CN102387511B - 多阵元天线基站的无线网络覆盖的优化系统和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多阵元天线基站无线网络覆盖的优化装置，所述装置包括用户界面、数据库系统和分析计算配置功能模块。其中用户界面包括数据输入界面、需求输入界面和优化参数输出前台；数据库系统由优化参数配置数据库、机械调整参数数据库、阵元赋值参数数据库、地理电磁环境数据库和基站及地理信息数据库组成；分析计算配置功能模块包括覆盖问题分析功能模块、调整参数权重分析功能模块、联合匹配功能模块和优化参数配置方案选择功能模块。所述装置能够针对优化区域涉及的一个或多个多阵元天线基站，根据实际测试数据或覆盖要求，分析定位出不同的覆盖优化方向和参量调整的影响权重，并根据已知布站的地理数据信息和优化参数配置数据库，给出单站或多站联合的参量调整配置方案，为小区无线网络覆盖的优化过程提供科学的依据和指导，大幅提高了现行多阵元天线基站的覆盖优化效率。

Description

多阵元天线基站的无线网络覆盖的优化系统和装置

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种针对多阵元天线基站的无线网络覆盖的优化系统和装置。

背景技术

基站的小区覆盖是影响无线网络质量的关键，随着我国3G网络建设的迅速发展和扩大，网络无线覆盖优化问题越来越突出。但是目前的小区无线网络覆盖优化还停留在一个初级阶段，都是采取“一站一调”的传统方式，即针对需要优化的覆盖小区，对每一个基站系统的配置根据现场测试的覆盖结果和规划场景，凭经验进行逐一排查和调整，如调整基站天线的挂高、俯仰方位角、调整基站发射功率、配置基站邻区等等；对有些特殊覆盖要求的或者存在多个小区干扰的场景，还需要对多个基站进行反复优化测试调整，优化过程人为因素很大，费时费力，缺乏统一的优化指导。

特别是当前越来越多的无线基站采用多阵元天线系统作为移动通信网络的无线接入单元，如TD-SCDMA系统中的智能天线。相比单天线系统，多阵元天线系统的广播波束可由多个天线阵元的电磁场矢量叠加而形成不同的覆盖范围，因此，其天线面的波束覆盖优化过程不仅可以采用调整天线挂高、俯仰角和水平方向角的机械整方式，而且还能够通过对水平和垂直天线阵元的不同赋值，实现在机械调整基础上对广播波束覆盖范围的电调整，获得更精确的覆盖，从而具有更大的灵活性。但也正是由于多阵元天线的这种灵活性造成了实际操作过程中的覆盖优化参量增多，覆盖优化过程变得更为复杂。此外，针对多阵元天线，采用电调的覆盖优化方式还需要根据各种现场测试结果分别计算所对应的阵元赋值，进一步加大了多天线基站覆盖调整过程的复杂度，优化效率很低。目前现有技术中并没有针对上述多阵元天线基站小区无线网络覆盖问题的具有自动分析能力的模块化、统一化的多阵元天线基站的无线网络覆盖优化系统和装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具有自动分析和优化参数配置的多阵元天线基站无线网络覆盖优化系统和装置，为小区无线覆盖优化的各种场景需求提供统一合理的参数配置指导。所述系统和装置能够针对优化区域涉及的一个或多个多阵元天线基站，根据实际测试数据或特殊覆盖要求，分析定位出不同的覆盖优化方向和参量调整的影响权重，并根据已知布站的地理数据信息和各影响参量调整数据库，得出单站或多站联合的参量调整配置方案，给予优化配置指导。

因此，本发明的一个方面涉及一种多阵元天线基站无线网络覆盖的优化装置，所述装置包括用户界面、数据库系统和分析计算配置功能模块。其中用户界面包括数据输入界面、需求输入界面和优化参数输出前台；数据库系统由优化参数配置数据库、机械调整参数数据库、阵元赋值参数数据库、地理电磁环境数据库和基站及地理信息数据库组成；分析计算配置功能模块包括覆盖问题分析功能模块、调整参数权重分析功能模块、联合匹配功能模块和优化参数配置方案选择功能模块。

