4-td-scdma_模型測試、校正及仿真-鼎橋通信

1、2024/3/28,第 1 頁,TD-SCDMA 模型測試、校正及仿真,2024/3/28,第 2 頁,第四章: TD-SCDMA 模型測試、校正及仿真,第三章: TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)估算,第二章: TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃原理,第四章: TD-SCDMA 模型測試、校正及仿真,第五章: TD-SCDMA 站點勘測及選擇,第一章: TD-SCDMA 系統(tǒng)技術(shù)特點,第七章: TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃案例,第六

2、章: TD-SCDMA 網(wǎng)規(guī)工具TPlan介紹,2024/3/28,第 3 頁,本章目標:1：了解TD-SCDMA常見傳播模型2：掌握TD-SCDMA傳播模型測試原理3：掌握TD-SCDMA傳播模型校正原理4：熟悉TD-SCDMA測試站址選取原則5：熟悉TD-SCDMA系統(tǒng)仿真情況,本章培訓目標,2024/3/28,第 4 頁,本章內(nèi)容:1： TD-SCDMA常見傳播模型2： TD-SCDMA傳播模型測試原理3：

3、TD-SCDMA傳播模型校正原理4： TD-SCDMA傳播模型測試過程5： TD-SCDMA傳播模型校正過程6： TD-SCDMA系統(tǒng)仿真介紹7: 本章練習,本章培訓內(nèi)容,2024/3/28,第 5 頁,傳播模型概述,按照傳播模型的適用環(huán)境劃分，可分為室外傳播模型和室內(nèi)傳播模型。 按照傳播模型的來源來分，可分為經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、半?jīng)驗?zāi)Ｐ停ㄓ嬎銠C輔助計算模型）和確定性模型3種。 傳播模型主要用于預測接收信號的中值場強，從而進

4、行鏈路預算和網(wǎng)絡(luò)仿真。,2024/3/28,第 6 頁,常見傳播模型,Okumura-Hata 宏蜂窩模型適用范圍：900MHz GSM；150 ~ 1500 MHz COST231 Hata 宏蜂窩模型適用范圍：1500 ~ 2000 MHz 標準傳播模型 適用范圍：宏蜂窩，目前移動通信無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件中通常 使用的一種模型 COST231 Walfisch-Ikegami 微蜂窩模型適用范圍：800 ~ 2000 M

5、Hz Keenan-Motley 微蜂窩模型適用范圍：室內(nèi)傳播,2024/3/28,第 7 頁,傳播模型測試的原理,傳播模型測試的目的就是通過測試幾個典型站點的傳播環(huán)境，來預測整個規(guī)劃區(qū)域的無線傳播特性。傳播模型的準確度直接影響到無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的估算、站點分布、仿真及規(guī)劃的準確度，是無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)，在整個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中具有非常重要的作用。,2024/3/28,第 8 頁,傳播模型測試原理（續(xù)）,無線傳播損耗為路徑傳播損耗、慢衰落損

6、耗與快衰落損耗的疊加；以有限的測試來預測整個規(guī)劃區(qū)域的無線傳播特性；對接收信號的中值場強進行校正；李氏定理－36～50采樣點/40λ(滿足此采樣率將盡可能的減少快衰落的影響),2024/3/28,第 9 頁,無線電波傳播形式,,無線電波傳播的主要形式有直射波、反射波、繞射波、散射波。,2024/3/28,第 10 頁,無線傳播特性,2024/3/28,第 11 頁,無線電波傳播的影響,隨著我國移動通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，各運營商越來越

7、重視傳播模型與本地區(qū)環(huán)境相匹配。無線傳播環(huán)境復雜、差異性大，必須通過實際的傳播模型測試與校正，來真實反映無線傳播特性。傳播模型測試和校正就是通過幾個有代表性的測試站點，來預測整個規(guī)劃區(qū)域的無線傳播特性。,2024/3/28,第 12 頁,傳播模型校正原理,CW 測試即連續(xù)波測試，是進行模型校正的重要步驟；通過 CW 測試數(shù)據(jù)和數(shù)字地圖可以在網(wǎng)規(guī)軟件中對無線傳播模型進行校正；CW 測試數(shù)據(jù)中的經(jīng)緯度信息和接收電平形成模型校正的數(shù)據(jù)源

8、。理論基礎(chǔ)：李氏定理即在進行數(shù)據(jù)采集時，在平均采樣區(qū)間長度為40個波長間隔內(nèi)，采樣36或最多50個樣點時能有效的去除快衰落的影響。,傳播模型校正的原理如下： 首先選定模型并設(shè)置各參數(shù)值，通常可選擇該頻率上的缺省值進行設(shè)置，也可以是其他地方類似地形的校正參數(shù)； 然后以該模型進行無線傳播預測，并將預測值與路測數(shù)據(jù)作比較，得到一個差值； 再根據(jù)所得差值的統(tǒng)計結(jié)果反過來修改模型參數(shù)。經(jīng)過不斷的迭代、處理，直到預測值與路測數(shù)據(jù)的均方

