Atoll 射线跟踪操作手册

Aster 射线跟踪模型

操作手册 版本：2.5.4

1介绍 (3)

2安装 (4)

系统要求和硬件要求 (4)

程序安装 (4)

硬件狗驱动安装 (6)

3地图数据 (6)

地图对象数据模拟Above Surface Object Digital Model（ASODM） (6)

3.1.1确定性传播类型 (7)

3.1.2统计性传播类型 (7)

支持的地图数据的不同搭配 (8)

3.2.1仅有地物分类地图 (8)

3.2.2仅有地物高度地图，无地物分类地图 (8)

3.2.3地物高度和地物分类地图都有 (8)

3.2.43D Building Vector地图 (8)

4Aster模型中的设置 (8)

General 标签 (8)

Configuration标签 (9)

Clutter标签 (10)

Geo标签 (11)

Ray Tracing标签 (12)

5Aster模型预测覆盖图示例 (13)

6Aster模型校正 (15)

Aster模型 Analysis (15)

Aster模型校正 (16)

1介绍

Aster模型是Atoll中一个可选的射线追踪传播模型，由Forsk公司发布和支持，作为Atoll的一个可选功能。

Aster模型是一个预校正模型，支持所有无线技术，GSM、UMTS、CDMA2000、LTE、Wi-Fi等，支持从150MHz到5GHz范围内的频段。Aster模型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等。支持不同类型的传播环境：密集城区、城区、郊区等，特别适合于带有高精度地图的密集城区环境。利用CW测量数据，Aster模型可以进行自动模型校正。

Aster模型主要考虑楼顶的垂直衍射和基于射线追踪算法的水平衍射和反射。

本文档主要介绍Aster模型的先进功能特性，及从安装、参数设置到在Atoll中进行使用的过程，主要目的让用户能了解Aster的基本特性，及学会如何在Atoll中使用Aster模型进行计算。

本文档在介绍参数设置及操作的过程中，会涉及到Demo工程中的地图和数据，用户可以在我们提供的Aster试用光盘中找到本文档涉及的所有工程与地图数据。更多关于Aster的描述，请参考Aster英文版用户使用手册。

本文档工程所用的是Aster 2.5.4.234版本。

2安装

系统要求和硬件要求

下面硬件配置是Atoll单用户环境下的建议配置，如果Atoll和Aster同时运行的情况下，建议电脑的硬件配置比下面建议的配置性能再高一些。

硬件/软件建议配置

处理器Core i7或同等级别CPU

RAM 8 GB 或更高

硬盘空间

512GB或以上（推荐使用SSD硬盘）

（依据本地地图数据，路径损耗数据的大小

)

操作系统

●Atoll 32位：Windows XP、Windows Vista、Windows

7/8/8.1、Windows Server 2003/2008/2012。

●Atoll 位：Windows 7/8/8.1、Windows Server

2008/2012。

Aster支持单机版License，也支持网络版License，一个License最大可同时支持电脑4个线程的计算。Aster 模型支持与Atoll 3.2.1版本及之后版本配合使用；支持Atoll的分布式计算。

程序安装

1) Aster有的安装程序，需在安装了Atoll之后再进行Aster的安装。Aster提供位和32位的安装程

序，如下图第一个为32位安装程序，第二个为位安装程序：

安装时，请根据Atoll版本进行安装，如Atoll版本是位，请选用位的Aster安装程序进行安装；否则，请安装Aster 32位的程序。

3) 在安装步骤的第二页上，输入安装路径（缺省路径是C:\\Program File\\Forsk\\Aster，如安装32位，缺省安装

在C:\\Program Files (X86)\\Forsk\\Aster）。安装Atoll最少需要的硬盘空间是31.1MB。

4) 继续点击Next则去到第三页设置“开始”启动路径：

5) 设置好之后点击Next，在第四页点击Install开始安装：

6) 安装完成后，点击Finish退出。

7) 运行Atoll，打开任何一个工程或者新建一个工程，Aster在Parameters->Propagation Models：

硬件狗驱动安装

目前，Aster使用的硬件狗需要安装驱动程序lmsetup.exe，位于\\Aster\\Setup files，安装之后插上硬件狗即可使用。详细安装操作请参考《Aster license安装操作步骤》或咨询atollsupport@forsk.com.cn。

3地图数据

Aster模型模型是射线追踪模型，设计的初衷是为了城区的环境，也适用于郊区和农村环境。为了提高计算的准确性，需要更精确的地图数据。通常需要以下地图数据：

●海拔高度地图（DTM）

●地物分类地图（Clutter Class）

●地物高度地图（Clutter height）和/或3D建筑物高度地图（Building Vector，shp或tab格式）

地图对象数据模拟Above Surface Object Digital Model（ASODM）

Aster模型建立ASODM，由两部分组成：

●ASOMD类型：也叫传播类型（Propagation classes），有确定性和统计性之分，与地物分类类似。通常

由地物分类地图得出。

●ASOMD高度：描述地面对象的高度，通常由地物高度地图、3D building vector或者默认的地物高度得

出。

3.1.1 确定性传播类型

如果地图精度够高的话，比如5米精度以上，就会使用这种传播类型，主要是由地物分类地图或矢量地图决定的。在Aster 模型中，会显示下面的传播类型（具体设置会在后续章节描述）：

