CN101784064A - 一种无线信号传播的非线性插值预测方法 - Google Patents
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Abstract
一种无线信号传播的非线性插值预测方法，涉及无线通信的技术领域，尤其涉及对无线信号的覆盖传播进行预测的技术领域。本发明包括如下步骤：分析路测数据，获得每个路测数据点对传播路径上其他点的影响的权重因子；将预测区域划分为无缝拼接的三角形微小区域；根据权重因子对实测数据邻近的三角形区域进行非线性插值，获得这些区域的预测场强值；利用实测和预测值，运用曲线拟合的方法计算出其他三角形区域的中值场强；输出整个预测区域的场强覆盖预测结果。本发明以低成本实现了无线信号传播的高精度预测，适合无线移动通信运用。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信的技术领域，尤其涉及对无线信号的覆盖传播进行预测的技术领域。
背景技术
目前国内外已有的无线信号传播预测方法主要分两大类，即经验预测方法和理论预测方法。它们都是把信号场强中值分布覆盖预测作为一个正问题来处理，即预先建立传播模型及其参数，进而经由不同的技术手段计算信号场强中值的衰减。这些研究各有特色与长处，但也都存在一些固有的不足和局限性。经验方法主要是通过对传播规律和传播环境的先验的了解，建立一组关于传播损耗的经验公式，然后通过实测数据进行拟合，来确定和逐步修正不同传播环境的模式参数，在移动通信网初创时期，经验预测方法在工程应用中获得巨大的成功。但是随着移动通信网络的发展，它也显现出其预测精度低和环境适应性不够等固有局限性。很显然，从一个地区得到的简单的经验表达式只代表了对该地区传播规律的一种抽象，而不同地区的传播环境差异性非常大，当这种固定化的表达式应用到其它地区时，必然带有很大的不确定性进而导致很大的预测误差。
理论预测方法则几乎全部是从传播环境抽象出来的已知条件出发，依据电磁波传播理论和计算电磁学方法建立传播损耗预测模型。它通过不同复杂程度的计算来预测传播损耗，根据电磁波理论，在给定了适当的发射源参数、传播环境的物理性质和边界条件之后，必定能求出其解，它的精度远远高于经验模型，因此理论模型或称确定性模型，成为目前移动通信网电波传播问题理论研究或室内覆盖预测的主要发展方向。但是理论预测方法的实现和实际应用非常困难，其面临的首要问题就是对每一特定的传播环境，需要建立高精度的地形地物数据库，做到这一点不仅算法耗时长且耗资巨大。此外，即使有一个非常高精度的地形地物数据库，也不可能包括进所有的细节，特别是环境中存在很多时变因素，而往往正是这样的一些细节会相当大地影响理论模型的预测结果。
发明内容
本发明目的是提供一种对无线信号的传播预测精度高、成本低的无线信号传播的非线性插值预测方法。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种无线信号传播的非线性插值预测方法，包括如下步骤：
第一步：分析包含位置和中值场强信息的路测数据，根据测试点所在区域的路测数据分布密度确定每个数据点对传播路径上其他点的影响权重因子；
路测数据点的总数n1，预测区域的面积s1，得出单位预测面积上的数据点密度为d1＝n1/s1；以发射天线位置和实测数据点之间的连线为传播路径，传播路径两侧5米距离内的实测数据均视为该路径上的数据点，在该路径上的数据点的数量为n2，则该传播路径上所有点对其周围点的影响权重因子定义为f＝n2/n1；
第二步：对目标预测区域进行几何划分，构造离散化的预测区域模型，根据需求将预测区域划分为无缝拼接的三角形微小区域；
以实测数据点为给定点集，运用德洛内三角剖分算法对预测区域进行三角形划分；计算每个三角形的面积，对于大于预测区域最大尺寸的三角形，计算其几何中心点，连接中心点和各个定点，将三角形再次划分为3个三角形，重复此过程直至最大面积的三角形小于给定的最大预测区域尺寸；
第三步：根据第一步得到的权重因子对第二步需要预测的三角形微小区域内进行非线性插值，获得该区域的预测场强值；
对于划分完毕的所有三角形，如果有实测数据是其顶点，则以这些数据的中值场强平均值作为预测数据；如果没有实测数据落入其内，则以如下方法对其插值：首先计算其1阶邻域的3个三角形是否有实测数据和预测数据，如果有，则以各点的中值场强乘以其权重因子f，再乘以系数1/100d2，然后求和作为该三角形的场强预测值，其中d表示该三角形中心和邻域三角形中心西的距离；如果其1阶邻域的3个三角形都没有，则计算其2阶邻域的三角形是否有预测数据，如果有，按照上述方法进行插值，如果仍然没有，则该三角形内场强预测值设为0；
