发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种蜂窝移动通信系统的覆盖自优化方法,以解决目前现有技术的网络中出现的弱覆盖、导频污染和越区覆盖等各类下行覆盖问题导致的各种通信问题,保证边缘用户服务质量和小区整体的吞吐量,提高无线资源的利用率。
为了达到上述发明目的,本发明提供了一种蜂窝移动通信系统的覆盖自优化方法,其特征在于:每个用户周期性测量并向其服务基站上报各自的参考信号接收功率RSRP(Reference Signal Received Power)和体现其自身服务质量状况的信干噪比SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)参数值;基站收集本小区内所有用户上报的测量参数值,并根据预设准则检测和判断当前网络是否满足弱覆盖、导频污染或越区覆盖三种覆盖问题中的任何一种触发条件,若满足,首先触发基于天线下倾角动态调整的覆盖自优化过程,根据预设方案调整相关参数,以满足覆盖要求;如果在下倾角可调范围内无法满足覆盖要求时,根据覆盖场景、小区类型和用户类型调整天线的方位角、波束宽度或下调基站发送功率;所述方法包括下列操作步骤:
(1)每个用户周期测量并向其基站上报该小区参考信号接收功率RSRP和信干噪比SINR数值,用作实现覆盖自优化操作的数据基础;
(2)基站收集本小区内所有用户上报的测量参数,并根据预设的判决准则评估当前小区覆盖状况,如果状况正常,则结束流程;否则,将其相应划归为弱覆盖、导频污染或越区覆盖三种覆盖问题之一,并据此分别建立覆盖问题区域用户集合Q1、Q2或Q3;同时,根据用户上报的测量数据,基站判断当前网络已经满足下述三种覆盖问题触发条件中的任何一种时,就立即发起基于天线下倾角动态调整的覆盖自优化过程;
(3)根据步骤(2)的判断,如果是弱覆盖问题,则跳转执行步骤(6);如果不是弱覆盖问题,则顺序执行步骤(4);
(4)如果步骤(2)判断是导频污染问题,则跳转执行步骤(7);如果不是导频污染问题,则顺序执行步骤(5);
(5)根据步骤(2)的判断,此时为越区覆盖问题,跳转执行步骤(8);
(6)基站根据用户测量上报参数建立弱覆盖问题区域用户集合Q1,该Q1中的用户均为测量上报数据满足所述弱覆盖问题触发条件的用户;然后执行弱覆盖问题自优化的相应操作,再跳转执行步骤(9);
(7)基站根据用户测量上报参数建立导频污染问题区域用户集合Q2,该Q2中的用户均为测量上报数据满足所述导频污染问题触发条件的用户;然后执行导频污染问题自优化的相应操作,再跳转执行步骤(9);
(8)基站根据用户测量上报参数建立越区覆盖问题区域用户集合Q3,该Q3中的用户均为测量上报数据满足所述越区覆盖问题触发条件的用户;然后执行越区覆盖问题自优化的相应操作;
(9)参照三种覆盖问题的评价指标,评估当前网络覆盖问题是否达到参考目标值,若是,则返回步骤(1),执行下一次覆盖问题的检测过程。
本发明方法的有益效果是:最大程度地节省了人工优化所需要耗费的大量人力与物力,且无法实现实时操作。相比传统的优化方法,本发明蜂窝移动通信系统的覆盖自优化实现方法的操作步骤简单、容易、计算复杂度低,降低了网络维护设备与技术的成本和开销。同时,由于本发明方法的调整周期的时长与人工调整方式相比较显著缩短,并且排除了优化效果会受相关技术人员个人操作技术与水平的影响,因此本发明能够更为准确、及时、有效地针对网络出现的问题实时进行自优化;在解决弱覆盖、导频污染和越区覆盖的同时,保证了边缘用户服务质量和小区整体的吞吐量,提高无线资源的利用率,维护了整个网络的稳定性。所以,本发明具有很好的推广应用前景。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明是一种蜂窝移动通信系统的覆盖自优化方法,技术方案具体内容是:每个用户按照设定的时间周期测量并向其服务基站上报各自的参考信号接收功率RSRP和体现其自身服务质量状况的信干噪比SINR参数值;基站收集本小区内所有用户上报的测量参数值,根据预设准则检测和判断当前网络是否满足弱覆盖、导频污染或越区覆盖三种覆盖问题中的任何一种触发条件,若满足,首先触发基于天线下倾角动态调整的网络覆盖自优化过程,根据预设方案,基站根据这三种覆盖问题分别建立相应的三种覆盖问题区域用户集合Q1、Q2或Q3,并调整相关参数,以满足覆盖要求;如果在下倾角可调范围内无法满足覆盖要求时,就根据覆盖场景、小区类型和用户类型调整天线的方位角、波束宽度或下调基站发送功率;如果采用这些措施仍然不能解决覆盖问题,则转入干扰自优化和覆盖信道容量的联合自优化过程。
