CN101404801B - 获取干扰矩阵的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在网络频率规划中获取干扰矩阵的方法，包括步骤：根据射线跟踪模型获取覆盖信息；根据所述覆盖信息获取误帧率干扰数据；获取话务分布数据；将所述误帧率干扰数据与所述话务分布数据进行精度匹配；根据所述误帧率干扰数据和所述话务分布数据计算干扰矩阵。本发明通过数据统计模型获取网络覆盖情况，全面地反映网络中的干扰情况，且不需要花费大量的时间提取海量的测量数据，有利于提高干扰矩阵的实时性；通过先进的数据统计模型获得覆盖信息，提高了干扰矩阵的精度；并且，考虑了话务量起伏对系统内频率干扰的影响，进一步提高了干扰矩阵的精度。

Description

获取干扰矩阵的方法

技术领域

本发明关于网络频率规划技术，特别是关于网络频率规划过程中获取干扰矩阵的方法。

背景技术

随着业务量的发展，城市密集区域的话务密度不断增大。而由于频率资源有限，所以，话务密度的增大会导致局部高密度区域的载干比(CIR)逐步下降，如果不进行高精度的覆盖和频率规划，就难以满足GSM网络对载干比的基本要求，出现话音质量下降等严重问题。

目前在GSM网络频率规划中广泛应用自动分频(Automatic FrequencyPlanning)技术。自动频率规划核心算法有三个输入参数：可用频率资源，基站参数和干扰矩阵(Interference Matrix)，其中，干扰矩阵描述了GSM网络中任意两个小区之间的干扰情况，换言之，干扰矩阵在一定程度上描述了每个小区将受到的所有潜在干扰影响的区域面积和话务量的情况，干扰矩阵的准确性将很大程度上影响频率规划的预期成效。

现有获取干扰矩阵的方法主要有两种：一种是应用扫频仪等设备进行实地频谱扫描测试定位分析载干比，再进一步获取干扰矩阵；另一种是应用手机上报的测量报告生成能够反映网络极端干扰情况的干扰矩阵。第一种获取干扰矩阵的方法反映问题真实、准确，但是，由于测试点只能对局部区域进行采样，所以具有反映网络中的干扰情况较片面、测试成本高等缺点。通过上述第二种方法获取干扰矩阵时，一般情况下，手机上报的测量报告中包含有当前服务小区和邻近信号最强的6个小区的接受功率等级(RXLEV值)，通过对测量报告数据进行处理便可以分析出当前服务小区所受的干扰情况，从而获得对该小区构成同频干扰与邻频干扰的不同小区的潜在概率。这里，由于干扰矩阵的精度只能达到小区级，即基于测量报告获得干扰定位最小只能精确到一个基站的覆盖范围，少则8万平米(小区半径300米)，多则几十万平米，无法反映地理位置上更精细的干扰分布情况，因此无法进行细致的干扰分析；同时，由于干扰矩阵对于话务信息的处理比较粗略，无法细致地考虑因为话务量起伏带来的系统内频率干扰的强弱变化；再者，干扰矩阵的获得需要花费大量的时间提取海量的测量数据，所以干扰矩阵往往具有滞后性；并且，一些网络标准如GSM标准，对测量报告信息内容和长度存在一定的限制，会使基于手机测量报告生成的干扰矩阵存在一定程度的误差。

另外，射线跟踪是目前世界上最先进的传播模型技术，较传统的数据统计类模型而言，基于三维数字地图的射线跟踪模型充分考虑了建筑物的特征和分布对信号传播的影响，能够精确地进行栅格级的网络规划、准确地考虑到电磁波的各种传播途径、考虑到影响电波传播的各种因素，从而针对不同的具体场景做准确的预测，能够很好地满足越来越精细的网络规划需要。

发明内容

为了改善现有技术中干扰矩阵精度低、反映网络中干扰情况不够全面、实时性差的缺点，本发明提出了一种获取干扰矩阵的方法，能够提高干扰矩阵的精度、全面地反映网络中的干扰情况、具有较佳的实时性。

