CN109526019B - 基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法 - Google Patents

基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法，包括采用CW测试采集数据并建立符合待分析地区实际环境的无线传播模型；对采集数据进行数据处理并转换为选定的模型调校软件规定的文件格式；利用选定的模型调校软件对待分析地区的各个场景模型进行校正，从而得到校正后的待分析地区的各个场景模型参数值。本发明提供的这种基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法，通过实际的实测数据、可靠的计算和模型的校正，实现了无线专网基站覆盖范围传播模型校正，而且本发明方法准确可靠，科学合理且使用方便。

Description

基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法
技术领域
本发明具体涉及一种基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法。
背景技术
无线电波传播特性主要取决于传播环境，不同的传播环境下，其电波传播特性也不尽相同。无线电波的传播环境非常复杂，传播方式和途径也多种多样，几乎无法精确地计算基站的无线覆盖性能。传播模型是通过多种参数对复杂的无线电波传播环境进行提炼总结和描述。因此，在包括LTE在内的无线网络规划中通常利用经校正的无线传播模型来估算基站的覆盖范围。传播模型校正与使用是无线网络规划的重要基础，模型的准确性关系到无线网络规划和建设的合理性和经济性。
传播模型表征的是在某种特定环境或传播路径下电波的传播损耗情况，主要研究对象是传播路径上障碍物阴影效应带来的慢衰落影响。传播模型是网络规划的基础，决定了网络规划的准确性。传播模型描述了发射端和接收端之间的路径损耗，影响覆盖范围和区域的SNR。
在无线网络规划过程中，无线传播模型可以帮助设计人员了解预设站址在实际环境下的传播效果。设计人员可以通过将传播模型运用在规划仿真软件中，预测出规划网络的各项性能指标。这种预测方法结合了数字地图中的地形、地物信息、预测的结果从某种意义上反映了未来的网络状况，对网络规划有很强的指导意义。
在移动通信系统中，由于移动台不断运动，传播信道不仅受到多普勒效应的影响，而且还受到地形、地物的影响，另外移动系统本身的干扰和外界干扰也不能忽视。基于移动通信系统的上述特征，严格的理论分析很难实现，需要对传播环境进行近似、简化。此外，由于我国幅员辽阔，各省市的无线传播环境千差万别。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。
发明内容
本发明的目的在于一种准确可靠、科学合理且使用方便的基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法。
本发明提供的这种基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法，包括如下步骤：
S1.采用CW(Continuous Wave，连续波)测试采集数据，从而建立符合待分析地区实际环境的无线传播模型；
S2.对步骤S1获取的采集数据进行数据处理，并将处理后的数据转换为选定的模型调校软件规定的文件格式；
S3.利用选定的模型调校软件，根据步骤S2获取的处理后的数据对待分析地区的各个场景模型进行校正，从而得到校正后的待分析地区的各个场景模型参数值。
步骤S1所述的采用CW测试采集数据，从而建立符合待分析地区实际环境的无线传播模型，具体为通过高频信号源将第一选定频点上的模拟信号按照第一选定功率通过天线发射，并按照事先设定的路测要求，在接收端通过接收平台采集路测数据，并根据采集的路测数据建立无线传播模型。
所述的采用CW测试采集数据，从而建立符合待分析地区实际环境的无线传播模型，具体为采用如下步骤建立模型：
A.采用如下公式计算223～235MHz频段的噪声电平p230：
Figure BDA0001923071460000031
式中pi、pj和pk为分别为频率为i、j、k处的噪声电平；
B.采用如下公式计算1785～1805MHz频段的噪声电平p1800：