9、差及標準差達到最小，此時得到的模型各參數(shù)值就是我們所需的校正后參數(shù)。,2024/3/28,第 13 頁,模型校正要求,模型校正要消除快衰落的影響，對接收信號的中值場強進行校正。 為保證覆蓋預測的準確性，應(yīng)根據(jù)以下要求選取數(shù)字地圖：（1）宏蜂窩覆蓋預測：市區(qū)數(shù)字地圖精度≤20m，郊區(qū)、農(nóng)村數(shù)字地圖精度≤100m；（2）微蜂窩覆蓋預測：數(shù)字地圖精度≤5m。 經(jīng)過傳播模型校正后，預測模型和連續(xù)波（CW，Continuous Wa

10、ve）測試數(shù)據(jù)的誤差應(yīng)滿足以下要求：（1）模型校正后，預測與實測差值的平均值為0dB。（2）模型校正后，預測與實測差值的均方差小于8dB。,2024/3/28,第 14 頁,CW 測試的目的和原則,目的：通過連續(xù)波（CW）測試，將測試結(jié)果與預測結(jié)果相比較，校正傳播模型參數(shù)，使模型符合實際地理環(huán)境，增加無線覆蓋預測的準確性。 基本原則： 典型性：所采集的測試數(shù)據(jù)必須足夠典型，從而能夠代表該地區(qū)的電磁傳播特性； 平衡性：所

11、采集的測試數(shù)據(jù)必須 “成比例” 的反映該地區(qū)各地物類型下的電磁傳播特性。,2024/3/28,第 15 頁,模型校正步驟,模型校正步驟包括： 測試站址選取：根據(jù)區(qū)域分類的結(jié)果，在各種典型無線傳播環(huán)境下選取侯選測試站址 。 信號模擬測試：根據(jù)以下要求進行信號模擬測試并采集測試數(shù)據(jù)。 測試數(shù)據(jù)分析處理 傳播模型校正：根據(jù)通用模型進行傳播模型校正。 輸出報告：根據(jù)模型校正的結(jié)果形成報告。,2024/3/28,第 16 頁,

12、測試站址選取原則,測試站址在地形地貌及基站高度等方面均具有代表性； 每種典型無線傳播環(huán)境選取2～3個測試站址，消除位置因素的影響； 測試站點周圍應(yīng)包含足夠的地物類型，并有相當數(shù)量的道路，以便測試時遍歷各種地物，有足夠多的測試數(shù)據(jù)； 測試天線安裝位置的第一菲涅爾區(qū)必須無障礙物，天線高于最近的障礙物5m以上； 測試點的天線掛高和該區(qū)域典型的天線掛高接近； 測試站點所在樓面不能太大，避免樓面影響信號傳播； 方便架設(shè)發(fā)射

13、機和天線，所選定的站址必須有可靠的供電條件。,2024/3/28,第 17 頁,CW 測試平臺,發(fā)射子系統(tǒng)：發(fā)射天線、饋線、高頻信號源、天線支架 接收子系統(tǒng)：測試接收機（內(nèi)置 GPS）、測試軟件、筆記本電腦等,2024/3/28,第 18 頁,信號模擬測試要求,模擬信號頻率應(yīng)接近TD-SCDMA實際工作頻率，在測試頻點沒有其他干擾信號； 測試前應(yīng)選擇好測試路徑，測試路徑盡量不要選擇高速公路及寬闊平直的街道，而應(yīng)選擇較窄的街道，并

14、保證縱向和橫向的街道采樣數(shù)據(jù)樣本數(shù)大致相同。 測試過程中停車時（如遇到紅燈時），不記錄數(shù)據(jù)。 避免在同一條線路反復測試。 應(yīng)遍歷各種方向道路、各種距離的地物地貌。 測試半徑盡量大，保證接收機接收到的信號最弱時低于-100dBm。 每個測試基站應(yīng)采集盡可能多的數(shù)據(jù)，一般每個站點測試時間在2h以上。 記錄基站參數(shù)，包括基站經(jīng)緯度、天線掛高、天線類型、下傾角（包括電調(diào)度數(shù)）、方向角、饋線類型、饋線長度、下行功率值和駐