所述优化装置的逻辑连接包括：数据输入界面和需求输入界面通过统一接口经由覆盖问题分析功能模块和参数权重分析功能模块处理后，与联合匹配功能模块相连；联合匹配功能模决连接并且读取基站及地理信息数据库；机械调整参数数据库、阵元赋值参数数据库、地理电磁环境数据库及联合匹配逻辑模块均连接至优化参数配置方案选择功能模块；优化参数配置数据库连接优化参数配置方案选择功能模块，并且通过统一接口模块与优化参数输出前台相连接。

进一步地，本发明所述的一种多阵元天线基站无线网络覆盖的优化装置还可以包括更新维护窗口。

所述优化装置的数据输入平台提供的输入信息包括：测试数据信息、指定参数量值范围、被测区域相关基站配置信息(包括多阵元天线型号信息等)、需求输入包括有额外覆盖要求的优化需求，如有特殊形态覆盖要求的区域的坐标边界标识经纬度、重点覆盖或弱化覆盖的区域要求等。

所述优化装置的统一接口完成数据参数格式与用户界面的转换。

所述优化装置的覆盖问题分析功能模块完成对输入测试数据和需求的优化分析工作，判断需要优化的覆盖问题类型，如孤岛覆盖、越区覆盖、弱覆盖等。

所述优化装置的调整参数权重分析功能模块根据覆盖优化问题类型，分析解决方案所涉及的可调整参数，对各优化参数的影响大小排序附权，即预判造成覆盖问题的主要原因，给调整方案提供参考。

所述优化装置的联合匹配功能模块根据输入信息读取地理信息和相关基站站址信息，完成地形匹配、覆盖域确定，并确定需要调整的基站。

所述优化装置的优化参数配置方案选择功能模块由优选逻辑模块和配对计算选择逻辑模块两部分组成。优选逻辑模块判断覆盖优化需求是否匹配前期优化方案，如匹配则直接访问优化参数配置数据库，提取优化参数；配对计算选择逻辑模块根据联合匹配功能模块输入的覆盖优化场景、参数类别和权重，通过读取工程调整参数和阵元赋值参数(匹配地理电磁环境)，配对计算工程调整参数和阵元赋值参数的合理配置值，优选最佳参数调整的覆盖方案，输出并更新优化参数配置数据库。

所述优化装置的优化参数配置数据库存储前期案例优化方案和当前新案例更新的优化方案的优化调整参数配置，各参数配置方案按理论优先准则排序存储，多选项输出。

所述优化装置的优化输出界面输出具体配置方案和相应参数。

所述优化装置的更新维护窗口根据测试和实验研究结果，定期更新地理信息、电磁环境和配置参数数据库，以及进行日常维护操作。

本发明的模块化、统一化的多阵元天线基站的无线网络覆盖优化系统，通过输入覆盖测试数据、覆盖优化需求和天线及站点信息，能够直接获得满足相应覆盖要求的一个或多个基站上需优化配置的工程和电调参数，为小区无线网络覆盖的优化过程提供科学的依据和指导，大幅提高了现行多阵元天线基站的覆盖优化的效率。

附图说明

图1为多阵元天线基站的无线网络覆盖优化系统结构图。

图2为多阵元天线基站的无线网络覆盖优化流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，在此描述的特定实施方式仅通过举例的方式来解释本发明，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可对本发明做出各种不背离本发明的精神和范围的修改，这些等价形式同样落于本发明所要求保护的范围。

多阵元天线基站的无线网络覆盖优化系统如图1所示

覆盖优化系统的实施流程如图2所示，具体为：

(1)数据输入

无线网络覆盖优化的需求一方面来自实际存在的覆盖问题，另一方面可能来自一些特殊覆盖要求(如强调针对某区域的覆盖、减弱对某方向的覆盖以减小对其他系统干扰等)。路测数据、干扰测试数据的异常值能够反映实际覆盖问题，结合覆盖区域基站的初始配置相关信息，作为系统优化的判别参考；而针对特殊覆盖需求的优化场景，需要输入如特殊形态覆盖区域的坐标边界标识经纬度、重点覆盖或弱化覆盖的区域的边界要求等。