Figure BDA0001923071460000032
式中pi为频率为i处的噪声电平；
C.采用如下算式计算上行最大允许路径损耗
Figure BDA00019230714600000310
Figure BDA0001923071460000033
式中
Figure BDA0001923071460000034
为终端的最大发射功率，GTx为终端天线增益，
Figure BDA0001923071460000035
为模拟基站侧接收天线增益，
Figure BDA0001923071460000036
为馈线损耗且
Figure BDA0001923071460000037
为每米馈线的损耗值，
Figure BDA0001923071460000038
为接受馈线的长度，Lbody为人体损耗，Lindoor为室内损耗，
Figure BDA0001923071460000039
为模拟基站接收灵敏度，Imargin为干扰余量，SFM为阴影衰落余量且SFM＝Q-1(1-PrL)×σ，Q为补充累计函数，PrL为小区边缘覆盖概率，σ为阴影衰落标准差；
D.根据步骤C计算的上行最大允许路径损耗，建立适用于待分析地区的无线传播模型，从而最大限度的提高覆盖预测的准确性。
步骤S2所述的对步骤S1获取的采集数据进行数据处理，具体为采用如下步骤进行处理：
a.数据预处理：对步骤S1获取的采集数据在距离上和电平值上进行过滤(设定一个距离范围和电平值范围，滤除设定范围以外的数据)，同时删除经纬度错误或者受到了阻抗的数据；
b.地理平均：获取特定长度上的区域均值，并采用该区域均值对区域模型进行校正；
c.数据偏移的修正：修正由于测试经纬度误差和电子地图经纬度误差所导致的测试数据的偏差。
步骤b所述的区域均值选取为40λ，λ为测试电磁波的波长。
步骤S3所述的根据步骤S2获取的处理后的数据对待分析地区的各个场景模型进行校正，从而得到校正后的待分析地区的各个场景模型参数值，具体包括CW数据准备、工程监理、发射极设置、数据导入、数据处理、K系数校正和结果校验。
本发明提供的这种基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法，通过实际的实测数据、可靠的计算和模型的校正，实现了无线专网基站覆盖范围传播模型校正，而且本发明方法准确可靠，科学合理且使用方便。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程图：本发明提供的这种基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法，包括如下步骤：
S1.采用CW(Continuous Wave，连续波)测试采集数据，从而建立符合待分析地区实际环境的无线传播模型；具体为通过高频信号源将第一选定频点上的模拟信号按照第一选定功率通过天线发射，并按照事先设定的路测要求，在接收端通过接收平台采集路测数据，并根据采集的路测数据建立无线传播模型；具体为采用如下步骤建立模型：
A.采用如下公式计算223～235MHz频段的噪声电平p230：
Figure BDA0001923071460000051
式中pi、pj和pk分别为频率为i、j、k处的噪声电平；
B.采用如下公式计算1785～1805MHz频段的噪声电平p1800：
Figure BDA0001923071460000052
式中pi为频率为i处的噪声电平；
C.采用如下算式计算上行最大允许路径损耗
Figure BDA0001923071460000053
Figure BDA0001923071460000054
式中
Figure BDA0001923071460000055
为终端的最大发射功率(dBm)，GTx为终端天线增益(dBi)，
Figure BDA0001923071460000056
为模拟基站侧接收天线增益(dBi)，
Figure BDA0001923071460000057
为馈线损耗(dB)且
Figure BDA0001923071460000058
为每米馈线的损耗值，
Figure BDA0001923071460000059
为接受馈线的长度，Lbody为人体损耗(dB)，Lindoor为室内损耗，
Figure BDA00019230714600000510
