專利名稱：行道樹遮擋下移動通信3g/4g電波傳播損耗npl模型及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及第三代和第四代移動通信系統(tǒng)3G/4G，具體地說，是一種高密度多葉行 道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
在陸地移動通信系統(tǒng)設(shè)計和無線信道傳播特性模型的研究中，通常僅考慮城市建 筑群、地形、地物等因素對電波傳輸?shù)挠绊懀雎粤诵械罉錆饷軜淙~對電磁波的吸收作用。 近年來，人們越來越重視城市綠化問題，各種高密度多葉行道樹不斷出現(xiàn)在城市的街道兩 邊，改善了人居環(huán)境。研究結(jié)果表明，濃密的樹葉不僅能夠降低大氣噪聲、吸收粉塵，還具有 吸收電磁能量的作用。但是，對于移動通信的組網(wǎng)設(shè)計者來說，他們更多地關(guān)注基站的選址 和小區(qū)的電波覆蓋情況，不考慮行道樹對電波的吸收和衰減作用。而恰恰正是這些細小之 處，在很大程度上，影響了移動通信的質(zhì)量。隨著第三代移動通信系統(tǒng)(3G)的大規(guī)模建設(shè)和第四代移動通信系統(tǒng)GG)標準的 制定，在不久的將來，移動視頻業(yè)務(wù)和移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將逐漸在整體移動通信業(yè)務(wù)中占據(jù)主 導(dǎo)地位，而濃密的樹葉對電磁波的吸收必然會影響移動視頻的清晰度和手機上網(wǎng)速率。當 前，第四代移動通信系統(tǒng)GG)的國際標準也正在ITU制定和討論之中。在不久的將來，4G 不但能夠兼容3G的業(yè)務(wù)，提供更寬的帶寬，而且用戶容量大、無線上網(wǎng)速率快。毫無疑問， 濃密的樹葉對電磁波的吸收必然會影響用戶對4G手機上網(wǎng)速率的滿意程度，而這一點卻 沒有引起移動通信專家的足夠重視。目前，在移動通信系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計中，傳播損耗預(yù)測通常采用Okumura模型、Hata 模型、COST-231/ffalfisf/Ikegami模型，室內(nèi)路徑損耗采用C0ST-231模型，多徑信道的沖 擊響應(yīng)模型則采用Clarke模型。為了計算移動信道的傳播損耗，需要求出電場強度中值。 為此，可將地形分為中等起伏地形和不規(guī)則地形。將地物分為開闊地、郊區(qū)和市區(qū)。在計算 中等起伏地區(qū)基本損耗中值A(chǔ)m(f，d)后，根據(jù)基站天線高度增益因子Hb Ov d)和移動臺天 線高度增益因子Hm(hm，f)進行修正。除此之外，還要考慮不規(guī)則地形的影響，通過丘陵地修 正因子Kh、孤立山岳修正因子Kjs、斜坡地形修正因子Ksp、水陸混合路徑修正因子Ks進行修 正。這樣，任意地形的接收信號功率中值Pp?？赏ㄟ^中等起伏地區(qū)接收信號功率中值Pp和 地形地物修正因子Kt來計算，具體如下 P0 = Pt
Αττ
GhGm
\ΡΡλ=[ΡΜκτ(2)Kt = Kmr+Q0+Qr+Kh+Khf+KJs+Ksp+Ks (3)由此可見，在移動信道傳播損耗模型的設(shè)計和計算中，從來沒有考慮行道樹濃密
3樹葉對電磁波的吸收作用，這是目前該領(lǐng)域的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種高密度多葉行道樹遮擋下移 動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，有利于優(yōu)化移動通信網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋、 降低掉話率、提高移動視頻業(yè)務(wù)的清晰度、穩(wěn)定手機上網(wǎng)速率與提升業(yè)務(wù)質(zhì)量。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下1、本發(fā)明涉及行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型，包括四類行 道樹(1)第一類行道樹樹葉非常濃密，陽光不能透射，樹干很高大，在25米以上，樹齡 20年左右，對電波能量吸收程度很大；第一類行道樹遮擋下，電波傳播損耗Lnpm計算模型如下Lu = 55. 2 + 351gf+(56-6. 21ghb) lgd-11. 81 ghb-A (hm)+Lst^1A (hm)= (2. llgf-1. Dh111-L 31gf+l. 2其中Lf1是第一類行道樹遮擋下電波傳播損耗的平均值；(2)第二類行道樹樹葉比較濃密，樹高15-25米，樹齡15年左右，對電波能量吸 收程度比較大；第二類行道樹遮擋下，電波傳播損耗Lu計算模型如下L肌_2 = 51. 2+351gf+(56-6. 21ghb) lgd-ll. 8Ighb-A (hm) +Lst_2-2 [lg (f/32)2]其中Lst_2是第二類行道樹遮擋下電波傳播損耗的平均值；(3)第三類行道樹樹葉濃密，樹高10-15米，樹齡10年左右，對電波能量吸收程 度比較大；第三類行道樹遮擋下，電波傳播損耗Lu計算模型如下L肌_3 = 18+51. 