朱 悦 李新建 杨剑键：宏蜂窝模型的传播模型校正研究 轰
日期 ．
宏蜂窝模型的传播模型校正研究
Macro——cellular Propagation Model Tuning
朱 悦
Zhu Yue
1995年毕业于天津大学电子工程系无线电通f 技术专业，获学士学位 中讯邮电
咨询设计院工程师，主要从事无线网络的规划设计，以及移动网网络优化研究。
李新建
Li Xinjian
1992年毕业于南京邮电学院．1995年获工学硕士学位．中讯邮电咨询设计院工
程师，主要从事无线网络规划与工程设计工作
杨剑键
Yang ．， ， ，l
1995年毕业于吉林大学计算机科学系冲讯邮电咨询设计院工程师，目前主要从
事第三代移动通f言技术研究和网络规划工作：
1传播模型的概念
传播模型是移动通信无线网络规划的基础。在
移动通信中，采用合适的传播模型或校正过的传播
模型 ，可以提高覆盖预测的准确度；可以针对特定市
场的具体传播环境，设计出合理的无线网络建设方
案。从而达到提高网络质量 ，充分利用系统资源，提
高运营商效益的目的。
1．1传播模型的分类
移动通信传播环境远比自由空间复杂，传播损
耗也难以用理论分析表述 ，因此必须以大量的测试
数据为基础，经统计处理，总结出描述移动通信传播
损耗的模型。
根据适用范围，可将传播模型划分为宏蜂窝模
型和微蜂窝模型两种 。
宏蜂窝模型一般指适用于覆盖半径 1 km以外
的传播模型。著名的宏蜂窝传播模型包括 Okumura
摘 要 详细介绍 了宏蜂 窝传播模型校正的
基本操作流程、结果分析及注意事项，对工程
人 员了解和开展模型校 正工作有一定的指导
作用。
关键词 移动通信 传播模 型 模 型校 正
CW 测试
Abstract The basic steps of propagation model
tuning，results analysis and issues for attention are
presented for the reference of technician to know
about and operate model tuning．
Keywords Mobile communication Propagation
model Model tuning CW Test
模 型 、Okumura—Hata模 型 、COST一231 Hata模 型 、
COST一23 1一Walfisch—Ikegami模型 、CCIR模型、LEE
模型等。以此为基础 ，还开发有标准宏蜂窝模型 、
ERICSSON的9999模型 、LUCENT模型等。
微蜂窝模型一般指适用于覆盖半径 1 km以内
的传播模型。常用的微蜂窝模型包括 LEE微蜂窝模
型、标准微蜂窝模型等。
1．2模型校正的要素
a)模型校正的首要基础是获取基站覆盖范围
的测试数据。校正模型的有效性直接依赖于测试数
据的有效性和意义，一般用 CW 测试和现网覆盖测
试两种方法获取测试数据。
CW 测试一般采用被测频段 内的干净频点进
行，以保证测试数据 的有效性。现网覆盖测试的关键
是要保证测试数据不被网上的同频和邻频信号所干
扰。对于 GSM系统 ，现网覆盖测试一般测试 BCCH
频点 ；对于 CDMA系统 ，现网覆盖测试一般锁定某
1
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曰圈
朱 悦 李新建 杨剑键：宏蜂窝模型的传播模型校正研究
频点的某个PN进行测试。
b)模型校正的第二个要素是无线网络规划系
统。常见的规划系统一般都支持模型校正功能，区别
在于不同的规划系统支持的传播模型不同，校正方
法不同，可校正的参数不同。
C)模型校正的第三个要素是数字地图。地图数
据对规划系统非常重要 ，它是覆盖预测和模型校正
必需的数据。为保证传播模型的准确度 ，地图数据应
尽可能是最新数据，以反映地貌和建筑物的变化。
d)模型校正 的第四个要素是选择合适的传播
模型。在规划系统中，首先要根据适用距离范围、测
试频段、天线高度等选择合适的模型类型；其次要根
据可校正参数、自动校正还是人工校正等情况选择
具体的传播模型。
2 模型校正的基本流程
模型校正的基本流程可分为数据测试 、数据预
处理 、覆盖预测 、模型校正和结果分析几步。
本文所举案例的测试方法为 CW 测试 ，规划系
统为 WIZARD，数字地 图精度为 20 m，校正模型为
LEE宏蜂窝模型。
2。1数据测试
2．1．1测试设备
CW 测试需要有一个测试基站发射射频信号，
然后用 CW 测试设备进行路测。CW测试所需主要
