CN101409884A - 基于测量报告的网络频率优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信技术领域，特别是一种基于测量报告的网络频率优化方法。首先，提取测量报告并建立干扰矩阵；根据干扰矩阵分别计算出频率分配方案组中每种频率分配方案的适应度；以适应度大小建立比例分布，并进行随机搜索选择；随机进行性的频点修改或频点互换，生成新的一组频率分配方案；重新计算新的频率分配方案组中每一种频率分配方案的适应度；不断重复上述步骤，直至有一种新的频率分配方案的适应度满足要求；最后的频率分配方案组中适应度最大的频率分配方案即为现网优化后的网络频率配置方案。该方法以提取的现网测量报告为频率优化的依据，充分考虑了现网真实的小区干扰情况，使得经过频率优化后的网络干扰达到最小。

Description

基于测量报告的网络频率优化方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是一种基于测量报告的网络频率优化方法。

背景技术

对于移动通信系统来说，频率资源始终是一项珍贵资源，如何提高频谱资源的利用效率是移动网络的运营商和设备商关注和研究的重要课题。提高频谱资源利用效率就是在有限的频谱资源范围内，在保证网络质量可以被接受的前提下，提高网络容量。

对于GSM网络来说，提高网络容量的一个重要手段就是采用频率复用技术。通过对有限的频率资源进行重复使用，使网络容量得到提高。但是，频率复用带来的负面影响是降低了通话质量。频率复用越紧密，带来的干扰就越大，对通话质量的影响也就越大。如何取得网络容量和话音质量的平衡是频率规划必须解决的问题。

在现有的GSM系统中，移动用户数越来越多，频率复用度朝着更小的频率复用系数的方向发展，为了保证一定的话音质量，对频率规划方案的质量的要求也就越高。随着计算机普及，频率规划方案也通过计算机技术自动完成。

自动频率规划(优化)已有实现，专利号为200610050016的中国专利中公开了一种基于遗传算法的移动通信频率规划方法，所述方法包括：将目标覆盖区域划分为若干个小区，每个小区设一个发射基站，配置一个BCCH信道，根据无线网络设计的要求，选择频率复用模式；利用遗传算法设定基因、个体、种群并求出种群中最终适应度最高的个体，将其指向的BCCH频点应用于频率规划中。该方法只对BCCH进行了简单的规划，适应度的评估仅是根据频率复用方式等网络设计指标来计算，而不是根据现网的实际干扰情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种依据现网实际干扰情况进行网络频率优化配置的方法，该方法以提取的现网测量报告(MR)为频率优化的依据，充分考虑了现网真实的小区干扰情况，使得经过频率优化后的网络干扰达到最小。

