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论文研究-LTE-Hi室内传播损耗测量与特征参数提取 .pdf 评分:

LTE-Hi室内传播损耗测量与特征参数提取,张涛,王文博,LTE-Advanced的演进技术,LTE-Hi(LTE Hotspot indoor)是3GPP国际标准组织在2012年9月启动的Release 12标准化工作中提出了基于LTE的热点增强技术。它�
山国武花论文在丝 中心频点根据测量计划的要求分别设置为 和 。带宽为 的标 准信号,测量发射端连接完成后如图1所示 三〓 图1测量发射端 信号发生器 接收端采用 公司型号为的无线频谱仪。接收信号中心频点 分别设置为 和 。扫描带宽为 。接收端连接完成后如图所 、,单且?二 图2测量接收端SW频谱仪与大线 2.1.2测量环境与操作 木次测试的地点选在中国信息通信研究院楼的六层的一个典型室内场景,平面图为 D ) 1图 B 12 4 图3G楼6层平面图 图显小的是实测的场景环境,小圆点的位置是信号源发射信号的位置,大圆点的位 置是终止测量点的位置(距离信号源),实线箭头方向表小接收天线移动的路径,为一 山国武花论文在丝 条直线。参考无线信号测量的要求李氏准则,移动的间隔设为,移动的点数是。 将发射端系统和接收端系统分别连接戊功并对应进行设置。再将发射端天线与接收端天 线高度置于并进行固定。保持发射和接收天线在同一水平线上,如图所示 图4信道测量系统 测量的步骤如下: 将发射尺线和接收尺线的初始距离调整为 b)从距离发射天线的位置开始,沿直线每隔米做一个标记,一共做个标 记,此标记用米指示接收天线进行移动中的位置 c)固定发射天线不动,沿路线移动接收端设备,使接收天线移动到路线上每一个记录 标记处(保证天线始终水平相对) d)在每一个标记点通过记录接收端参考信号接收功率的平均示数,每个点进行测量 分钟。 e)当所有点都完成记录时,将接收端复位至步骤的初始位置。调整发射端与接收端 的中心频点( ),每一个频率都要按照之前的步骤重复所有点的测量。 )在距离发射大线处设置阻隔墙,使场景由场景转换为 场景,将接 收端复位至步骤的初始位置,再重复之前步骤操作对所有中心频点的所有测量点进行测 量。当每个中心频点测量结束时发射和接收天线的距离应为 2.2路径损耗模型参数的拟合 2.2.1拟合方法概述 通过观察公式,可以发现路径损耗与距离经过对数处理后二者是线性关系。 根据参考 模型与 模型,的值被固定为。只在 场景中出现,根据测量实际情况参考 模型中对应场景。可以桷定测量的 场景属于较簿墙壁的场景。由此可确定的值为。因此,俑立未知参数的问题 可以通过对目标曲线进行线性拟合来解决 2.2.2最小二乘法拟合 在线性拟合的问题中,最小二乘法作为简便快速的方法得到了广泛应用。最小二乘法的 思想是通过满足残差阶矩最小的约束条件,实现了每个测量点到达拟合由线的距离都是最 近的。其中都是采用这种方法对数据进行处理 在线性拟合中,设 +,那么对测量数据∈,使 山国武花论文在丝 的值为最小。此条件就是最小二乘法的约束条件。 由极值条件可知,需要满足下面方程组 Caa ∑ 成立。 解此方稈组即可得到的拟合值: 2.2.3基于相对误差约束条件的最小二乘法拟合方法 由于在测量过程中,数据变化较为明显,所以,将最小二乘法优化中的约束条件改为在 拟合过程中的相对误差的平方和,可以得到新的拟合方法。能够更适合在实际测量中数据变 化较为明显的情况。具体操作即约束条件不再为残差的二阶矩,而是相对误差的平方和最小 在线性拟合中,设=+,那么对测量数据∈ 使 最小,即满足了相对误差的平方和最小的约束条件。 由极值条件可知,需要满足: 成立。即 解方程组即可得到的拟合值: 山国武技论文在丝 ∑-∑一-∑-∑ ∑-∑-∑ 2.2.4路径损耗参数拟合 信道的参数作为参考标准,通过查找的对应室内场景的路径损耗公式可 以得到 模型室内场景直视信道()情况 模型标准中非百视信道 )情况(阻挡物为厚度较薄的墙壁) 通过对测量数据应用前述两种拟合方法进行拟合,得到拟合的参数见表1 表1数据拟合结果 参数 最小二奕法 最小二乘法 改进最小二乘法改进最小二乘法 2.2.5路径损耗拟合性能分析 均方根误差 评价拟合效果的常用指标是均方根误差 当数据的测 量次数为有限次时,均方根误差常用式表示 式中,表小总的测量次数,表小测量值,^表小拟合后对应得到的函数值。 越小,表示测量数据对拟合曲线的离散程度越小,即拟合曲线性能更好。 相关指数 另一和评价拟合效果的参数是相关指数,表达式在给出。 ∑ 式中,表示总的测量次数,表示测量值,表示拟合后对应得到的函数值。