CW测试和传播模型校正(华为)
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L=K1 + K2log(d) + K3log(HTxeff) + K4×Diffraction + K5log(d)×log(HTxeff) + K6(HRxeff) + Kclutterf(clutter)
K1: 常数 (dB). K2: log(d)的乘数因子 d: 发射天线和接收天线之间的距离(m). K3: log(HTxeff).的乘数因子 HTxeff: 发射天线的有效高度 (m). K4: 衍射衰耗的乘数因子,它必须是正值。. Diffraction loss: 经过有障碍路径引起的衍射损耗(dB). K5: log(HTxeff)log(d)的乘数因子. K6:的乘数因子. : 接收天线的有效高度(m). Kclutter: for f(clutter)的乘数因子. f(clutter): 因地物所引起的平均加权损耗.
产生Doppler频移 产生时延扩展
快衰落 慢衰落
30
d (m)
分集技术
抗快衰落措施-分集技术
-显分集
• 空间分集 • 极化分集 • 频率分集:GSM--跳频,WCDMA--扩频技术 • 其它:方向性分集、场分集、发射分集
-隐分集
• 隐分集即是利用信号处理技术将分集作用隐含在被传输信号 之中,如RAKE接收技术、信道交织、纠错编码等
300~3000Hz
103~102 km
甚长波(VLF,甚低频)
3~30kHz
102~10 km
长波(LF,低频)
30~300kHz
10~1 km
中波(MF,中频)
300~3000kHz
103~102 m
短波(HF,高频)
3~30MHz
102~10 m
超短波(VHF,甚高频)
30~300MHz
10~1 m
(W/m2 )
无线传播的理论基础
若接收天线有效接收面积为Ae (m2),增益为Gr (dBi) ,则两者关系:
Ae
2 4
Gr
(m2 )
因此在距离d处接收到的功率为:
Pr
Pfs
Ae
Pt Gt
4d 2
2Gr 4
2 (4d)2 Pt G t Gr
(W )
无线网络规划、设计的理论基础是传播损耗,自由空间传播损耗为:
接收天线
路测仪 便携机
(内置GPS)
组网搭建测试平台
组网过程需要记录以下各个部分对信号的增益
信号源发射功率 RF电缆的损耗 发射天线的增益 接收天线的增益
第二章 CW测试流程
第一节 选择站址 第二节 组网搭建测试平台
第三节 路测
路测
选择测试路径原则
地形:测试路径必须照顾到区域中所有的主要地形 高度:如果该区域地形起伏差异大,则测试路径必须照顾到
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
电磁波的传播
池塘中的波纹:能量从源点向四周传播,并逐渐减弱 电磁波的传播与此类似,不同之处(当辐射源是各向同性的理想点源时):
在三维空间以球面波的形式传播 传播介质不同,空气、障碍物、反射物
无线传播的理论基础
在自由空间中,由点源发射的正弦波向各个方向辐射球面波,此时该点源称 为各向同性辐射源
区域中不同高度的地形 距离:测试路径必须照顾到区域中离站点不同距离的位置 方向:纵向和横向路径上的测试点数需保持一致 长度:1次CW测试的路程总长度应大于60km 点数: 测试点数越多越好(要求>10000点,>4小时) 重叠:不同站点的测试路径可尽量重叠,以增加模型可靠性 阻挡物:在天线信号受某一侧的楼面阻挡时,不要跑到该侧
• 可看作时间分集
时延扩展
➢ 多径传播:不同路径的信号到达接收机的时间不同
➢ 当多径信号不能被接收机区分时就产生同信道干扰 (CCI),对于WCDMA系统,多径时延必须大于一个码 片周期(0.26µs)才能被识别
➢ 典型值 (µs): Open < 0.2, Suburban = 0.5, Urban = 3
分米波(UHF,超高频) 300~3000MHz
102~10 cm
微波
厘米波(SHF,特高频) 毫米波(EHF,极高频)
3~30GHz 30~300GHz
10~1 cm 10~1 mm
亚毫米波(超极高频)
300~3000GHz
1~0.1 mm
注:上表摘自 潘仲英所著《电磁波、天线与电波传播》。
不同的频段内的频率具有不同的传播特性
水面
0.9~1 0~1
稻田
0.6~0.8 2~4
