淺談TD—LTE無線傳播模型校正

【摘 要】 TD-LTE無線傳播模型的校正作為網絡規劃的重要組成部分，直接影響網絡規劃的正確性和合理性。本文主要介紹了TD-LTE無線傳播模型的校正過程，并結合實驗對TD-LTE傳播模型校正過程談幾點體會。

【關鍵詞】 TD-LTE 傳播模型 校正

引言

傳播模型是通過某種數學模型，在一定程度上刻畫并反映實際無線信號傳播環境的特性和信號變化規律，是對于特定場景具有一定代表性的傳播環境的模型。無線傳播模型的校正作為網絡規劃的重要組成部分，直接影響網絡規劃的正確性和合理性。

1. TD-LTE無線傳播模型介紹

無線傳播模型是用來對無線電波的傳播特性進行預測的一種模型。傳播特性的預測，是無線網絡規劃的基礎，其準確性影響到網絡規劃的準確性和質量。因此，準確的傳播模型是準確的無線網絡規劃的前提條件。

本文實驗中模型校正工作的目的是分析TD-LTE系統2595～2600MHz頻段的無線信號傳播特性。

1.1 通用傳播模型介紹

移動通信傳播環境遠比自由空間復雜，傳播損耗也難以用理論分析表述，因此必須以大量的測試數據為基礎，總結出描述移動通信傳播損耗的模型。SPM模型是在TD-LTE無線網絡規劃中應用比較廣泛的規劃工具Atoll、百林軟件所支持的一種標準宏蜂窩模型。SPM模型的表達式為：

PR=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是距離相關的lg（d）的修正因子；K3是lg（heff）發射機天線高度的修正因子；K4是衍射計算的修正因子；K5是lg（heff）lg（d）的修正因子；K6是hmeff移動臺有效天線高度的修正因子；PR是接收的功率（dBm）；PTX是發射的功率（EIRP）（dBm）；d是接收機和發射機之間的距離（m）；heff是發射機天線的有效高度（m）；LDiffraction是阻隔路徑上的衍射造成的損耗（dB）；hmeff是移動臺的有效天線高度（m）；Kclutter是f（clutter）的修正因子，f（clutter）是地貌的平均加權損耗。

傳播模型的各個系數中，K3、K4、K5、K6基本不會隨著地形不同而變化，因此我們在校模時，一般只考慮K1、K2。

Kclutter為地形修正因子。模型校正時，可以不選擇Kclutter，直接校正K1、K2。這時地物影響會疊加到系數K1、K2上，對校模結果沒有太大影響，根據工程經驗，是否考慮Kclutter對模型校正結果的誤差大概在10米左右。

1.2 傳播模型校正流程

TD-LTE傳播模型校正流程與其他TD系統的模型校正流程相似，分為前期設備準備、選點及路線確定、架機及數據采集、數據處理、模型校正及結果分析。

由于本次使用的電子地圖為20米精度，各種地物精細程度不是很充分，繞射因子K4和與HTxeff相關的K3，K5，K6等系數難以準確校正，因此本次模較考慮只對K1、K2、Kclutter值進行校正，K3～K6取典型值。

2. 傳播模型校正的準備工作

2.1 測試及分析工具

此次實驗CW測試的設備主要有發射機（2595MHZ-2600MHZ）、46dB增益功放器、接收機、2.5dBi增益全向天線、藍牙GPS天線及筆記本電腦；此外還有8米1/2饋線、70米電源接線板等、CW測試數據處理軟件。

其它相關設備：數碼相機，測試車輛，測試軟件，FH-NPTO CW數據轉換軟件 ，校正軟件是NPS。

2.2 測試點的選取原則

為保證傳播模型測試數據采集的準確性和代表性，在選擇測試站點時，站點周圍不能有明顯的遮擋；站點的天線掛高應該和該區域模型大致需要的天線掛高接近，站點應高于周圍建筑物，但不能高出太多。一般情況下，密集市區測試站點天線掛高應比周圍建筑物平均高度高出5～10米左右。

2.3 測試路線的選取原則

測試路線的選擇原則是使線路遍歷規劃區域內典型環境的各種地物類型。

東西向和南北向的道路都應包括；各種距離的位置都應跑到；各種地物附近區域都應跑到；應盡量包括所有能跑到的道路，以一般道路為主，最好選擇寬度不超過3 米的狹窄道路。

避免在同樣的路線反復測試。同一條道路上反復跑時，只記錄第一次的數據。測試過程中停車時（如紅燈）不記錄數據。測試半徑應該盡量大，保證接收機接收到的信號處于小區邊緣； 測試過程中盡量保持勻速行駛，根據李氏定律計算出的速度40～28.8KM/h；避開水域做測試。

本次實驗選取的方法：先跑東西向道路，再跑南北向道路，最終測試的道路形成網狀結構。

2.4 傳播模型測試環境

在進行實際的傳播模型測試時，發射機、接收機、天線以及其它設備搭建的測試環境如下圖所示：

3. 南京密集城區傳播模型校正結果

密集市區參與模較的站點有兩個，分別為大香爐和建宇大廈。經過數據的預處理和部分壞數據的刪除后，利用各場景下校正站點的CW測試數據進行聯合校正，對各場景相應站點的測試數據進行誤差統計，得到其誤差結果如下表：大香爐誤差均值為-0.31，標準方差5.53；建宇大廈誤差-0.83，標準方差4.68。

從誤差統計結果上看，匯總的誤差均值絕對值在1以內，標準方差在6以內，這兩個誤差結果都滿足本次無線傳播模型校正的要求。

從大香爐和建宇大廈站點的測試點平與預測電平擬合圖可以看出，測試電平與預測電平擬合程度良好，能夠比較好的反映密集市區各測試站點周圍的電磁傳播環境。

結論

TD-LTE是中國提出的一個具有自主知識產權的第四代移動通信標準。TD-LTE無線網絡傳播模型的校正直接影響著無線網絡規劃的質量以及后期建設工作。通過本次無線信號傳播模型校正，以及各場景不同站點的驗證分析，可以明顯看到在現有電子地圖的基礎上，本次模型校正出來的各場景參數值都能很好反映該地區TD-LTE頻段無線信號的傳播特性，對后期無線規劃具有非常重要的意義。

參考文獻：

[1] 王映民.TD-LTE技術原理與系統設計.人民郵電出版社.2010.

[2] 大唐移動通信設備有限公司.大唐移動TD-LTE培訓教材.2011.

（作者單位：中國移動通信集團設計院有限公司黑龍江分公司）