SINR地图5 g城市Macro-Cell测试环境

这个示例使用:

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这个例子展示了如何构建一个5 g城市macro-cell测试环境和可视化signal-to-interference-plus-noise比(SINR)在地图上。测试环境中定义的指导方针是基于报告ITU-R m (imt - 2020。EVAL][1]评价5 g无线技术。本报告8.2节中定义了一些测试环境和使用场景。本例中的测试环境是基于用户密度高的城市环境和交通负荷集中在行人和车辆用户(致密Urban-eMBB)。测试环境包括一个六角蜂窝网络以及定制天线阵实现使用相控阵系统工具箱™。

定义网络布局

测试环境指南5 g技术重用测试网络布局的4 g技术在8.3节中定义的报告ITU-R M.2135-1[2],如下所示。布局由19个网站放在一个六角形的布局,每3细胞。相邻站点之间的距离是(ISD)和网站的距离取决于测试使用场景。密集Urban-eMBB测试环境,ISD是200米。

网络中创建对应的位置细胞站点布局,使用MathWorks®格拉斯哥为中心的位置。

%定义中心位置网站(细胞1 - 3)centerSite = txsite (“名字”,“格拉斯哥MathWorks”,…“纬度”,55.862787,…“经”,-4.258523);%初始化阵列中心位置之间的距离和角度的每个细胞,在那里%每个站点有3个细胞numCellSites = 19;numCellSites siteDistances = 0 (1);numCellSites siteAngles = 0 (1);%定义距离和角度的内圈6网站(细胞4-21)isd = 200;%互动网站的距离siteDistances (7) = isd;siteAngles (7) = 30:60:360;%定义距离和角度中环线6网站(细胞22-39)siteDistances (8:13) = 2 * * cosd isd (30);siteAngles (8:13) = 0:60:300;%定义距离和角度的外环6网站(细胞40-57)siteDistances(十四19)= 2 * isd;siteAngles(十四19)= 30:60:360;

定义单元参数

每个单元格网站有三个发射器对应于每一个细胞。创建数组定义名称、纬度、经度和每个细胞发射机天线角度。

%初始化数组细胞发射机参数numCells = numCellSites * 3;numCells cellLats = 0 (1);numCells cellLons = 0 (1);cellname =字符串(1、numCells);numCells cellAngles = 0 (1);%定义细胞部门角度cellSectorAngles = (150 270);%为每个单元格站点位置,每个细胞填充数据发射机cellInd = 1;为siteInd = 1: numCellSites%计算站点位置使用距离和角度从中心网站[cellLat, cellLon] =位置(centerSite siteDistances (siteInd) siteAngles (siteInd));%赋值为每个细胞为cellSectorAngle = cellSectorAngles cellname (cellInd) =“细胞”+ cellInd;cellLats (cellInd) = cellLat;cellLons (cellInd) = cellLon;cellAngles (cellInd) = cellSectorAngle;cellInd = cellInd + 1;结束结束

创建发射器站点

创建发射器站点使用上面定义的参数以及配置参数为致密Urban-eMBB定义。发射地点查看器和设置地图图像使用基础图财产。另外,打开网站查看器的技术选择点击第二个按钮从右边。选择“地形”与地形选择技术,街道,和标签。

%定义发射机参数使用表8 - 2 (b)的报告ITU-R m (imt - 2020. - eval)fq = 4 e9;%为致密Urban-eMBB载频(4 GHz)antHeight = 25;% mtxPowerDBm = 44;总传输功率百分比dBmtxPower = 10 ^ ((txPowerDBm-30) / 10);% dBm转换为W%创建细胞发射机站点tx = txsite (“名字”cellname,…“纬度”cellLats,…“经”cellLons,…“AntennaAngle”cellAngles,…“AntennaHeight”antHeight,…“TransmitterFrequency”fq,…“TransmitterPower”,txPower);%发射场查看器观众= siteviewer;%显示站点地图上显示(tx);查看器。基础图=“地形”;

创建天线元素

8.5节ITU-R报告[1]定义了基站天线的天线特性。天线被建模为一个或多个天线板,每个小组都有一个或多个天线元素。使用相控阵系统工具箱来实现天线元素模式中定义的报告。

%定义模式参数azvec = 180:180;elvec = 90:90;我= 30;%最大衰减(dB)倾斜= 0;%倾角az3dB = 65;% 3 dB带宽在方位el3dB = 65;% 3 dB带宽高程%定义天线模式(阿兹,el) = meshgrid (azvec elvec);azMagPattern = -12 * (az / az3dB) ^ 2;elMagPattern = -12 * ((el-tilt) / el3dB)。^ 2;combinedMagPattern = azMagPattern + elMagPattern;combinedMagPattern (combinedMagPattern <我)=我;%的最大衰减phasepattern = 0(大小(combinedMagPattern));%创建天线元素antennaElement = phased.CustomAntennaElement (…“AzimuthAngles”azvec,…“ElevationAngles”elvec,…“MagnitudePattern”combinedMagPattern,…“PhasePattern”,phasepattern);%显示辐射模式f =图;模式(antennaElement fq);

显示为单天线元素SINR地图

可视化SINR测试场景使用单一天线元素和自由空间传播模型。地图上的每个位置的范围内发射机网站,最大的信号来源是细胞信号强度,和所有其他细胞的干扰来源。没有颜色的地区在网络显示领域的SINR低于默认阈值5分贝。