传播类型 描述 计算

0 - Open 所有开阔地、街道、广场、公园等 开阔空间、无线信号自由传播 1 - Water 海、河流、湖泊等

2 – Elevated Open 楼顶区域或高架顶部区域 信号在很多障碍物（建筑物）的区域传播，在其顶部接收信号

3 – Trees 树木、森林等

描述植被信息，无线信号经过的时候会有损耗、反射和散射

4 – Building type1 建筑物。定义三种类型的建筑物模拟不同的传播效应

描述建筑物的阻档信息。无线信号在建筑物上的反射和衍射。无线信号值不是直接计算得到，而是从周围的开阔地的信号插值得到。

5 – Building type2

6 – Building type3

7 - Bridge 桥梁、高速路等

计算桥面上的信号传播。无线信号在桥下也会传播。

下图的左边部分是一些典型的clutter classs ，右边是Aster 的Propagation Class ，图中给出了Aster 默认的匹配关系。

3.1.2 统计性传播类型

在比较低精度（例如20米精度）的时候会使用这种传播类型进行计算。根据地物分类地图选择下面的的传播类型：

传播类型

描述

计算

10 – Mixed Vegetation 公园或者带有树木的开阔地 信号经过的时候会有损耗和垂直衍射。Clearance area 是接收机在地面接收的位

置。

11 – Sparse Buildup 不太密集的建筑物区域 12 – Dense Buildup 密集的建筑物区域

3.2.1仅有地物分类地图

这时，使用默认的地物高度或者用户在地物分类地图中自定义的高度，又或者是使用3D Building Vector中的建筑物高度。如果两者都有的话，以3D Building Vector数据为准进行计算。

3.2.2仅有地物高度地图，无地物分类地图

使用默认的传播类型。

3.2.3地物高度和地物分类地图都有

通常情况下，地物高度地图的精度高于地物分类地图。

●如果地物高度地图位于Open/Water：统计性分类变成确定性分类。

●如果地物高度地图比较高，但地物地图精度低，这时本属于统计性分类，但会转成确定性分类。

●如果地物分类地图的精度比地物高度地图的精度高时，遇到Open/Water传播类型时，高度会强制为0。

3.2.43D Building Vector地图

此地图不是必须，但如果有的话，可以增加ASODM的准确性。通常支持的格式为shp或者tab格式。

关于地图数据描述更详细的说明，请查看Aster模型用户手册。

4Aster模型中的设置

右键Aster模型，选择属性Properties，可进入Aster模型设置。这里以Demo中的Brussels地图为例。

General 标签

此标签下可设置模型的名字，如下图所示：

Configuration标签

此标签而中可定义考虑室内计算或者室内天线参数。

●Configuration status中可查看当前的配置情况，默认为Standard configuration标准配置，可通过右键

Aster模型，选择Configuration进行配置，如下图所示：

Standard：适用于所有环境，允许射线追踪计算。

Macro：适用于宏蜂窝环境，仅使用垂直衍射（不带射线追踪功能）。

Micro：适用于微蜂窝环境，带有射线追踪功能以及微蜂窝模式计算。

如果是经过校正的模型，此处会显示From Calibration。

●Indoor Calculation此处如果勾选上Enable，表示考虑室内穿透损耗计算：

Apply indoor losses默认为1-Yes，考虑室内穿透损耗，0-No表示不考虑。当考虑穿透损耗时，使用的是Clutter标签页中设置的损耗值，具体可查看Clutter标签页介绍。

Indoor calculations only表示仅计算室内覆盖，预测图只出室内的，默认为0-No。If receiver height more than(m)默认为2，表示当接收机高度大于2米时，才会出室内覆盖。如果接收机是低于2米，覆盖图就是室外加室内的。

●Indoor antenna

当勾选Enable outdoor relocation时，会强制把位于室内的天线放在室外。通常情况下，天线是位于室外的，但有时候基站的天线挂高弄错，本来应该是位于室外的天线变成了室内的天线，这时这个功能可以帮助将天线自动移动室外。如果不勾选，将会按实际天线高度进行计算。