(2)覆盖问题分析和调整参数提取及权重设置

针对输入信息，确定所属的覆盖问题，分析影响因素，判断并提取主要优化调整的参数。例如，根据测试信号数据质量，根据设定的评判准则判断是PCCPCH的越区覆盖问题，越区覆盖将严重影响通话质量和导致掉话。引起弱覆盖的原因很多，其主要影响因素根据实际情况可归纳为射频参数配置、天线挂高和下倾角、传播路径损耗效应、施工质量等，解决的主要思路是降低覆盖小区的覆盖范围。结合考察区域内多个基站的初始配置信息后，预提取主要覆盖优化参数为天线工程调整和射频参数配置，并赋予最高优先级权重，此外，提取其他调整参数选项，如设备及施工质量等，设置低优先级供选。

(3)地形匹配

地形匹配操作根据输入数据，在系统地理信息数据库和站址信息数据库中读取需要优化区域的地理和基站位置信息，匹配覆盖区域地形和组网结构，确定优化无线网络覆盖的范围和形态，并由此确定需要参与优化的基站数。其中，地形类别由地理信息数据库提供，一般根据电磁传播特性设置为农村、郊区、城区、山地、湖面等类别。针对有特殊覆盖要求的优化问题(如增强或减弱对某个或多个方向的覆盖)，需根据读取输入的覆盖坐标值，在地理信息数据库上匹配覆盖区域，确定特殊覆盖形态和范围。

(4)覆盖优化方案选择

经过上述步骤获得覆盖地形信息和需调整的参数信息后，覆盖优化选择逻辑将组合选择出一个或多个多阵元天线基站的最终调整方案。首先根据覆盖优化需求和地形类别判断同区域优化问题是否是已经在优化参数配置数据库中，如果符合，直接读取前期的优化配置方案(如在本例中，发生越区干扰的基站需优化满足常规城区的3扇区覆盖时，方案数据库现存相同多阵元基站实现同覆盖范围的优化配置，则直接输出，减少系统重复优化搜索的复杂度)；如果不在已有优化方案中，则根据提取的备选调整参数，在相应调整参数数据库中搜索满足该地形覆盖要求的最佳参数配置方案。

上述搜索最佳配置方案的实现涉及以下具体内容：

1、各优化调整数据不是相互独立的，而是在不同前提下的优化组合。例如：在P发射功率，天线架高N米，密集城区环境下，水平垂直机械倾角确定时达到不同覆盖范围和通信质量的某型号多阵元天线的阵元权值设置组合；某确定地形下，不同功率等级的覆盖范围组合等。

2、不同地形对应不同地理电磁传播环境，影响优化参数与覆盖的关系。例如对于依靠功率参数调整的覆盖优化，对应选用不同的传播模型作为计算依据得出不同条件下的功率配置；而对于依靠调整多阵元天线阵元权值的水平和垂直的方向图覆盖调整，特别是不同天线高度下由垂直方向图确定的覆盖，需根据不同地理电磁散射环境，分类计算并存储不同调整参量(机械倾角、阵元幅值和相位)下的合成覆盖效果，供输出调整参数选择。

3、在依靠天线俯仰和水平角度调整的覆盖优化中，优选单独通过改变阵元权值赋值的覆盖优化组合方式，减少工程调整难度。

4、定期根据可获得的实测覆盖结果和地理信息更新，以及不同型号多阵元天线的更换，对上述覆盖优化中的参数配置数据库的地形和阵元赋值计算配置结果进行更新和校正。

(5)配置优化方案及优化参数配置数据库更新

完成覆盖优化方案选择后，将获得多组不同的参数优化方案。根据初始输入的基站参数配置，对多种可选需调整的参数组合，按选择最小改动参量的原则排序，配置输出多组优化调整参数结果，供优化工程人员选择。完成方案配置后，更新优化参数配置数据库，存储该地形和网络结构场景的优化配置结果。