田野
0.3~0.5 6~10
城市、山地、森 林
0.1~0.2 14~20
无线传播环境
电波传播受地形结构和人为环境的影响,无线 传播环境直接决定传播模型的选取。影响传播 环境的主要因素: • 地貌:高山、丘陵、平原、水域、植被
• 地物:建筑物、道路、桥梁 • 噪声:自然噪声、人为噪声 • 气候:雨、雪、冰(对UHF频段影响微小)
第一节 无线传播基本原理
第二节 传播模型校正原理
第三节 CW测试的目的 第四节 CW测试的基本原则
无线传播模型 传播模型用于预测地形、障碍物及人为环 境对电波传播中路径损耗的影响。
WCDMA常用传播模型
无线传播模型
常见传播模型
➢ Okumura(奥村)/Hata模型 适用频段:900M-2000MHz
穿透损耗
➢ 室内信号取决于建筑物的穿透损耗 ➢ 室内窗口处与室内中部信号差别较大 ➢ 建筑物材质对穿透损耗影响较大 ➢ 电磁波的入射角对穿透损耗影响较大
d w1 D w2
E2
ε 0μ 0 ε μ ε 0μ 0
θ
WdBm XdBm
θ E1
穿透损耗=X-W=B dB
电磁波穿透墙体的反射和折射
穿透损耗
L fs
10 log( Pr Pt
1 ) 20 log( 4d )
Gt Gr
(dB)
Lfs 32.45 20 log (dkm ) 20 log (fMHz ) (dB)
其它传播模型都是以自由空间传播模型为理论基础发展起来的
无线传播的特点
陆地移动通信的电波传播机制
LOS和NLOS
实际环境的无线传 播
第一章 CW测试原理和目的
第一节 无线传播基本原理 第二节 传播模型校正原理
第三节 CW测试的目的
第四节 CW测试的基本原则
CW测试的目的
通过连续波(CW)测
GPS
试,将连续波测试结果
与预测结果相比较,校
正传播模型参数,使模
型符合实际地理环境,
增加无线覆盖预测的准
确性。
第一章 CW测试原理和目的
电磁波的产生
根据Maxwell方程组:
空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场,而变化的电场又能激发涡旋磁 场。
交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。 电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化,电微波在真空中传播的速度,等
于光在真空中传播的速度。 光和电磁波在本质上是相同的,光是一定波长的电磁波。
第一章 CW测试原理和目的
第一节 无线传播基本原理
第二节 传播模型校正原理 第三节 CW测试的目的 第四节 CW测试的基本原则
无线电波波段划分
波段 极长波(EFL,极低频)
频率范围
3~30Hz
波长范围 105~104 km
特长波(SLF,特低频)
30~300Hz
104~103 km
超长波(ULF,超低频)
的建筑物应高于周围建筑物的平均高度。
5m
第二章 CW测试流程
第一节 选择站址
第二节 组网搭建测试平台
第三节 路测
组网搭建测试平台
发射子系统:发射天线、馈线、高频信号源、天线支架 接收子系统:测试接收机、GPS接收机、测试软件、便携机等
发射天线
信号源
功放
RF电缆1
RF电缆2
高频信号源 电源
小区类型
小区半径
典型天线安装位置
Macro-cell Micro-cell Pico-cell
>500 m 100~500m <100m
天线安装于室外,高于周围屋顶平均高度 天线安装于室外,低于周围屋顶平均高度 天线安装于室内或室外,低于周围所有屋顶高度
其它新的小区分类,如 Mini-cell…
第一章 CW测试原理和目的
多种模型:如果测试环境需要用多个模型来描述其传播特 性,则各个模型所对应的区域要仔细的定义好
区域重叠:尽量增加各个站之间的测量重叠区,不过需注 意保证站点间距离合理
阻挡物:如果有明显的障碍物存在,则要在数据的后处理 中进行过滤
站址选择
选择站址标准
a、天线高度大于20米 b、天线高于最近的障碍物5米以上; c、在此障碍物主要指天线所在屋顶上的最高建筑物,作为站址
• 物体阻挡/穿透损耗为: 隔墙阻挡:5~20dB 楼层阻挡:>20dB, 室内损耗值是楼层高度的函数,-1.9dB/层 家具和其它障碍物的阻挡: 2~15dB 厚玻璃: 6~10dB 火车车厢的穿透损耗为:15~30dB 电梯的穿透损耗: 30dB左右 茂密树叶损耗:10dB
