射線傳播（CrossWave）模型變量影響分析

徐欣，張厚利

（江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司，南京210019）

射線傳播（CrossWave）模型變量影響分析

徐欣，張厚利

（江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司，南京210019）

通過場景、射線傳播模型參數的不同設置，對比仿真結果差異，分析總結參數對射線傳播模型的影響，得出各主要參數對射線傳播模型的影響程度，并研究相關參數在各場景下的設置建議。積極探討射線傳播模型相關參數對仿真結果的影響，指導射線傳播模型在以后網絡建設中的使用，根據運營商現有LTE網絡情況，提出射線傳播模型仿真參數設置建議。

LTE;無線傳播模型;射線傳播模型（CrossWave）

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.176

1 引言

隨著4G網絡規(guī)模的擴大，運營商對網絡規(guī)劃設計的精細化程度要求越來越高。4G網絡精細化的建設離不開精確規(guī)劃，仿真是評估規(guī)劃合理性的重要手段。常用的COST-231 HATA模型以及SPM模型使用頻段最高為2G，不適用LTE 2GHz以上的仿真，且高度依賴傳播模型矯正結果。而對于一個龐大的網絡，場景種類繁多，很難一一進行傳播模型的矯正，對規(guī)劃的精確評估影響很大。

射線傳播模型（Cross Wave）是一個高級的通用傳播模型，由Orange Labs實驗室開發(fā)，支持目前所有的無線傳輸技術，支持200MHz～5GHz范圍的頻段。作為高級的傳播模型，射線傳播模型主要模擬3種傳播現象：垂直衍射，水平面的導向傳播及山脈區(qū)域的反射傳播，對模型矯正的依賴程度相對較低。

目前，射線傳播模型在無線通信領域的應用較少，對其各個參數的設置影響認識有一定的爭議，需要通過仿真結果對比來了解不同參數發(fā)揮的作用，以指導規(guī)劃仿真。

2 射線傳播模型（Cross Wave）介紹

射線傳播模型是Atoll仿真軟件中一個可選的高級傳播模型，由Orange Labs實驗室開發(fā)，由Forsk公司發(fā)布和支持，是Atoll的一個可選功能。

射線傳播模型是高級的通用傳播模型，支持所有無線技術，如GSM、UMTS、CDMA2000、WIMAX、LTE等；支持從200MHz～5GHz范圍內的頻段；支持所有的小區(qū)類型，從微蜂窩小區(qū)、迷你蜂窩小區(qū)到宏蜂窩小區(qū)等；支持任何類型的傳播

環(huán)境，如密集城區(qū)、城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)村等。利用CW（continuous waves連續(xù)波）測量數據，射線傳播模型可以進行任何傳播環(huán)境的自動模型校正[1]。

作為高級的傳播模型，射線傳播模型主要模擬3種傳播現象，垂直衍射，水平面的導向傳播及山脈區(qū)域的反射傳播。

3 射線傳播（Cross Wave）模型地圖設置以及參數設置仿真

射線傳播模型能對信號進行客觀現實的模擬，包括建筑物垂直面的衍射，街道水平面的導向傳播及山脈區(qū)域的反射。不同于以往統(tǒng)計性的模型，射線傳播模型模擬更高級的信號傳輸[2]。統(tǒng)計性模型只能考慮2D（垂直面）的衍射效果，而射線傳播模型考慮除了2D之外，還尋找3D方向上所有的信號傳輸效果，包括在街道水平方向的導向信號傳播。3D信號模擬射線傳播模型的決定性優(yōu)勢在微蜂窩環(huán)境，特別是摩天大樓和CDB環(huán)境中，建筑物頂部的衍射信號效果已經不是最重要的，而建筑物周圍（例如街道）的信號傳播才是最重要的，這時射線傳播模型能帶來精確的信號模擬效果。

影響Atoll仿真結果的地圖包括Height（DTM）地圖、Clutter Class地圖、3D Building Vector地圖，射線傳播模型效果的準確性跟各種地圖的可用性有很大關系，地圖在Atoll中的可用性越多，射線傳播模型模擬的效果越精確，其中Height（DTM）地圖在仿真中是必須使用的[3]。

