射线传播（CrossWave）模型变量影响分析

徐欣，张厚利

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京210019）

射线传播（CrossWave）模型变量影响分析

徐欣，张厚利

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京210019）

通过场景、射线传播模型参数的不同设置，对比仿真结果差异，分析总结参数对射线传播模型的影响，得出各主要参数对射线传播模型的影响程度，并研究相关参数在各场景下的设置建议。积极探讨射线传播模型相关参数对仿真结果的影响，指导射线传播模型在以后网络建设中的使用，根据运营商现有LTE网络情况，提出射线传播模型仿真参数设置建议。

LTE;无线传播模型;射线传播模型（CrossWave）

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

1 引言

随着4G网络规模的扩大，运营商对网络规划设计的精细化程度要求越来越高。4G网络精细化的建设离不开精确规划，仿真是评估规划合理性的重要手段。常用的COST-231 HATA模型以及SPM模型使用频段最高为2G，不适用LTE 2GHz以上的仿真，且高度依赖传播模型矫正结果。而对于一个庞大的网络，场景种类繁多，很难一一进行传播模型的矫正，对规划的精确评估影响很大。

射线传播模型（Cross Wave）是一个高级的通用传播模型，由Orange Labs实验室开发，支持目前所有的无线传输技术，支持200MHz～5GHz范围的频段。作为高级的传播模型，射线传播模型主要模拟3种传播现象：垂直衍射，水平面的导向传播及山脉区域的反射传播，对模型矫正的依赖程度相对较低。

目前，射线传播模型在无线通信领域的应用较少，对其各个参数的设置影响认识有一定的争议，需要通过仿真结果对比来了解不同参数发挥的作用，以指导规划仿真。

2 射线传播模型（Cross Wave）介绍

射线传播模型是Atoll仿真软件中一个可选的高级传播模型，由Orange Labs实验室开发，由Forsk公司发布和支持，是Atoll的一个可选功能。

射线传播模型是高级的通用传播模型，支持所有无线技术，如GSM、UMTS、CDMA2000、WIMAX、LTE等；支持从200MHz～5GHz范围内的频段；支持所有的小区类型，从微蜂窝小区、迷你蜂窝小区到宏蜂窝小区等；支持任何类型的传播

环境，如密集城区、城区、郊区、乡村等。利用CW（continuous waves连续波）测量数据，射线传播模型可以进行任何传播环境的自动模型校正[1]。

作为高级的传播模型，射线传播模型主要模拟3种传播现象，垂直衍射，水平面的导向传播及山脉区域的反射传播。

3 射线传播（Cross Wave）模型地图设置以及参数设置仿真

射线传播模型能对信号进行客观现实的模拟，包括建筑物垂直面的衍射，街道水平面的导向传播及山脉区域的反射。不同于以往统计性的模型，射线传播模型模拟更高级的信号传输[2]。统计性模型只能考虑2D（垂直面）的衍射效果，而射线传播模型考虑除了2D之外，还寻找3D方向上所有的信号传输效果，包括在街道水平方向的导向信号传播。3D信号模拟射线传播模型的决定性优势在微蜂窝环境，特别是摩天大楼和CDB环境中，建筑物顶部的衍射信号效果已经不是最重要的，而建筑物周围（例如街道）的信号传播才是最重要的，这时射线传播模型能带来精确的信号模拟效果。

影响Atoll仿真结果的地图包括Height（DTM）地图、Clutter Class地图、3D Building Vector地图，射线传播模型效果的准确性跟各种地图的可用性有很大关系，地图在Atoll中的可用性越多，射线传播模型模拟的效果越精确，其中Height（DTM）地图在仿真中是必须使用的[3]。

乡村环境下，建议最低的地图配置要求包括DTM地图和Clutter Class地图。在密集城区，建议所有的地图都可用，特别是3D建筑物矢量地图，为微蜂窝环境带来非常精确的效果。

射线传播模型无法直接使用导入的3D地图进行仿真计算，所需地图导入到Atoll后，还需生成Morphology、Facet、Graph 3个index（函数）供射线传播模型计算使用。

Morphologies index是由DTM地图和Clutter Classes地图生成的。在射线传播模型中勾选这2个地图后，就可以生成Morphology index文件了。

Facet Index是由DTM地图生成的，用来模拟山脉的反射影响。生成的Facet index栅格文件，包含每个像素上可见的Facets。Facets信息可以模拟宏蜂窝小区的反射现象，因此，在生成Facet Index前需先导入DTM地图。

Graphs是由3D Building矢量地图生成的，用于模拟道路（地图上的街道）。Graphs信息可以让模型考虑在迷你和微蜂窝小区环境中的（水平）导向传播，用于寻找收发端之间的所有传播路径。

4 仿真与路测数据对比

选取一个FDD-LTE制式基站做仿真对比，频段为2.1GHz，天线挂高40m，具体工程参数如表1所示，站点所在位置如图1所示。

表1 基站工参数

站点位于某市中心12层楼顶，挂高40m。仿真区域选择小区主瓣方向65°范围内路测区域。仿真区域地处市中心，其中部分区域处于开阔地带，如图2所示。主要信号为直射信号和水面反射信号；部分区域建筑不密集，主要信号为绕射和反射信号。

图1 站点位置

图2 站点环境

仿真时仅导入Height地图，并使用默认CrossWave参数，仿真结果与路测结果对比如表2所示。

表2 仿真结果对比表

在此种参数配置下仿真结果比路测结果好29.29dB，因此，仿真结果不能直接使用。

5 结语

通过以上调整参数的尝试，依次对剩余参数进行修改对比仿真，可以看到在没有模型矫正的情况下，以Cross Wave为模型的仿真结果与真实路测情况的差别较大，而该模型大部分可调参数对结果的影响都较小，为提高仿真中调整参数的

效率，建议初始参数设置如表3所示，具体参数设置建议应根据实际情况进行调整，以适应特定场景以及频段。

表3 关键参数开启建议

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

【2】吴志忠.移动通信无线电波传播[M].北京：人民邮电出版社，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，江苏南京人，工程师，从事无线网络规划与设计。