CN102547762A - 无线蜂窝网络中的越区覆盖自动检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线蜂窝网络中的越区覆盖自动检测方法，包括：当用户终端欲从源小区A切换至目标小区B时，源小区A所在的基站获取源小区A与目标小区B之间的距离dAB，并判断距离dAB与距离门限值D之间的关系，判断目标小区B的主瓣范围与源小区A所在基站的覆盖范围是否有重叠区，如果没有，则将源小区A和目标小区B之间的小区层数门限N设为0，计算源小区A和目标小区B之间的小区层数n，判断n是否大于N，若是则表明目标小区B存在越区覆盖问题。本发明的参数获取方便，不需要通过计算得到，从而保证了运算效率，此外，门限参数D和N都是自适应的，理论上适用于城区和郊区以及城郊临界处，从而充分体现了SON技术的优点。

Description

无线蜂窝网络中的越区覆盖自动检测方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种无线蜂窝网络中的越区覆盖自动检测方法。
背景技术
随着通信技术和业务的高速发展，无线网络规模越来越大。长期演进(Long Time Evolved，简称LTE)网络为更好满足人们的需求，引入了家庭式基站(Home eNB)，各种技术体制共存，这使得网络变得非常复杂。如果仍然使用传统的网络规划和优化方式，运营商将耗费大量的运营成本，且人工操作海量网络参数的效率会降低，网络维护效果不能被保证。所以运营商在关注设备性能的同时，会更加关注网络维护操作效率，如何降低OPEX是运营商必须要考虑的问题。由此，自组织网络(Self-Organization Network，简称SON)技术应运而生。
SON技术包括三个方面：自配置，自优化和自修复，其中越区覆盖问题检测是LTE网络自优化的一方面。
越区覆盖是指某个小区覆盖范围大于正常覆盖范围，以至于与之间隔一个或多个基站的UE仍能接收到来自于该小区的足够强的电平使其接入。
越区覆盖问题会严重影响网络性能。传统的检查越区覆盖问题的方法主要是通过人工对无线网络进行仿真，利用模拟覆盖的软件，根据天线挂高、倾角、方位角、功率和增益等参数，从理论上判断是否存在越区的现象。而对于LTE网络，由于网络规模的庞大和结构的复杂，人工检测此类问题已不再满足运营商的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线蜂窝网络中的越区覆盖自动检测方法，其能够克服传统网络利用人工检测的维护成本高、效率低的不足。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种无线蜂窝网络中的越区覆盖自动检测方法，包括以下步骤：
(1)当用户终端欲从源小区A切换至目标小区B时，源小区A所在的基站获取源小区A与目标小区B之间的距离dAB，并判断距离dAB与距离门限值D之间的关系，若dAB＜＝D，则过程结束，否则进入步骤(2)；
(2)分别获取源小区A和目标小区B的方位角AzimuthA和AzimuthB、波瓣角SectorA.BW和SectorB.BW、覆盖半径RA和RB，并计算源小区A和目标小区B之间的连线分别与源小区A和目标小区B正北方向的顺时针角度AngelA和AngelB，并根据波瓣角SectorA.BW和SectorB.BW判断目标小区B的主瓣范围与源小区A所在基站的覆盖范围是否有重叠区，如果没有，则将源小区A和目标小区B之间的小区层数门限N设为0，并进入步骤(5)，否则进入步骤(3)；
(3)判断RB是否大于dAB，若是，则说明目标小区B覆盖了源小区A所在的基站，并进入步骤(5)，否则判断源小区A的主瓣与目标小区B的主瓣是否有重叠区，若没有重叠区，则设小区层数门限值N＝0，并进入步骤(5)，若有重叠区，则进入步骤(4)；
(4)根据源小区A和目标小区B的方位角AzimuthA和AzimuthB确定小区层数门限值N；
(5)计算源小区A和目标小区B之间的小区层数n；
(6)判断n是否大于N，若是则表明目标小区B存在越区覆盖问题，否则流程结束。
在步骤(2)中，计算源小区A和目标小区B之间的连线分别与源小区A和目标小区B正北方向的顺时针角度AngelA和AngelB是通过以下公式实现的：