反射损耗
地面性质
等效地面反射系数 反射损耗(dB)
①建筑物反射波 ②绕射波 ③直射波 ④地面反射波
无线信道特征
➢ 无线信道随用户的位置
Pr (dBm)
和时间而变化
-20
➢ 多径散射、阴影遮挡使 得接收功率发生剧烈变 -40 化
-60
➢ 慢衰落 • 衰减:Pr正比于1/dn • 阴影:障碍物遮挡
10
20
来自百度文库
➢ 快衰落 • 多径效应
在很小的距离间隔和时间间隔上,信号强 度快速变化
无线传播环境
传播环境分类
参照ITU-R P.1411-1,结合中国国情,分类如下
传播环境
描述
密集城区
高楼林立,信号几乎不可能从建筑物屋顶绕射传 播
普通城区
街道较宽,建筑物较低,信号可以从屋顶绕射
郊区
建筑物较低矮,且较稀疏
乡村
建筑物低矮,稀疏,植被较多
山区
公路
室内
无线传播环境
传播环境分类
对应的小区类型
楼面后的阴影区。
路测
采样符合李氏定律:40波长,采样50个样点 车速上限:Vmax=0.8λ/Tsample 异常情况下测试结果必须从采样数据中剔除
超过15-30db却无法解释的衰落; 隧道中 高架桥下 ……
若用定向天线进行CW测试, 测试路线从主瓣覆盖区域中选取
路测设备选用Agilent的E7476
解决
均衡、RAKE技术
Doppler频移
➢ Doppler效应的例子:火车经过你的身边
➢ 移动通信中的Doppler频移
f1 f3
V:移动台速度 :信号到达角度
f2 V(km/h)
• 绕射损耗 T
• 地物损耗
损耗
T R
• 穿透损耗 R
绕射损耗
特点
电磁波在绕射点四处扩散 绕射波覆盖除障碍物外的所有方向 扩散损耗最为严重 计算公式复杂,随不同绕射常数变化
第一节 无线传播基本原理 第二节 传播模型校正原理 第三节 CW测试的目的
第四节 CW测试的基本原则
CW测试的基本原则
典型性
✓ 所采集的测试数据必须足够典型,从而能够代表该地 区的电磁传播特性
平衡性
✓ 所采集的测试数据必须“成比例”的反映该地区的电 磁传播特性
课程内容
第一章 CW测试原理和目的 第二章 CW测试流程 第三章 测试数据处理 第四章 模型校正
Training.huawei.com
第二章 CW测试流程
第一节 选择站址
第二节 组网搭建测试平台 第三节 路测
选择站址
选择站址原则
站址数量:根据一般经验,在人口密集的大城市,测试站 址应不少于5个;对于中小城市一般一个测试站址就够了, 这主要取决于测试基站天线高度及其EIRP大小。
代表性:站址选择的原则是要使它能够覆盖规划区内所有 的地物类型(这些地物类型来自数字地图)。
假 设 点 源 发 射 功 率 为 Prad (W) , 在 距 离 d (m) 处 的 单 位 面 积 功 率 ( 即
Poynting矢量)为:
Pfs
Prad
4d 2
(W/m2 )
对于实际天线,若辐射功率为Pt (W),天线增益为Gt (dBi) ,则Poynting矢
量为:
Pfs
PtGt
4d 2
➢ COST231-Hata模型 适用频段:1500-2000MHz
➢ COST231 Walfish-Ikegami模型 适用频段:800M-2000MHz
➢ Keenan-Motley模型 适用室内传播
➢ 规划软件UNET的传播模型 适用于900M-2000M的宏蜂窝
无线传播模型
华为规划软件模型
CW测试和传播模型校正
前言
CW测试即连续波测试,是进行模型校 正的重要步骤。通过CW测试和数字地 图可以对模型进行校正。这些测试数 据中的经纬度信息和接收电平形成模 型校正的数据源。
课程内容
第一章 CW测试原理和目的 第二章 CW测试流程 第三章 测试数据处理 第四章 模型校正
Training.huawei.com
K1: 常数 (dB). K2: log(d)的乘数因子 d: 发射天线和接收天线之间的距离(m). K3: log(HTxeff).的乘数因子 HTxeff: 发射天线的有效高度 (m). K4: 衍射衰耗的乘数因子,它必须是正值。. Diffraction loss: 经过有障碍路径引起的衍射损耗(dB). K5: log(HTxeff)log(d)的乘数因子. K6:的乘数因子. : 接收天线的有效高度(m). Kclutter: for f(clutter)的乘数因子. f(clutter): 因地物所引起的平均加权损耗.