设备如表 1所示 ，其他工具包括天线支撑架 、50 m
电源线、20m绳子、工具箱等，见图 1。
发射机在使用前应进行测量 ，以确定实际的输
出功率。
2．1．2站址 选择
在测试区域首先要选择有代表性的、满足以下
要求的测试站点 ：
a)该站点附近的区域可以代表该区域地形、地
貌的特点；
b)站址所在建筑物具有合适的高度；
C)天面便于架设发射机和天线 ，天线 50 m范
围内没有明显的障碍物阻挡 ；
d)站址具备供电条件 ；
e)业主同意架设设备；
f)站址周围的道路便于车载测试等。
2
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表 1 测试设备表
序号 设 备 名 称 型 号
1 发射机 GCF-02A型双频信号源
2 全向天线 00A一360／V06-NG
3 馈线 1／2 超柔馈线
4 接收机 E6452C接收机
5 GPS E6452C接收机内置 GPS
6 测试软件 E6474测试软件
7 计算机 IBMT23
8 功率计
9 数字相机
图 1 CW 测试所需其他工具
应对选取的站址进行现场勘察 ，以确保站址合
适。
2．1。3路 由规 划
路测前应仔细规划测试路由，并注意以下事项 ：
a)同一路由最好不重复测量 ；
b)根据预测的覆盖半径或工程经验估计最远
测试距离；
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C)相对于天线辐射方 向的横 向和垂直方 向的
路由应尽量均匀 ；
d)路 由在整个区域内应尽量均匀分布 ；
e)避免在基站和路由间存在大面积水域。
2．1．4设备安装
在安装发射机 、天线时应注意以下事项 ：
a)在高处利用绳子等工具搬运设备时应仔细
操作 ，以避免设备发生碰撞 ；
b)确保天线支撑架牢固可靠，必要时可在支撑
架上连接重物，以保持天线稳定；
C)确保馈线连接牢固可靠；
d)天线安装牢固并保持垂直于地面 ；
e)确保发射机的频率输出和功率输出设置正
确。
设备安装完成后，可利用手持 GPS获得基站的
位置信息，也可利用路测系统在站址下测量，并记录
位置信息和天线的相对位置。利用卷尺等工具测量
基站天线的高度，扇区型天线还应测量小区的方向。
对站址周围环境进行全景拍摄。必要时应在现场留
下简单说明及联系电话，以避免无关人员意外操作
而影响测试 。
应在其他工作完成后才打开发射机电源，并尽
快离开现场。
2．1．5 路测
在测试车上连接测试接收机 、GPS，设置相应的
测试参数，观察是否收到发射机的信号。确认正确后
即可开始路测。
路测中应注意满足 LEE采样准则。LEE采样准
则是指在本征长度为 40个波长 、采样 50个样点时，
测试数据与实际本地均值之差小于 1 dB(不考虑测
试设备的误差)。
E6474系统支持 CW 测试 ，但没有明确的采样
速率指标，在设置参数时无法与 LEE采样规则直接
对应。E6474的实际采样速率与系统测试内容和处
理速度有关，因此在 CW测试中，应关闭其他无关的
测试项目，并设置采样间隔为0 S，即最快速率采样。
这样获得的采样数据将满足 LEE采样准则 。
在测试中，要注意信号强度的变化情况。对于很
强的突然变化，应记录其位置、周围环境等。另外，记
录文件最好 1 h左右另存 1次。
目嬲
朱 悦 李新建 杨剑键：宏蜂窝模
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C
2-2数据预处理 至
一 般情况下 ，规划系统并不支持路测系统的数 ：6
据格式，需要将路测系统的数据格式转换为规划系 ：要
统支持的数据格式，即数据预处理。
利用 E6474的输出功能也可以直接输出 CSV
文件。但它的数据合并功能较简单，并且合并后的数
据量很大 ，可能会超出 EXCEL的处理范围。所以，
本例 中采用 ACTIX将 E6474的 SD5文件转换 为
EXCEL格式，并将它作为基本格式。
PM0格式指规划系统支持的路测数据格式，在
本 文 中指 WIZARD支持 的 Generic Measured Data
ASCII file(comma delimited)文件格式。
利用 EXCEL的函数或宏 ，可完成数据预处理
功能 ，即将基本格式转换为 PMO格式。
2．3覆盖预测
详细的WIZARD操作步骤可参考((Wizard User’S
Guide}，这里列出基本的流程和注意事项。
a)创建项 目；
b)地图导入；
C)模型编辑 ；
d)信道模板；
e)创建基站 ；
f)天线选择 ；
g)载频指配；
h)功率预算；
