SINR地图为5G城市宏观细胞测试环境

此示例使用：

打开直播脚本

此示例显示了如何构建5G城市宏观小区测试环境，并在地图上可视化信号到干扰加噪声比（SINR）。测试环境基于报告ITU-R M. [IMT-2020.eval] [1]中定义的指导方针，用于评估5G无线电技术。此报告在第8.2节中定义了几个测试环境和使用情况。该示例中的测试环境基于具有高用户密度和交通负荷的城市环境，专注于行人和车辆用户（密集的城市嵌入式）。测试环境包括六边形单元网络以及使用相控阵系统工具箱™实现的自定义天线阵列。

定义网络布局

5G Technologies的测试环境指南重用了ITU-R M.2135-1 [2]第8.3节中定义的4G技术中定义的测试网络布局，如下所示。布局由19个位于六边形布局的网站组成，每个站点有3个细胞。相邻站点之间的距离是站点间距离（ISD），取决于测试使用情况。对于密集的城市突发性测试环境，ISD为200米。

使用Mathworks Glasgow作为中心位置创建网络布局中的单元站点的位置。

％定义中心位置站点（单元格1-3）centersite = txsite（'名称'那'mathworks glasgow'那......'纬度'，55.862787，......'经度'，-4.258523）;％初始化从中心位置到每个单元站点的距离和角度的阵列，其中％每个网站有3个细胞numcellsites = 19;SitiTistans = Zeros（1，Numcellsites）;SiteAngles = Zeros（1，Numcellsites）;％定义6个位置内环的距离和角度（电池4-21）ISD = 200;％间位距离第一次（2：7）= ISD;SiteAngles（2：7）= 30：60：360;百分比定义6位点的中环的距离和角度（电池22-39）SitiTistans（8:13）= 2 * ISD * COSD（30）;SiteAngles（8:13）= 0：60：300;％定义6个位置的外环的距离和角度（电池40-57）SitiTistans（14:19）= 2 * ISD;SiteAngles（14:19）= 30：60：360;

定义单元参数

每个细胞位点具有对应于每个单元的三个发射器。创建阵列以定义每个单元变送器的名称，纬度，纵向和天线角。

％初始化单元格变送器参数阵列numcells = numcellsites * 3;Celllats = Zeros（1，Numcells）;Celllons = Zeros（1，Numcells）;Cellnames = strings（1，Numcells）;Cellangles = Zeros（1，Numcell）;％定义单元扇区角度细胞阵容= [30 150 270];每个单元站点位置的％，每个单元格发射器填充数据Cellind = 1;为了siteind = 1：numcellsites％计算站点位置使用中心站点的距离和角度[Celllat，Celllon] =位置（Centersite，SiteItnAnts（Siteind），SiteAngles（Siteind））;％分配每个单元格的值为了cellectorangle = cellectorangles细胞序列（cellind）=“细胞 ”+ Cellind;细胞（Cellind）= Celllat;细胞（Cellind）= Celllon;Cellangles（Cellind）= Cellectorangle;Cellind = Cellind + 1;结尾结尾

创建发射机站点

使用上面定义的参数创建发射器站点以及为密集城市嵌入式定义的配置参数。发射网站查看器并使用该地图图像底图财产。或者，通过单击右侧的第二个按钮打开站点查看器中的基础映射选择器。选择“地形”以选择具有地形，街道和标签的底图。

使用报告ITU-R M的表8-2（b）定义发射机参数。[imt-2020.eval]FQ = 4E9;密集城市委员会的％载波频率（4 GHz）antheight = 25;％M.txpowerdbm = 44;DBM中的％传输功率TxPower = 10. ^（（txpowerdbm-30）/ 10）;％将dbm转换为w％创建单元格变送器站点txs = txsite（'名称'，细胞名称，......'纬度'，celllats，......'经度'，celllons，......'antennaangle'，cellangles，......'antennaheight'，antheight，......'发射机罚款'，fq，......'变送器发动机'，TxPower）;％启动站点查看器查看器= SiteViewer;％在地图上显示网站显示（TXS）;查看器.Basemap =.'地形';

创建天线元素

ITU-R第8.5节[1]为基站天线定义天线特性。天线被建模为具有一个或多个天线面板，其中每个面板具有一个或多个天线元件。使用相控阵系统工具箱来实现报告中定义的天线元素模式。

％定义图案参数azvec = -180：180;elvec = -90：90;am = 30;％最大衰减（DB）倾斜= 0;％ 倾斜角度AZ3DB = 65;方位角％3 dB带宽EL3DB = 65;高度％3 dB带宽％定义天线图案[az，el] = meshgrid（azvec，elvec）;azmagpattern = -12 *（az / az3db）。^ 2;Elmagpattern = -12 *（（el-tilt）/ el3db）。^ 2;组合的agattern = azmagpattern + elmagpattern;组合agattern（组合agattern <-am）= -am;在最大衰减时％饱和phasepattern = zeros（尺寸（组合使用薄膜模板））;％创建天线元素andennaelement = phased.cantomantennaeLement（......'azimuthangles'，azvec，......'升级'，elvec，......'magnitudepattern'，组合agpattern，......'phasepattern'，phasepattern）;％显示辐射图案f =图;图案（天线，FQ）;

显示单个天线元件的SINR地图

使用单个天线元素和自由空间传播模型可视化SINR。对于在发射器站点的范围内的地图上的每个位置，信号源是具有最大信号强度的单元，并且所有其他小区都是干扰源。网络内没有颜色的区域表示SINR低于-5 dB的默认阈值的区域。

