以必须留意两个方面：无线电波的传播方式和无线电波的衰落。

无线电波的传播方式主要是反射、直射、绕射和衍射，而无线电波的衰落主要是瑞利衰落和阴影衰落。

根据对三种传播机制的区分，模型校正主要考虑的是在大尺度传播机制和中尺度传播机制下根据信号在不同环境下路径损耗以及障碍物阴影效应所带来的慢衰落影响。

大量的工程实际证明，在准平坦地形的条件下，只要实测数据对于预测数据的标准偏差不大于8dB（丘陵地形不大于11dB），实测数据的均值相对于预测数据偏差不大于3dB，即可认为该模型是可用的。

高速铁路隧道无线传播损耗模型校正----隧道中的传播损耗【摘要】文章通过分析隧道无线传播环境，对ITU-R【1】建议的隧道无线传播损耗模型进行校正，得到了一套高速铁路隧道的无线传播损耗模型，同时对不同弯曲半径的隧道进行无线信号损耗测试，得出了不同弯曲半径隧道对无线信号的影响规律。

【关键词】隧道传播模型 CW测试1 引言高速公路、高速铁路隧道无线信号覆盖的研究一直是业界热点及难点。

目前，关于隧道的覆盖主要结合交通线路的覆盖进行，华为、西门子等公司分别对隧道的一些覆盖手段进行了探讨，各运营商也在网络建设中进行相关覆盖方式的对比，但主要都集中于工程实施方案及解决手段方面，缺乏理论及覆盖特性上的研究，即没有从隧道无线环境的测试分析得出实际可用的链路预算和传播模型，以对工程建设进行理论和数据支持，这就导致工程实施方案及解决手段只能适应特定场景，无法普遍适用。

本文介绍隧道内CW测试方法及无线传播损耗模型的校正结果，对不同覆盖要求和物理特性的隧道进行归纳和分析，以为同类工程提供借鉴和参考。

为了正确指导高速铁路隧道覆盖规划设计，需要对隧道内的无线传播环境进行研究，根据CW测试校正无线传播损耗模型，得到一套适合宁德地区高速铁路隧道的纵向及横向无线传播损耗模型。

2 隧道内无线信号传播的方式及传播模型隧道内的无线信号主要经直射、反射、散射，才到达接收机。

隧道墙壁对无线电波有屏蔽、吸收和散射作用，理论上，隧道是超大尺寸的非理想波导，频率只有高于其截止频率的波才能在其中传播。

大多数隧道的截止频率约为几十兆赫兹，目前移动通信采用的频段远高于几十兆赫兹，这个频段的信号在隧道中传播时近区场为多模传播，各个模式的损耗与其阶数的平方成正比【2】。

如图1所示。

根据菲涅尔区域理论，电磁波在隧道中传播时，可将隧道分为近区和远区两个传播区域，波在近区主要为多模传播，而在远区，波的传播方式主要是稳定的引导传播。

两个传播区域的转折点可通过该理论来确定，隧道中两种传播区域的界面为发射天线到转折点的最大距离， 即 ),(22λλw h Max d NP =【3】 其中，h 为隧道的高度，w 为隧道的宽度，λ为电磁波的波长。