專(zhuān)利名稱(chēng)：：基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及蜂窩式移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，尤其是涉及基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法。
背景技術(shù)：
：隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境呈現(xiàn)出日益復(fù)雜的特性，如何準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)在基站和移動(dòng)臺(tái)間傳播所遭遇的路徑損耗中值，提高無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的準(zhǔn)確性，達(dá)到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)降低干擾、提高容量的目的，是移動(dòng)通信研究領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在這個(gè)研究熱點(diǎn)中，對(duì)傳播模型的研究是不可忽視的一部分。傳播模型選擇處于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的第一個(gè)階段，即數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃后續(xù)階段中的各種分析計(jì)算均基于數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段進(jìn)行。在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的第二階段即系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段中的小區(qū)估算、導(dǎo)頻規(guī)劃、系統(tǒng)分析等過(guò)程中都需要使用傳播模型計(jì)算路徑損耗中值，由此傳播模型的選擇從基礎(chǔ)上影響著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的準(zhǔn)確性和合理性。在傳播模型的研究領(lǐng)域中，有兩個(gè)主要的研究方向。一方面是提出更為準(zhǔn)確的傳播模型，例如射線(xiàn)跟蹤技術(shù)或確定性傳播模型，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于準(zhǔn)確性高，模型通用性強(qiáng)，但對(duì)計(jì)算機(jī)資源的要求較高、耗時(shí)較長(zhǎng)，在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中實(shí)用性較差。另一方面是選取具有傳播環(huán)境具有代表性的區(qū)域，通過(guò)實(shí)施路徑損耗測(cè)試，對(duì)經(jīng)驗(yàn)/半經(jīng)驗(yàn)性傳播模型進(jìn)行傳播模型校正,獲得適合特定環(huán)境下使用的傳播模型，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于使用方便，計(jì)算簡(jiǎn)單，并且在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但經(jīng)過(guò)傳播模型校正得到的傳播模型適用范圍受到限制，如使用不當(dāng)，將帶來(lái)較大的誤差。在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，必須對(duì)傳播模型進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x擇和使用，才能夠保證路徑損耗預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種減小路徑損耗預(yù)測(cè)誤差以提高無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃準(zhǔn)確性的基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案本發(fā)明所述的基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法，是按照下述步驟進(jìn)行:第一步、從無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域提取傳播環(huán)境初始特征；通過(guò)對(duì)傳播環(huán)境初始特征的提取和變換，得到可構(gòu)成樣本空間的傳播環(huán)境特征；第二步、將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域中的所有扇區(qū)用第一步中所得到的傳播環(huán)境特征表示為樣本空間中的樣本點(diǎn)；第三步、采用聚類(lèi)分析算法，根據(jù)第一步中所得到的傳播環(huán)境特征，將第二步中代表無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域中所有扇區(qū)的樣本點(diǎn)劃分為聚類(lèi)；第四步、在第三步中獲得的每個(gè)聚類(lèi)中選取代表扇區(qū)，執(zhí)行路徑損耗測(cè)試和傳播模型校正，獲得每個(gè)聚類(lèi)的校正后傳播模型；第五步、將第四步獲得的每個(gè)聚類(lèi)的校正后傳播模型配置給相應(yīng)聚類(lèi)中的每個(gè)扇區(qū)使用。第一步中所述的傳播環(huán)境特征提取，是根據(jù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域的地形地物特征選擇其特征；所述的傳播環(huán)境特征，是采用特征提取方法進(jìn)行特征提取，經(jīng)過(guò)樣本標(biāo)準(zhǔn)化和特征變換，再參與第三步中的聚類(lèi)分析。第三步中所述的聚類(lèi)分析算法，是根據(jù)實(shí)際需要選取不同的算法，即:k-means聚類(lèi)算法、分層聚類(lèi)算法等。第三步中所述的聚類(lèi)個(gè)數(shù)，是根據(jù)實(shí)際需要指定或根據(jù)聚類(lèi)分析算法計(jì)算。第四步中挑選小區(qū)時(shí)所使用的是距離準(zhǔn)則，采用聚類(lèi)分析中不同的樣本距離定義，但應(yīng)當(dāng)與第三步中聚類(lèi)分析算法的距離定義一致；所述傳播模型校正，是采用引入傳播環(huán)境參數(shù)的傳播模型。