参见图4,介绍本发明方法的具体操作步骤如下:
步骤1,每个用户按照设定的时间周期测量并向其基站上报该小区RSRP和SINR数值,用作实现覆盖自优化操作的数据基础。
步骤2,基站收集本小区内所有用户上报的测量参数,并根据预设的判决准则评估当前小区覆盖状况,如果状况正常,则结束流程或间隔设定周期后,返回执行步骤1;否则,将其相应顺序划归为弱覆盖、导频污染或越区覆盖三种覆盖问题之一,并据此分别建立覆盖问题区域用户集合Q1、Q2或Q3;同时,根据用户上报的测量数据,基站判断当前网络已经满足本发明涉及的三种覆盖问题触发条件中的任何一种时,就首先立即触发基于天线下倾角动态调整的覆盖自优化过程。
步骤3,根据步骤2的判断,如果评估当前小区覆盖状况存在弱覆盖问题,则跳转执行步骤6;如果不是弱覆盖问题,则顺序执行步骤4。
步骤4,如果步骤2判断评估当前小区覆盖状况存在导频污染问题,则跳转执行步骤7;如果不是导频污染问题,则顺序执行步骤5。
步骤5,根据步骤2的判断,此时当前小区覆盖状况存在越区覆盖问题,跳转执行步骤8。
步骤6,基站根据用户测量上报参数建立弱覆盖问题区域用户集合Q1,该Q1中的用户均为测量上报数据满足下述弱覆盖问题触发条件的用户。该弱覆盖问题触发条件是:主导小区检测到的参数同时满足下述三个条件:下属用户的参考信号接收功率RSRPser<RSRPt的概率大于(1-PCT)、SINRser<SINRt的概率大于(1-PCT)和RSRPser>RSRPneig的概率大于(1-PCT);其中,RSRPi为覆盖问题区域的参考信号接收功率,自然数下标i为用户序号,且i∈Q1、Q2或Q3,Q1、Q2或Q3分别为弱覆盖、导频污染或越区覆盖三种类型覆盖问题区域用户集合;RSRPneig为相邻小区的参考信号接收功率,PCT为目标覆盖概率。然后执行弱覆盖问题自优化的相应操作,再跳转执行步骤9。
参见图5,介绍该步骤6的具体操作内容如下;
(61)因SINR和RSRP两者数值都与各邻区之间的干扰关系密切,故定义每个小区下属用户的SINR小于目标参考信号接收功率SINRt的用户比例且其中属于弱覆盖的用户比例式中,NS为SINR小于SINRt门限的用户数,NWC为满足弱覆盖问题触发条件的用户数,Ntotal为小区内用户总数;则由路径损耗方程得到的RSRP计算公式比较复杂,具体公式为:
式中,Ptx为基站发射功率,Abs为基站天线的总增益,包括基本增益A0、水平增益和垂直增益 θetilt为基站天线下倾角,为其水平半功率波瓣宽度,G(MIMO)为使用多天线的增益,L为包括路径损耗、人体损耗、穿透损耗和基站天线馈线损耗的总损耗,d为基站天线与移动台天线之间的水平距离,hte为基站天线挂高;表示小区参考信号接收功率RSRP是下述五个变量θetilt、Pbx、hte和GMIMO的函数。
假设除天线下倾角θetilt外,其他参数在短时间内都不改变,则上述RSRP的计算公式简化为:RSRP=H(θetilt);因H(x)的反函数为H-1(x),即θetilt=H-1(RSRP),故下倾角的理论值θgeo=H-1(RSRPt);
再定义关键性能参数KPI(Key Parameter Indicators)的计算公式如下:
该弱覆盖问题区域下的序号i用户的RSRP均值
RSRP均值与目标RSRP值之间的差值Δμ=|μ-RSRPt|;
该弱覆盖问题区域下序号i用户的RSRP的方差其中,RSRPt为网络设定的符合通信质量的目标RSRP值,用户序号i∈Q1,N1为集合Q1中的用户总数;
