移动通信中传播模型的校正

移动通信中传播模型的校正
一、引言
传播模型是移动通信网小区规划的基础，传播模型的准确与否关系到小区规划是否合理，运营商是否以比较经济合理的投资满足了用户的需求。

由于我国幅员辽阔，各省、市的无线传播环境千差万别。

例如，处于丘陵地区的城市与处于平原地区的城市相比，其传播环境有很大不同，两者的传播模型也会存在较大差异。

因此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。

随着我国移动通信网络的飞速发展，各运营商越来越重视传播模型与本地区环境相匹配的问题。

传播环境对无线传播模型的建立起关键作用，确定某一特定地区的传播环境的主要因素有：
自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）
人工建筑的数量、高度、分布和材料特性
该地区的植被特征
天气状况
自然和人为的电磁噪声状况
另外，无线传播模型还受到系统工作频率和移动台运动因素的影响。

在相同地区，工作频率不同，接收信号衰落各异；静止的移动台与高速运动的移动台的传播环境也大不相同。

传播模型的研究可分为两类：
一类是基于无线电传播理论的理论分析方法；
一类是建立在大量测试数据和经验公式基础上的实测统计方法。

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性，严格的理论分析很难实现，往往需对传播环境进行近似、简化，从而使理论模型误差较大。

而最著名的统计模型是Okumura模型，它是Okumura 以其在日本的大量测试数据为基础统计出的以曲线图表示的传播模型。

在Okumura模型的基础上，利用回归方法拟合出便于计算机计算的解析经验公式。

这些经验公式有适用于GSM900宏蜂窝的Okumura-Hata公式、适用于GSM1800宏蜂窝的Hata扩展公式。

另外还有适用于微蜂窝的Walfisch公式及室内传播环境使用的Keenan-Motley公式。

这些经验公式计算繁琐并且与实际环境之间存在着或大或小的误差。

因此在实际的场强预测中，一般都以修正的Okumura-Hata模型作为预测模型，利用计算机进行辅助预测，在这种规划软件中，可以针对当地的实际无线环境作CW测试后对上述公式进行修正。

需要说明的是，如果已有地形地物相似城市的模型参数，可以直接用于规划预测，而没有必要重做CW测试和模型校正，以节省人力物力。

二、CW测试
CW测试目的就是为了获得符合本地区实际环境的无线传播模型，提高覆盖预测的准确性，为网络规划打好基础。

1.无线传播特征
无线信号在传播时会受到多种途径衰减的损害，表示为：
P(d)=d-nS(d)R(d) (1)
其中，P(d)为接收信号功率，是基站和移动台之间距离的函数；d-n为空间传播损耗，n一般为3~4；S(d)为阴影衰落，是由传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波遮蔽所引起的衰落，也称长期衰落或慢衰落；R(d)为多径衰落，是由移动传播环境的多径传播引起的衰落，也称短期衰落或快衰落。

慢衰落特性符合正态分布，而快衰落符合瑞利分布。

快衰落是叠加在慢衰落上的信号的快速抖动。

由于移动台的天线高度低于周围建筑物的高度，并且载波波长远小于建筑物尺寸，因此在移动台侧，在半个波长的距离上信号变化动态范围可达40dB（高于平均值10dB，低于平均值30dB）。

对于移动通信系统，式(1)的分析不太方便，为了可以利用随机过程的理论分析移动通信的传播，可把(1)表示为：
r(x) = m(x)r0(x) (2)
其中，x为距离，r(x)为接收信号；r0(x)为瑞利衰落；m(x)为本地均值，也就是长期衰落和空间传播损耗的合成，可以表示为：
(3)
其中2L为平均采样区间长度，也叫本征长度。

因为地形地物在一段时间内基本固定，所以对于某一确定的基站，在某一确定地点的本地均值是确定的。

该本地均值就是CW测试期望测得的数据，它也是与传播模型预测值最逼近的值。

2.CW测试方法
CW测试就是尽可能获取在某一地区各点地理位置的本地均值，即r(x)与m(x)之差尽可能小，因此要获取本地均值必须去除瑞利衰落的影响。

对于一组测量信号数据r(x)平均时，若本征长度2L太短，则仍有瑞利衰落影响存在；若2L太长，则会把正态衰落也平均掉。

因此在CW测试中确定2L关系到能否使所测数据与实际本地均值的逼近程度，以及根据CW测试校正的传播模型预测的准确程度。

著名通信专家李建业证明，对于GSM系统，在。