产生Doppler频移 产生时延扩展
快衰落 慢衰落
30
d (m)
分集技术
抗快衰落措施-分集技术
-显分集
• 空间分集 • 极化分集 • 频率分集:GSM--跳频,WCDMA--扩频技术 • 其它:方向性分集、场分集、发射分集
-隐分集
• 隐分集即是利用信号处理技术将分集作用隐含在被传输信号 之中,如RAKE接收技术、信道交织、纠错编码等
300~3000Hz
103~102 km
甚长波(VLF,甚低频)
3~30kHz
102~10 km
长波(LF,低频)
30~300kHz
10~1 km
中波(MF,中频)
300~3000kHz
103~102 m
短波(HF,高频)
3~30MHz
102~10 m
超短波(VHF,甚高频)
30~300MHz
10~1 m
(W/m2 )
无线传播的理论基础
若接收天线有效接收面积为Ae (m2),增益为Gr (dBi) ,则两者关系:
Ae
2 4
Gr
(m2 )
因此在距离d处接收到的功率为:
Pr
Pfs
Ae
Pt Gt
4d 2
2Gr 4
2 (4d)2 Pt G t Gr
(W )
无线网络规划、设计的理论基础是传播损耗,自由空间传播损耗为:
接收天线
路测仪 便携机
(内置GPS)
组网搭建测试平台
组网过程需要记录以下各个部分对信号的增益
信号源发射功率 RF电缆的损耗 发射天线的增益 接收天线的增益
第二章 CW测试流程
第一节 选择站址 第二节 组网搭建测试平台
第三节 路测
路测
选择测试路径原则
地形:测试路径必须照顾到区域中所有的主要地形 高度:如果该区域地形起伏差异大,则测试路径必须照顾到
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
电磁波的传播
池塘中的波纹:能量从源点向四周传播,并逐渐减弱 电磁波的传播与此类似,不同之处(当辐射源是各向同性的理想点源时):
在三维空间以球面波的形式传播 传播介质不同,空气、障碍物、反射物
无线传播的理论基础
在自由空间中,由点源发射的正弦波向各个方向辐射球面波,此时该点源称 为各向同性辐射源
区域中不同高度的地形 距离:测试路径必须照顾到区域中离站点不同距离的位置 方向:纵向和横向路径上的测试点数需保持一致 长度:1次CW测试的路程总长度应大于60km 点数: 测试点数越多越好(要求>10000点,>4小时) 重叠:不同站点的测试路径可尽量重叠,以增加模型可靠性 阻挡物:在天线信号受某一侧的楼面阻挡时,不要跑到该侧
• 可看作时间分集
时延扩展
➢ 多径传播:不同路径的信号到达接收机的时间不同
➢ 当多径信号不能被接收机区分时就产生同信道干扰 (CCI),对于WCDMA系统,多径时延必须大于一个码 片周期(0.26µs)才能被识别
➢ 典型值 (µs): Open < 0.2, Suburban = 0.5, Urban = 3
分米波(UHF,超高频) 300~3000MHz
102~10 cm
微波
厘米波(SHF,特高频) 毫米波(EHF,极高频)
3~30GHz 30~300GHz
10~1 cm 10~1 mm
亚毫米波(超极高频)
300~3000GHz
1~0.1 mm
注:上表摘自 潘仲英所著《电磁波、天线与电波传播》。
不同的频段内的频率具有不同的传播特性
水面
0.9~1 0~1
稻田
0.6~0.8 2~4
田野
0.3~0.5 6~10
城市、山地、森 林
0.1~0.2 14~20
无线传播环境
电波传播受地形结构和人为环境的影响,无线 传播环境直接决定传播模型的选取。影响传播 环境的主要因素: • 地貌:高山、丘陵、平原、水域、植被
• 地物:建筑物、道路、桥梁 • 噪声:自然噪声、人为噪声 • 气候:雨、雪、冰(对UHF频段影响微小)
第一节 无线传播基本原理
第二节 传播模型校正原理