(62)基站根据步骤(61)中的公式计算KPI参数后,检测到当前测量周期内存在满足弱覆盖条件的用户比例PWC≥1-PCT+ΔP的情况,其中,PCT为目标覆盖概率,ΔP是步长选择门限;则跳转执行步骤(64),否则执行步骤(63);
(63)当基站检测到当前测量周期内存在下述情况:1-PCT≤PWC≤1-PCT+ΔP时,则执行步骤(64),否则跳转执行步骤7;
(64)采用弱覆盖问题的第一参考调整步长θd1减小天线下倾角,以增加覆盖距离:先按照公式计算该第一参考调整步长θd1=[α×Δμ+(1-α)×σ2]×PS×θstep,再按照公式计算实际天线下的倾角调整步长θS=min(θd1,θmin,|θgeo-θcurrent|);式中,θcurrent为当前基站天线的下倾角值,θstep和θmin分别为系统设定的天线下倾角调整步长值和最小调整步长值,权重系数α的设置依据包括具体网络场景和小区类型的因素;跳转执行步骤(66);
(65)采用弱覆盖问题第二参考调整步长θd2减小天线下倾角大小,以增加覆盖距离:先按照公式计算第二参考调整步长θd2=[α×Δμ+(1-α)×σ2]×PS×(1-PWC)×θstep,再按照下述公式计算实际天线下的倾角调整步长θS=min(θd2,θmin,|θgeo-θcurrent|);
(66)基站使用步骤(64)或(65)中的参考调整步长θd1或θd2计算最优天线下倾角调整方案:当前基站天线的下倾角值θetilt(n)=θetilt(n-1)-θS,其中n为当前检测时刻,(n-1)为上一检测时刻,然后,将当前天线下倾角调整至该θetilt(n);
(67)先判断调整天线下倾角后是否达到覆盖要求,再判断此时的覆盖自优化过程时间计时器是否超时,若是,都跳转执行步骤7,否则执行步骤(68);
(68)判断天线下倾角是否仍在可调范围内,若是,返回执行步骤(61),继续调整天线下倾角;否则,执行步骤(69);
(69)基站检测到该弱覆盖场景下的网络中心用户的服务质量体验较差,而边缘用户服务质量体验较好时,则调整天线方向角,将主瓣波束对准中心用户群后,返回执行步骤(67);否则,即基站检测到弱覆盖场景下的网络中心用户服务质量体验较好,而边缘用户服务质量体验较差时,则增大天线水平或垂直波束宽度,使有效信号能够覆盖到其边缘用户后,返回执行步骤(67);直至这两类用户群的服务质量体验都较好,结束该流程;执行步骤9。
步骤7,基站根据用户测量上报参数建立导频污染问题区域用户集合Q2,该Q2中的用户均为测量上报数据满足下述导频污染问题触发条件的用户。该导频污染问题触发条件是:面状分布的主导小区检测到的参数同时满足下述三个条件:下属用户可测量的RSPR值大于目标参考信号接收功率RSRPt的小区数NCell不少于3个,即NCell≥3的概率大于(1-PCT)、各下属用户的RSRP之间存在RSRPmax-RSRPmin≤ΔRSRP的情况和各下属用户的SINRser<SINRt的概率大于其中,RSRPmax和RSRPmin分别为用户测到超过RSRPt的RSRP的最大值和最小值,ΔRSRP为RSRPmax和RSRPmin的差值门限。然后执行导频污染问题自优化的相应操作,再跳转执行步骤(9)。
参见图6,介绍该步骤7的具体操作内容如下;
(71)定义每个小区下属用户的SINR不满意比例为其中属于导频污染的用户比例为式中,NS为SINR小于SINRt门限的用户数,NPC为满足导频污染问题触发条件的用户数,Ntotal为小区内总用户数;则导频污染下的下倾角理论值θgeo=H-1(RSRPt);再定义下述KPI参数的计算公式如下:
该导频污染问题区域下的序号i用户的RSRP均值
该RSRP均值与目标RSRP之间的差值Δμ=|μ-RSRPt|;
该导频污染问题区域下序号i用户的RSRP的方差其中,RSRPt为网络设定的符合通信质量的目标RSRP值,用户序号i∈Q2,N2为集合Q2中的用户总数;