为模拟基站接收灵敏度(dBm)，Imargin为干扰余量(dB)且默认为8dB，SFM为阴影衰落余量(dB)且SFM＝Q-1(1-PrL)×σ，Q为补充累计函数，PrL为小区边缘覆盖概率，σ为阴影衰落标准差；
D.根据步骤C计算的上行最大允许路径损耗，建立适用于待分析地区的无线传播模型，从而最大限度的提高覆盖预测的准确性；
在具体实施时，1800MHz频率的组网采用COST231-Hata模型，其经验公式如下：
LM＝46.33+(44.9-6.55lg(ht))lg(d)+33.9lg(f)-α(hr)-13.82lg(ht)+C
230MHz频率的组网采用Okumura-Hate模型，其经验公式如下：
LM＝69.55+26.16lg(f)-13.82lg(ht)-α(hr)+[44.9-6.55lg(ht)]lg(d)式中，f为载波频率(MHz)，ht为发射天线有效高度(m)，hr为接收天线有效高度(m)，d为发射极与接收机之间的距离(km)，α(hr)为接收天线高度修正因子，取值取决于环境因素：在中小城市，α(hr)的取值为α(hr)＝(1.1lg(f)-0.7)hr-(1.56lg(f)-0.8)，单位为dB；在大城市，若f≤200MHz时，α(hr)＝8.29(lg1.54hr)2-1.1，单位为dB；在大城市，若f≥400MHz，则α(hr)＝3.2(lg11.75hr)2-4.97，单位为dB；
同时，根据模拟基站类型选择相应传播模型，由
Figure BDA0001923071460000061
及传播模型得出模拟基站的理论地理覆盖范围，再通过测量典型终端处的电磁环境，采用实测数据对模拟基站理论能够覆盖的终端数量进行修正；其中判断基站是否能覆盖某一终端的标准为：若
Figure BDA0001923071460000062
门限，则认为基站能够覆盖该终端，否则不能覆盖；其中PBaseNoise为备选基站处的实测噪声电平，并以此为条件来修正基站覆盖范围(基站所能够覆盖的终端数量)；
S2.对步骤S1获取的采集数据进行数据处理，并将处理后的数据转换为选定的模型调校软件规定的文件格式；具体为采用如下步骤进行处理：
a.数据预处理：对步骤S1获取的采集数据在距离上和电平值上进行过滤(设定一个距离范围和电平值范围，滤除设定范围以外的数据)，同时删除经纬度错误或者受到了阻抗的数据；
b.地理平均：获取特定长度上的区域均值，并采用该区域均值对区域模型进行校正；
在具体实施时，区域均值选取为40λ，λ为测试电磁波的波长；因此，对于230MHz和1800MHz频率来说，40λ约为52m和7m，即采用52m和7m为地理化的平均长度；
c.数据偏移的修正：修正由于测试经纬度误差和电子地图经纬度误差所导致的测试数据的偏差；
S3.利用选定的模型调校软件，根据步骤S2获取的处理后的数据对待分析地区的各个场景模型进行校正，从而得到校正后的待分析地区的各个场景模型参数值；具体包括CW数据准备、工程监理、发射极设置、数据导入、数据处理、K系数校正和结果校验等步骤。
在具体实施时，从工程角度来说，传播模型校准应满足标准方差<8dB，中值误差<0。即便传播模型校正达到这个标准，传播预测值与实际值也同样存在着差异，这个差异与位置、地貌和方差大小密切相关。模型校正后的方差越小，意味着该模型越能够准确描述实际采样的环境，但模型的通用性降低。如果模型校正的方差过大，模型的通用性虽好，但与实际环境的差异也很大，因此模型校正中对误差值的要求为：误差均值<2，标准方差<8dB(市区)或11dB(农村)。

Claims (4)

1.一种基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法，包括如下步骤：
S1.采用CW测试采集数据，从而建立符合待分析地区实际环境的无线传播模型；具体为通过高频信号源将第一选定频点上的模拟信号按照第一选定功率通过天线发射，并按照事先设定的路测要求，在接收端通过接收平台采集路测数据，并根据采集的路测数据建立无线传播模型；具体为采用如下步骤建立模型：
A.采用如下公式计算223～235MHz频段的噪声电平p230：
Figure FDA0003405053980000011
式中pi、pj和pk分别为频率为i、j、k处的噪声电平；
B.采用如下公式计算1785～1805MHz频段的噪声电平p1800：
Figure FDA0003405053980000012
