CN102325333B - 基于射频拉远系统的多层建筑室内覆盖邻区规划方法 - Google Patents

Abstract

基于射频拉远系统的多层建筑室内覆盖邻区规划方法，涉及移动通信领域。提供一种可实现快速准确地自动邻区规划的基于射频拉远系统的多层建筑室内覆盖邻区规划方法。在规划区域内每一楼层设置栅格采样点；获取所述规划区域内各小区到栅格采样点的空间距离，对各栅格采样点关联的小区进行第一次筛选；获取所述规划区域内各小区到关联采样点的覆盖强度，对各采样点关联的小区列表进行第二次筛选；根据第二次筛选后的小区列表，统计所述规划区域内各小区的覆盖重叠区域；根据所述覆盖重叠区域进行初步邻区规划；对初步邻区列表进行合法性检查和后处理，形成邻区规划列表，完成邻区规划。

Description

基于射频拉远系统的多层建筑室内覆盖邻区规划方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及基于射频拉远系统的多层建筑物室内覆盖的邻区规划。

背景技术

随着城市建设的发展，建筑物的密度和高度也在不断增加，并呈现出结构复杂化、建筑密集化的特点。多层建筑会使来自于室外的无线电磁波产生很大衰减，造成建筑物内部分区域信号较弱，甚至成为信号盲区的情况，直接影响手机用户的网络质量与服务感受。为了解决这一问题，在3G移动通信网络中，主要采用射频拉远技术，将传统的宏基站分离成BBU(基带单元)和RRU(射频远端单元)，即所谓BBU+RRU，通过该方式进行建筑物的室内无线覆盖。BBU集中放置于机房，通过光纤与分布于建筑中的RRU相连，实现对基带资源的共享，同时也减少了路径损耗，保证了传输质量，扩大了覆盖面积。

BBU+RRU方式与传统的以基站为中心的无线覆盖所产生的邻区关系有显著的不同。这是因为每一BBU管理多个RRU，每一RRU相当于一个发射源，其放置地点不再一定共址。因此，每一BBU的无线信号覆盖范围不能再以规则的六边形或圆形来表示，其邻区规划方法与传统移动通信网络的不同。特别是，现有的自动邻区规划方法都是针对平面区域的覆盖，不适宜于解决建筑物内部的立体覆盖，更没有一套有效针对射频拉远系统的建筑物室内自动邻区规划方法。目前，在工程中常用的方法是由工程人员根据建筑物的内部结构、RRU的分布情况、天线朝向，结合自身的规划经验进行人工邻区规划。然而，由于建筑内部结构复杂，同一小区中可能有多个RRU等情况，人工方法对邻区的判定难以兼顾无线信号传播的实际情况，很可能出现由于对小区覆盖范围判断不准确造成的规划失误。而且，过于依赖工程人员的个人经验，不能保证规划质量的稳定可靠；其规划效率低下，无法适应目前越来越多的高层写字楼、大型商城、多层停车场等大型建筑物室内无线覆盖的邻区规划要求。

目前，业界常用的自动邻区规划软件，有ZXPOS CNO1、Enterprise Asset 3G等。ZXPOSCNO1根据小区间距规划邻区，但对于建筑物内部，特别是多层建筑内的小区无法仅靠平面距离进行区分，因此无法进行自动邻区规划。

Enterprise Asset3G根据接收到的导频信号强度作为邻区规划的门限值，但在多层建筑内部的邻区规划中，为了防止过于频繁的邻区切换影响通话质量与用户体验，必须遵守一些特殊要求，例如不同楼层之间不切换，室内用户在建筑边缘地带不能切换到室外宏蜂窝等，因此也无法进行自动邻区规划。

中国专利200710129504.3公开一种自动邻区规划的方法，是针对CDMA/WCDMA网络多载波小区的邻区规划，没有考虑BBU+RRU方式覆盖后小区边缘的复杂性。中国专利200710054976.7公开一种用于移动蜂窝网络的邻小区规划方法，提出了将小区地理信息映射为平面地图，通过有向三角剖分规划邻区的方法，也无法直接应用于多层建筑物的室内无线覆盖场景。