%分配每个细胞发射机天线元素为tx = tx tx.Antenna = antennaElement;结束%定义接收机参数使用表8 - 2 (b)的报告ITU-R m (imt - 2020. - eval)bw = 20 e6;% 20 MHz带宽rxNoiseFigure = 7;% dBrxNoisePower = -174 + 10 * log10 (bw) + rxNoiseFigure;rxGain = 0;% dBirxAntennaHeight = 1.5;% m%显示SINR地图如果isvalid (f)关闭(f)结束sinr (tx,“freespace”,…“ReceiverGain”rxGain,…“ReceiverAntennaHeight”rxAntennaHeight,…“ReceiverNoisePower”rxNoisePower,…“MaxRange”isd,…“决议”isd / 20)

创建8-by-8矩形天线阵

定义一个增加定向天线阵增益,提高峰值SINR值。使用相控阵系统工具箱创建一个8-by-8均匀矩形数组。

%定义数组大小nrow = 8;ncol = 8;%定义元素间距λ= physconst (“光速”)/ fq;卓尔精灵=λ/ 2;dcol =λ/ 2;%定义锥形降低旁瓣dBdown = 30;taperz = chebwin (nrow dBdown);tapery = chebwin (ncol dBdown);利用= taperz * tapery。';%乘以向量蜡烛8-by-8锥度值%创建8-by-8天线阵列cellAntenna = phased.URA (“大小”,(nrow ncol),…“元素”antennaElement,…“ElementSpacing”,卓尔dcol),…“锥”水龙头,…“ArrayNormal”,“x”);%显示辐射模式f =图;模式(cellAntenna fq);

显示8-by-8天线阵列的SINR地图

测试场景的可视化SINR使用统一的矩形天线阵和自由空间传播模型。目的应用机械下倾照亮地面周围每个发射机。

%分配每个细胞发射机天线阵列,并应用天线下倾角。%没有天线下倾角,发射机附近的模式太窄。天线下倾角= 15;为tx = tx tx.Antenna = cellAntenna;tx.AntennaAngle = [tx.AntennaAngle;天线下倾角);结束%显示SINR地图如果isvalid (f)关闭(f)结束sinr (tx,“freespace”,…“ReceiverGain”rxGain,…“ReceiverAntennaHeight”rxAntennaHeight,…“ReceiverNoisePower”rxNoisePower,…“MaxRange”isd,…“决议”isd / 20)

显示SINR地图使用近战的传播模型

测试场景的可视化SINR使用近战的传播模型[3],这对5 g城市微蜂窝和路径损耗模型macro-cell场景。这个模型产生SINR地图显示减少干扰的影响相比,自由空间传播模型。

sinr (tx,“近战的”,…“ReceiverGain”rxGain,…“ReceiverAntennaHeight”rxAntennaHeight,…“ReceiverNoisePower”rxNoisePower,…“MaxRange”isd,…“决议”isd / 20)

使用矩形贴片天线作为数组元素

上面的分析使用了一个天线元素定义中指定使用方程ITU-R报告[1]。天线元素需要提供从前端到后端的最大增益为9.5 dBi和比约30 dB。现在将equation-based天线元素定义替换为一个真正的使用一个标准的半波天线模型矩形微带贴片天线。天线元素提供了一个获得约9 dBi,虽然前后的比例较低。

%设计半波矩形微带贴片天线patchElement =设计(patchMicrostrip fq);patchElement。宽度= patchElement.Length;patchElement。倾斜= 90;patchElement。TiltAxis = (0 0 1);%显示辐射模式f =图;模式(patchElement fq)

显示SINR地图使用贴片天线8-by-8数组中的元素

更新的SINR地图近战的传播模型[3]使用贴片天线作为数组元素。这种分析应该捕获的影响偏离equation-based天线规范按照ITU-R报告[1],包括:

峰值增益的变化
的变化模式与空间角度对称
变化前后的比率

%分配贴片天线的阵列元素cellAntenna。元素= patchElement;%显示SINR地图如果isvalid (f)关闭(f)结束sinr (tx,“近战的”,…“ReceiverGain”rxGain,…“ReceiverAntennaHeight”rxAntennaHeight,…“ReceiverNoisePower”rxNoisePower,…“MaxRange”isd,…“决议”isd / 20)

总结

这个例子展示了如何构建一个5 g城市macro-cell测试环境组成的六角形的19个细胞网络站点,每个包含3分区细胞。signal-to-interference-plus-noise比(SINR)可视化地图上不同的天线。以下的观察结果:

一个矩形天线阵列可以提供更大的方向性,因此SINR高峰值比单个天线元素的使用。
面朝外的叶SINR的周边地图上代表区域不发生干涉。一个更实际的建模技术是复制,或环绕,细胞网站扩大几何这周边地区类似干涉内政领域经验。
使用矩形天线阵,传播路径损耗模型估计增加也导致更高的SINR值由于更少的干扰。
两个在天线阵列天线元素:一个equation-based元素使用相控阵系统工具箱和一个补丁天线元素使用天线工具箱™。这些制作类似的SINR的地图。

引用

[1]报告ITU-R m (imt - 2020。EVAL)无线接口技术评估指南imt - 2020”, 2017。https://www.itu.int/md/r15 sg05 - c - 0057

[2]报告ITU-R M.2135-1”IMT-Advanced无线接口技术评估指南”,2009。https://www.itu.int/dms_pub/itu - r/opb/rep/r代表m.2135 e.pdf——1 - 2009 - pdf

[3]太阳,S。,Rapport, T.S., Thomas, T., Ghosh, A., Nguyen, H., Kovacs, I., Rodriguez, I., Koymen, O.,and Prartyka, A. "Investigation of prediction accuracy, sensitivity, and parameter stability of large-scale propagation path loss models for 5G wireless communications."IEEE车辆技术,第65卷,第五,pp.2843 - 2860, 2016年5月。