專利名稱：Cdma系統(tǒng)中校正無線傳播模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)，具體涉及網(wǎng)絡(luò)仿真中校正無線傳播模型參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
無線傳播環(huán)境是影響無線通信系統(tǒng)性能的一個(gè)重要因素。在通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的無線傳播路徑非常復(fù)雜，從發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)，可能經(jīng)過反射、散射、繞射后到達(dá)接收點(diǎn)，這一段無線路徑的損耗稱為路徑損耗。路徑損耗與傳播環(huán)境密切相關(guān)，無線傳播環(huán)境越惡劣，路徑損耗越大。
無線傳播模型是以數(shù)學(xué)公式的形式描述無線傳播環(huán)境的特性，計(jì)算傳播路徑損耗。無線傳播模型通常是很復(fù)雜的，必須對(duì)不同頻段、不同區(qū)域使用不同的傳播模型，以準(zhǔn)確預(yù)測發(fā)射臺(tái)的場強(qiáng)傳播。
在宏蜂窩系統(tǒng)中，為了能夠真實(shí)有效的表征不同環(huán)境下的傳播特性，精確的預(yù)測網(wǎng)絡(luò)性能，必須選用合適的傳播模型。
目前，宏蜂窩無線傳播模型的校正方法，首先需要在當(dāng)?shù)剡x擇一個(gè)周圍傳播環(huán)境具有代表性的測試點(diǎn)，在測試點(diǎn)的頂端架設(shè)一個(gè)連續(xù)波發(fā)射機(jī)及發(fā)射天線，發(fā)射機(jī)的高度應(yīng)該高于周圍平均建筑物。記下測試點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，天線架設(shè)高度，發(fā)射機(jī)有效發(fā)射功率；其次，發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)連續(xù)射頻信號(hào)，用接收設(shè)備進(jìn)行路測，測試路徑盡量遍及周圍所有地物類型，測試采樣距離滿足李氏定理，記錄并導(dǎo)出測試數(shù)據(jù)；最后，利用測試數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)擬合的方法校正當(dāng)?shù)氐膫鞑ツＰ蛥?shù)。為消除單個(gè)站點(diǎn)的特異性，通常情況下，應(yīng)選擇3～5個(gè)相似環(huán)境的測試點(diǎn)共同校正一個(gè)傳播模型。
這種方法的缺點(diǎn)是需要選擇適合測試的多個(gè)站點(diǎn)，并多次架設(shè)發(fā)射機(jī)和發(fā)射天線，驅(qū)車進(jìn)行長時(shí)間的測試，需要付出較大的人力、物力和時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，提出一種新的適用于CDMA通信系統(tǒng)的傳播模型校正方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，通過提取模型校正所需數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到與實(shí)際傳播環(huán)境相符的傳播模型參數(shù)。其中，提取模型校正所需數(shù)據(jù)，是利用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)中前向接收功率測試數(shù)據(jù)；而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括1.1統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各小區(qū)發(fā)射點(diǎn)經(jīng)緯度度信息、發(fā)射功率及各小區(qū)的天線參數(shù)；1.2計(jì)算各小區(qū)在各個(gè)方向上的有效發(fā)射功率和各測試點(diǎn)相對(duì)于每個(gè)小區(qū)發(fā)射點(diǎn)的距離；1.3利用多元非線性回歸方法擬合，得到傳播模型參數(shù)。