式中pi为频率为i处的噪声电平；
C.采用如下算式计算上行最大允许路径损耗
Figure FDA0003405053980000013
Figure FDA0003405053980000014
式中
Figure FDA0003405053980000015
为终端的最大发射功率，GTx为终端天线增益，
Figure FDA0003405053980000016
为模拟基站侧接收天线增益，
Figure FDA0003405053980000017
为馈线损耗且
Figure FDA0003405053980000018
为每米馈线的损耗值，
Figure FDA0003405053980000019
为接受馈线的长度，Lbody为人体损耗，Lindoor为室内损耗，
Figure FDA00034050539800000110
为模拟基站接收灵敏度，Imargin为干扰余量，SFM为阴影衰落余量且SFM＝Q-1(1-PrL)×σ，Q为补充累计函数，PrL为小区边缘覆盖概率，σ为阴影衰落标准差；
D.根据步骤C计算的上行最大允许路径损耗，建立适用于待分析地区的无线传播模型，从而最大限度的提高覆盖预测的准确性；
在具体实施时，1800MHz频率的组网采用COST231-Hata模型，其经验公式如下：
LM＝46.33+(44.9-6.55lg(ht))lg(d)+33.9lg(f)-α(hr)-13.82lg(ht)+C
230MHz频率的组网采用Okumura-Hate模型，其经验公式如下：
LM＝69.55+26.16lg(f)-13.82lg(ht)-α(hr)+[44.9-6.55lg(ht)]lg(d)式中，f为载波频率，ht为发射天线有效高度，hr为接收天线有效高度，d为发射极与接收机之间的距离，α(hr)为接收天线高度修正因子，取值取决于环境因素：在中小城市，α(hr)的取值为α(hr)＝(1.1lg(f)-0.7)hr-(1.56lg(f)-0.8)，单位为dB；在大城市，若f≤200MHz时，α(hr)＝8.29(lg1.54hr)2-1.1，单位为dB；在大城市，若f≥400MHz，则α(hr)＝3.2(lg11.75hr)2-4.97，单位为dB；
同时，根据模拟基站类型选择相应传播模型，由
Figure FDA0003405053980000021
及传播模型得出模拟基站的理论地理覆盖范围，再通过测量典型终端处的电磁环境，采用实测数据对模拟基站理论能够覆盖的终端数量进行修正；其中判断基站是否能覆盖某一终端的标准为：若
Figure FDA0003405053980000022
则认为基站能够覆盖该终端，否则不能覆盖；其中PBaseNoise为备选基站处的实测噪声电平，并以此为条件来修正基站覆盖范围；
S2.对步骤S1获取的采集数据进行数据处理，并将处理后的数据转换为选定的模型调校软件规定的文件格式；
S3.利用选定的模型调校软件，根据步骤S2获取的处理后的数据对待分析地区的各个场景模型进行校正，从而得到校正后的待分析地区的各个场景模型参数值。
2.根据权利要求1所述的基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法，其特征在于步骤S2所述的对步骤S1获取的采集数据进行数据处理，具体为采用如下步骤进行处理：
a.数据预处理：对步骤S1获取的采集数据在距离上和电平值上进行过滤，同时删除经纬度错误或者受到了阻抗的数据；
b.地理平均：获取特定长度上的区域均值，并采用该区域均值对区域模型进行校正；
c.数据偏移的修正：修正由于测试经纬度误差和电子地图经纬度误差所导致的测试数据的偏差。
3.根据权利要求2所述的基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法，其特征在于步骤b所述的区域均值选取为40λ，λ为测试电磁波的波长。
4.根据权利要求3所述的基于实测数据的无线专网基站覆盖范围传播模型校正方法，其特征在于步骤S3所述的根据步骤S2获取的处理后的数据对待分析地区的各个场景模型进行校正，从而得到校正后的待分析地区的各个场景模型参数值，具体包括CW数据准备、工程监理、发射极设置、数据导入、数据处理、K系数校正和结果校验。
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