i)覆盖预测。
以上操作中，需要注意的是在 WIZARD中要选
取与测试天线最为接近的天线型号。如果天线间还
存在增益上的差异，则可在功率预算中予以补偿。
2．4模型校正
WIAZRD支持的传播模型主要包括 LEE模型
和 Hata模型。WIZARD中的模型校正为 自动进行 ，
因此限定了可校正的参数。LEE模型的校正可以校
正斜率、截距 2个参数或者斜率、截距、移动台天线
高度指数 3个参数 。
校正 2个参数时，得到的斜率和截距比较直观，
并可依据工程经验修正。此时得到的参数基本上可
以应用于同一类型的区域。
2．4．1导入测试数据
目前 WIZARD 只支持 Generic Measured Data
3
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朱 悦 李新建 杨剑键：宏蜂窝模型的传播模型校正研究
ASCII file(comma delimited)文件类型。WIZARD将
对导入的数据按数字地 图的 BIN进行算术平均 ，以
得到该点的测量值。
导入 PMO格式的测试数据后，还必须与被测试
的扇区进行关联 ，即指定测试数据是针对哪个扇区。
在数据关联过程中，一般应选择最低信号强度一1 10
dBm，距离范围则包含最远的测试距离。
2．4．2检 查测试数据
导人数据后，应在地图上显示测试数据，然后检
查数据是否符合以下要求 ：
a)测试数据应在天线辐射方向的轴线方向和
横线方向上均匀分布，并在整个测试区域内均匀分
布。
b)测试数据量应足够大，对于扇区基站，每扇
区应至少有 300个点；全 向基站应至少有 500个点。
C)测试数据应尽可能覆盖基站服务区域。
d)删除异常数据 ，如高出地面的高速路上的数
据、地形突然变化造成的阻挡数据 、水域附近的数
据 、干扰造成的异常强的数据等。
e)不应使用落入 2个扇区之间的数据。低于天
线最大增益 10 dB范围外的数据通常会导致附加的
误差。
2．4．3 执行模 型校 正
执行模型校正要设置适当的参数。
距离选项限定 了测试数据与基站的范围。缺省
的选择是最小 1英里，直到最远测试距离。本例中首
先选择最小距离为 0．1 km。
直方图方差选项的缺省值为 3O～30 dB。一般
情况下，30--30 dB可以保证大多数测试数据被用
于模型校正。
一 般情况下最小信号值应取在一120～1 10 dBm
之间。
角度选项缺省使用天线的水平波瓣宽度。
图 2中的有效点数为 1 284，校正后的标准方差
小于8 dB，说明结果有效。被校正的参数值中，斜率
变化不大，而截距降低约 30 dB，说明初始模型的预
测数据远比测试数据乐观。
图 2 模 型校 正结 果 图
用校正后的参数更新该扇区的模型参数 ，并重
新计算覆盖预测。校正前后的覆盖预测如图 3所示。
校正前 的覆盖预测距离为 10 km左右 ，校正后
的覆盖预测距离小于 3 km。可见 ，新的预测范围与
测试数据相近 ，且远小于原始预测结果。
2．5结果分析
结果分析主要是对测试数据一预测数据的误差
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a)校正前 的覆盖预测
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■电设计技术 第 9捆 20O4年 9月
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图 3 覆盖预测结果对比图
b)校正后的覆盖预测
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情况进行对比分析。
2．5．1误差分析
在测试和校正过程中，由于受软硬件系统的限
制 ，必然会引入一些误差。这些误差可能来源于以下
情况：
a)发射机输出功率的稳定性及功率测量的准
确度；
b)馈线损耗和接头损耗计算的准确度 ；
c)发射天线安装时的垂直性 ；
d)基站坐标的准确度；
e)实际天线和规划系统天线 (垂直 )方向图的
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a)校正前的误差均值
朱 悦 李新建 杨剑键：宏蜂窝模型的传播模型校正研究 暑
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差异； 垂
f)数字地图与实际地理环境的差异；
g)测试频率与校正频率的差异。 f "U
因此在进行测试和校正时，必须尽量确保数据
准确。