本发明的主要内容包括：

一种在网络频率规划中获取干扰矩阵的方法，该方法包括：

根据射线跟踪模型获取覆盖信息；

根据所述覆盖信息获取误帧率干扰数据；

获取话务分布数据；

将所述误帧率干扰数据与所述话务分布数据进行精度匹配；

根据所述误帧率干扰数据和所述话务分布数据计算干扰矩阵。

所述根据射线跟踪模型获取覆盖信息为：射线跟踪模型结合基站数据和三维数字地图获取覆盖信息。

所述根据射线跟踪模型获取覆盖信息为：射线跟踪模型结合基站数据、三维数字地图和路测数据获取覆盖信息。

所述覆盖信息至少包括：单元网格的载频功率值、单元网格分别受到所在小区以外其他小区的干扰功率值。

所述根据覆盖信息和话务分布数据计算干扰矩阵包括：

获取误帧率干扰数据；将话务分布数据与误帧率干扰数据进行精度匹配；

计算干扰矩阵。

所述获取误帧率干扰数据包括：

计算载干比数据；

将载干比数据映射为误帧率干扰数据。

所述干扰矩阵为同频干扰矩阵，所述计算载干比数据为：单元网格受到小区同频干扰下的载干比＝所述单元网格的载频功率值-所述单元网格受到所述小区的干扰功率值。

所述干扰矩阵为邻频干扰矩阵，所述计算载干比数据为：单元网格受到小区邻频干扰下的载干比＝所述单元网格的载频功率值-所述单元网格受到所述小区的干扰功率值+18。

所述将载干比数据映射为误帧率干扰数据为：

所述将话务分布数据与误帧率干扰数据进行精度匹配为：将话务地图中单元网格内的话务量值均匀分配到与误帧率干扰数据精度等同的单元网格内。

所述计算干扰矩阵为：分别按照如下公式计算干扰矩阵的各个元素：

小区受到另一小区的干扰总和/小区中的发射机个数；

其中，所述小区受到所述另一小区的干扰总和为所述小区内各个单元网格受到所述另一小区干扰之和，

而所述单元网格受到所述另一小区的干扰＝所述单元网格受到所述另一小区干扰下的误帧率值×所述单元网格内的话务量。

本发明的有益效果在于：通过数据统计模型获取网络覆盖情况，全面地反映网络中的干扰情况，且不需要花费大量的时间提取海量的测量数据，有利于提高干扰矩阵的实时性；通过先进的数据统计模型获得覆盖信息，使载干比的定位精度远高于小区级精度，从而提高了干扰矩阵的精度；结合话务分布数据获取干扰矩阵，考虑了话务量起伏对系统内频率干扰的影响，进一步提高了干扰矩阵的精度。

附图说明

图1为本发明获取干扰矩阵的原理示意图；

图2为本发明获取同频干扰矩阵的方法流程图；

图3位本发明一种获取覆盖信息的原理示意图；

图4为本发明另一种获取覆盖信息的原理示意图；

图5为实施例1中话务地图的一个单元网格和误帧率干扰矩阵中单元网格的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于高精度的覆盖信息与话务量的分布信息，通过一定的干扰矩阵生成算法来获取干扰矩阵，下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

图2为本发明获取同频干扰矩阵的方法流程图，如图2所示，本发明获取同频干扰矩阵的方法包括：

步骤21：获取覆盖信息。

如图3所示，选定要规划的区域后，将基站数据和三维数字地图导入嵌入射线跟踪模型的GSM网络规划软件，嵌入射线跟踪模型的GSM网络规划软件会根据导入的基站数据和三维数字地图，分别考虑天线辐射图对每条射线的影响，从而利用射线跟踪模型获取高精度的覆盖信息。

为了更大程度上与实际网络情形吻合，还可以进一步利用路测数据对获取的覆盖信息进行校正，如图4所示。

基于射线跟踪模型获得的覆盖信息一般包括在每个单元网格内接收到的来自邻近基站的下行广播信号的电平强度及对应小区的标识信息，举例如下：

 