上述方案中的利用多元非線性回歸方法，是利用高斯一牛頓多元回歸方法，具體為3.1給定初始值A(chǔ)1、B1，計(jì)算Z(β1)；3.2計(jì)算En×1，F(xiàn)n×1，En×1是實(shí)際測試接收功率列矩陣，F(xiàn)n×1是迭代過程中根據(jù)公式計(jì)算得到的接收功率列矩陣；3.3利用公式βm進(jìn)行迭代，當(dāng)滿足當(dāng)|βm+1-βm|≤h時(shí)，輸出β(A，B)，得到模型參數(shù)a、b。
與現(xiàn)有模型校正方法相比，本發(fā)明有兩大優(yōu)點(diǎn)1數(shù)據(jù)源不同；2數(shù)據(jù)處理方法不同。首先，因數(shù)據(jù)源不同，本發(fā)明可以節(jié)約大量成本，因?yàn)椴徽撌欠裼糜谀Ｐ托Ｕ?，網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中都是必不可少的。而利用這些已有測試數(shù)據(jù)進(jìn)行模型校正，可以省去現(xiàn)有模型校正方法中選擇站點(diǎn)、架設(shè)天線、驅(qū)車測試等一系列工作，這樣既節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本又節(jié)約了時(shí)間，可以大大提高模型校正的工作效率。其次，根據(jù)本發(fā)明提出的數(shù)據(jù)處理方法校正得到的模型不但精度可以達(dá)到要求，而且實(shí)踐證明，這些模型的可移植性比現(xiàn)有方法校正得到的模型的可移植性好。


圖1是本方法的實(shí)施流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
對(duì)無線傳播模型的校正，主要包括提取模型校正所需數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理兩大步驟。模型校正所需的數(shù)據(jù)，是實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中，會(huì)通過DT(driver test路測)積累很多網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)，用來進(jìn)行優(yōu)化分析和調(diào)整。本發(fā)明就是利用這些已有的測試數(shù)據(jù)中前向接收功率數(shù)據(jù)來校正當(dāng)?shù)氐臒o線傳播模型。
由于CDMA系統(tǒng)具有功率控制的特點(diǎn)，某一時(shí)刻基站的發(fā)射功率與其所承載的話務(wù)量有關(guān)。為了消除測試過程中基站發(fā)射功率的隨機(jī)性帶來的誤差，本發(fā)明建議利用沒有負(fù)載、只有開銷信道發(fā)射功率狀態(tài)下的測試結(jié)果。
下面詳細(xì)說明本發(fā)明對(duì)網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理方法。本發(fā)明采用多元非線性回歸方法，得到實(shí)際傳播模型參數(shù)。
根據(jù)電磁波傳播特性，某點(diǎn)接收功率與它到發(fā)射點(diǎn)之間的距離的函數(shù)關(guān)系可以用公式表示如下Pr＝Pt/(a·db) (1)式中Pr表示接收點(diǎn)的接收功率，單位瓦；Pt表示發(fā)射點(diǎn)的發(fā)射功率，單位瓦；d表示接收點(diǎn)距發(fā)射點(diǎn)的距離，單位米；a、b是表征當(dāng)?shù)責(zé)o線傳播特性的參數(shù)，也就是無線傳播模型參數(shù)。同一種傳播環(huán)境下，可以近似的認(rèn)為a、b相同。
CDMA通信系統(tǒng)是同頻系統(tǒng)，某接收點(diǎn)得到的前向接收功率是多個(gè)小區(qū)在該點(diǎn)接收功率之和，這時(shí)，接收功率可以寫成Pr=Σi=1kPti/(a·dib)---(2)]]>式中，Pr表示接收點(diǎn)接收到的總的接收功率，單位瓦；Pti表示的第i小區(qū)在接收點(diǎn)方向上的有效發(fā)射功率，單位瓦；di表示接收點(diǎn)距第i小區(qū)發(fā)射點(diǎn)的距離； 表示對(duì)接收點(diǎn)可以接收的k個(gè)小區(qū)的接收功率求和。
在相似的傳播環(huán)境下，傳播模型參數(shù)a、b相同，所以這里可以用同一個(gè)a、b。式(2)中，對(duì)于每個(gè)接收點(diǎn)，經(jīng)過測量可以得到Pr、根據(jù)測量的其它信息計(jì)算得到Pti和di，未知量是a、b。