本发明采用的技术方案是：这种基于测量报告的网络频率优化方法，按如下步骤执行网络频率的优化配置：

(1)在一定周期内，分别从各小区的Abis接口提取一定数量的测量报告；

(2)取其中一个小区的所有测量报告，分别提取各测量报告中该服务小区与其若干个信号最强邻小区的BCCH接收功率信息，并计算载干比；

(3)分别统计每个信号最强邻小区与该服务小区载干比大于干扰阀值和小于干扰阀值的测量报告个数，以分别计算每个信号最强邻小区对该服务小区的干扰概率；

(4)对于其余的小区，重复步骤(2)、(3)，以计算各小区间相互的干扰概率；

(5)以计算得到的所有干扰概率建立干扰矩阵；

(6)对于一组频率分配方案，根据干扰矩阵分别计算出频率分配方案组中每一种频率分配方案的适应度；

(7)按各频率分配方案的适应度大小建立比例分布，并行地在分布区域内进行概率性的随机搜索选择，并淘汰掉没有被选中的频率分配方案；

(8)在被选中的频率分配方案内或频率分配方案间进行随机性的频点修改或频点互换，并以此生成新的一组频率分配方案；

(9)根据干扰矩阵重新计算新的频率分配方案组中每一种频率分配方案的适应度；

(10)不断重复步骤(7)～(9)，直至新的频率分配方案组中有一种频率分配方案的适应度满足要求；

(11)最后的频率分配方案组中适应度最大的那种频率分配方案即为现网优化后的网络频率配置方案。

本发明的显著特点是弥补了现有方法只能粗略估计频率分配方案性能，而不能根据现网实际干扰评价分配方案优劣的不足，从各小区的Abis接口提取用户测量报告，建立同频干扰矩阵和邻频干扰矩阵，不仅解决了网络中因同频干扰带来的掉话率等问题，且在保证小的同频干扰的同时减小了邻频干扰。本发明将由测量报告生成的干扰矩阵与改进型的遗传算法相结合，对现网进行频率优化，提高了频率分配的质量，提高了频谱资源利用率，使网络的全网干扰达到最优化。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明的频率优化方法流程图。

图2是本发明提取测量报告的网络结构图。

图3是本发明的同频干扰矩阵的示意图。

具体实施方式

本发明的基于测量报告的网络频率优化方法，按如下步骤执行网络频率的优化配置：

(1)在一定周期内，采用第三方测试设备分别从各小区的Abis接口提取一定数量的手机用户测量报告(MR)；

(2)取其中一个小区的所有测量报告，分别提取各测量报告中该服务小区与6个信号最强邻小区的BCCH接收功率信息，并计算载干比；

(3)分别统计每个信号最强邻小区与该服务小区载干比大于干扰阀值和小于干扰阀值的测量报告个数，以分别计算每个信号最强邻小区对该服务小区的干扰概率；

(4)对于其余的小区，重复步骤(2)、(3)，以计算各小区间相互的干扰概率；

(5)以计算得到的所有干扰概率建立干扰矩阵；

(6)对于一组频率分配方案，根据干扰矩阵分别计算出频率分配方案组中每一种频率分配方案的适应度；

(7)按各频率分配方案的适应度大小建立比例分布，并行地在分布区域内进行概率性的随机搜索选择，并淘汰掉没有被选中的频率分配方案；

(8)在被选中的频率分配方案内或频率分配方案间进行随机性的频点修改或频点互换，并以此生成新的一组频率分配方案；

(9)根据干扰矩阵重新计算新的频率分配方案组中每一种频率分配方案的适应度；

(10)不断重复步骤(7)～(9)，直至新的频率分配方案组中有一种频率分配方案的适应度满足要求；

(11)最后的频率分配方案组中适应度最大的那种频率分配方案即为现网优化后的网络频率配置方案。

在本实施例中，手机用户每480ms向系统传递一次MR信息，在一定的采集周期内对所有测量报告进行采集。MR主要包括以下数据：上下行接收电平，上下行接收质量，TA，相邻小区信号接收功率，基站发射功率，手机发射功率等。每条MR包含了当前服务小区的BCCH接收功率，6个(最多6个)信号最强的邻小区的BCCH接收功率。将当前服务小区记作ServeCell(SC)，把6个信号最强邻小区称作测量小区，记作Measured Cell(MC)。计算服务小区(SC)和测量小区(MC)的接收功率之比，即C/I＝P_SC/P_MC。当SC和MC同频时，C/I即表示同频载干比，工程应用中C/I＞12dB时，同频干扰可以忽略不计，而当C/I小于12dB时则认为存在同频干扰，12dB即为同频干扰阀值；当SC和MC邻频时，C/I即表示邻频载干比，工程应用中C/I＞-6dB时，邻频干扰可以忽略不计，而当C/I小于-6dB时则认为存在邻频干扰，-6dB即为邻频干扰阀值。每条MR都能算出最多6个SC到MC的C/I值。计算一个测量小区MC对服务小区SC的同频干扰概率时，对与该测量小区MC相关的所有MR进行统计，得到C/I＞＝12dB的MR个数(即无干扰MR个数)和C/I＜12dB的MR个数(即有干扰MR个数)，则一个信号最强邻小区，即一个测量小区MC对服务小区SC的同频干扰概率为：