第四步：对第三步插值后不能获得预测值的区域，利用包含该三角形区域的传播路径上已有的实测或者预测值，运用曲线拟合的方法得到该传播路径的路径损耗公式，根据公式计算出该区域的中值场强；
对于预测值为0的三角形，以发射天线位置和该三角形几何中心连线为传播路径，传播路径两侧5米距离内的预测测数据均视为该路径上的数据点，用哈特公式拟合这些数据，得出公式的参数，以得出的参数计算预测值为0的三角形的中值场强作为预测值；重复此过程直到所有的三角形均有预测值；
第五步：输出整个预测区域的场强覆盖结果。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：本发明是从路测数据中隐式提取预测区域内地物和地貌对无线信号传播的影响，同时考虑无线电波传播的基本特点，构建非线性预测公式对预测区域进行插值。这里的实测数据，相对于整个区域的分布是稀疏的，获得这些数据的成本低廉。本发明综合了经验预测算法和理论预测算法的特点，充分利用了稀疏的路测数据，用经验预测算法的成本获得了接近理论预测算法的性能。根据多个实例的预测结果，其预测精度达到绝对误差平均值小于4.5dBm，标准差小于5.5dBm，预测精度高。
附图说明
图1是本发明预测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
如图1所示，一种无线信号传播的非线性插值预测方法，包括如下步骤：
第一步：分析路测数据，获得每个路测数据点对传播路径上其他点的影响的权重因子；
第二步：将预测区域划分为无缝拼接的三角形微小区域；
第三步：根据权重因子对需要预测的三角形区域进行非线性插值，获得该区域的预测场强值；
第四步：利用实测和预测值，运用曲线拟合的方法计算出其他三角形区域的中值场强；
第五步：输出整个预测区域的场强覆盖预测结果。
上述每个步骤具体实现的方法如下：
第一步的实现方法：假定路测数据点的总数n1，预测区域的面积s1，得出单位预测面积上的数据点密度为d1＝n1/s1。以发射天线位置和实测数据点之间的连线为传播路径，传播路径两侧5米距离内的实测数据均视为该路径上的数据点，在该路径上的数据点的数量为n2，则该传播路径上所有点对其周围点的影响权重因子定义为f＝n2/n1；
第二步的实现方法：以实测数据点为给定点集，运用德洛内三角剖分算法对预测区域进行三角形划分。德洛内三角剖分算法的最大优点是满足“最大最小角”优化准则，即所有三角形单元中最小角之和最大，对于任意给定点集它具有唯一性和三角形正则化特点，这样对于预测区域的划分可以尽最大可能保证每个小的区域有尽可能多的实测数据。计算每个三角形的面积，对于大于预测区域最大尺寸的三角形，计算其几何中心点，连接中心点和各个定点，将三角形再次划分为3个三角形，重复此过程直至最大面积的三角形小于给定的最大预测区域尺寸。举例，如果定义预测区域尺寸为10m×10m，那么对于面积大于100m2的区域就需要再次划分直至所有的三角形面积小于100m2。
第三步的实现方法：对于划分完毕的所有三角形，如果有实测数据是其顶点，则以这些数据的中值场强平均值作为预测数据。如果没有实测数据落入其内，则以如下方法对其插值：首先计算其1阶邻域的3个三角形是否有实测数据和预测数据，如果有，则以各点的中值场强乘以其权重因子f，再乘以系数1/100d2，然后求和作为该三角形的场强预测值，其中d表示该三角形中心和邻域三角形中心西的距离；如果其1阶邻域的3个三角形都没有，则计算其2阶邻域的三角形是否有预测数据，如果有，按照上述方法进行插值，如果仍然没有，则该三角形内场强预测值设为0；
第四步的实现方法：对于预测值为0的三角形，以发射天线位置和该三角形几何中心连线为传播路径，传播路径两侧5米距离内的预测测数据均视为该路径上的数据点，用哈特公式拟合这些数据，得出公式的参数，以得出的参数计算预测值为0的三角形的中值场强作为预测值。重复此过程直到所有的三角形均有预测值；
第五步：输出整个预测区域的场强覆盖预测结果。
Claims (1)
1.一种无线信号传播的非线性插值预测方法，其特征在于包括如下步骤：
第一步：分析包含位置和中值场强信息的路测数据，根据测试点所在区域的路测数据分布密度确定每个数据点对传播路径上其他点的影响权重因子；
