CN101141774B - 一种码分多址业务的无线网络规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种码分多址业务的无线网络规划方法，根据人口数据库生成规划区域的话务密度分布图及区域初始网络拓扑结构后，计算规划区域内各小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例并将规划区域内各小区的用户分布比例与规划区域的网络平均用户比例的差值的绝对值与负载差值门限的绝对值进行比较，若比较的结果为比例差值的绝对值大于负载差值门限的绝对值，调整比例差值对应的小区所在站点的网络拓扑结构后重新计算该小区的用户分布比例并进行比较调整，否则，输出当前规划结果。本发明所述技术方案利用人口数据库模拟实际用户分布以调整网络拓扑结构，最大程度实现了规划区域内小区的负荷均分，降低了后期网络优化的难度。

Description

一种码分多址业务的无线网络规划方法

技术领域

本发明涉及一种无线网络规划方法，尤其是一种码分多址业务的无线网络规划方法。

背景技术

CDMA/WCDMA(码分多址)是一个自干扰系统，CDMA/WCDMA的网络容量和网络覆盖是互相影响的。在CDMA/WCDMA进行网络规划时，既要考虑特定传播环境下规划区域内不同小区的覆盖半径，也要考虑不同负载的情况下各个小区的覆盖半径。

用户的分布情况是影响CDMA/WCDMA网络规划结果的一个重要因素。容量规划的目标是在满足用户容量需求的同时，使得规划区域内各小区的负载均衡，避免出现某些小区话务过热的情况。也就是说，要尽量使规划区域内的网络拓扑结构与用户分布一致，让规划区域内各个小区配置的信道资源都能得到充分利用，避免出现浪费或者拥塞的情况。在公开日为2004.11.24的申请号为03131037.0的名为《一种码分多址业务的无线网络规划方法》的专利申请中，提出了通过调整小区负载来实现网络规划中小区覆盖与容量平衡的方法。然而，在实际情况中小区负载是由实际的用户分布来确定的，属于不可调节的用户行为，因而较难实现容量规划的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述缺陷而提供一种既能满足区域内各小区用户容量需求，又能实现各小区的负载均衡的码分多址业务的无线网络规划方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

一种码分多址业务的无线网络规划方法，包括以下步骤：

1.1 初始化规划参数，输入规划区域内的人口数据库，所述人口数据库是所述规划区域的人口信息；以及输入所述规划区域内不同地物上的用户渗透率；

1.2 根据所述规划区域内的人口数据库以及所述规划区域内不同地物上的用户渗透率生成所述规划区域的话务密度分布图；

1.3 根据所述规划区域的总面积A和所述规划区域内的小区个数M生成所述规划区域的网络拓扑结构；

1.4 根据所述规划区域内各小区导频功率生成所述规划区域内各小区的最强导频覆盖图；

1.5 根据所述规划区域的话务密度分布图计算所述规划区域内各小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例；

1.6 根据所述小区个数计算所述规划区域内的网络平均用户比例，将所述规划区域内各小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例的差值的绝对值与负载差值门限的绝对值进行比较，若比较的结果为所述比例差值的绝对值大于所述负载差值门限的绝对值，则调整所述比例差值对应的小区所在站点的网络拓扑结构，并回到步骤1.4；否则，输出当前的网络拓扑结构以及站点、小区个数作为规划结果。

上述方案步骤1.1中初始化规划参数包括设置单小区极限负载L_single、所述负载差值门限，确定规划区域传播环境以及规划区域所在地图单个像素的边长R₁，并预设设计负载值L_total或单用户话务量T_single。

上述方案步骤1.2中，若将在所述地图的单个像素上的地物i对应的用户渗透率记为P_i，人口数据库中单个像素面积上的人口密度记为T，则所述单个像素上的话务密度TD＝T*P_i。

上述方案步骤1.3包括：

4.1 计算满足所述规划区域覆盖需求的小区个数，记为M1；

4.2 计算满足所述规划区域容量需求的小区个数，记为M2；

4.3 取M1、M2中的较大值为所述规划区域内的小区个数M；

4.4 根据所述规划区域的总面积A和所述规划区域内的小区个数M生成所述规划区域的网络拓扑结构。

上述方案步骤4.1包括：

5.1 根据所述规划区域设置的天馈参数和传播模型计算所述规划区域内站点的平均覆盖半径；

5.2 根据所述规划区域内站点的平均覆盖半径计算所述规划区域内小区的平均覆盖面积，记为C；

5.3 计算满足所述规划区域覆盖需求的小区个数M1＝A/C。

上述方案中步骤4.2中，若预设了设计负载值L_total，则根据所述单小区极限负载L_single得到满足所述规划区域容量需求的小区个数M2＝L_total/L_single；