AngelB＝180*(0.5XB/|XB|+0.5)+arccos(YB/dAB*XB/|XB|)
AngelA＝AngelB-180*XB/|XB|
XB＝LON*R
YB＝LAT*R
LON＝(LONB-LONA)*π/180
LAT＝(LATB-LATA)*π/180
其中，R为地球半径，LONA和LATA分别为源小区A所在地点的经纬度，LONB和LATB分别为目标小区B所在地点的经纬度。
在步骤(2)中，根据波瓣角SectorA.BW和SectorB.BW判断目标小区B的主瓣范围与源小区A所在基站的覆盖范围是否有重叠区是通过以下公式实现的：
α＝arcsin(RA/dAB)+0.5SectorB.BW，
β＝Abs(AzimuthB-AngelB)mod 180
其中α为源小区A所在基站的覆盖范围和目标小区B的主瓣范围相切时，目标小区B的方位角与源小区A和目标小区B之间连线AB的夹角，β表示目标小区B与连线AB的夹角，若β＞α，表示目标小区B的主瓣范围与源小区A所在基站的覆盖范围没有重叠区，否则表示目标小区B的主瓣范围与源小区A所在基站的覆盖范围有重叠区。
在步骤(3)中，判断源小区A的主瓣与目标小区B的主瓣是否有重叠区是通过判断源小区A的方位角与连线AB的夹角θ与源小区A的方位角与连线AB  的夹角η之间的关系来实现的，其中θ＝arccos(RA/dAB)+0.5SectorA.BW，η＝Abs(AzimuthA-AngelA)mod180，若η＞θ，则表明目标小区B的主瓣与源小区A的主瓣没有重叠区，否则表明二者存在重叠区。
距离门限值D为源小区A与其最近的6个基站的距离的平均值的3到5倍。
小区层数n等于目标小区B覆盖的小区数目。
本方法具有以下的优点和有益效果：
1、参数获取方便，大部分参数可以直接获取，不需要通过计算得到，从而保证了运算效率；
2、本方法中的门限参数D和N都是自适应的，理论上适用于城区和郊区以及城郊临界处，从而充分体现了SON技术的优点。
附图说明
图1为本发明无线蜂窝网络中的越区覆盖自动检测方法的流程图。
图2为本发明的场景参数示意图。
图3为本发明中目标小区B的方位角判决示意图。
图4和图5为本发明方法中步骤(3)的示意图。
图6为本发明中小区层数门限值N的自适应特点示意图。
图7为本发明中源小区和目标小区之间小区层数n的计算示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明无线蜂窝网络中的越区覆盖自动检测方法包括以下步骤：
(1)当用户终端欲从源小区A切换至目标小区B时，源小区A所在的基站获取源小区A与目标小区B之间的距离dAB，并判断距离dAB与源小区A与目标小区B之间的距离门限值D之间的关系，若dAB＜＝D，则过程结束，否则进入步骤(2)，距离门限值D为源小区A与最近的6个基站的距离的平均值的3到5倍；
(2)分别获取源小区A和目标小区B的方位角AzimuthA和AzimuthB、波瓣角SectorA.BW和SectorB.BW、覆盖半径RA和RB，计算源小区A和目标小区B之间的连线分别与源小区A和目标小区B正北方向的顺时针角度AngelA和AngelB，并根据波瓣角SectorA.BW和SectorB.BW判断目标小区B的主瓣范围与源小区A所在基站的覆盖范围是否有重叠区，如果没有，则将源小区A和目标小区B之间的小区层数门限N设为0，并进入步骤(5)，否则进入步骤(3)；
具体而言，AngelA和AngelB的计算公式如下：
将局部区域地面近似为二维坐标平面，以源小区A所在地点为原点，则：
AngelB＝180*(0.5XB/|XB|+0.5)+arccos(YB/dAB*XB/|XB|)
AngelA＝AngelB-180*XB/|XB|
XB＝LON*R
YB＝LAT*R
LON＝(LONB-LONA)*π/180
LAT＝(LATB-LATA)*π/180
其中，R为地球半径，LONA和LATA分别为源小区A所在地点的经纬度，LONB和LATB分别为目标小区B所在地点的经纬度。
根据波瓣角SectorA.BW和SectorB.BW判断目标小区B的主瓣范围与源小区A所在基站的覆盖范围是否有重叠区是通过以下公式实现的：
α＝arcsin(RA/dAB)+0.5SectorB.BW，
β＝Abs(AzimuthB-AngelB)mod 180