在網(wǎng)絡(luò)測試過程中，隨著接收點(diǎn)的移動(dòng)，它到每個(gè)小區(qū)發(fā)射點(diǎn)的距離都在變化，也就是di在變化，這種變化引起了Pr的變化，利用這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過多元回歸的方法擬合可以得到a、b，也就得到了傳播模型參數(shù)。
本發(fā)明具體的實(shí)施步驟包括1、從實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測試結(jié)果中分離出前向接收功率測試數(shù)據(jù)。
2、統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各小區(qū)的信息，包括小區(qū)發(fā)射點(diǎn)經(jīng)緯度信息，發(fā)射功率及各小區(qū)的饋線損耗以及小區(qū)的天線參數(shù)。
3、根據(jù)小區(qū)發(fā)射功率和天線參數(shù)，計(jì)算得出小區(qū)在各個(gè)方向上的有效發(fā)射功率。根據(jù)小區(qū)發(fā)射點(diǎn)經(jīng)緯度信息以及測試點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，計(jì)算得出各測試點(diǎn)相對(duì)于每個(gè)小區(qū)發(fā)射點(diǎn)的距離。
有效發(fā)射功率計(jì)算方法步驟2中統(tǒng)計(jì)得到的小區(qū)發(fā)射功率是系統(tǒng)內(nèi)功率放大器出口的發(fā)射功率，用Pg表示；根據(jù)步驟2統(tǒng)計(jì)的小區(qū)天線型號(hào)可以查出該天線對(duì)應(yīng)的說明文件，說明文件中有天線在各個(gè)方向上的增益，設(shè)用Gt表示；步驟2統(tǒng)計(jì)得出的小區(qū)饋線損耗假設(shè)為Gk，則小區(qū)在某方向上的有效發(fā)射功率計(jì)算公式Pt＝Pg+Gt-Gk(3)測試點(diǎn)距發(fā)射點(diǎn)距離計(jì)算方法設(shè)地球半徑R＝6378km；測試點(diǎn)經(jīng)度θ1(單位弧度)；測試點(diǎn)緯度φ1(單位弧度)；發(fā)射點(diǎn)經(jīng)度經(jīng)度θ2(單位弧度)；發(fā)射點(diǎn)緯度φ2(單位弧度)，則按照球面坐標(biāo)到直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系得到X1＝R·cosφ1·cosθ1Y1＝R·sinφ1Z1＝R·cosφ1·sinθ1X2＝R·cosφ2·cosθ2Y2＝R·sinφ2Z2＝R·cosφ2·sinθ2于是，A、B兩點(diǎn)的距離(當(dāng)兩點(diǎn)距離遠(yuǎn)小于地球半徑時(shí)，弦長近似等于弧長)d=(X1-X2)2+(Y1-Y2)2+(Z1-Z2)2]]>(單位km)4、根據(jù)公式(2)校正a、b。為方便后面計(jì)算，式(2)可以寫為Pr=Σi=1kPti·A·diB---(4)]]>其中A=1a,]]>B＝-b。
5、利用多元非線性回歸方法擬合得到A、B。如可以用Gauss-Newton多元回歸方法，當(dāng)測試數(shù)據(jù)中有n個(gè)測試點(diǎn)，設(shè)
Z(β)=Σt=1kP1tid1iBΣt=1kP1tiAd1iBlnd1iMMΣi=1kPntidniBΣi=1kPtniAdniBlndni---(5)]]>式中，P1ti是到達(dá)第一個(gè)測試點(diǎn)的第i(i從1到k)小區(qū)的發(fā)射功率，同理，Pnti是到達(dá)第n個(gè)測試點(diǎn)的第i小區(qū)的發(fā)射功率；d1i是第一個(gè)測試點(diǎn)到第i小區(qū)發(fā)射點(diǎn)的距離、同理，dni是第n個(gè)測試點(diǎn)到第i小區(qū)發(fā)射點(diǎn)的距離。
P1ti，…Pnti、d1i，…dni都可以從步驟3中獲取，Z(β)中只有A、B兩個(gè)未知量。