若预设了单用户话务量T_single，根据所述规划区域的总面积A、所述规划区域所在地图单个像素的边长R₁以及所述单个像素上的话务密度TD得到所述规划区域内的总用户数为T_total：

$T_{\mathrm{total}}=[\underset{m=1}{\overset{A/(R_1\×R_1)}{\mathrm{\Σ}}}(R_1\×R_1)\×{\mathrm{TD}}_m]\×T_{\sin \mathrm{gle}}$

其中，m为所述规划区域的像素个数，TD_m为第m个像素上的话务密度，从而得到满足所述规划区域容量需求的小区个数M2＝T_total*T_single/L_single。

上述方案步骤1.5包括：

7.1 根据统计的所述规划区域各小区的最强导频覆盖面积计算所述规划区域各小区最强导频覆盖范围内的用户数，若第k个小区的最强导频覆盖面积记为A_k，则由所述规划区域的总面积A、所述规划区域所在地图单个像素的边长R₁以及所述单个像素上的话务密度TD得到第k个小区的最强导频覆盖范围内的用户数为T_k：

$T_k=\underset{m=1}{\overset{A_k/(R_1\×R_1)}{\mathrm{\Σ}}}(R_1\×R_1)\×{\mathrm{TD}}_m$

其中，m为第k个小区中的像素个数，TD_m为第m个像素上的话务密度，k取1，2，…，M。

7.2 根据所述规划区域各小区最强导频覆盖范围内的用户数计算所述规划区域内各小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例，其中，第k个小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例为

k取1，2，…，M。

上述方案步骤1.6中，当比较的结果为所述比例差值的绝对值大于所述负载差值门限的绝对值时，若所述比例差值对应的小区所在站点的平均用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例的差值的绝对值大于所述负载差值门限的绝对值，则调整所述站点的高度和位置；否则，调整所述站点的方向角和下倾角。

上述方案中，所述规划区域的网络平均用户比例为：

                    (1/M)×100％；

所述站点的平均用户分布比例为：

所述小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例差值为：

所述站点的平均用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例差值为：

本发明的有益效果主要表现在：本发明提供的技术方案利用人口数据库模拟实际话务分布，由于该数据库包含了全球比较准确的人口信息，通过对该数据库的合理处理，得到了规划区域的用户分布信息，为获得准确合理的规划结果打下了基础；同时，本发明将容量规划与覆盖规划有机结合，根据实际用户分布调整网络拓扑结构，最大程度实现规划区域内小区的负荷均分，降低了后期网络优化的难度。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明一实施例的流程图。

具体实施方式

本发明的主要构思为：用户的话务分布直接影响码分多址业务的无线网络最终的规划结果，利用人口数据库以及合理的设计参数可以很好的模拟实际用户的分布情况；同时，结合人口数据库判断小区导频覆盖范围内的用户分布比例与网络平均用户比例的差值的绝对值是否大于预设的负载差值门限的绝对值，如果大于则调整网络拓扑结构直至满足需求。实践中，可以将规划区域整个规划也可按照传播环境分为几个片区，每个片区分别单独规划。

参见图1，一种码分多址业务的无线网络规划方法，包括以下步骤：

步骤1、初始化规划参数，包括单小区极限负载L_single、负载差值门限、设计负载值L_total或单用户话务量T_single；其中，设计负载值L_total与T_single只需要输入一个即可。同时，确定规划区域的范围、传播环境，输入所述规划区域内的人口数据库以及所述规划区域内不同地物上的用户渗透率并获得规划区域所在地图单个像素的边长为R₁米。

地物是地图包含的一部分内容，不同地物上的用户渗透率是指不同地物上人口成为移动用户的比例，例如密集城区的用户渗透率大于农村的用户渗透率，将在所述地图的单个像素上的地物i对应的用户渗透率记为P_i；人口数据库的格式如下：人口数据库中单个像素边长为R₂米，R2是R1的整数倍，人口数据库给出每R₂×R₂平方米上的人口数，记为T_j，则单个像素面积上的的人口密度为T＝T_j/(R₂×R₂)。

步骤2、根据所述人口数据库以及不同地物上的用户渗透率生成话务密度分布图；单个像素上的话务密度TD＝T*P_i。

步骤3、据所述规划区域的总面积A和所述规划区域内的小区个数M生成所述规划区域的网络拓扑结构：

(1)根据设置的天馈参数、传播模型计算站点的覆盖半径；

(2)统计规划区域的总面积A，根据小区所在站点的覆盖半径计算每个小区的覆盖面积C，A/C就可以得到满足覆盖需求的小区个数，记为M1；

(3)若已知L_total，则得到满足容量需求的小区个数M2＝L_total/L_single；

(4)若已知T_single，则首先根据话务密度分布图计算规划区域内总用户数为T_total：

$T_{\mathrm{total}}=[\underset{m=1}{\overset{A/(R_1\×R_1)}{\mathrm{\Σ}}}(R_1\×R_1)\×{\mathrm{TD}}_m]\×T_{\sin \mathrm{gle}}$