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于以傳播環(huán)境特征為依據(jù)，采用聚類(lèi)分析的方法將規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的所有扇區(qū)劃分為指定個(gè)數(shù)的聚類(lèi)，在每個(gè)聚類(lèi)中選取代表扇區(qū)，例如距離質(zhì)心最近的扇區(qū)執(zhí)行路徑損耗測(cè)試和傳播模型校正，獲得校正后的傳播模型，將每個(gè)聚類(lèi)中的校正后傳播模型配置給相應(yīng)聚類(lèi)中的每個(gè)扇區(qū)使用，從而科學(xué)指導(dǎo)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)執(zhí)行路徑損耗測(cè)試和傳播模型校正的扇區(qū)的選取，避免盲目測(cè)試，降低路徑損耗測(cè)試和傳播模型校正的工作量。通過(guò)合理使用校正后的傳播模型，提高路徑損耗預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，避免由于傳播模型的盲目使用帶來(lái)的巨大誤差。具有靈活的應(yīng)用方式，容易與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的其他算法相結(jié)合使用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該方法經(jīng)過(guò)編碼實(shí)現(xiàn)，可以方便地集成于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件中，作為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件的一部份。對(duì)具體的系統(tǒng)制式和頻率分配不敏感，因此可方便地在任何蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用?？傊景l(fā)明以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和易實(shí)現(xiàn)的方法提高了蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中路徑損耗預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，是一種科學(xué)、高效、靈活且實(shí)用的傳播模型選擇方法。圖1是本發(fā)明在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的地位和作用示意圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程框圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例在鄭州市傳播模型選擇實(shí)驗(yàn)中的小區(qū)分布圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例在鄭州市傳播模型選擇實(shí)驗(yàn)中，采用本發(fā)明方法和采用隨意指派校正后傳播;漠型的方法進(jìn)行路徑損耗預(yù)測(cè)的殘差分布圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法，5見(jiàn)以鄭州市傳播模型選擇實(shí)驗(yàn)中的傳播模型選擇實(shí)例作進(jìn)一步的闡述。本發(fā)明對(duì)于所有具有這個(gè)示例中基本特征的應(yīng)用場(chǎng)合普遍適用。本示例考察鄭州市cdma20001x系統(tǒng)中的107個(gè)扇區(qū)，如附圖1中所示。根據(jù)鄭州市傳播環(huán)境的特點(diǎn)，所提取的傳播環(huán)境特征如附表1所示附表l<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>20、0米規(guī)則建筑群所占地物百分比20米以下大基底建筑物的距離標(biāo)準(zhǔn)差20米以下規(guī)則建筑群所占地物百分比20米以下低矮建筑物的最近距離20米以下大基底建筑群所占地物百分比20米以下低矮建筑物的最遠(yuǎn)距離20米以下低矮建筑群所占地物百分比20米以下低矮建筑物的距離均值郊區(qū)村莊所占地物百分比20米以下低矮建筑物的距離標(biāo)準(zhǔn)差市區(qū)公園所占地物百分比經(jīng)過(guò)特征提取和變換后用于表征小區(qū)傳播環(huán)境的特征個(gè)數(shù)為9個(gè)，記為0,,,02,，L,09,。由此，該系統(tǒng)中的107個(gè)扇區(qū)用上述特征表示為樣本空間中的樣本點(diǎn)，即5|,=(01,.，(92,,1^，099,;U=1,L,107,此107個(gè)樣本組成了樣本集;^M,&,L,S1Q7}，根據(jù)北京巿的傳播環(huán)境特點(diǎn)及工程實(shí)測(cè)能力，將聚類(lèi)數(shù)量定為7個(gè)，將7個(gè)聚類(lèi)定義為q，q，L，c。本示例中采用歐幾里德距離作為樣本間距離，定義為(1)本示例中，采用動(dòng)態(tài)分層聚類(lèi)ift進(jìn)行聚類(lèi)^析，經(jīng)過(guò)聚類(lèi)后，7個(gè)聚類(lèi)中扇區(qū)個(gè)數(shù)分別為30、31、7、7、6、17、9。采用以L(fǎng)EE微蜂窩模型為原型的傳播模型公式如式(2)所示。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(2)(2)式中，/為頻率(MHz)，/^為發(fā)射天線(xiàn)有效高度(m),c/為基站與移動(dòng)臺(tái)間距離(m)，/^為接收天線(xiàn)高度(m)，Al"為繞射損耗(dB)，^為建筑物阻擋損耗(dB)，G，/=1,L,14為地物校正系數(shù)(dB)。傳播模型校正前的系數(shù)初值為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>14)不失一般性的，以c,為例，根據(jù)距離原則選擇三個(gè)代表扇區(qū)進(jìn)行路徑損耗測(cè)試，經(jīng)過(guò)傳播模型校正，校正后的傳播模型系數(shù)如式(4)所示。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>校正殘差為5.038dB，符合工程上對(duì)傳播模型校正殘差的限制(<8dB)。將此模型分配給C1簇中的所有扇區(qū)，并采用此模型進(jìn)行路徑損耗預(yù)測(cè)，考察該模型對(duì)該簇內(nèi)的每個(gè)扇區(qū)的預(yù)測(cè)效果。采用相同的方法，對(duì)其余6個(gè)簇進(jìn)行傳播模型選擇，并考察這種選擇方式對(duì)鄭州市內(nèi)107個(gè)扇區(qū)的預(yù)領(lǐng)傲果。