(72)基站根据步骤(71)中的公式计算KPI参数后,检测和判断在当前测量周期内是否存在满足导频污染条件的用户比例的情况,其中,PCT为目标覆盖概率,NCell为用户所测得RSRP超过RSRPt的小区个数;若是,执行步骤(73);否则,跳转执行步骤(8);
(73)采用导频污染问题的第一参考调整步长θup1增加天线下倾角大小,以缩小覆盖距离:先根据公式计算第一参考调整步长θup1=[α×Δμ+(1-α)×σ2]×PS×(1-PPC)×θstep,再按照公式计算实际天线下的倾角调整步长θS=min(θup1,θmin,|θgeo-θcurrent|);式中,θcurrent为当前基站天线的下倾角值,θstep和θmin分别为系统设定的天线下倾角调整步长值和最小调整步长值,权重系数α的设置依据具体网络场景和小区类型而定;
(74)使用步骤(73)中的调整步长θup1计算最优天线下倾角调整方案:当前基站天线的下倾角值θetilt(n)=θetilt(n-1)+θS,其中n为当前检测时刻,(n-1)为上一检测时刻;然后,将当前天线下倾角调整至该θetilt(n);
(75)基站判断调整天线下倾角后是否达到覆盖要求,再判断此时的覆盖自优化过程时间计时器是否超时,若是,都跳转执行步骤(9),否则,执行步骤(76);
(76)基站判断天线下倾角是否仍在可调范围内,若是,返回执行步骤(71),继续对天线下倾角进行调整;否则,执行步骤(9)。
步骤8,基站根据用户测量上报参数建立越区覆盖问题区域用户集合Q3,该Q3中的用户均为测量上报数据满足下述越区覆盖问题触发条件的用户,然后执行越区覆盖问题自优化的相应操作。该越区覆盖问题触发条件是:线状分布的主导小区检测到的检测到的参数同时满足下述三个条件:下属用户的RSPR大于RSRPt的小区不在邻小区列表中的概率大于(1-PCT)、主导小区下属用户的切换失败率大于门限的概率大于(1-PCT)和主导小区的下属用户SINRser<SINRt的概率大于(1-PCT)。
参见图7,介绍该步骤8的具体操作内容如下;
(81)定义每个小区下属用户的SINR小于目标参考信号接收功率SINRt的用户比例且其中属于越区覆盖的用户比例式中,NS为SINR小于SINRt门限的用户数,NOC为满足越区覆盖问题触发条件的用户数,Ntotal为小区内用户总数;则越区覆盖下的下倾角理论值θgeo=H-1(RSRPt);
再定义下述KPI参数的计算公式如下:
该越区覆盖问题区域下的序号i用户的RSRP均值
该RSRP均值与目标RSRP之间的差值Δμ=|μ-RSRPt|;
该越区覆盖问题区域下序号i用户的RSRP的方差其中,RSRPt为系统设定的符合通信质量的目标RSRP值,用户序号i∈Q3,N3为集合Q3中的用户总数;
(82)基站根据步骤(81)中的公式计算参数完毕后,检测和判断在当前测量周期内是否存在满足越区覆盖条件的用户比例POC≥1-PCT的情况,其中,PCT为目标覆盖概率,若是,执行步骤(83);否则,跳转执行步骤(9),
(83)采用导频污染问题的第二参考调整步长θup2增加天线下倾角大小,以缩小覆盖距离:先根据公式计算第二参考调整步长θup2=[α×Δμ+(1-α)×σ2]×PS×(1-POC)×θstep,再按照公式计算实际天线下的倾角调整步长θS=min(θup1,θmin,|θgeo-θcurrent|);
(84)使用步骤(83)中的调整步长θup1计算最优天线下倾角调整方案:当前基站天线的下倾角值θetilt(n)=θetilt(n-1)+θS,其中n为当前检测时刻,(n-1)为上一检测时刻;然后,将当前天线下倾角调整至该θetilt(n);
(85)基站判断调整天线下倾角后是否达到覆盖要求,再判断此时的覆盖自优化过程时间计时器是否超时,若是,都跳转执行步骤9;否则执行步骤(86);
(86)基站判断天线下倾角是否仍在可调范围内,若是,返回执行步骤(81),继续对天线下倾角进行调整;否则,执行步骤9。
步骤9,参照三种覆盖问题的评价指标,评估当前网络覆盖问题是否达到参考目标值,若是,则返回步骤1,执行下一次覆盖问题的检测过程;否则,转入覆盖和容量联合自优化过程。