其中，m为所述规划区域内的像素个数，TD_m为第m个像素上的话务密度，从而得到满足容量需求的小区个数M2＝T_total*T_single/L_single。

(5)取M1、M2中的较大值，记为M，根据M和A，生成所述规划区域的初始网络拓扑结构。

步骤4、根据所述规划区域内各小区导频功率生成所述规划区域内各小区的最强导频覆盖图，规划区域内某小区的最强导频覆盖图是由该小区内所有接收的最强导频信号强度作为该小区导频强度的像素组成。

步骤5、根据所述规划区域的话务密度分布图计算所述规划区域内各小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例；

(1)统计每个小区的最强导频覆盖面积，若第k个小区的最强导频覆盖面积记为A_k，则第k小区最强导频覆盖范围内的用户数T_k为：

$T_k=\underset{m=1}{\overset{A_k/(R_1\×R_1)}{\mathrm{\Σ}}}(R_1\×R_1)\×{\mathrm{TD}}_m$

其中，m为第k个小区中的像素个数，TD_m为第m个像素上的话务密度，k取1，2，...，M；

(2)计算所述规划区域内各小区的用户分布比例，计算方法如下：

$\frac{T_k}{\underset{1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{T}_k}\×100\%$

其中，k取1，2，...，M。

步骤6、所述规划区域内各小区的用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例进行比较：若小区的用户分布比例与规划区域的网络平均用户比例的差值的绝对值大于负载差值门限的绝对值，且所述小区所在站点的平均用户比例与规划区域的网络平均用户比例的差值的绝对值超过负载差值门限的绝对值，则调整该站点的高度和位置；若小区的用户分布比例与规划区域的网络平均用户比例的差值的绝对值超过负载差值门限的绝对值，且所述小区所在站点的平均用户比例与规划区域的网络平均用户比例的差值的绝对值小于或等于负载差值门限的绝对值，则调整该站点的方向角和下倾角，其中，

所述规划区域的网络平均用户比例为：

(1/M)×100％；

所述站点的平均用户分布比例为：

所述小区的用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例差值为：

所述站点的平均用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例差值为：

若比较的结果符合上述条件，则对所述规划区域作出上述调整后回到步骤4，否则输出规划区域当前的网络拓扑结构以及站点、小区个数作为最终的规划结果。

参见图2，以某地网络规划为例，进一步介绍本发明的技术方案。

1、该规划项目的初始化信息如下：

(1)运营商的规划需求为：覆盖区域为城区环境，单用户话务量为0.015Erl；

(2)初始化负载差值门限为±20％；

(3)城区规划采用30m高的基站；

(4)单小区极限负载为26.4Erl；

(5)地图与人口数据库中单个像素的边长均为50m，地图共定义了10种地物类型，每种地物类型的用户渗透率如表1所示；

地物分类	用户渗透率
		农村	10％
空旷地	20％
		工厂	30％
商业区	70％
		高楼	60％
绿地	5％
		森林	1％
水	1％
		普通建筑	45％

地物分类	用户渗透率
		住宅区	30％

表1

2、将每50×50平方米上的人口数乘以对应的不同地物的用户渗透率再除以2500平方米，就得到了规划区域内每个象素上的用户密度；

3、生成6个三扇区的初始网络拓扑结构；

(1)依据覆盖面积需要18个小区；

(2)统计规划区域内总的用户数为20,000，单用户话务量为0.015Erl，则依据容量需求需要12个小区；

(3)两者取较大值，即18个小区；

(4)计算得规划区域的网络平均用户比例为5.56％；

4、计算每个小区的最强导频覆盖；

5、统计每个小区最强导频覆盖范围内用户的分布比例，分别计算它们与规划区域的网络平均用户比例的差值，同时，计算各站点的平均用户比例与规划区域的网络平均用户比例差值，结果如表2所示；

表2

6、表2显示小区1和小区18与网络平均用户比例的差值分别为-42.45％和43.88％，超过了±20％的门限值，需要调整网络拓扑结构；

7、网络拓扑结构的具体调整方法如下：

(1)查表2知，小区1所在站点的平均用户比例与网络平均用户比例差值为-23.92％，需要调整小区1所在站点的经纬度、高度。结合地图查看，该站点位于城郊结合处，人口密度偏小。调整方法为将站点位置向城区方向调整，同时增加站高为40m；

(2)小区18所在站点的平均用户比例与网络平均用户比例差值为14.57％，调整小区18所在站点的方向角和下倾角；

调整后重新进行计算比较，其结果为各小区用户比例均没有超过±20％的门限值，则输出当前网络拓扑结构和站点、小区个数作为最终规划结果。

Claims (9)