15、波比。 采集數(shù)據(jù)包括經(jīng)度、緯度、信號場強等。,2024/3/28,第 19 頁,理想的測試路線圖,,圈狀路線,網(wǎng)狀路線,2024/3/28,第 20 頁,實際的測試路線圖,2024/3/28,第 21 頁,測試數(shù)據(jù)分析處理,數(shù)據(jù)過濾 ：在高架下、遂道中等GPS不能準確定位的地方測得的數(shù)據(jù)；距天線太近或太遠的數(shù)據(jù)，接收信號太弱的數(shù)據(jù)；定向天線測試時，在扇區(qū)覆蓋角度之外，天線方向圖不準導致的錯誤數(shù)據(jù)；地圖地物地貌與實際地物地貌明

16、顯不符的區(qū)域數(shù)據(jù)；其他測試路線設(shè)計過程中，已確定不符合要求的路段數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)離散 地理平均：目的就是消除快衰落，保留慢衰落的影響，其做平均的范圍就是平均采樣區(qū)間長度。格式轉(zhuǎn)換 ：信號接收機導出的數(shù)據(jù)格式和導入到規(guī)劃軟件中所需的數(shù)據(jù)格式是不一樣的，因此需要做格式轉(zhuǎn)換。,2024/3/28,第 22 頁,傳播模型校正流程圖,2024/3/28,第 23 頁,傳播模型選取,,PRX為接收功率； PTX為發(fā)射功率；d為基站與移動終端之間

17、的距離；Diffraction為繞射損耗；Hmeff為移動終端的高度；Heff為基站距離地面的有效天線高度；k1為衰減常量；k2為距離衰減常數(shù)；k3與k5為基站天線高度修正因子；k4為繞射修正因子；k6為移動終端天線高度修正因子；kCLUTTER為終端所處的地物損耗。,標準傳播模型適用于宏蜂窩，提供了豐富的參數(shù)設(shè)置和計算方法，可以應(yīng)用于不同的預測環(huán)境。,2024/3/28,第 24 頁,傳播模型參數(shù)校正,模型校正有兩種方式，一種是自動模

18、型校正，一種是手動模型校正。,在傳播模型中，各參數(shù)可以按照以下原則進行校正。 k1、k2，通過分析測量電平和傳播距離的關(guān)系，得到接收信號與距離“Received Level vs Log（distance）”的分析輸出。根據(jù)樣點進行直線擬合，擬合直線的斜率即為k2。設(shè)定k2后，通過計算預測值和實測數(shù)據(jù)的平均誤差，可計算出k1＝缺省值－平均誤差。 k6與移動臺天線高度有關(guān)，一般無需調(diào)整保留缺省值或微調(diào)。 k3、k5與基站天線高

19、度有關(guān)，一般無需調(diào)整保留缺省值或微調(diào)。 調(diào)整k4為繞射參數(shù)，只對非視距傳播范圍的樣點有效，因此在調(diào)整前需將視距LOS（Line Of Sight）數(shù)據(jù)去除。此外，數(shù)字地圖必須有比較準確的高度信息。 調(diào)整地物損耗修正因子kclutter可以根據(jù)統(tǒng)計預測模型和實測數(shù)據(jù)間的平均誤差獲得 。,2024/3/28,第 25 頁,傳播模型校正結(jié)果分析,傳播模型校正結(jié)束后還需要對所得模型的準確性進行分析。 模型準確性是指校正所得的模型和實

20、際測試環(huán)境的貼合程度，一般通過均方誤差（RMS Error）的大小來評估。 一般認為RMS Error﹤8dB說明所校模型和實際環(huán)境是貼合的，即該模型的校正結(jié)果是準確的，可以供后續(xù)規(guī)劃參考。在無線環(huán)境特別復雜的區(qū)域，RMS Error可能會略大于8dB。若RMS Error超過10dB，則說明所校模型和實際環(huán)境之間存在較大偏差，模型不具有參考意義。,2024/3/28,第 26 頁,傳播模型校正舉例,某城市采用 CW 路測數(shù)據(jù)校準

21、后的 TPlan SPM 模型,CW 路測結(jié)果（紅色）與校準后模型的預測結(jié)果（藍色）比較,2024/3/28,第 27 頁,射線跟蹤模型的校正,射線跟蹤模型（e.g. Volcano）也可以通過路測數(shù)據(jù)對其進行校正。,2024/3/28,第 28 頁,輸出報告,根據(jù)模型校正的結(jié)果形成報告，包括以下內(nèi)容： 電波傳播地形特征分類與描述； 測試站址信息； 設(shè)備和天線設(shè)置情況； 傳播模型描述； 模型校正結(jié)果分析。,2024