下行广播信号电平强度	小区标识信息(如Cell     ID、小区名称等可以在网内唯一标识小区的信息)
		-50dBm	东单1
-60dBm	东单2
		-65dBm	东单3
……	……

这里，覆盖信息的精度与三维数字地图的精度一致，例如，三维数字地图的分辨率为5米×5米，则基于该数字地图利用射线跟踪模型得到覆盖信息的分辨率也为5米×5米，此时覆盖信息的精度远高于现网接近小区级的覆盖信息精度。

实际应用中，利用其他精度可靠的模型也可以获取高精度的覆盖信息，不应局限于射频跟踪模型这一种获取方式。

步骤22：根据步骤21获取的覆盖信息计算载干比数据。

利用公式(1)计算每个单元网格内的载干比：

CIR_ij(u，v)＝C_i(u，v)-I_ij(u，v)    (1)

其中，CIR_ij(u，v)表示小区i中对应经纬度为(u，v)的单元网格受到同频小区j干扰下的载干比值，单位为分贝(dB)；

C_i(u，v)表示小区i中对应经纬度为(u，v)的单元网格的载频功率值，单位为分贝毫瓦(dBm)；

I_ij(u，v)表示小区i中对应经纬度为(u，v)的单元网格受到小区j的干扰功率值，单位为dBm。

步骤23：将载干比数据映射为误帧率干扰数据。

载干比只能给出并不准确的话音质量平均值，而误帧率(FER)则可以很好地反映语音用户对通话质量的评价，这里，通过公式(2)将每个单元网格内的载干比映射为误帧率：

${\mathrm{FER}}_{\mathrm{ij}}(u,v)=f\left({\mathrm{CIR}}_{\mathrm{ij}}(u,v)\right)=\frac{1}{1+e^{-0.357+0.248*{\mathrm{CIR}}_{\mathrm{ij}}(u,v)}}---\left(2\right)$

其中，FER_ij(u，v)表示小区i中经纬度为(u，v)的单元网格受到同频小区j干扰下的误帧率值。

通过载干比映射为误帧率，可以得到一个具有如下形式的误帧率干扰矩阵IM_FER：

其中，IM_FER(A，A)表示小区A的自干扰情况，这里定义为零；IM_FER(A，N)表示小区A受到小区N的潜在同频干扰情况，它又进一步包括若干单元网格内的FER_ij(u，v)，这里，FER_ij(u，v)表示小区i中经纬度为(u，v)的单元网格受到同频小区j的潜在干扰情况。

上面给出的IM_FER只是为了描述同频干扰矩阵的基本形式，IM_FER具体包含的行数及列数可以根据实际需求确定。

步骤24：根据话务地图获取话务分布数据。

基于对测量报告的分析，可以得出具有地理位置信息的话务量分布结果，即话务地图，目前准确性可接受的话务地图精度为100米×100米。一般情况下，划定区域内各基站的话务地图的精度达不到步骤23所述误帧率干扰矩阵的精度，即话务地图的一个单元网格包括多个误帧率干扰矩阵中的单元网格，例如，话务地图的一个单元网格可以包括一百个误帧率干扰矩阵中的单元网格a1～a100，如图5所示。

步骤25：将话务分布数据与误帧率干扰数据进行精度匹配。

为了使得最终生成的干扰矩阵包含话务分布的信息，需要在尽量保证话务分布信息的准确性的前提下，对话务地图进行精度放大处理。

本实施例在协调话务地图数据与误帧率干扰数据之间的不同精度时，将话务地图中单元网格内的话务量值均匀分配到与误帧率干扰数据精度等同的单元网格内，精度匹配的原则如下：

${\mathrm{Trf}}_i(u,v)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{{\mathrm{Trf}}_i}{n},& (u,v)\∈i\\ 0,& (u,v)\∉i\end{array}\right.$