考察的具體方式即將這種分配方法獲得的模型的預(yù)測(cè)結(jié)果，與隨意指派其余幾個(gè)模型對(duì)此107個(gè)扇區(qū)進(jìn)行路徑損耗預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。從殘差分布圖(圖4)可以看出，釆用基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法所選擇的模型可以使鄭州市內(nèi)大部分的扇區(qū)預(yù)測(cè)誤差在8dB左右，而任意指派的其他幾個(gè)校正后模型預(yù)測(cè)效果均劣于此種方法所選擇^莫型預(yù)測(cè)的效果。從而驗(yàn)證了此種選擇方式可以在工程實(shí)踐中使用。如附表2所示，為采用上述各個(gè)分配方案獲得的模型預(yù)測(cè)路徑損耗的誤差均值及誤差標(biāo)準(zhǔn)差，從表中可以看到，采用聚類(lèi)分析的方法進(jìn)行分配的傳播模型，其預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值間的誤差均值、標(biāo)準(zhǔn)差均為最小，且誤差標(biāo)準(zhǔn)差在工程允許的范圍內(nèi)的比例最高(64.49%)。附表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>結(jié)合附圖4和附表2可以看出，不恰當(dāng)?shù)剡x擇傳播模型將給路徑損耗預(yù)測(cè)帶來(lái)較大的誤差(可達(dá)數(shù)十dB)，而采用本發(fā)明中的方法得到的傳播模型能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)小區(qū)的路徑損耗，效果將會(huì)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有工程中的常用方法。權(quán)利要求1、一種基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法，其特征在于它是按照下述步驟進(jìn)行第一步、從無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域提取傳播環(huán)境初始特征；通過(guò)對(duì)傳播環(huán)境初始特征的提取和變換，得到可構(gòu)成樣本空間的傳播環(huán)境特征；第二步、將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域中的所有扇區(qū)用第一步中所得到的傳播環(huán)境特征表示為樣本空間中的樣本點(diǎn)；第三步、采用聚類(lèi)分析算法，根據(jù)第一步中所得到的傳播環(huán)境特征，將第二步中代表無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域中所有扇區(qū)的樣本點(diǎn)劃分為聚類(lèi)；第四步、在第三步中獲得的每個(gè)聚類(lèi)中選取代表扇區(qū)，執(zhí)行路徑損耗測(cè)試和傳播模型校正，獲得每個(gè)聚類(lèi)的校正后傳播模型；第五步、將第四步獲得的每個(gè)聚類(lèi)的校正后傳播模型配置給相應(yīng)聚類(lèi)中的每個(gè)扇區(qū)使用。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法，其特征在于:第一步中所述的傳播環(huán)境特征提取，是根據(jù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域的地形地物特征選擇其特征；所述的傳播環(huán)境特征，是采用特征提取方法進(jìn)行特征提取，經(jīng)過(guò)樣本標(biāo)準(zhǔn)化和特征變換，再參與第四步中的聚類(lèi)分析。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法，其特征在于:第三步中所述的聚類(lèi)分析算法，是根據(jù)實(shí)際需要選取不同的算法，S卩k-means聚類(lèi)算法、分層聚類(lèi)算法等。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法，其特征在于:第三步中所述的聚類(lèi)個(gè)數(shù)，是根據(jù)實(shí)際需要指定或根據(jù)聚類(lèi)分析算法計(jì)算。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法，其特征在于:第四步中挑選小區(qū)時(shí)所使用的是距離準(zhǔn)則，采用聚類(lèi)分析中不同的樣本距離定義，但應(yīng)當(dāng)與第三步中聚類(lèi)分析算法的距離定義一致；所述的傳播模型校正，是采用引入傳播環(huán)境參數(shù)的傳播模型。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種基于傳播環(huán)境分析的傳播模型選擇方法，1.從無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域提取傳播環(huán)境初始特征；2.將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域中的所有扇區(qū)用第一步中所得到的傳播環(huán)境特征表示為樣本空間中的樣本點(diǎn)；3.采用聚類(lèi)分析算法，根據(jù)第一步中所得到的傳播環(huán)境特征，將第二步中代表無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃區(qū)域中所有扇區(qū)的樣本點(diǎn)劃分為聚類(lèi)；4.在第三步中獲得的每個(gè)聚類(lèi)中選取代表扇區(qū)，執(zhí)行路徑損耗測(cè)試和傳播模型校正，獲得每個(gè)聚類(lèi)的校正后傳播模型；5.將第四步獲得的每個(gè)聚類(lèi)的校正后傳播模型配置給相應(yīng)聚類(lèi)中的每個(gè)扇區(qū)使用。本發(fā)明以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和易實(shí)現(xiàn)的方法提高了蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中路徑損耗預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，是一種科學(xué)、高效、靈活且實(shí)用的傳播模型選擇方法。文檔編號(hào)H04W16/18GK101119576SQ20071005497公開(kāi)日2008年2月6日申請(qǐng)日期2007年8月16日優(yōu)先權(quán)日2007年8月16日發(fā)明者政張,濤張,張健明,楊劍鍵,楊大成,陳國(guó)利,韋再雪,黃三榮申請(qǐng)人:中訊郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)院