论数字地图精度对无线仿真的影响

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【摘要】 国内即将迎来无线网络建设的新高潮，面对一张全新的4G网络，前期的合理规划将对后期的网络质量起着决定性的作用。目前指导无线网络规划的主要方法就是无线仿真，本文通过实际仿真对比，量化分析不同精度数字地图对仿真结果影响的差距，以指导大家在进行无线仿真时合理选用地图。

【关键词】 无线仿真 数字地图 地图精度 仿真误差

一、概述

根据国家要求，工信部会在年内发放4G牌照。伴随着4G通信牌照的发放，国内将再次掀起一次无线网络规划、建设的大潮。无线仿真，作为指导无线网络规划和预测的重要方法，将再次引起业内人士的重视。

数字地图，作为无线仿真的基础输入信息，对仿真结果起着极其重要的影响。本文通过实际仿真对比，量化分析不同精度数字地图对仿真结果影响的差距。

二、概念定义

（1）无线仿真。本文中，无线仿真是指利用仿真软件（比如Planet、Enterprise、Atoll、Aircom等），通过输入地形地貌数据、网络参数、业务模型、话务分布情况等数据，运行输出目标区域的网络覆盖、质量、性能等数据。无线仿真主要有两个用途，一是用于预测或检验无线接入系统的性能，二是用于无线网络系统规划和优化。

（2）数字地图。数字地图是指以数字形式记录和存储的地图；是利用各种基础地图经矢量化并与专题信息整合，再经数据格式转换等处理，最终生成电子版的地图的统称。按照几何信息表示方式可以分为栅格地图和矢量地图。

三、地图精度对无线仿真的影响

3.1 影响无线仿真的因素

实践表明，无线仿真结果与实际网络建成效果总会存在一些误差，产生这些误差的主要因素有：（1）实际基站参数信息。比如基站经纬度、天线方向角等。（2）传播模型。传播模型是软件进行运算的重要依据，但任何传播模型针对不同频段、环境都不具备良好的移植性。为提高仿真的准确性，一般在进行无线仿真之前会对传播模型结合现网数据进行校正。（3）数字地图精度及新旧度。数字地图是仿真运算的基础数据之一，完备精确的数字地图是取得可信仿真结果的重要保障。这几年，中国城市高速发展，地物变化十分迅速，我们需要及时更新地图，以确保减小地图对仿真带来的误差。（4）系统外干扰。我国目前有三家无线网络运营商，有GSM、CDMA、PHS、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等多种制式网络，无线环境复杂、信号干扰大，我们在仿真时不能列举和预料所有的系统外干扰。（5）仿真算法的准确性。不同的仿真软件使用的内部算法都不尽相同。

3.2 地图分类

无线仿真时，为进行传播计算，主要使用以下四种地图：海拔高度地图（DEM）、地物类型地图（DOM）、线状地物地图（LDM）、建筑物空间分布地图（BDM）。其中，BDM地图仅存在于5m精度的地图中，主要配合对环境要求较高的射线跟踪模型使用。

以上地图，根据采样间隔的不同，分为5m精度、20m精度、50m精度和100m精度地图。比如，5m精度地图是指地图中每个像素块的大小是5m×5m。

3.3 不同精度地图仿真对比

不可否认，在其他参数相同、传播模型适合的前提下，地图精度越高，仿真结果越准确。本文重点分析不同环境下不同精度地图对仿真结果的影响，以指导我们合理选用地图进行仿真。

本文仅从信号覆盖（RSRP值）角度进行对比分析。

仿真过程采用法国Forsk厂家的Atoll软件，除地图精度外，仿真输入参数一致。

（1）市区仿真对比

仿真区域限定于某城市市区的部分区域，面积约8.81km2。仿真采用的地图精度分别为5m和20m。

仿真结果如下：

由统计结果及图1可以看出，20m精度地图与5m精度地图仿真差距很大。以信号强度高于-80dBm为例，5m精度地图下覆盖比例为89%，而20m地图精度下，覆盖比例达到98%。

偏差产生的原因主要是由于随着地图精度的变化，5m精度地图地物类型更多，更加细致，标准传输模型仿真计算时引入了更多的无线传输损耗，致使仿真结果出现了偏差。

（2）郊区仿真对比

仿真区域选定某城市南郊部分区域，面积约48.87 km2。两次仿真采用的地图精度分别为20m和50m，如图2所示。

从表2数据可以看出，在郊区，50m精度地图仿真结果与20m精度仿真结果差别很小，甚至可以忽略。

3.4 结论

（1）仿真时，应根据仿真的目的，选择不同类型的地图。如进行大面积仿真，采用20m精度以上地图即可。如选择小范围地区仿真时，应选用尽可能高的精度地图，如5m精度以上地图。

（2）采用高精度地图时，应尽可能的选择与其匹配的传播模型，以达到准确的仿真结果。如5米或者更精细的地图，可以考虑射线跟踪模型进行仿真。

（3）对于城市或县城的城区，由于建筑物空间分布地图的影响，20m精度地图与5m精度地图仿真结果差距较大。

（4）对于郊区、乡村、草原等较开阔区域，20m精度地图仿真结果与50m精度地图仿真结果差别不大。

参 考 文 献

[1] Forsk厂家提供的《Atoll_Getting_Started_LTE_312_Chi》

[2] 百度文库资料《TD-LTE无线网络规划仿真》

[3] 百度文库资料《数字地图培训资料》

[4] 《TD-LTE无线网络规划软件ANPOP介绍》