其中α为源小区A所在基站的覆盖范围和目标小区B的主瓣范围相切时，目标小区B的方位角与源小区A和目标小区B之间连线AB的夹角，β表示目标小区B与连线AB的夹角，若β＞α，表示目标小区B的主瓣范围与源小区A所在基站的覆盖范围没有重叠区，否则表示目标小区B的主瓣范围与源小区A所在基站的覆盖范围有重叠区。
如图3所示，本方法将小区的覆盖范围定义为扇形，以源小区A的覆盖距离RA为半径作圆，目标小区B的主瓣覆盖区域与源小区A所在基站覆盖区域重叠的临界点就是目标小区B的主瓣覆盖扇形区与源小区A所在基站的覆盖范围相切。由于对称性，这种临界处有两种情况，而且这两种临界情况下目标小区B的方位角关于源小区A和目标小区B之间的连线AB对称，且此时目标小区B的方位角与连线AB的夹角为α＝arcsin(RA/dAB)+0.5SectorB.BW。实际情况下目标小区B的方位角与连线AB的夹角为β＝Abs(AzimuthB-AngelB)mod 180。若β＞α，表示目标小区B的主瓣覆盖区域与源小区A所在基站的覆盖范围没有重叠区，此时源小区A附近的终端接收到源小区B的信号是来自于旁瓣的，此时如果源小区A和目标小区B之间有其他小区，则判断目标小区B越区覆盖。所以此时应降低小区间层数门限值N，设N＝0，进入步骤(5)。若β＜＝α，进入步骤(3)。
(3)判断RB是否大于dAB，若是，则说明目标小区B覆盖了源小区A所在的基站(如图4所示)，并进入步骤(5)，否则判断源小区A的主瓣与目标小区B的主瓣是否有重叠区(如图5所示)，若没有重叠区，则设小区层数门限值N＝0，并进入步骤(5)，若有重叠区，则进入步骤(4)；
如图5所示，从目标小区B向源小区A所在基站的覆盖范围圆作切线，连接源小区A所在基站与切点得到的虚线，即为源小区A的方位角处于临界值(图中虚线箭头)时源小区A主瓣覆盖区的边缘。由于对称性，该临界值有两个，且此时源小区A  的方位角与连线AB  的夹角θ＝arccos(RA/dAB)+0.5SectorA.BW。实际情况下，源小区A的方位角与连线AB的夹角η＝Abs(AzimuthA-AngelA)mod 180。若η＞θ，表明目标小区B的主瓣与源小区A的主瓣没有重叠区，此时设N＝0，并进入步骤(5)，否则进入步骤(4)。
(4)根据源小区A的方位角AzimuthA和目标小区B的方位角AzimuthB确定小区层数门限值N；
具体而言，根据以下的二维表来确定N的值N(η，γ)如下：
Figure BDA0000131685080000071
其中γ为源小区A和目标小区B的扇区方向的错开角度，且γ＝Abs[(AzimuthA-AngelA)+(AzimuthB-AngelB)]，η为源小区A的方位角与连线AB的夹角，且η＝Abs(AzimuthA-AngelA)mod180；
例如，当源小区A和目标小区B的扇区方向正对时，目标小区B成为源小区A的合理邻区的可能性比较大，所以此时判断目标小区B为越区覆盖的判决条件应较为苛刻，应增大此时的小区间层数门限值N；而当源小区A和目标小区B的扇区方向错开时，错开角度越大，目标小区B越区覆盖的可能性就越大，应减小此时的小区间层数门限值N，如图6所示。
(5)计算源小区A和目标小区B之间的小区层数n，具体而言，小区层数n等于目标小区B覆盖的小区数目；
如图7所示，具体做法是统计小区B覆盖的小区个数。这样的小区满足两个条件：该小区与目标小区B所在基站的距离小于目标小区B的覆盖半径RB；该小区与目标小区B的连线和目标小区B方位角的夹角小于目标小区B波瓣角的一半。
(6)判断n是否大于N，若是则表明目标小区B存在越区覆盖问题，否则流程结束。
本方法的理论依据在于：
本方法所用到的参数在网络操作维护中心和eNB中容易获取，其中源小区A与目标小区B之间的距离dAB可以用述源小区A与目标小区B所在基站的经纬度信息换算得到，小区覆盖半径可以根据无线信号传播模型计算得到，或者eNB根据UE的测量报告(MR，MeasurementReport)判断接收电平与门限值的关系，进行统计得到；小区波瓣角可以根据传播模型计算得到，或者直接利用网络操作维护中心存储的参数；小区方位角直接从网络操作维护中心获取；AngelA和AngelB可以根据源小区A与目标小区B的经纬度信息换算得到；源小区A与目标小区B之间的距离门限值D为源小区A与最近的6个基站的距离的平均值的3到5倍。

Claims (6)