(6)优化方案及参数输出

优化输出界面输出具体配置方案和相应参数，并根据上述步骤2中获得的调整参数选项，对某优化方案涉及调整参数之外的其他影响因素，也以提示形式输出，辅助实际优化工程人员进行优化问题排查。表1和表2分别给出了该优化系统针对越区干扰实施例的输入和输出参数格式示例。需要说明的是，以下输入输出参数格式仅为系统说明的一个示例而非限定性要求。

表1、输入参数表

表2、覆盖优化输出参数表

Claims (7)

1.一种多阵元天线基站无线网络覆盖的优化装置，其特征在于:

所述装置包括用户界面、数据库系统和分析计算配置功能模块，其中用户界面包括数据输入界面、需求输入界面和优化参数输出前台；

数据库系统由优化参数配置数据库、机械调整参数数据库、阵元赋值参数数据库、地理电磁环境数据库和基站及地理信息数据库组成；

分析计算配置功能模块包括覆盖问题分析功能模块、调整参数权重分析功能模块、联合匹配功能模块和优化参数配置方案选择功能模块；

其中数据输入界面和需求输入界面通过统一接口经由覆盖问题分析功能模块和参数权重分析功能模块处理后，与联合匹配功能模块相连；

联合匹配功能模块连接并且读取基站及地理信息数据库；机械调整参数数据库、阵元赋值参数数据库、地理电磁环境数据库及联合匹配逻辑模块均连接至优化参数配置方案选择功能模块；

优化参数配置数据库连接优化参数配置方案选择功能模块，并且通过统一接口模块与优化参数输出前台相连接；

其中，联合匹配功能模块根据输入信息读取地理信息和相关基站站址信息，完成地形匹配、覆盖域确定，并确定需要调整的基站；

所述调整参数权重分析功能模块根据覆盖优化问题类型，来分析解决方案所涉及的可调整参数，以及对各优化参数的影响大小排序赋权，预判造成覆盖问题的主要原因，给调整方案提供参考；

所述优化参数配置方案选择功能模块由优选逻辑模块和配对计算选择逻辑模块两部分组成；优选逻辑模块判断覆盖优化需求是否匹配前期优化方案，如匹配则直接访问优化参数配置数据库，提取优化参数；配对计算选择逻辑模块根据联合匹配功能模块输入的覆盖优化场景、参数类别和权重，通过读取工程调整参数和阵元赋值参数，配对计算工程调整参数和阵元赋值参数的合理配置值，优选最佳参数调整的覆盖方案，输出并更新优化参数配置数据库。

2.根据权利要求1所述的优化装置，其特征在于所述数据输入界面提供输入信息，所述输入信息包括测试数据信息、指定参数量值范围、包括了多阵元天线型号信息在内的被测区域相关基站配置信息、以及包括了有额外覆盖要求的优化需求在内的需求输入信息。

3.根据权利要求1所述的优化装置，其特征在于所述统一接口完成数据参数格式与用户界面之间的转换。

4.根据权利要求1所述的优化装置，其特征在于所述覆盖问题分析功能模块完成对输入测试数据和需求的优化分析工作，判断需要优化的覆盖问题类型。

5.根据权利要求1所述的优化装置，其特征在于所述优化参数配置数据库存储前期案例优化方案和当前新案例更新的优化方案的优化调整参数配置，各参数配置方案按理论优先准则排序存储，多选项输出。

6.根据权利要求1所述的优化装置，其特征在于所述优化输出前台输出具体配置方案和相应参数。

7.根据权利要求1所述的优化装置，其特征在于所述的优化装置还进一步包括更新维护窗口，所述更新维护窗口可根据测试和实验研究结果，定期更新地理信息、电磁环境和配置参数数据库，以及进行日常维护操作。