发明内容

本发明的目的在于针对采用BBU+RRU方式的多层建筑物室内无线覆盖场景，提供一种可实现快速准确地自动邻区规划的基于射频拉远系统的多层建筑室内覆盖邻区规划方法。

本发明包括以下步骤：

1)在规划区域内每一楼层设置栅格采样点；

2)获取所述规划区域内各小区到栅格采样点的空间距离，对各栅格采样点关联的小区进行第一次筛选；

3)获取所述规划区域内各小区到关联采样点的覆盖强度，对各采样点关联的小区列表进行第二次筛选；

4)根据第二次筛选后的小区列表，统计所述规划区域内各小区的覆盖重叠区域；

5)根据所述覆盖重叠区域进行初步邻区规划；

6)对初步邻区列表进行合法性检查和后处理，形成邻区规划列表，完成邻区规划。

在步骤1)中，所述在规划区域内每一楼层设置栅格采样点可采用以下方法：

以建筑物每一层楼面划分栅格，所述栅格的交点为栅格采样点，以(x，y，z)三维坐标表示，室外区域以(x，y，0)表示，以所述区域左下角点为原点。

在步骤2)中，所述获取所述规划区域内各小区到栅格采样点的空间距离，可采用以下方法：

(1)针对室内小区，在每一层楼面采样点，利用空间中两点间距离公式：

$d=\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2+{(z_2-z_1)}^2}$

计算同层小区天线到所述采样点的最短空间距离；

(2)对室外小区，计算其到建筑物入口处采样点的空间距离。

所述对各栅格采样点关联的小区进行第一次筛选，可采用以下方法：

(1)将所述空间距离与设定的距离门限进行比较；

(2)针对室内每一层楼面，建立天线-RRU-小区与采样点的关系列表；

(3)对其每一采样点，根据天线有效覆盖距离，将距所述采样点的距离大于所述有效覆盖距离的小区从所述采样点的小区关联列表中删除。

在步骤3)中，所述获取所述规划区域内各小区到关联采样点的覆盖强度，可采用以下方法：

(1)每一采样点根据所述本采样点关联的小区列表，获取所述小区距离采样点最近的天线参数、功率参数；

(2)获取所述区域的传播模型；

(3)由此计算所述小区到所述采样点的覆盖强度P_n。

对所述每一采样点关联的小区列表进行第二次筛选，可采用以下方法：

(1)设置有效覆盖强度P_th；

(2)比较P_n与P_th，如果P_n＞P_th，则认为该小区无法覆盖该采样点；

(3)将所述小区从本采样点关联的小区列表中删除；

(4)对所述每一采样点以及所述每一小区进行所述筛选。

在步骤4)中，所述统计所述规划区域内各小区的覆盖重叠区域，可采用以下方法：

(1)对所述区域内的每一小区，依次以该小区为源小区，其他小区为目标小区；

(2)根据每一采样点关联的小区列表，统计源小区与各个目标小区共同覆盖的采样点个数，所述个数表示源小区与目标小区共同覆盖的栅格点数，即覆盖重叠区域大小；

(3)对所述每一小区进行所述统计。

在步骤5)中，所述根据所述覆盖重叠区域进行初步邻区规划，可采用以下方法：

(1)设置覆盖重叠区域门限；

(2)设置邻区列表个数上限N；

(3)对所述区域内的每一小区，依次以该小区为源小区，其他小区为目标小区；

(4)记录所述覆盖重叠区域大于覆盖重叠区域门限的目标小区；

(5)以所述目标小区作为源小区的邻区；

(6)对所述每一小区进行所述规划，按所述覆盖重叠区域由大到小排序，获取所述排序的前N位目标小区，由此得到所述区域内每一小区的初始邻区列表。

在步骤6)中，所述对初步邻区列表进行合法性检查和后处理，可采用以下方法：

(1)根据建筑室内覆盖的一般原则，如不同楼层之间不切换；室内用户尽量用室内RRU覆盖等，检查每一BBU所带RRU的邻区列表，删除与之不符的小区；

(2)对所述区域内的每一BBU，建立并维护一个邻区列表。

本发明的优点在于根据移动通信系统在多层建筑物室内的覆盖和切换场景的特点，将邻区规划的覆盖距离准则与覆盖强度准则相结合，用于射频拉远系统在建筑物室内的自动邻区规划，填补了目前国内缺少专用于BBU+RRU方式的多层建筑物室内覆盖场景的邻区规划方法的空白，解决了在日益复杂的室内无线环境中进行良好邻区规划的技术难题，满足了快速发展的城市建设的需要，并具有计算量小、准确度高的优点，实现了高效精确的建筑物室内自动邻区规划。