22、/3/28,第 29 頁,系統(tǒng)仿真分類,靜態(tài)仿真（Static Simulation） 靜態(tài)仿真通過對系統(tǒng)快照（Snapshot）的分析來了解網(wǎng)絡(luò)性能。 動態(tài)仿真（Dynamic Simulation） 動態(tài)仿真通過對所有移動中的 UE 在連接狀態(tài)時隙內(nèi)的分析來了解網(wǎng)絡(luò)性能。,2024/3/28,第 30 頁,靜態(tài)仿真過程,對網(wǎng)絡(luò)做多個 Snapshot 在每個 Snapshot 中，撒入終端 通過迭代處理計算每

23、個終端連接網(wǎng)絡(luò)的能力 考慮各種接續(xù)失敗的情況（如最大移動臺發(fā)射功率、最大 Node B 發(fā)射功率、無可用信道、低導頻 SIR、上/下行干擾等） 通過對 Snapshot 結(jié)果的統(tǒng)計來分析網(wǎng)絡(luò)性能 Monte Carlo 是靜態(tài)仿真的一種,2024/3/28,第 31 頁,Monte Carlo 仿真,2024/3/28,第 32 頁,動態(tài)仿真,動態(tài)仿真模擬 UE 在網(wǎng)絡(luò)中移動的場景 在第一個時隙產(chǎn)生 UE 分布 仿真

24、時間劃分 碼片周期（chip periods） 比特周期（bit periods） 時隙（timeslots） 后續(xù)時隙的仿真將基于之前時隙仿真的結(jié)果 仿真涵蓋從接入到終止呼叫之間的整個過程,2024/3/28,第 33 頁,靜態(tài)仿真 vs. 動態(tài)仿真,靜態(tài)仿真 計算量較大（取決于 Snapshot 的數(shù)量） 配置和結(jié)論都比較復雜 精確度較高，但無法處理動態(tài)性能 動態(tài)仿真 計算量巨大，耗用

25、時間長 配置和結(jié)論非常復雜 仿真的精確度取決于假設(shè)條件的準確度,2024/3/28,第 34 頁,系統(tǒng)仿真流程,2024/3/28,第 35 頁,系統(tǒng)仿真的輸入,地理信息輸入 根據(jù)規(guī)劃需要，選擇所在城市的最新三維數(shù)字地圖 一個標準的數(shù)字地圖包含 數(shù)字高程模型（DTM） 地物覆蓋模型（Clutter） 線狀地物模型（Vector） 高程建筑矢量模型（僅限于微蜂窩使用） 宏蜂窩規(guī)劃，一般選用 20x20 m

26、精度的數(shù)字地圖 微蜂窩規(guī)劃，一般選用 5x5 m 或更高精度的數(shù)字地圖,2024/3/28,第 36 頁,系統(tǒng)仿真的輸入（續(xù)）,傳播模型 COST231 Hata COST231 Walfisch-Ikegami TPlan SPM, etc. 工程參數(shù) 工作頻點，天線型號 天線掛高、方向角、下傾角 饋纜損耗等,2024/3/28,第 37 頁,系統(tǒng)仿真的輸入（續(xù)）,小區(qū)參數(shù)輸入 Max

27、 Tx Power (dBm)：小區(qū)功放最大發(fā)射功率 Max Tx Power/Code (dBm)：碼道最大發(fā)射功率 Max DwPCH Power (dBm)：下行導頻最大發(fā)射功率 Max PCCPCH Power (dBm)：下行廣播信道最大發(fā)射功率 Orthogonality factor：下行業(yè)務(wù)信道之間的正交化因子 Joint detection factor：聯(lián)合檢測對 MAI 的抑制因子

28、 Pilot Scrambling Code：小區(qū)分配的導頻下行擾碼,2024/3/28,第 38 頁,系統(tǒng)仿真的輸入（續(xù)）,話務(wù)信息輸入 為每一種業(yè)務(wù)創(chuàng)建一種終端類型 將不同的終端分布在不同的 Clutter 上 獲得每個小區(qū)的話務(wù)量 評估每個小區(qū)是否有足夠的容量,2024/3/28,第 39 頁,系統(tǒng)仿真的輸入（續(xù)）,其他信息輸入 給定 BLER 情況下，各業(yè)務(wù)的目標 SIR PS 業(yè)務(wù)參數(shù)設(shè)置

29、 bit rate packet size packet call per session etc. CS 業(yè)務(wù)參數(shù)設(shè)置 bit rate activity factor etc.,2024/3/28,第 40 頁,PCCPCH RSCP,2024/3/28,第 41 頁,最佳服務(wù)小區(qū),2024/3/28,第 42 頁,PCCPCH C/I,2024/3/28,第 43 頁,Voice 下行 Eb/Nt,2024/3