其中，

Trf_i(u，v)表示在话务地图单元网格i中落在经纬度为(u，v)的误帧率干扰矩阵单元网格内的话务量，单位为爱尔兰(Erl)。

Trf_i表示在话务地图单元网格i中的总话务量，单位为Erl。

n表示话务地图单元网格与误帧率干扰矩阵单元网格经纬度相互一致的数目。

例如，图5所示的话务地图的单元网格和误帧率干扰矩阵中的单元网格，如果话务地图的单元网格的话务量为M，则进行精度匹配后，话务地图的单元网格的面积与误帧率干扰矩阵中单元网格的面积相同，且每个分辨单元格的话务量为M/100。

可以看出，通过以上的精度匹配，可以使话务分布数据与误帧率干扰数据具有相同的精度，便于接下来的统计运算。

步骤26：根据误帧率干扰数据和话务分布数据获取同频干扰矩阵。

将话务分布作为单元网格内干扰的权重，由此得出同频干扰数据与话务分布融合之后的同频干扰矩阵。

小区i内所有单元网格的同频干扰值与话务量加权的公式是：

$\mathrm{Sum}\_\mathrm{FER}\_{\mathrm{Trf}}_{\mathrm{ij}}=\underset{(u,v)\∈A_i}{\mathrm{\Σ}}[{\mathrm{FER}}_{\mathrm{ij}}(u,v)*{\mathrm{Trf}}_i(u,v)]$

其中，

Sum_FER-Trf_ij表示小区i内受到小区j的同频干扰总和。

A_i表示在小区i中所有单元网格的集合。

同频干扰矩阵中每个元素生成公式为：

${\mathrm{IM}}_{\mathrm{ij}}=\frac{\mathrm{Sum}\_\mathrm{FER}\_{\mathrm{Trf}}_{\mathrm{ij}}}{n{\mathrm{TRX}}_i}$

其中，

nTRX_i表示小区i中发射机(TRX)的个数。

实施例2：

本发明获取邻频干扰矩阵的流程与获取同频干扰矩阵的流程相同，但在具体步骤的处理上有所不同：

首先，根据获取的覆盖信息计算载干比数据时，本实施例利用公式(3)计算每个单元网格内的载干比：

${\mathrm{CIR}}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}(u,v)=C_i(u,v)-I_{\mathrm{ij}}(u,v)+18---\left(3\right)$

其中，

表示小区i中对应经纬度为(u，v)的单元网格受到小区j邻频干扰下的载干比值，单位为dB；

C_i(u，v)表示小区i中对应经纬度为(u，v)的单元网格的载频功率值，单位为dBm；

I_ij(u，v)表示小区i中对应经纬度为(u，v)的单元网格受到小区j的干扰功率值，单位为dBm。

其次，将载干比数据映射为误帧率干扰数据时，本实施例通过公式(4)将每个单元网格内的载干比映射为误帧率：

${\mathrm{FER}}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}(u,v)=F\left({\mathrm{CIR}}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}(u,v)\right)=\frac{1}{1+e^{-0.357+0.248*{\mathrm{CIR}}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}(u,v)}}---\left(4\right)$

其中，

表示小区i中经纬度为(u，v)的单元网格受到小区j邻频干扰下的误帧率值。

最后，误帧率干扰矩阵IM_FER具有如下形式：

其中，IM_FER(A，A)表示小区A的自干扰情况，这里定义为零；IM_FER(A，N)表示小区A受到小区N的潜在邻频干扰情况，它又进一步包括若干单元网格内的FER_ij(u，v)，这里，FER_ij(u，v)表示小区i中经纬度为(u，v)的单元网格受到小区j的潜在邻频干扰情况。

根据误帧率干扰数据和话务分布数据获取干扰矩阵时，小区i内所有单元网格的干扰值与话务量加权的公式是：

$\mathrm{Sum}\_\mathrm{FER}\_{\mathrm{Trf}}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}=\underset{(u,v)\∈A_i}{\mathrm{\Σ}}[{\mathrm{FER}}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}(u,v)*{\mathrm{Trf}}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}(u,v)]$