1.一种无线蜂窝网络中的越区覆盖自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)当用户终端欲从源小区A切换至目标小区B时，所述源小区A所在的基站获取所述源小区A与所述目标小区B之间的距离dAB，并判断所述距离dAB与距离门限值D之间的关系，若dAB＜＝D，则过程结束，否则进入步骤(2)；
(2)分别获取所述源小区A和所述目标小区B的方位角AzimuthA和AzimuthB、波瓣角SectorA.BW和SectorB.BW、覆盖半径RA和RB，并计算所述源小区A和所述目标小区B之间的连线分别与所述源小区A和所述目标小区B正北方向的顺时针角度AngelA和AngelB，并根据所述波瓣角SectorA.BW和SectorB.BW判断所述目标小区B的主瓣范围与所述源小区A所在基站的覆盖范围是否有重叠区，如果没有，则将所述源小区A和所述目标小区B之间的小区层数门限N设为0，并进入步骤(5)，否则进入步骤(3)；
(3)判断RB是否大于dAB，若是，则说明所述目标小区B覆盖了所述源小区A所在的基站，并进入步骤(5)，否则判断所述源小区A的主瓣与所述目标小区B的主瓣是否有重叠区，若没有重叠区，则设小区层数门限值N＝0，并进入步骤(5)，若有重叠区，则进入步骤(4)；
(4)根据所述源小区A和所述目标小区B的方位角AzimuthA和AzimuthB确定所述小区层数门限值N；
(5)计算所述源小区A和所述目标小区B之间的小区层数n；
(6)判断n是否大于N，若是则表明所述目标小区B存在越区覆盖问题，否则流程结束。
2.根据权利要求1所述的越区覆盖自动检测方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，计算所述源小区A和所述目标小区B之间的连线分别与所述源小区A和所述目标小区B正北方向的顺时针角度AngelA和AngelB是通过以下公式实现的：
AngelB＝180*(0.5XB/|XB|+0.5)+arccos(YB/dAB*XB/|XB|)
AngelA＝AngelB-180*XB/|XB|
XB＝LON*R
YB＝LAT*R
LON＝(LONB-LONA)*π/180
LAT＝(LATB-LATA)*π/180
其中，R为地球半径，LONA和LATA分别为所述源小区A所在地点的经纬度，LONB和LATB分别为所述目标小区B所在地点的经纬度。
3.根据权利要求1所述的越区覆盖自动检测方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，根据所述波瓣角SectorA.BW和SectorB.BW判断所述目标小区B的主瓣范围与所述源小区A所在基站的覆盖范围是否有重叠区是通过以下公式实现的：
α＝arcsin(RA/dAB)+0.5SectorB.BW，
β＝Abs(AzimuthB-AngelB)mod 180
其中α为所述源小区A所在基站的覆盖范围和所述目标小区B的主瓣范围相切时，所述目标小区B的方位角与所述源小区A和所述目标小区B之间连线AB的夹角，β表示所述目标小区B与所述连线AB的夹角，若β＞α，表示所述目标小区B的主瓣范围与所述源小区A所在基站的覆盖范围没有重叠区，否则表示所述目标小区B的主瓣范围与所述源小区A所在基站的覆盖范围有重叠区。
4.根据权利要求1所述的越区覆盖自动检测方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，判断所述源小区A的主瓣与所述目标小区B的主瓣是否有重叠区是通过判断所述源小区A的方位角与连线AB的夹角θ与所述源小区A的方位角与连线AB的夹角η之间的关系来实现的，其中θ＝arccos(RA/dAB)+0.5SectorA.BW，η＝Abs(AzimuthA-AngelA)mod180，若η＞θ，则表明所述目标小区B的主瓣与所述源小区A的主瓣没有重叠区，否则表明二者存在重叠区。
5.根据权利要求1所述的越区覆盖自动检测方法，其特征在于，所述距离门限值D为所述源小区A与其最近的6个基站的距离的平均值的3到5倍。
6.根据权利要求1所述的越区覆盖自动检测方法，其特征在于，所述小区层数n等于所述目标小区B覆盖的小区数目。
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