6、設(shè)β=AB,]]>給Z(β)中未知量A、B賦一個(gè)初值A(chǔ)1、B1得到Z(β1)，并代入迭代式βm+1＝βm+[Z(βm)TZ(βm)]-1Z(βm)T[En×1-Fn×1](6)式中En×1、Fn×1都是n×1階矩陣，En×1是實(shí)際測試接收功率列矩陣，F(xiàn)n×1是迭代過程中根據(jù)公式計(jì)算得到的接收功率列矩陣，如下En×1=Pr1MPrn---(7)]]>Fn×1=Σi=1kP1ti·Am·d1iBmMΣi=1kPnti·Am·dniBm---(8)]]>其中，Pr1是第一個(gè)測試點(diǎn)的接收功率，同理，Prn是第n個(gè)測試點(diǎn)的接收功率，這些接收功率值在步驟1可以獲得；P1ti是到達(dá)第一個(gè)測試點(diǎn)的第i(i從1到k)小區(qū)的發(fā)射功率，同理，Pnti是到達(dá)第n個(gè)測試點(diǎn)的第i小區(qū)的發(fā)射功率；d1i是第一個(gè)測試點(diǎn)到第i小區(qū)發(fā)射點(diǎn)的距離、同理，dni是第n個(gè)測試點(diǎn)到第i小區(qū)發(fā)射點(diǎn)的距離。P1ti，…Pnti、d1t，…dni都可以從步驟3中獲取，Am、Bm是βm的元素。
7、利用上式進(jìn)行迭代，并設(shè)置一個(gè)門限值h，當(dāng)|βm+1-βm|≤h時(shí)，停止迭代，此時(shí)得到βm=AmBm,]]>根據(jù)a=1Am,]]>b＝-Bm計(jì)算得到a、b。
根據(jù)上述步驟，就可以校正無線傳播模型參數(shù)a、b。
權(quán)利要求
1.一種CDMA系統(tǒng)中校正無線傳播模型的方法，通過提取模型校正所需數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到與實(shí)際傳播環(huán)境相符的傳播模型參數(shù)；其特征在于所述提取模型校正所需數(shù)據(jù)，是從實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)中分離出前向接收功率測試數(shù)據(jù)；所述對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括1.1統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各小區(qū)發(fā)射點(diǎn)經(jīng)緯度度信息、發(fā)射功率及各小區(qū)的天線參數(shù)；1.2計(jì)算各小區(qū)在各個(gè)方向上的有效發(fā)射功率和各測試點(diǎn)相對(duì)于每個(gè)小區(qū)發(fā)射點(diǎn)的距離；1.3利用多元非線性回歸方法擬合，得到傳播模型參數(shù)。
2.權(quán)利要求1所述的CDMA系統(tǒng)中校正無線傳播模型的方法，其特征在于所述利用多元非線性回歸方法，是利用高斯—牛頓多元回歸方法。
3.權(quán)利要求2所述的CDMA系統(tǒng)中校正無線傳播模型的方法，其特征在于，所述利用高斯—牛頓多元回歸方法擬合得到傳播模型參數(shù)，具體包括3.1給定初始值A(chǔ)1、B1，計(jì)算Z(β1)；3.2計(jì)算En×1，F(xiàn)n×1；En×1是實(shí)際測試接收功率列矩陣，F(xiàn)n×1是迭代過程中根據(jù)公式計(jì)算得到的接收功率列矩陣；3.3利用公式βm進(jìn)行迭代，當(dāng)滿足當(dāng)|βm+1-βm|≤h時(shí)，輸出β(A，B)，得到模型參數(shù)a、b。
全文摘要
一種CDMA系統(tǒng)中校正無線傳播模型的方法，提取模型校正所需數(shù)據(jù)，是利用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)中前向接收功率測試數(shù)據(jù)；而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各小區(qū)發(fā)射點(diǎn)經(jīng)緯度度信息、發(fā)射功率及各小區(qū)的天線參數(shù)；計(jì)算各小區(qū)在各個(gè)方向上的有效發(fā)射功率和各測試點(diǎn)相對(duì)于每個(gè)小區(qū)發(fā)射點(diǎn)的距離；利用多元非線性回歸方法擬合，得到傳播模型參數(shù)。本發(fā)明利用已有測試數(shù)據(jù)進(jìn)行模型校正，可以省去現(xiàn)有模型校正方法中選擇站點(diǎn)、架設(shè)天線、驅(qū)車測試等一系列工作，這樣既節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本又節(jié)約了時(shí)間，可以大大提高模型校正的工作效率。利用本發(fā)明得到的模型精度較高，可移植性好。
文檔編號(hào)H04W24/00GK1529445SQ0314701
公開日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月27日
發(fā)明者柴文曄, 陳健, 李晟 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司