鄉(xiāng)村環(huán)境下，建議最低的地圖配置要求包括DTM地圖和Clutter Class地圖。在密集城區(qū)，建議所有的地圖都可用，特別是3D建筑物矢量地圖，為微蜂窩環(huán)境帶來非常精確的效果。

射線傳播模型無法直接使用導入的3D地圖進行仿真計算，所需地圖導入到Atoll后，還需生成Morphology、Facet、Graph 3個index（函數）供射線傳播模型計算使用。

Morphologies index是由DTM地圖和Clutter Classes地圖生成的。在射線傳播模型中勾選這2個地圖后，就可以生成Morphology index文件了。

Facet Index是由DTM地圖生成的，用來模擬山脈的反射影響。生成的Facet index柵格文件，包含每個像素上可見的Facets。Facets信息可以模擬宏蜂窩小區(qū)的反射現象，因此，在生成Facet Index前需先導入DTM地圖。

Graphs是由3D Building矢量地圖生成的，用于模擬道路（地圖上的街道）。Graphs信息可以讓模型考慮在迷你和微蜂窩小區(qū)環(huán)境中的（水平）導向傳播，用于尋找收發(fā)端之間的所有傳播路徑。

4 仿真與路測數據對比

選取一個FDD-LTE制式基站做仿真對比，頻段為2.1GHz，天線掛高40m，具體工程參數如表1所示，站點所在位置如圖1所示。

表1 基站工參數

站點位于某市中心12層樓頂，掛高40m。仿真區(qū)域選擇小區(qū)主瓣方向65°范圍內路測區(qū)域。仿真區(qū)域地處市中心，其中部分區(qū)域處于開闊地帶，如圖2所示。主要信號為直射信號和水面反射信號；部分區(qū)域建筑不密集，主要信號為繞射和反射信號。

圖1 站點位置

圖2 站點環(huán)境

仿真時僅導入Height地圖，并使用默認CrossWave參數，仿真結果與路測結果對比如表2所示。

表2 仿真結果對比表

在此種參數配置下仿真結果比路測結果好29.29dB，因此，仿真結果不能直接使用。

5 結語

通過以上調整參數的嘗試，依次對剩余參數進行修改對比仿真，可以看到在沒有模型矯正的情況下，以Cross Wave為模型的仿真結果與真實路測情況的差別較大，而該模型大部分可調參數對結果的影響都較小，為提高仿真中調整參數的

效率，建議初始參數設置如表3所示，具體參數設置建議應根據實際情況進行調整，以適應特定場景以及頻段。

表3 關鍵參數開啟建議

【1】Jiancheng Liu,Mobile Telecommunication Technology and Network Optimization[M].Beijing,Posts&Telecom Press,2009.

【2】吳志忠.移動通信無線電波傳播[M].北京：人民郵電出版社，2002.

【3】Stefania Sesia,Issam Toufik,and Matthew Baker.LTE,The UMTS Long Term Evolution:From Theory to Practice[J].Wiley Online Library,2009(2):88-92.

Analysis of Ray Propagation(CrossWave)Model Variables Impact

XU Xin,ZHANG Hou-li
(Post and Telecommunications Planning and Design Institute Co.Ltd.,Jiangsu Province,Nanjing,210019,China)

This paper through setting different environmental and ray propagation model parameters,comparing the different of simulation results,analyzed the influence of parameters on the radiation transmission model,concluded that the main parameters on the influence of ray propagation model,researched related parameters under each scenario Settings.Paper discussed the ray propagation model of related parameters effect on the simulation results,guided the use of ray propagation model in the future network development,according to the existing carrier LTE, proposed a recommendation of ray propagation model simulation parameter settings.

LTE;wireless transmission model;ray propagation model(Cross Wave)

TN929.5

A

1007-9467（2016）11-0166-03

2016-10-25

徐欣（1983～），男，江蘇南京人，工程師，從事無線網絡規(guī)劃與設計。