其中，

表示小区i内受到小区j的邻频干扰总和。

表示在话务地图单元网格i中落在经纬度为(u，v)的误帧率干扰矩阵单元网格内的话务量，单位为Erl，其计算方法同步骤25所述Trf_i(u，v)的计算方法。

A_i表示在小区i中所有单元网格的集合。

干扰矩阵中每个元素生成公式为：

${\mathrm{IM}}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}=\frac{\mathrm{Sum}\_\mathrm{FER}\_{\mathrm{Trf}}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}}{{\mathrm{nTRX}}_i^{\mathrm{adj}}}$

其中，

表示小区i中发射机(TRX)的个数。

本发明实施例以GSM网络为例进行说明但该说明并不用于对本发明权利要求的保护范围进行限定。根据本发明实施例的描述，本领域普通技术人员能够将本发明实施例的方法应用于其它类型的网络。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种在网络频率规划中获取干扰矩阵的方法，其特征在于，所述方法包括：

根据射线跟踪模型获取覆盖信息；

根据所述覆盖信息计算载干比数据；

将所述载干比数据映射为误帧率干扰数据；

获取话务分布数据；

将所述误帧率干扰数据与所述话务分布数据进行精度匹配；

根据所述误帧率干扰数据和所述话务分布数据计算干扰矩阵；

其中，

所述根据射线跟踪模型获取覆盖信息包括：

根据射线跟踪模型结合基站数据和三维数字地图获取覆盖信息，或者根据射线跟踪模型结合基站数据、三维数字地图和路测数据获取覆盖信息；

所述根据所述误帧率干扰数据和所述话务分布数据计算干扰矩阵包括：

根据如下公式分别计算所述干扰矩阵中的各个元素：

${\mathrm{IM}}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}=\frac{\mathrm{Sum}\_\mathrm{FER}\_\mathrm{Tr}{f}_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{adj}}}{n{\mathrm{TRX}}_i^{\mathrm{adj}}}$

其中，IM_ij ^adj表示所述干扰矩阵中的各个元素，Sum_FER_Trf_ij ^adj表示小区i内受到小区j的干扰总和，nTRX_i ^adj表示小区i中发射机的个数；

其中，所述小区i内受到所述另一小区j的干扰总和为所述小区i内各个单元网格受到所述另一小区j的干扰之和，

而所述单元网格受到所述另一小区j的干扰＝所述单元网格受到所述另一小区j干扰下的误帧率值×所述单元网格内的话务量，

而所述单元网格内的话务量为：将所述误帧率干扰数据与所述话务分布数据进行精度匹配后的单元网格内的话务量。

2.如权利要求1所述的在网络频率规划中获取干扰矩阵的方法，其特征在于，所述覆盖信息至少包括：单元网格的载频功率值、单元网格分别受到所在小区以外其他小区的干扰功率值。

3.如权利要求1所述的在网络频率规划中获取干扰矩阵的方法，其特征在于，所述干扰矩阵为同频干扰矩阵，所述根据所述覆盖信息计算载干比数据为：单元网格受到小区同频干扰下的载干比＝所述单元网格的载频功率值-所述单元网格受到所述小区的干扰功率值。

4.如权利要求1所述的在网络频率规划中获取干扰矩阵的方法，其特征在于，所述干扰矩阵为邻频干扰矩阵，所述根据所述覆盖信息计算载干比数据为：单元网格受到小区邻频干扰下的载干比＝所述单元网格的载频功率值-所述单元网格受到所述小区的干扰功率值+18。

5.如权利要求1所述的在网络频率规划中获取干扰矩阵的方法，其特征在于，所述将载干比数据映射为误帧率干扰数据为：

6.如权利要求1所述的在网络频率规划中获取干扰矩阵的方法，其特征在于，所述将所述误帧率干扰数据与所述话务分布数据进行精度匹配为：将话务地图中单元网格内的话务量值均匀分配到与所述误帧率干扰数据精度等同的单元网格内。

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