基于无线传播模型的移动通信模拟覆盖

本模拟覆盖算法是基于Okumura-Hata模型开展。 Okumura-Hata模型如下：

当移动台的高度为典型值为hr=1.5m时，按Hata-Okumura模型计算路径损耗的公式为： Lb=69.55+26.16lgf－13.82lghb－α(hm)+（44.9－6.55lghb）lgd Lb：市区准平滑地形电波传播损耗中值（dB） f：工作频率（MHz）

hb：基站天线有效高度（m） hm：移动台天线有效高度（m）

d ：移动台与基站之间的距离（km） α(hm)：移动台天线高度因子

对于大城市，移动台天线高度因子为： α(hm)=3.2*lg(11.75hm)]2-4.97 dB

影响测试点接收到的小区信号强度除了与周边环境有关，还与下述参数有关： 主设备最大输出功率（mW） 功率下降值（dB） 频段（MHz）

天线类型（定向/全向） 天线水平半功率角（度） 天线垂直半功率角（度） 天线增益（dB）

天线挂高（米） 天线下倾角（度） 天线方位角（度） 馈线损耗（dB） 人体身高（米）

接收位置与小区距离（千米）

上图中分别有蓝色、红色、粉红色三个点，其中蓝色和粉红色分别对应的是天线的Dmin (m)下波瓣-3dB的位置和Dmax (m)上波瓣-3dB的位置。 其中Dmin (m)下波瓣-3dB的位置距离天线的位置的距离为：天线挂高/TAN((0.5*天线垂直半功率角+天线下倾角)*PI()/180)

当接收位置与小区距离小于Dmin (m)下波瓣-3dB与天线的距离时，接收位置与小区距离取Dmin (m)下波瓣-3dB与天线的距离。

一、 相关公式

1、 当接收位置与小区距离<天线挂高/TAN((0.5*天线垂直半功率角+天线下倾角)*PI()/180)时： 接收电平=

10*LOG10(主设备最大输出功率)-功率下降值-馈线损耗+天线增益-(权重系数*(69.55+26.16*LOG10(频段)-13.82*LOG10(天线挂高)-(3.2*(LOG10(11.75*人体身高))*(LOG10(11.75*人体身高))-4.97)* 人体身高+(44.9-6.55*LOG10(天线挂高))*LOG10(天线挂高/TAN((0.5*天线垂直半功率角+天线下倾角)*PI()/180))))

2、 当接收位置与小区距离>=天线挂高/TAN((0.5*天线垂直半功率角+天线下倾角)*PI()/180)时： 接收电平=

10*LOG10(主设备最大输出功率)-功率下降值-馈线损耗+天线增益-(权重系数*(69.55+26.16*LOG10(频段)-13.82*LOG10(天线挂高)-(3.2*(LOG10(11.75*人体身高))*(LOG10(11.75*人体身高))-4.97)* 人体身高+(44.9-6.55*LOG10(天线挂高))*LOG10(接收位置与小区距离)))

权重系数：

 接收位置位于主瓣内（接收位置与小区天线方位角夹角绝对值<=天线水平半功率角/2）

权重系数为：2-COS(0.5*测试点与小区方位角的夹角绝对值（度）*PI()/180)

 接收位置位于旁瓣内（3*天线水平半功率角/2>=接收位置与小区天线方位角夹角绝对值>天线水平半功率角/2）

权重系数为：2-COS(0.5*水平半功率角（度）/2*PI()/180))*(2-COS(0.5*(测试点与小区方位角的夹角绝对值（度）-水平半功率角（度）/2)*PI()/180)  接收位置位于背瓣内（接收位置与小区天线方位角夹角绝对值>3*天线水平半功率角/2）

权重系数为：2-COS(0.5*水平半功率角（度）/2*PI()/180))*(2-COS(0.5*(水平半功率角（度）)*PI()/180))*(2-COS(0.5*(测试点与小区方位角的夹角绝对值（度）-3*水平半功率角（度）/2)*PI()/180)  全向天线

权重系数为1

*对于不存在重叠或小区域重叠的功分天线仍适用，但需要调整设备输出功率；不适用于于重叠面较大的功分天线。 *不适用于室内分布

二、 模拟覆盖效果图

对北京望京地区的88个小区，涉及6173个栅格（50米*50米）进行数据分析，并对15767小区进行覆盖效果分析，详细参考如下： 1、 15767小区做为每个栅格中信号强度最强的7个小区时的云图

上述云图为15767小区为所在栅格信号最强7个小区（即服务小区和6个邻小区）的云图。

圆点为栅格的中心位置点，其中绿色和黄色圆点，分别是该小区做为栅格信号最强（即服务小区）和该小区做为栅格信号强度排名第2至第7（即6个邻

区）。

2、 每个栅格中，信号强度最强的33个小区

上述云图为15767小区为所在栅格信号最强33个小区（即服务小区和32个邻小区）的云图。

3、 每个栅格中，信号强度最强的1个小区、7个邻区和33个邻区

上图中绿色圆点表示15767小区为该圆点所在栅格信号最强小区（即服务小区）；

三、 周边环境对接收信号的影响处理

由于周边环境千差万别，在上述分析过程中，未对周边环境的影响进行分析。 可以利用路测或扫频数据对各城市的权重系数进行微调整。

四、 应用

可以在以下几个方面开展应用：

1、 覆盖分析

对每个栅格接收到的小区电平进行从强到弱排序，可以分析出每个栅格是否存在弱覆盖、无邻区覆盖（例如服务小区-70dBm，最强邻区小于-90dBm）、闭站模拟、天馈接反（结合切换或路测或扫频）、无主控（服务小区与最强3个邻小区电平差较小）。

2、 更精确的定位

结合用户进出的小区和邻区以及MR数据，可以推测出用户所在的栅格，以及下一步可能要前往的相邻栅格概率（结合道路信息）。

*由于每个用户使用的手机的接收灵敏度差异较大，建议使用信号差进行栅格关联。

3、 干扰分析及频点优化

可以对每个栅格接收到的小区进行电平排序，得出小区的电平差分段（0~3、3~6、6~9、9~12、12~15、15~18、18~21、21~24、24~27、27~30），根据小区间的电平差，进行BCCH、TCH同邻频小区的频点微调整。

另外，也可以根据小区间的电平差关系，结合路测数据，分析出由于干扰原因导致的下载速率慢的栅格（采用低速率的编码方式且网络侧资源充足）；以及低CIR或高RXQUAL的栅格。

4、 新建或天线调整前的模拟

在新建或天线调整前，可以对覆盖、干扰进行模拟。

5、 TD或LTE建站模拟

基于GSM路测或扫频数据，优化得出每个城市（或每个区域内）的权重系数后，可以利用该系数模拟TD或LTE建站模拟。