1.一种码分多址业务的无线网络规划方法，其特征在于包括以下步骤：

1.1初始化规划参数，输入规划区域内的人口数据库，所述人口数据库是所述规划区域的人口信息；以及输入所述规划区域内不同地物上的用户渗透率；

1.2根据所述规划区域内的人口数据库以及所述规划区域内不同地物上的用户渗透率生成所述规划区域的话务密度分布图；

1.3根据所述规划区域的总面积A和所述规划区域内的小区个数M生成所述规划区域的网络拓扑结构；

1.4根据所述规划区域内各小区导频功率生成所述规划区域内各小区的最强导频覆盖图；

1.5根据所述规划区域的话务密度分布图计算所述规划区域内各小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例；

1.6根据所述规划区域内的小区个数计算所述规划区域内的网络平均用户比例，将所述规划区域内各小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例的差值的绝对值与负载差值门限的绝对值进行比较，若比较的结果为所述比例差值的绝对值大于所述负载差值门限的绝对值，则调整所述比例差值对应的小区所在站点的网络拓扑结构，并回到步骤1.4；否则，输出当前的网络拓扑结构以及站点、小区个数作为规划结果。

2.如权利要求1所述的码分多址业务的无线网络规划方法，其特征在于：步骤1.1中初始化规划参数包括设置单小区极限负载L_single、所述负载差值门限，确定规划区域传播环境以及规划区域所在地图单个像素的边长R₁，并预设设计负载值L_total或单用户话务量T_single。

3.如权利要求2所述的码分多址业务的无线网络规划方法，其特征在于：步骤1.2中，若将在所述地图的单个像素上的地物i对应的用户渗透率记为P_i，人口数据库中单个像素面积上的人口密度记为T，则所述单个像素上的话务密度TD＝T*P_i。

4.如权利要求3所述的码分多址业务的无线网络规划方法，其特征在于：步骤1.3包括：

4.1计算满足所述规划区域覆盖需求的小区个数，记为M1；

4.2计算满足所述规划区域容量需求的小区个数，记为M2；

4.3取M1、M2中的较大值为所述规划区域内的小区个数M；

4.4根据所述规划区域的总面积A和所述规划区域内的小区个数M生成所述规划区域的网络拓扑结构。

5.如权利要求4所述的码分多址业务的无线网络规划方法，其特征在于：步骤4.1包括：

5.1根据所述规划区域设置的天馈参数和传播模型计算所述规划区域内站点的平均覆盖半径；

5.2根据所述规划区域内站点的平均覆盖半径计算所述规划区域内小区的平均覆盖面积，记为C；

5.3计算满足所述规划区域覆盖需求的小区个数M1＝A/C。

6.如权利要求4所述的码分多址业务的无线网络规划方法，其特征在于步骤4.2中：

若预设了设计负载值L_total，则根据所述单小区极限负载L_single得到满足所述规划区域容量需求的小区个数M2＝L_total/L_single；

若预设了单用户话务量T_single，根据所述规划区域的总面积A、所述规划区域所在地图单个像素的边长R₁以及所述单个像素上的话务密度TD得到所述规划区域内的总用户数为T_total：

其中，m为所述规划区域的像素个数，TD_m为第m个像素上的话务密度，从而得到满足所述规划区域容量需求的小区个数M2＝T_total*T_single/L_single。

7.如权利要求6所述的码分多址业务的无线网络规划方法，其特征在于：步骤1.5包括：

7.1根据统计的所述规划区域各小区的最强导频覆盖面积计算所述规划区域各小区最强导频覆盖范围内的用户数，若第k个小区的最强导频覆盖面积记为A_k，则由所述规划区域的总面积A、所述规划区域所在地图单个像素的边长R₁以及所述单个像素上的话务密度TD得到第k个小区的最强导频覆盖范围内的用户数为T_k：

其中，m为第k个小区中的像素个数，TD_m为第m个像素上的话务密度，k取1，2，…，M。

7.2根据所述规划区域各小区最强导频覆盖范围内的用户数计算所述规划区域内各小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例，其中，第k个小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例为

k取1，2，…，M。

8.如权利要求7所述的码分多址业务的无线网络规划方法，其特征在于：步骤1.6中，当比较的结果为所述比例差值的绝对值大于所述负载差值门限的绝对值时，若所述比例差值对应的小区所在站点的平均用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例的差值的绝对值大于所述负载差值门限的绝对值，则调整所述站点的高度和位置；否则，调整所述站点的方向角和下倾角。

9.如权利要求8所述的码分多址业务的无线网络规划方法，其特征在于：

所述规划区域的网络平均用户比例为：

(1/M)×100％；

所述站点的平均用户分布比例为：

所述小区最强导频覆盖范围内的用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例差值为：

所述站点的平均用户分布比例与所述规划区域的网络平均用户比例差值为：

。

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