21gf+(56_6. 2Ighb) lgd-11. 81ghb_A (hm) _5· 2 (Igf) 2+Lst_3其中Lst_3是第三類行道樹遮擋下電波傳播損耗的平均值；(4)第四類行道樹樹葉稀疏，樹高約5米，樹齡5年左右，對電波能量吸收程度很進一步，所述電波傳播損耗模型的各類行道樹采用鏈路運算。2、本發(fā)明還涉及行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 方法，包括以下步驟(1)設(shè)定基站距離，所述基站不宜距離行道樹過近，入射角宜控制在10 30°之 間；(2)計算行道樹覆蓋的鏈路預(yù)算，應(yīng)該預(yù)留一定的解調(diào)門限性能惡化余量；(3)自動頻率校正基站根據(jù)接收到的手機信號的頻偏，調(diào)整基站接收頻率，抵 消多普勒效應(yīng)導(dǎo)致的上行頻率偏移；同時相應(yīng)對下行發(fā)信頻率設(shè)置相同的偏移量，保證與 手機的正常通信。進一步，所述基站到行道樹的距離應(yīng)結(jié)合站點半徑進行設(shè)置，一般控制在1/5 1/2R覆蓋半徑之間，該距離不小于200米。所述的行道樹遮擋下移動通信3G/4G的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于，所述基站到行道樹的垂直距離一般應(yīng)控制在200米以上。本發(fā)明中的功率控制可以分為內(nèi)環(huán)功率控制和外環(huán)功率控制。內(nèi)環(huán)功率控制又可 分為開環(huán)和閉環(huán)兩種，目的是讓發(fā)射機通過最小的功率獲得可接受的通話質(zhì)量，最大限度 地減少干擾。內(nèi)環(huán)功率控制是通過控制物理信道的發(fā)射功率，使接收SIR收斂于目標SIR。 WCDMA系統(tǒng)是通過估計接收到的EbZX,發(fā)出相應(yīng)的功率調(diào)整指令。與SIR具有一定的 對應(yīng)關(guān)系?？紤]到行道樹濃密樹葉對電波功率的吸收情況，對于12. 2Kbps的語音業(yè)務(wù)，
N。值為5dB，在碼片速率為3. 84Mcps的情況下，處理增益為25dB，所以S^為-20dB，即載 干比 C/1 > -20dB。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明不僅能夠解決行道樹對電波吸收造成的視頻中斷現(xiàn) 象，而且降低了越區(qū)切換(包括通話狀態(tài)的切換和起呼狀態(tài)的切換)的失敗率。如果在網(wǎng) 絡(luò)規(guī)劃設(shè)計時能夠合理地控制站間距及基站離行道樹的距離，保證基站覆蓋交疊區(qū)域，關(guān) 閉外環(huán)功控，順序配置切換關(guān)系，并且對切換參數(shù)進行合理設(shè)置以保證快速平滑切換。實際 測試結(jié)果表明，采用本發(fā)明，可以實現(xiàn)以下覆蓋目標覆蓋邊緣場強可使95%區(qū)域達到-90dBm;接通率覆蓋區(qū)內(nèi)的95 %位置，99% 的時間移動臺可接入網(wǎng)絡(luò)；通話質(zhì)量濃密樹陰下可達到95%區(qū)域通話質(zhì)量優(yōu)于3級；視 頻效果濃密樹陰下移動視頻的連續(xù)播放率大于98%，即中斷時間小于2% ；掉話率濃密 樹陰覆蓋下平均掉話率應(yīng)小于1%。在濃密樹陰覆蓋中，建議采用數(shù)字光纖直放站，它與普通光纖直放站的區(qū)別在于 (1)可實現(xiàn)靈活的組網(wǎng)方式，每基站小區(qū)所帶遠端數(shù)字光纖直放站遠大于普通光纖直放站 的數(shù)量；(2)能夠?qū)崿F(xiàn)上下行鏈路平衡；(3)具有上行噪聲抑制功能。本發(fā)明雖然是針對3G網(wǎng)絡(luò)的，但是對未來4G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 同樣具有十分重要的意義。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的創(chuàng)作特征、技術(shù)手段與達成目的易于明白理解，以下結(jié)合具體實 施例進一步闡述本發(fā)明。實施例本發(fā)明涉及行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型，包括四類行道 樹(1)第一類行道樹樹葉非常濃密，陽光不能透射，樹高在25米以上，樹齡20年左 右，對電波能量吸收程度很大；第一類行道樹遮擋下，電波傳播損耗Lnpm計算模型如下Lnpl^1 = 55. 2 + 351gf+(56-6. 21ghb) lgd-11. 81 ghb-A (hm)+Lst^1A (hm)= (2. llgf-1. Dh111-L 31gf+l. 2其中Lf1是第一類行道樹遮擋下電波傳播損耗的平均值；(2)第二類行道樹樹葉比較濃密，樹高15-25米，樹齡15年左右，對電波能量吸 收程度比較大；第二類行道樹遮擋下，電波傳播損耗Lu計算模型如下L肌_2 = 51. 2+351gf+(56-6. 2Ighb) lgd-11. 8Ighb-A (hm) +Lst_2-2 [lg (f/32)2]