附图说明

图1是自动邻区规划的基本流程图。

图2是在规划区域中设置采样点的流程图。

图3是进行小区第一次筛选的流程图。

图4是进行小区第二次筛选并生成初步邻区列表的流程图。

图5是对初步邻区列表进行合法性检查和后处理的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明的技术方案。

参见图1，为自动邻区规划的基本流程，包括以下步骤：

(1)输入规划所需建筑物结构参数、小区参数、天线参数和传播模型；

(2)在需要进行规划的建筑内部区域设置采样点；

(3)获取规划区域内各小区到采样点的距离；

(4)根据天线有效覆盖距离，筛选各采样点关联小区；

(5)获取各小区在其关联采样点的覆盖强度；

(6)根据覆盖强度门限，进一步筛选各采样点关联小区；

(7)根据各小区的重叠覆盖区域及其大小，确定初步邻区列表并按相邻程度排序；

(8)经合法性检查和后处理，输出邻区列表。

参见图2，为建筑内部邻区规划中设置采样点的基本流程，以下为详细步骤：

(1)针对被规划建筑物建立(x，y，z)三维坐标系，以地面为(x，y，0)面，以所述区域的左下角点为原点；

(2)取建筑物的每一楼层为一规划平面设置栅格采样点；

(3)将采样点的经纬度信息转换为x轴、y轴坐标，根据建筑物的层高标记室内采样点的z轴坐标，得到采样点集合{G_k}。

参见图3，为邻区规划中进行小区第一次筛选的基本流程，以下为详细步骤：

(1)根据输入参数列表中基站和室内天线的经纬度，将其转换成(x，y，z)坐标；

(2)根据天线高度或层高利用空间中两点间距离公式 $d=\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2+{(z_2-z_1)}^2},$ 对每一采样点G_k，计算规划区域内各天线到该采样点的距离，获得小区到该采样点的最短距离D_n；

(3)根据D_n与天线有效覆盖半径R的比较，生成采样点和小区对应关系列表矩阵T₁。满足D_n小于R这一条件的小区有可能覆盖到该采样点，故将其T₁中的相应元素置为1，否则，置为0。

参见图4，为邻区规划中进行小区第二次筛选得到初步邻区列表的基本流程，以下为详细步骤：

(1)设置规划区域的传播模型，根据输入工程参数中的天线参数、功率参数以及小区参数，计算矩阵T₁中与采样点关联小区到采样点的覆盖强度P_n；

(2)依据有效覆盖强度门限P_th，如果满足P_n＞P_th，则认为该采样点处于该小区的有效覆盖范围内；否则，删除矩阵T₁中该采样点与该小区的关联，形成新的矩阵T₂；

(3)依次将规划区域中的每个小区作为源小区，周围目标小区与源小区的覆盖重叠区域。利用T＝T₂ ^-*T₂计算出各个小区之间的覆盖重叠区域，得到矩阵T；

(4)依据矩阵T，依次统计被规划区域中的每一小区与其它小区的覆盖重叠区域的大小，并按覆盖重叠区域多少进行由大到小的排序；

(5)根据覆盖重叠区域门限、邻区数上限N，从步骤(4)得到的排序中取出覆盖重叠区域大于门限的目标小区编号作为源小区的邻区。如果目标小区个数大于N，则只取前N位，由此得到各小区的初步邻区列表。