$P=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{{\mathrm{MR}}_i}}{n}\×100\%$

其中MR_i表示与这个测量小区相关的第i条测量报告，当根据第i条测量报告计算得到的这个测量小区与服务小区载干比大于或等于干扰阀值时， $C_{{\mathrm{MR}}_i}=1,$ 否则 $C_{{\mathrm{MR}}_i}=0;$ n表示该小区所有测量报告中与这个测量小区相关的测量报告总数。计算得到各小区间相互的同频干扰概率，就可以建立如图3所示的同频干扰矩阵：

同理，以-6dB为邻频干扰阀值，计算得到的就是各小区间信号的邻频干扰概率，从而可以建立邻频干扰矩阵。

由同频干扰矩阵和邻频干扰矩阵计算每一种频率分配方案的同频干扰和邻频干扰概率总和，并在此基础上计算每一种频率分配方案的适应度，适应度越大，频率方案造成的干扰越小。

每一种频率分配方案的适应度的计算方法为：适应度 $\mathrm{Fitness}=1/\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{\underset{j\≠i}{j=1}}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(C_{\mathrm{sij}}{P}_{\mathrm{sij}}+C_{\mathrm{aij}}{P}_{\mathrm{aij}})\right),$ 其中C_sij、C_aij分别表示i小区和j小区的同频干扰系数和邻频干扰系数，当i小区和j小区没有相同频点时C_sij＝0，否则不为0，当i小区和j小区没有相邻频点时C_aij＝0，否则不为0；P_sij、P_aij分别表示i小区对j小区的同频干扰概率和邻频干扰概率。

步骤(7)中按各种频率分配方案的适应度大小建立比例分布，一种简单的实施方案就是分别计算各种频率分配方案的适应度与所有频率分配方案的适应度总和的百分比，建立一圆形转盘，并将各适应度百分比与转盘上扇形面积大小进行一一对应，然后通过指针进行概率性的随机旋转选择，则适应度百分比大的频率分配方案被选中的几率就大，从而实现按比例的概率性随机搜索选择，并淘汰掉没有被选中的频率分配方案；

本发明寻找最优解的过程采用了遗传算法，遗传算法主要涉及种群、个体、个体适应度等概念。一定数量的个体集合称作种群，种群中有好的个体也有坏的个体，通过遗传操作可以尽量保留好的个体，以产生更优秀的后代。

在本发明中，一个频率分配方案组就对应于一个种群，每个频率分配方案组中的每一种频率分配方案就对应于一个个体，遗传算法根据多个个体进行遗传操作来得到最优个体。

适应度(Fitness)就是借鉴生物个体对环境的适应程度，而对问题中的个体对象所设计的表征其优劣的一种测度。从个体的基因已经知道此个体的频率分配情况。为了评价这个分配的好坏，需要从干扰矩阵得到两两小区相关的干扰信息，通过这些信息来计算这个方案造成的同频干扰和邻频干扰总和，并以此作为个体的适应度评估依据。

算法通过选择、交叉和变异等操作实现概率性的随机搜索。搜索空间的某个点到另一个点的转移采用的是概率的转移规则。在随机搜索过程中遗传算法自适应地调整搜索方向并使搜索向着最优解的目标渐进。

选择指的是在种群中根据适应度计算相应的概率，作为此个体被选中的概率。交叉指种群中两个个体之间某些频点进行交叉互换。变异指一个个体的某些频点变换到其他频点。

选择操作根据个体的适应度对个体进行选择从而引导遗传算法进行有目的优化搜索，本发明中采用了适应度比例选择算法，该算法根据个体的适应度进行选择，适应度较优的个体被选中的几率较大，同时可采用最佳个体保存策略，保证遗传方向的优化。个体保留策略指每一代种群进化到下一代时，保留最佳个体，淘汰最差个体，其他个体根据适应度比率算法进行选择。