路测数据点的总数n1，预测区域的面积s1，得出单位预测面积上的数据点密度为d1＝n1/s1；以发射天线位置和实测数据点之间的连线为传播路径，传播路径两侧5米距离内的实测数据均视为该路径上的数据点，在该路径上的数据点的数量为n2，则该传播路径上所有点对其周围点的影响权重因子定义为f＝n2/n1；
第二步：对目标预测区域进行几何划分，构造离散化的预测区域模型，根据需求将预测区域划分为无缝拼接的三角形微小区域；
以实测数据点为给定点集，运用德洛内三角剖分算法对预测区域进行三角形划分；计算每个三角形的面积，对于大于预测区域最大尺寸的三角形，计算其几何中心点，连接中心点和各个定点，将三角形再次划分为3个三角形，重复此过程直至最大面积的三角形小于给定的最大预测区域尺寸；
第三步：根据第一步得到的权重因子对第二步需要预测的三角形微小区域内进行非线性插值，获得该区域的预测场强值；
对于划分完毕的所有三角形，如果有实测数据是其顶点，则以这些数据的中值场强平均值作为预测数据；如果没有实测数据落入其内，则以如下方法对其插值：首先计算其1阶邻域的3个三角形是否有实测数据和预测数据，如果有，则以各点的中值场强乘以其权重因子f，再乘以系数1/1ood2，然后求和作为该三角形的场强预测值，其中d表示该三角形中心和邻域三角形中心西的距离；如果其1阶邻域的3个三角形都没有，则计算其2阶邻域的三角形是否有预测数据，如果有，按照上述方法进行插值，如果仍然没有，则该三角形内场强预测值设为0；
第四步：对第三步插值后不能获得预测值的区域，利用包含该三角形区域的传播路径上已有的实测或者预测值，运用曲线拟合的方法得到该传播路径的路径损耗公式，根据公式计算出该区域的中值场强；
对于预测值为0的三角形，以发射天线位置和该三角形几何中心连线为传播路径，传播路径两侧5米距离内的预测测数据均视为该路径上的数据点，用哈特公式拟合这些数据，得出公式的参数，以得出的参数计算预测值为0的三角形的中值场强作为预测值；重复此过程直到所有的三角形均有预测值；
第五步：输出整个预测区域的场强覆盖结果。
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Cited By (5)
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| CN110336629A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-15 | 上海创远仪器技术股份有限公司 | 基于频谱路测数据实现场强分布预测处理的方法及相应的系统 |
| CN111818550A (zh) * | 2019-04-11 | 2020-10-23 | 中国移动通信集团四川有限公司 | 一种网络覆盖情况的预测方法、装置及设备 |
| CN113196081A (zh) * | 2018-07-30 | 2021-07-30 | 七哈格斯实验室公司 | 用于功能系统设置立即收敛的递归实时定位系统设置方法 |
| WO2022116941A1 (zh) * | 2020-12-03 | 2022-06-09 | 中兴通讯股份有限公司 | 网络参数衍生方法、电子设备及存储介质 |
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|---|---|---|---|---|
| CN104768175A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-07-08 | 广州杰赛科技股份有限公司 | 一种区域网络覆盖检测方法及系统 |
| CN113196081A (zh) * | 2018-07-30 | 2021-07-30 | 七哈格斯实验室公司 | 用于功能系统设置立即收敛的递归实时定位系统设置方法 |
| CN111818550A (zh) * | 2019-04-11 | 2020-10-23 | 中国移动通信集团四川有限公司 | 一种网络覆盖情况的预测方法、装置及设备 |
| CN111818550B (zh) * | 2019-04-11 | 2022-09-27 | 中国移动通信集团四川有限公司 | 一种网络覆盖情况的预测方法、装置及设备 |
| CN110336629A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-15 | 上海创远仪器技术股份有限公司 | 基于频谱路测数据实现场强分布预测处理的方法及相应的系统 |
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