y表 山国武技文在线 示测量值的平均值。相关指数越大,表示拟合由线对测量数据反映越准确。 对得到的结果进行拟合性能分析,分别对在直射情況与非直射情况 的两种 拟合方法得到的结果数据进行计算均方根误差和相关指数两项指标,列于下面表。 表2拟合结果指标 参数 最小二乘法 最小二乘次 进最小二乘法改边最小二乘法 由表中结果显示,在直射情况情况两者性能接近,而在非直射情况 下以 为相对误差平方和最小为约束条件的拟合方法结果更好。 下图是选取了中心频点为 两和拟合方法得到的与 出线对比,从 图中对比可知两种方法在直射情况()下得到的结果曲线趋势相近,没有特别人的 偏差。 改进拟合方法PL=16135gd)+51.331+20ogy(35/5) ∴…最小二乘法PL=16379og(d)+51447+20og(3.5/5) 68 66 6B64 d (m) 两和拟合曲线对比 从图对比可知非直射情沈()下两种拟合曲线的对两种拟合方法得到曲线基木 致 山国武技论文在丝 改进拟合法PL=19718og(d)+49.021+20og(35/5)+5 ··最小二乘法PL=19799o(d)+48928+20og(355)+5 74 68 62 d(m) 图6NLOS两种拟合曲线对比 基于以上分析,最终选择了以相对误差的平方和最小的约束条件拟合方法获到的拟合值 作为最终结果,得到如下拟合参数 直射情况()下,路径损耗和距离的关系在式给出 拟合曲线与测量值的对比在图给出: 100 3 4GHz Measured data 55 3.50Hz Measured data 3.6GHz Measured data 90 H--34GHz Measured LOS Model 3.5GHz Measured LOS Model 3. 6GHz Measured LOS Model 75 70 60 55 d(r 图7拟合曲线 非直射情况()下,路径损耗和距离的关系在式给出 拟合曲线与测量值的对比在图给出 山国武技论文在丝 100 3. 4GHz Measured data 3. 5GHz Measured data 3. 6GHz Measured data 3 4GHz Measured nlos Model 3. 5GHz Measured nlos model 3.6GHz Measured NLOS Model ,i4, 哪, 70 0 15 20 25 d(m) 图8 拟合曲线 图和图是直射情况与非直射情况下实测数据获得的拟合曲线分别于 模型对应场景给出的标准值进行的对比 3. 4GHZ WINNER LOS Model 3. 5GHz WINNER LOS Mode 80 3.6GHz WINNER LOS Model 3. 4GHz Measured los model 3.5GHz Measured los model 74 3. 6GHz Measured Los Model 图9条件下实测模型与 模型路径损耗曲线对比 山国武技论文在丝 8 82 80 66 3.4GHz WINNER NLOS Model 6 3.5GHZ WINNER NLOS Model 3.6GHz WINNER NLOS Model 58 3.4GHz Measured nlos model 56 3.5GHz Measured nlos model 3.6GHz Measured nlos model 52 10 d(m) 图 条件下实测模型与 模型路径损耗由线对比 在场景和 场景下与 模型进行对比,可以发现根据实测数据提出 的新模型中距离与路径损耗的关系与 模型具有相近的趋势,这说明本次测量选取 了具有典型性的场地进行信道测量。但是与 模型不同的是根据测量数据得到的新 模型中路径损耗参数比 模型高 这一增量随着距离増加而减少。 100 3.4GHz Measured LOS Model 3.5GHz Measured LOS Model 3.6GHz Measured LOS Model 3. 4GHz Measured NLOS Model 85 3.5GHz Measured NLos Model 3.6GHz Measured NLOS Model 80 55 15 25 图11实测模型场景与 场景的路径损耗曲线对比 图是实测模型中场景与 场景路径损耗曲线的对比。可以看出随着距离 的增加,两者变化的趋势趋同。这表眀随着距离的增加,直射径对发射功率的占比也在减小。 但是对于同一距离点, 场景下路径损耗始终大于场景路径损耗值,并且随着距 离增加这一增量值有着增加的趋势

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