其中Lst_2是第二類行道樹遮擋下電波傳播損耗的平均值；(3)第三類行道樹樹葉濃密，樹高10-15米，樹齡10年左右，對電波能量吸收程 度比較大；第三類行道樹遮擋下，電波傳播損耗Lu計算模型如下L肌_3 = 18+51. 21gf+(56-6. 2Ighb) lgd-ll. 81ghb_A (hm) _5· 2 (Igf) 2+Lst_3其中Lst_3是第三類行道樹遮擋下電波傳播損耗的平均值；(4)第四類行道樹樹葉稀疏，樹高約5米，樹齡5年左右，對電波能量吸收程度很進一步，所述電波傳播損耗模型的各類行道樹采用鏈路運算。所述鏈路預(yù)算在上述模型的基礎(chǔ)上，鏈路預(yù)算參數(shù)如下鏈路預(yù)算參數(shù)
權(quán)利要求
1.行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型，其特征在于，包括四類行道樹(1)第一類行道樹樹葉非常濃密，陽光不能透射，樹干高度在25米以上，樹齡20年左 右，對電波能量吸收程度很大；第一類行道樹遮擋下，電波傳播損耗Lnpm計算模型如下 Lnpl^1 = 55. 2+351gf+(56-6. 2Ighb) lgd—ll. 81ghb-A(hm) +Lsm A(hm) = (2. llgf-1. l)hm-l. 31gf+l. 2 其中Lst_i是第一類行道樹遮擋下電波傳播損耗的平均值；(2)第二類行道樹樹葉比較濃密，樹高15-25米，樹齡15年左右，對電波能量吸收程 度比較大；第二類行道樹遮擋下，電波傳播損耗Lu計算模型如下Lnpl_2 = 51. 2+351gf+(56-6. 21ghb) lgd-ll. 8Ighb-A(hm) +Lst_2-2[lg(f/32)2]其中Lst_2是第二類行道樹遮擋下電波傳播損耗的平均值；(3)第三類行道樹樹葉濃密，樹高10-15米，樹齡10年左右，對電波能量吸收程度比 較大；第三類行道樹遮擋下，電波傳播損耗Lni^3計算模型如下Lnpl_3 = 18+51. 21gf+(56-6. 21ghb) lgd-ll. 81ghb_A(hm) _5· 2 (Igf)2+Lst_3其中Lst_3是第三類行道樹遮擋下電波傳播損耗的平均值；(4)第四類行道樹樹葉稀疏，樹高約5米，樹齡5年左右，對電波能量吸收程度很??；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型，其特 征在于，所述電波傳播損耗模型的各類行道樹采用鏈路運算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型的網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)設(shè)定基站距離，所述基站不宜距離行道樹過近，入射角宜控制在10 30°之間；(2)計算行道樹覆蓋的鏈路預(yù)算，應(yīng)該預(yù)留一定的解調(diào)門限性能惡化余量；(3)自動頻率校正基站根據(jù)接收到的手機信號的頻偏，調(diào)整基站接收頻率，抵消多普 勒效應(yīng)導(dǎo)致的上行頻率偏移；同時相應(yīng)對下行發(fā)信頻率設(shè)置相同的偏移量，保證與手機的正常通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型的網(wǎng) 絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于，所述基站到行道樹的距離應(yīng)結(jié)合站點半徑進行設(shè)置，一般控制在 1/5 1/2R覆蓋半徑之間，該距離不小于200米。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型的網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化方法，其特征在于，所述基站到行道樹的垂直距離一般應(yīng)控制在200米以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，所述行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型包括四類行道樹，所述第一、二、三類行道樹樹葉非常濃密，對電波能量吸收程度很大；第四類行道樹樹葉稀疏，樹高5米左右，樹齡約5年，對電波能量吸收程度很??；本發(fā)明還涉及行道樹遮擋下移動通信3G/4G電波傳播損耗NPL模型的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，它包括以下步驟(1)設(shè)定基站距離，所述基站不宜距離行道樹過近，入射角宜控制在10～30°之間；(2)計算行道樹覆蓋的鏈路預(yù)算，應(yīng)該預(yù)留一定的解調(diào)門限性能惡化余量；(3)自動頻率校正基站根據(jù)接收到的手機信號的頻偏，調(diào)整基站接收頻率。本發(fā)明有利于優(yōu)化移動通信網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋、降低掉話率。
文檔編號H04W24/02GK102131219SQ20111008874
公開日2011年7月20日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者何先燈, 易運暉, 武玫, 聶帥, 董如月, 裴昌幸, 陳南 申請人:西安電子科技大學(xué)