TD—LTE无线传播模型校正

【摘 要】 TD-LTE无线传播模型的校正作为网络规划的重要组成部分,直接影响网络规划的正确性和合理性.本文主要介绍了TD-LTE无线传播模型的校正过程,并结合实验对TD-LTE传播模型校正过程谈几点体会.

【关 键 词 】 TD-LTE 传播模型 校正

引言

传播模型是通过某种数学模型,在一定程度上刻画并反映实际无线信号传播环境的特性和信号变化规律,是对于特定场景具有一定代表性的传播环境的模型.无线传播模型的校正作为网络规划的重要组成部分,直接影响网络规划的正确性和合理性.

1. TD-LTE无线传播模型介绍

无线传播模型是用来对无线电波的传播特性进行预测的一种模型.传播特性的预测,是无线网络规划的基础,其准确性影响到网络规划的准确性和质量.因此,准确的传播模型是准确的无线网络规划的前提条件.

本文实验中模型校正工作的目的是分析TD-LTE系统2595～2600MHz频段的无线信号传播特性.

1.1 通用传播模型介绍

移动通信传播环境远比自由空间复杂,传播损耗也难以用理论分析表述,因此必须以大量的测试数据为基础,总结出描述移动通信传播损耗的模型.SPM模型是在TD-LTE无线网络规划中应用比较广泛的规划工具Atoll、百林软件所支持的一种标准宏蜂窝模型.SPM模型的表达式为：

PR等于PTX-[K1+K2lg（d）+K3lg（heff）

+K4LDiffraction+K5lg（heff）lg（d）

+K6（hmeff）+Kclutterf（clutter）]

在此公式中：K1是偏移常量（dB）；K2是距离相关的lg（d）的修正因子；K3是lg（heff）发射机天线高度的修正因子；K4是衍射计算的修正因子；K5是lg（heff）lg（d）的修正因子；K6是hmeff移动台有效天线高度的修正因子；PR是接收的功率（dBm）；PTX是发射的功率（EIRP）（dBm）；d是接收机和发射机之间的距离（m）；heff是发射机天线的有效高度（m）；LDiffraction是阻隔路径上的衍射造成的损耗（dB）；hmeff是移动台的有效天线高度（m）；Kclutter是f（clutter）的修正因子,f（clutter）是地貌的平均加权损耗.

传播模型的各个系数中,K3、K4、K5、K6基本不会随着地形不同而变化,因此我们在校模时,一般只考虑K1、K2.

Kclutter为地形修正因子.模型校正时,可以不选择Kclutter,直接校正K1、K2.这时地物影响会叠加到系数K1、K2上,对校模结果没有太大影响,根据工程经验,是否考虑Kclutter对模型校正结果的误差大概在10米左右.

1.2 传播模型校正流程

TD-LTE传播模型校正流程与其他TD系统的模型校正流程相似,分为前期设备准备、选点及路线确定、架机及数据采集、数据处理、模型校正及结果分析.

由于本次使用的电子地图为20米精度,各种地物精细程度不是很充分,绕射因子K4和与HTxeff相关的K3,K5,K6等系数难以准确校正,因此本次模较考虑只对K1、K2、Kclutter值进行校正,K3～K6取典型值.

2. 传播模型校正的准备工作

2.1 测试及分析工具

此次实验CW测试的设备主要有发射机（2595MHZ-2600MHZ）、46dB增益功放器、接收机、2.5dBi增益全向天线、蓝牙GPS天线及笔记本电脑；此外还有8米1/2馈线、70米电源接线板等、CW测试数据处理软件.

其它相关设备：数码相机,测试车辆,测试软件,FH-NPTO CW数据转换软件 ,校正软件是NPS.

2.2 测试点的选取原则

为保证传播模型测试数据采集的准确性和代表性,在选择测试站点时,站点周围不能有明显的遮挡；站点的天线挂高应该和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,但不能高出太多.一般情况下,密集市区测试站点天线挂高应比周围建筑物平均高度高出5～10米左右.

2.3 测试路线的选取原则

测试路线的选择原则是使线路遍历规划区域内典型环境的各种地物类型.

东西向和南北向的道路都应包括；各种距离的位置都应跑到；各种地物附近区域都应跑到；应尽量包括所有能跑到的道路,以一般道路为主,最好选择宽度不超过3 米的狭窄道路.

避免在同样的路线反复测试.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.测试半径应该尽量大,保证接收机接收到的信号处于小区边缘； 测试过程中尽量保持匀速行驶,根据李氏定律计算出的速度40～28.8KM/h；避开水域做测试.

本次实验选取的方法：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.

2.4 传播模型测试环境

在进行实际的传播模型测试时,发射机、接收机、天线以及其它设备搭建的测试环境如下图所示：

3. 南京密集城区传播模型校正结果

密集市区参与模较的站点有两个,分别为大香炉和建宇大厦.经过数据的预处理和部分坏数据的删除后,利用各场景下校正站点的CW测试数据进行联合校正,对各场景相应站点的测试数据进行误差统计,得到其误差结果如下表：大香炉误差均值为-0.31,标准方差5.53；建宇大厦误差-0.83,标准方差4.68.

从误差统计结果上看,汇总的误差均值绝对值在1以内,标准方差在6以内,这两个误差结果都满次无线传播模型校正的要求.

从大香炉和建宇大厦站点的测试点平与预测电平拟合图可以看出,测试电平与预测电平拟合程度良好,能够比较好的反映密集市区各测试站点周围的电磁传播环境.

结论

TD-LTE是中国提出的一个具有自主知识产权的第四代移动通信标准.TD-LTE无线网络传播模型的校正直接影响着无线网络规划的质量以及后期建设工作.通过本次无线信号传播模型校正,以及各场景不同站点的验证分析,可以明显看到在现有电子地图的基础上,本次模型校正出来的各场景参数值都能很好反映该地区TD-LTE频段无线信号的传播特性,对后期无线规划具有非常重要的意义.