％为每个单元变送器分配天线元件为了tx = txs tx.antenna = antienneelement;结尾使用报告ITU-R M的表8-2（b）定义接收器参数。[imt-2020.eval]bw = 20e6;％20 MHz带宽rxnoisefigure = 7;％ D brxnoisepower = -174 + 10 * log10（bw）+ rxnoisefigure;rxgain = 0;％dbi.rxantennaheight = 1.5;％M.％显示SINR地图如果ISValid（f）关闭（f）结尾SINR（TXS，'可用空间'那......'接受'，rxgain，......'recativerantennaheight'，rxantennaheight，......'接收人力'，rxnoisopower，......'maxrange'，ISD，......'解析度'，ISD / 20）

创建8×8矩形天线阵列

定义天线阵列以增加方向增益并增加峰值SINR值。使用相控阵系统工具箱创建8×8均匀的矩形数组。

％定义数组大小nrow = 8;ncol = 8;％定义元素间距lambda = physconst（'LightSpeed'）/ FQ;drow = lambda / 2;DCOL = lambda / 2;％定义锥形以减少侧链dbdown = 30;Taperz = Chebwin（Nrow，DBDown）;Tapery = Chebwin（NCOL，DBDown）;点击= taperz * tapery。';％乘法矢量锥度获得8×8渐变值％创建8×8天线阵列Cellantenna = Phased.ura（'尺寸'，[nrow ncol]，......'元素'，拐点，......'ElementsPacing'，[drow dcol]，......'锥形'，轻敲，......'Arraynormal'那'X'）;％显示辐射图案f =图;图案（Cellantenna，FQ）;

显示8×8天线阵列的SINR地图

使用均匀的矩形天线阵列和自由空间传播模型可视化SINR。施用机械倾斜，以照亮各个变送器周围的预期地区。

％分配每个小区发射器的天线阵列，并申请下来。％没有下降，图案对于发射器附近太窄而来。下降= 15;为了tx = txs tx.antenna = Cellantenna;tx.antennaangle = [tx.antennaangle;-downtilt];结尾％显示SINR地图如果ISValid（f）关闭（f）结尾SINR（TXS，'可用空间'那......'接受'，rxgain，......'recativerantennaheight'，rxantennaheight，......'接收人力'，rxnoisopower，......'maxrange'，ISD，......'解析度'，ISD / 20）

使用近距离传播模型显示SINR地图

使用近距离传播模型[3]可视化SINR，为测试场景[3]，其中5G城市微小区和宏小区情景的路径损耗。与自由空间传播模型相比，该模型产生了一个SINR地图，其显示出降低的干扰效果。

SINR（TXS，'逼近'那......'接受'，rxgain，......'recativerantennaheight'，rxantennaheight，......'接收人力'，rxnoisopower，......'maxrange'，ISD，......'解析度'，ISD / 20）

使用矩形贴片天线作为数组元素

上面的分析使用了使用ITU-R报告中指定的等式定义的天线元件[1]。天线元件需要提供9.5 dBi的最大增益和大约30dB的前后比率。现在使用标准半波长矩形微带贴片贴片天线更换与实际天线模型的等式的天线元件定义。天线元件提供约9dBI的增益，尽管较低的前回比。

％设计半波长矩形微带贴片天线PatcheLement = Design（PatchmicroStrop，FQ）;patmenElement.width = parmeneLement.length;pationelement.tilt = 90;patmenlement.tilTaxis = [0 1 0];％显示辐射图案f =图;图案（PationElement，FQ）

使用8-×8阵列中的贴片天线元件显示SINR地图

使用贴片天线作为数组元素更新闭合传播模型[3]的SINR地图。此分析应根据ITU-R报告捕获与基于方程的天线规范的偏差的效果[1]，包括：

峰值增益的变化
空白对称的变化
前后比率的变化

％将修补程序天线分配为数组元素Cellantenna.element = poldelement;％显示SINR地图如果ISValid（f）关闭（f）结尾SINR（TXS，'逼近'那......'接受'，rxgain，......'recativerantennaheight'，rxantennaheight，......'接收人力'，rxnoisopower，......'maxrange'，ISD，......'解析度'，ISD / 20）

概括

该示例显示了如何构建由19个细胞网站的六边形网络组成的5G城市宏观小区测试环境，每个都包含3个扇区细胞。信号到干扰加噪声比（SINR）在用于不同天线的地图上可视化。进行以下观察结果：

矩形天线阵列可以提供更大的方向性，并且因此比使用单个天线元件的使用峰值。
SINR地图周边上的向外凸起表示发生较小干扰的区域。一种更现实的建模技术将是复制或包裹的细胞位点以扩展几何形状，使得周边区域经历类似的干扰作为内部区域。
使用矩形天线阵列，估计增加的路径损耗的传播模型也导致由于干扰较小而导致的SINR值更高。
在天线阵列中尝试了两个天线元件：使用相控阵系统工具箱和使用天线工具箱的贴片天线元件的基于等式的元件。这些产生类似的SINR地图。

参考

[1]报告ITU-R M. [IMT-2020.Eval]，“IMT-2020”的无线电接口技术评估指南，2017,307。https：//www.itu.int/md/r15-sg05-c-0057

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

[3] Sun, 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."车辆技术的IEEE交易，2016年5月，第65号，第2843-2860卷，第65页。