参见图5，为初步邻区列表合法性检查和后处理的基本流程，以下为详细步骤：

(1)根据建筑室内覆盖的一般原则，如不同楼层之间不切换；室内用户尽量用室内RRU覆盖等，检查每一BBU所带RRU的邻区列表，删除与之不符的小区；

(2)据邻区列表长度要求，删除初步邻区列表中超长的后续邻区；

(3)单配检查并处理；

(4)输出BBU的邻区列表。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于技术邻域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改动和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.基于射频拉远系统的多层建筑室内覆盖邻区规划方法，其特征在于包括以下步骤：

1）在规划区域内每一楼层设置栅格采样点；所述在规划区域内每一楼层设置栅格采样点采用以下方法：

以建筑物每一层楼面划分栅格，所述栅格的交点为栅格采样点，以（x，y，z）三维坐标表示，室外区域以（x，y，0）表示，以所述区域左下角点为原点；

2）获取所述规划区域内各小区到栅格采样点的空间距离，对各栅格采样点关联的小区进行第一次筛选；所述获取所述规划区域内各小区到栅格采样点的空间距离，采用以下方法：

（1）针对室内小区，在每一层楼面采样点，利用空间中两点间距离公式：

$d=\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2+{(z_2-z_1)}^2}$

计算同层小区天线到所述采样点的最短空间距离；

（2）对室外小区，计算其到建筑物入口处采样点的空间距离；

所述对各栅格采样点关联的小区进行第一次筛选，采用以下方法：

（1）将所述空间距离与设定的距离门限进行比较；

（2）针对室内每一层楼面，建立天线-RRU-小区与采样点的关系列表；

（3）对其每一采样点，根据天线有效覆盖距离，将距所述采样点的距离大于所述有效覆盖距离的小区从所述采样点的小区关联列表中删除；

3）获取所述规划区域内各小区到关联采样点的覆盖强度，对各采样点关联的小区列表进行第二次筛选；

所述获取所述规划区域内各小区到关联采样点的覆盖强度，采用以下方法：

（1）每一采样点根据所述本采样点关联的小区列表，获取所述小区距离采样点最近的天线参数、功率参数；

（2）获取所述区域的传播模型；

（3）由此计算所述小区到所述采样点的覆盖强度P_n；

对所述每一采样点关联的小区列表进行第二次筛选，采用以下方法：

（1）设置有效覆盖强度P_th；

（2）比较P_n与P_th，如果P_n＜P_th，则认为该小区无法覆盖该采样点；

（3）将所述小区从本采样点关联的小区列表中删除；

（4）对所述每一采样点以及所述每一小区进行所述筛选；

4）根据第二次筛选后的小区列表，统计所述规划区域内各小区的覆盖重叠区域；所述统计所述规划区域内各小区的覆盖重叠区域，采用以下方法：

（1）对所述区域内的每一小区，依次以该小区为源小区，其他小区为目标小区；

（2）根据每一采样点关联的小区列表，统计源小区与各个目标小区共同覆盖的采样点个数，所述个数表示源小区与目标小区共同覆盖的栅格点数，即覆盖重叠区域大小；

（3）对所述每一小区进行所述统计；

5）根据所述覆盖重叠区域进行初步邻区规划；所述根据所述覆盖重叠区域进行初步邻区规划，采用以下方法：

（1）设置覆盖重叠区域门限；

（2）设置邻区列表个数上限N；

（3）对所述区域内的每一小区，依次以该小区为源小区，其他小区为目标小区；

（4）记录所述覆盖重叠区域大于覆盖重叠区域门限的目标小区；

（5）以所述目标小区作为源小区的邻区；

（6）对所述每一小区进行所述规划，按所述覆盖重叠区域由大到小排序，获取所述排序的前N位目标小区，由此得到所述区域内每一小区的初始邻区列表；

6）对初步邻区列表进行合法性检查和后处理，形成邻区规划列表，完成邻区规划；所述对初步邻区列表进行合法性检查和后处理，采用以下方法：

（1）根据建筑室内覆盖的一般原则，如不同楼层之间不切换；室内用户尽量用室内RRU覆盖等，检查每一BBU所带RRU的邻区列表，删除与之不符的小区；

（2）对所述区域内的每一BBU，建立并维护一个邻区列表。

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