点击Setup按钮之后，在弹出的如下界面中可设置自动重置天线位置算法：

Relocate outdoor：选择重置天线位置的环境如下：

- Always：表示把检查到所有位于室内的天线强制放置到室外。

- Under certain conditions表示检查到位于室内的天线，满足下面的条件才可以移动到室外：

⏹如果室外的位置在New location with 中定义的范围之内，缺省是50米或者

⏹Antenna agin greater than天线增益大于定义的增益，缺省是11dBi。

Where to relocate：选择放置天线的位置

- Facade：室内天线将会放置到附近的室外楼侧，保持天线挂高不变。

- Roof：室内天线将会放置到楼房顶部，天线挂高增加Antenna height offset above the roof中设置的值，缺省为2米。

- Facade or roof：室内天线将会旋转到附近的室外楼侧或者楼房顶部。缺省为Facade or roof。

Indoor calculation within antenna building：选择室内天线计算的位置

- At antenna height：假设接收机的高度与发射机一样进行路损计算，考虑室内穿透损耗。

- At receiver height：假设接收机的高度为Atoll中定义的接收机高度进行路损计算，考虑室内穿透损耗。

缺省为At receiver height。

Clutter标签

这里设置的是与Clutter相关的参数，当地物地图导入之后就会自动识别地物所对应的Aster传播类型，Aster 传播类型的介绍可查看3.1章节，如下图所示：

况下可以设置此值，如果具备Clutter height地图的情况下，此处可以不需要设置。点击右边的按钮，如下：

勾选Sepcific propagation class parameters之后，可指定各种地物类型所对应的固定穿透损耗Penetration loss 与每米衰减值Linear loss以及Clearance。Clearance表示接收机到发射机之间的范围内所设置的距离为空地。

对于Clutter标签中列出的确定性传播类型和统计性传播类型中都可以设置各种地物类型所对应的固定穿透损耗

Penetration loss与每米衰减值Linear loss以及Clearance，同时也提供了缺省值。用户可根据需求修改。

本例中，此处保持缺省值不变。

Geo标签

当有地物高度地图提供的时候，可以通过下面的设置使统计性传播类型转成确定性传播类型。

如果有3D矢量建筑物地图，则勾选Use Vectors，在File中选择地图的路径，地图格式要求Tab或者Shp文件，选择完地图之后，在弹出的Polygon Definition中勾选Use“height” from file attribute，然后旁边的下拉菜单中选择高度来自哪个字段，这里Demo地图使用的是HEIGHT，因此这里选择HEIGHT。如果没有找到高度信息，则会采用Default height中定义的值。

Height defined above mean sea level (AMSL)表示指定Default height中定义的值高于平均海平面。

Default propagation class：表示当矢量地图中没有指定当中的类型为统计性的还是确定性的传播类型时，则使用这里指定的默认传播类型。

User Propagation class from file attribute中勾选上的话可设置读取的传播类型字段，如果没有设置则用Default propagation class中的默认值代替。

Use this definition as default勾选上的话，会将这里的设置做为默认值。

本例中导入\\Geo_Data\\Brussels\\Height_Vectors当中的3D building vector数据。

Ray Tracing标签

此处设置是否考虑射线追踪的算法。勾选上的话表示考虑。

Radius(m) ：设置射线追踪处理时的水平衍射和反射的考虑范围。超过这个范围的话，信号电平计算就不会考虑水平衍射和反射。缺省为800米，推荐值也是800米。

Max Number of diffactions and reflections：定义最大考虑衍射和反射的射线数量，最多10个。推荐4个。射线数量越多，计算时间会越长。

5Aster模型预测覆盖图示例

本例中，Aster模型使用默认设置时，即Apply indoor losses选择0-No。

在Transmitter中设置使用Aster传播模型，计算半径5000米，计算精度20米。计算出来的预测图如下：

修改Apply indoor losses，选择1-Yes, 在Transmitter中设置使用Aster传播模型，计算半径5000米，计算精度20米。计算出来的预测图如下：

修改计算区域和计算半径为800米，精度为1米，预测图精度为1米的时候，覆盖图如下：

再修改模型为如下，只计算室内覆盖效果：

6Aster模型校正

Aster模型支持基于CW测量文件的自动校正。CW文件的测量、收集、过滤处理及如何导入到Atoll中，请参考专门的Atoll模型校正文档，这里就不重复介绍。

在提供的Demo数据中，可导入\\CW_Measurements_Files中的数据做为练习。

右键Aster模型，选择Duplicate复制一个Aster模型，用于模型校正。

Aster模型 Analysis

在下面的窗口中，选择要进行模型校正的CW文件，然后点击Start analysis…，Aster模型开始进行分析功能。

Std Dev、RMS、95%Error Range等。点击 Export，可以导出统计报告信息为html格式。

Aster模型校正

右键复制的Aster模型，选择Calibration，如下图所示：

在弹出的窗口中选中需要校正的CW测试数据，如下参数可考虑设置：

Optimize spread of means：表示优化所有数据的离散平均。

Spread of means weighting：用于高级参数校正模式。更详细的了解，可参考Aster的模型校正手册。

Resolution(m)：此处可填写地图精度。默认为5米。

Indoor points：如果选择Ignore表示不考虑落在Indoor的测量点，也可以通过下拉菜单选择Use，即考虑Indoor的测量点。默认为Ignore。

Reset to defaults：表示重置此界面中的参数回到默认值。

点击Start Calibration…，进入校正计算过程。校正结束后，弹出下面的结果窗口：

点击Commit即可提交结果。点击Export可导出结果为Html格式。