2．5．2误差距 离分布图
误差距离分布 图反映了预测值一距离 、测试
值一距离以及误差一距离的分布情况。
图 4直观地反映了校正前后的误差平均值及相
对于距离的分布情况 。校正前的误差均值分布在
一 30dB上下，而校正后的误差均值分布在 0dB上下。
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图 4 误 差距离分布对比图
从距离关系分析，lgd(英里 )在一0．5以下的数据
量少 ，并且较杂乱 ；大于一0．5的数据密集 ，相对 lgd
(英里 )的分布也较均匀。因此 ，在分析时应将最小距
离设置为大于 lgd (英里 )=-0．5，即 0．3英里或 0．5
km 以上 。
一_‘。 、 ““ 。
a)校正前的误差分布
b)校正后的误差均值
2．5．3误差 直方 图
误差直方图(见图 5)反映了不同误差值的分布
情况。
图 5中的柱状图表示不同误差的数量，曲线表
示均值为 0的正态分布情况。比较校正前后的误差
图 5 误差距离分布对 比图
b)校正后的误差分布
5
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三
1． 直方图，可以明显地看到，校正前的误差分布与均值
为 0的正态分布曲线相去甚远 ，而校正后的误差分
量 布基本上符合均值为0的正态分布形态。
2．5．4模型校正参数分析
根 据 前 面 的分 析情 况 ，将 最小 距 离设 置 为
0．5 km，重新运行模型校正，结果见图 6。
图 6 模型校正结果窗 口
将图 6与图2比较 ，可以发现新的 PMO数据量
稍微减少 ，截距基本上无变化 ，斜率变化很大 ，方差
则减少了 0．8 dB左右。
将图6中的参数与缺省的 LEE模型参数进行
比较，斜率由38．4变为25．79，说明随着距离的增
大，信号的衰减比缺省值设定的要缓慢；截距由一59
变为一89．26，说明基站周围环境造成的传播损耗值
大于缺省值设定的情况。
测试数据 的 LOS与 NLOS的比例情况说明，对
规划系统而言，绝大部分测试点都属于 LOS情况；
实测情况则表明 NLOS情况 占绝大部分。造成这一
情况的原因是数字地图缺少建筑物图层 ，不能真实
反映实际的地貌特征。这种差异也是导致截距相差
30 dB的主要原因。
校正后的方差小于 8 dB，说明校正后的参数可
以用于该基站的覆盖预测。参考上文中提供的误差
距离分布图，可得出如下结论 ：
a)参 数校正后 的 LEE模 型可 以用 于该 基站
0．5 km以上范围的覆盖预测；
b)基站覆 盖半径被校 正为 与测试相 一致 的
3 km左右。
6
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3 总结
3．1多个测试情况的对 比
采取上述方法进行多次测试的情况对 比见表
2。
表 2 测试情况对 比表
基站名称 HUAXIA XCXL JF YS
城市类型 大 特大
工作频段(MHz) 8oo 9oo 900 9oo
发射功率 (W) l0 20 20 20
天线增益(dBd) 4 O O O
天线高度 (m) 36 20 45 28
有效数据(个 ) l l29 2428 l 773 293
最小范围(km) 0．5 0_3 0．5 0．5
斜率 -25．79 -33．92 -27．95 NA
截距 -89_26 -75_28 -76．09 NA
校正结果
方差 5．86 5．6 7．56 NA
可用性 是 是 是 否
注： 所校正的模型均为 LEE模型。
( 后 3个基站位于同一城市的不同区域 。
对比 LEE模型缺省参数(斜率 38．4，截距一59)，
可得出如下结果：
a)规划系统中的缺省模型参数如果不经校正
即用于网络规划，将与实际测试情况相差很大。
b)不同城市的传播参数是不同的，同一城市中
不同区域的参数取值也是不一致的。
c)经过校正的宏蜂窝模 型 ，如果数据量足够
多 ，则最小有效可用范围可扩展到 0．5 km。
3．2结论
为提高覆盖预测的准确度，应针对特定市场的
具体传播环境进行模型校正。
为使模型校正取得可用结果，在数据测试阶段
应认真做好各项准备工作，包括基站选址、路由规
划、设备安装、资料记录等。在操作中，要确保硬件安
装和连接牢固可靠，软件参数设置正确。在数据处理
中，应根据测试数据的误差分布情况确定最小有效
可用范围。 ‘一
收稿日期：2CC~／-Cg'-22 (编辑 李荣)
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