第三节 CW测试的目的 第四节 CW测试的基本原则
无线传播模型 传播模型用于预测地形、障碍物及人为环 境对电波传播中路径损耗的影响。
WCDMA常用传播模型
无线传播模型
常见传播模型
➢ Okumura(奥村)/Hata模型 适用频段:900M-2000MHz
穿透损耗
➢ 室内信号取决于建筑物的穿透损耗 ➢ 室内窗口处与室内中部信号差别较大 ➢ 建筑物材质对穿透损耗影响较大 ➢ 电磁波的入射角对穿透损耗影响较大
d w1 D w2
E2
ε 0μ 0 ε μ ε 0μ 0
θ
WdBm XdBm
θ E1
穿透损耗=X-W=B dB
电磁波穿透墙体的反射和折射
穿透损耗
L fs
10 log( Pr Pt
1 ) 20 log( 4d )
Gt Gr
(dB)
Lfs 32.45 20 log (dkm ) 20 log (fMHz ) (dB)
其它传播模型都是以自由空间传播模型为理论基础发展起来的
无线传播的特点
陆地移动通信的电波传播机制
LOS和NLOS
实际环境的无线传 播
第一章 CW测试原理和目的
第一节 无线传播基本原理 第二节 传播模型校正原理
第三节 CW测试的目的
第四节 CW测试的基本原则
CW测试的目的
通过连续波(CW)测
GPS
试,将连续波测试结果
与预测结果相比较,校
正传播模型参数,使模
型符合实际地理环境,
增加无线覆盖预测的准
确性。
第一章 CW测试原理和目的
电磁波的产生
根据Maxwell方程组:
空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场,而变化的电场又能激发涡旋磁 场。
交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。 电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化,电微波在真空中传播的速度,等
于光在真空中传播的速度。 光和电磁波在本质上是相同的,光是一定波长的电磁波。
第一章 CW测试原理和目的
第一节 无线传播基本原理
第二节 传播模型校正原理 第三节 CW测试的目的 第四节 CW测试的基本原则
无线电波波段划分
波段 极长波(EFL,极低频)
频率范围
3~30Hz
波长范围 105~104 km
特长波(SLF,特低频)
30~300Hz
104~103 km
超长波(ULF,超低频)
的建筑物应高于周围建筑物的平均高度。
5m
第二章 CW测试流程
第一节 选择站址
第二节 组网搭建测试平台
第三节 路测
组网搭建测试平台
发射子系统:发射天线、馈线、高频信号源、天线支架 接收子系统:测试接收机、GPS接收机、测试软件、便携机等
发射天线
信号源
功放
RF电缆1
RF电缆2
高频信号源 电源
小区类型
小区半径
典型天线安装位置
Macro-cell Micro-cell Pico-cell
>500 m 100~500m <100m
天线安装于室外,高于周围屋顶平均高度 天线安装于室外,低于周围屋顶平均高度 天线安装于室内或室外,低于周围所有屋顶高度
其它新的小区分类,如 Mini-cell…
第一章 CW测试原理和目的
多种模型:如果测试环境需要用多个模型来描述其传播特 性,则各个模型所对应的区域要仔细的定义好
区域重叠:尽量增加各个站之间的测量重叠区,不过需注 意保证站点间距离合理
阻挡物:如果有明显的障碍物存在,则要在数据的后处理 中进行过滤
站址选择
选择站址标准
a、天线高度大于20米 b、天线高于最近的障碍物5米以上; c、在此障碍物主要指天线所在屋顶上的最高建筑物,作为站址
• 物体阻挡/穿透损耗为: 隔墙阻挡:5~20dB 楼层阻挡:>20dB, 室内损耗值是楼层高度的函数,-1.9dB/层 家具和其它障碍物的阻挡: 2~15dB 厚玻璃: 6~10dB 火车车厢的穿透损耗为:15~30dB 电梯的穿透损耗: 30dB左右 茂密树叶损耗:10dB