交叉的频点随机选择，以保证个体的多样性，有利于更优个体的产生。变异的频点随机选择，以保证个体的多样性，有利于更优个体的产生。

算法以种群的形式并行地搜索适应度最大的个体。种群进化产生更优的新种群。最后一代种群中适应度最大的个体对应的频率方案配置作为现网优化后的频率分配方案，就可以使得同邻频干扰情况得到最优化的效果。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1、一种基于测量报告的网络频率优化方法，其特征在于：该方法按如下步骤执行网络频率的优化配置：

(1)在一定周期内，分别从各小区的Abis接口提取一定数量的测量报告；

(2)取其中一个小区的所有测量报告，分别提取各测量报告中该服务小区与其若干个信号最强邻小区的BCCH接收功率信息，并计算载干比；

(3)分别统计每个信号最强邻小区与该服务小区载干比大于干扰阀值和小于干扰阀值的测量报告个数，以分别计算每个信号最强邻小区对该服务小区的干扰概率；

(4)对于其余的小区，重复步骤(2)、(3)，以计算各小区间相互的干扰概率；

(5)以计算得到的所有干扰概率建立干扰矩阵；

(6)对于一组频率分配方案，根据干扰矩阵分别计算出频率分配方案组中每一种频率分配方案的适应度；

(7)按各种频率分配方案的适应度大小建立比例分布，并行地在分布区域内进行概率性的随机搜索选择，并淘汰掉没有被选中的频率分配方案；

(8)在被选中的频率分配方案内或频率分配方案间进行随机性的频点修改或频点互换，并以此生成新的一组频率分配方案；

(9)根据干扰矩阵重新计算新的频率分配方案组中每一种频率分配方案的适应度；

(10)不断重复步骤(7)～(9)，直至新的频率分配方案组中有一种频率分配方案的适应度满足要求；

(11)最后的频率分配方案组中适应度最大的那种频率分配方案即为现网优化后的网络频率配置方案。

2、根据权利要求1所述的基于测量报告的网络频率优化方法，其特征在于：步骤(2)中所述服务小区的信号最强邻小区取6个。

3、根据权利要求1所述的基于测量报告的网络频率优化方法，其特征在于：步骤(3)中一个信号最强邻小区对服务小区的干扰概率的计算方法为：干扰概率 $P=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{{\mathrm{MR}}_i}}{n}\×100\%,$ 其中MR_i表示与该信号最强邻小区相关的第i条测量报告，当根据第i条测量报告计算得到的该信号最强邻小区与服务小区载干比大于或等于干扰阀值时， $C_{{\mathrm{MR}}_i}=1,$ 否则 $C_{{\mathrm{MR}}_i}=0;$ n表示该小区所有测量报告中与该信号最强邻小区相关的测量报告总数。

4、根据权利要求1、2或3所述的基于测量报告的网络频率优化方法，其特征在于：分别设定同频干扰阀值和邻频干扰阀值，以分别计算各小区间相互的同频干扰概率和邻频干扰概率，并以此建立同频干扰矩阵和邻频干扰矩阵。

5、根据权利要求4所述的基于测量报告的网络频率优化方法，其特征在于：每一种频率分配方案的适应度的计算方法为：适应度 $\mathrm{Fitness}=1/\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j\≠i}{\overset{n}{\underset{j=1}{\mathrm{\Σ}}}}(C_{\mathrm{sij}}{P}_{\mathrm{sij}}+C_{\mathrm{aij}}{P}_{\mathrm{aij}})\right),$ 其中C_sij、C_aij分别表示i小区和j小区的同频干扰系数和邻频干扰系数，当i小区和j小区没有相同频点时C_sij＝0，否则不为0，当i小区和j小区没有相邻频点时C_aij＝0，否则不为0；P_sij、P_aij分别表示i小区对j小区的同频干扰概率和邻频干扰概率。

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