反射损耗
地面性质
等效地面反射系数 反射损耗(dB)
①建筑物反射波 ②绕射波 ③直射波 ④地面反射波
无线信道特征
➢ 无线信道随用户的位置
Pr (dBm)
和时间而变化
-20
➢ 多径散射、阴影遮挡使 得接收功率发生剧烈变 -40 化
-60
➢ 慢衰落 • 衰减:Pr正比于1/dn • 阴影:障碍物遮挡
10
20
来自百度文库
➢ 快衰落 • 多径效应
在很小的距离间隔和时间间隔上,信号强 度快速变化
无线传播环境
传播环境分类
参照ITU-R P.1411-1,结合中国国情,分类如下
传播环境
描述
密集城区
高楼林立,信号几乎不可能从建筑物屋顶绕射传 播
普通城区
街道较宽,建筑物较低,信号可以从屋顶绕射
郊区
建筑物较低矮,且较稀疏
乡村
建筑物低矮,稀疏,植被较多
山区
公路
室内
无线传播环境
传播环境分类
对应的小区类型
楼面后的阴影区。
路测
采样符合李氏定律:40波长,采样50个样点 车速上限:Vmax=0.8λ/Tsample 异常情况下测试结果必须从采样数据中剔除
超过15-30db却无法解释的衰落; 隧道中 高架桥下 ……
若用定向天线进行CW测试, 测试路线从主瓣覆盖区域中选取
路测设备选用Agilent的E7476
解决
均衡、RAKE技术
Doppler频移
➢ Doppler效应的例子:火车经过你的身边
➢ 移动通信中的Doppler频移
f1 f3
V:移动台速度 :信号到达角度
f2 V(km/h)
• 绕射损耗 T
• 地物损耗
损耗
T R
• 穿透损耗 R
绕射损耗
特点
电磁波在绕射点四处扩散 绕射波覆盖除障碍物外的所有方向 扩散损耗最为严重 计算公式复杂,随不同绕射常数变化
第一节 无线传播基本原理 第二节 传播模型校正原理 第三节 CW测试的目的
第四节 CW测试的基本原则
CW测试的基本原则
典型性
✓ 所采集的测试数据必须足够典型,从而能够代表该地 区的电磁传播特性
平衡性
✓ 所采集的测试数据必须“成比例”的反映该地区的电 磁传播特性
课程内容
第一章 CW测试原理和目的 第二章 CW测试流程 第三章 测试数据处理 第四章 模型校正
Training.huawei.com
第二章 CW测试流程
第一节 选择站址
第二节 组网搭建测试平台 第三节 路测
选择站址
选择站址原则
站址数量:根据一般经验,在人口密集的大城市,测试站 址应不少于5个;对于中小城市一般一个测试站址就够了, 这主要取决于测试基站天线高度及其EIRP大小。
代表性:站址选择的原则是要使它能够覆盖规划区内所有 的地物类型(这些地物类型来自数字地图)。
假 设 点 源 发 射 功 率 为 Prad (W) , 在 距 离 d (m) 处 的 单 位 面 积 功 率 ( 即
Poynting矢量)为:
Pfs
Prad
4d 2
(W/m2 )
对于实际天线,若辐射功率为Pt (W),天线增益为Gt (dBi) ,则Poynting矢
量为:
Pfs
PtGt
4d 2
➢ COST231-Hata模型 适用频段:1500-2000MHz
➢ COST231 Walfish-Ikegami模型 适用频段:800M-2000MHz
➢ Keenan-Motley模型 适用室内传播
➢ 规划软件UNET的传播模型 适用于900M-2000M的宏蜂窝
无线传播模型
华为规划软件模型
CW测试和传播模型校正
前言
CW测试即连续波测试,是进行模型校 正的重要步骤。通过CW测试和数字地 图可以对模型进行校正。这些测试数 据中的经纬度信息和接收电平形成模 型校正的数据源。
课程内容
第一章 CW测试原理和目的 第二章 CW测试流程 第三章 测试数据处理 第四章 模型校正
Training.huawei.com