CN102547821A - 一种全向发射定向接收站型的下行覆盖预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全向发射定向接收站型的下行覆盖预测方法及装置，包括：计算下行路损；计算单个像素点的传统的下行信号接收功率；根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率；根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围。本发明能够模拟全向发射定向接收站型实际网络的覆盖情况。

Description

一种全向发射定向接收站型的下行覆盖预测方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域的仿真技术，特别涉及一种OTSR(OmniTransmission Sectorized Receive，全向发射定向接收)站型的下行覆盖预测方法及装置。

背景技术

随着移动网络技术不断发展以及规划环境的复杂性，传统的三扇区在部分场景中已经不适用。在建网初期，尤其是在用户数或数据吞吐量要求不高的地方，为了保证覆盖的连续性，同时为了减少运营商的投资，采用更少的设施投资来保证利益最大化。在此基础上，OTSR可以全向站的设备投资得到扇区站的覆盖效果，具有较高的应用价值。OTSR站点应运而生。

下面对OTSR实现原理进行简介：

OTSR是一种全向发射、定向接收的方式，馈线和天线的架设与标准的扇区配置一致，但实际是一个全向的基站。图1为OTSR功分原理示意图，如图1所示，OTSR是针对初期容量不大情况下的一种建网方式，下行链路上使用一个功放，通过分路器一分为多(通常情况下功分2路)，分别送到多个扇区的天线上发射出去；接收方向上，来自每个扇区的分集接收信号，一路通过双工器和射频接收器RX，再送入基带处理，而另一路直接接入到射频接收器，到达基带处理。图中，LPA为低阶通道适配(Lower order Path Adaption)。

采用OTSR技术，在上行方向上，由于采用定向天线，具有更高的天线增益，因而可以增加覆盖；在下行方向上，虽然功放输出一分为多带来衰减，但在初期容量较小的情况下，下行发射功率不会成为限制因素。而且，由于发射天线较高的定向增益与全向小区配置相比实际的有效发射功率还有所增加(增加数量取决于天线增益)。

现有的系统仿真不足在于：考虑的场景均为传统的三扇区情况，对于OTSR站型没有考虑，导致无法或只能粗略的模拟实际网络的覆盖情况。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供了一种OTSR站型的下行覆盖预测方法及装置。

本发明实施例中提供了一种OTSR站型的下行覆盖预测方法，包括如下步骤：

计算下行路损；

计算单个像素点的传统的下行信号接收功率；

根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率；

根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围。

较佳地，根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率，可以包括：

下行信号接收功率＝信号发射功率-10log(N)+扇区侧天线增益-传播损耗-建筑物穿损-人体损耗-线缆损失-阴影衰落+终端天线增益；其中，N为小区功分个数，传播损耗为根据实际情况按照采用的传播模型计算下行路损，传播模型包括以下模型之一：奥村模型、标准SPM模型、COST231模型。

较佳地，计算功分小区下像素点的下行信号接收功率，可以包括：

将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加；

或，将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加后根据信号叠加因子取值。

较佳地，叠加因子可以根据地物环境在0至1中进行取值，取值时，当多路信号到达像素点的相位偏差较小时，取值较大，当相位偏差较大时，取值较小。

较佳地，根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围，可以包括：

当某个像素点的下行信号接收功率大于终端的最小接收电平门限值，且该下行信号接收功率为所有到达该像素点的下行信号接收功率的最大值时，则判断该像素点在下行覆盖范围。

本发明实施例中还提供了一种OTSR站型的下行覆盖预测装置，包括：

路损计算模块，用于计算下行路损；

功率计算模块，用于计算单个像素点的传统的下行信号接收功率；

电平计算模块，用于根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率；

覆盖判断模块，用于根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围。

较佳地，电平计算模块可以进一步用于按下式根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率：

下行信号接收功率＝信号发射功率-10log(N)+扇区侧天线增益-传播损耗-建筑物穿损-人体损耗-线缆损失-阴影衰落+终端天线增益；其中，N为小区功分个数，传播损耗为根据实际情况按照采用的传播模型计算下行路损，传播模型包括以下模型之一：奥村模型、标准SPM模型、COST231模型。

较佳地，电平计算模块可以进一步用于在计算功分小区下像素点的下行信号接收功率时，将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加；或，将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加后根据信号叠加因子取值。

较佳地，电平计算模块可以进一步用于在采用叠加因子时根据地物环境在0至1中进行取值，取值时，当多路信号到达像素点的相位偏差较小时，取值较大，当相位偏差较大时，取值较小。

较佳地，覆盖判断模块可以进一步用于在根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围时，当某个像素点的下行信号接收功率大于终端的最小接收电平门限值，且该下行信号接收功率为所有到达该像素点的下行信号接收功率的最大值时，则判断该像素点在下行覆盖范围。

本发明有益效果如下：

在本发明实施例提供的技术方案中，由于在下行信号接收功率时，考虑到了OTSR站型的特点，是根据功分路数来计算功分小区下像素点的下行信号接收功率；并进而根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围，因此能够模拟OTSR站型实际网络的覆盖情况。

附图说明

图1为背景技术中OTSR功分原理示意图；

图2为本发明实施例中OTSR站型的下行覆盖预测方法实施流程示意图；

图3为本发明实施例中功分小区应用场景示意图；

图4为本发明实施例中基于RRU功分器分路的虚拟小区覆盖示意图；

图5为本发明实施例中OTSR站型的下行覆盖预测装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图2为OTSR站型的下行覆盖预测方法实施流程示意图，如图所示，可以在预测时可以包括如下步骤：

步骤201、计算下行路损；

步骤202、计算单个像素点的传统的下行信号接收功率；

步骤203、根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率；

步骤204、根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围。

在步骤201的实施中，在OTSR站型中，功分出去的小区是为了解决不同地物的覆盖情况，因此方向角、下倾角、高度以及安装位置均有可能不同。在计算路损时，功分小区可以采用不同的传播模型进行计算，因此功分小区到达某个像素点上的路损值也可能不一样。

在步骤202的实施中，计算单个像素点的下行信号接收功率。按照传统的下行信号接收电平方法进行计算，而不用确定该小区是否属于功分小区。

下面对下行信号接收功率的计算进行说明。

下面先对传统下的下行信号接收功率与OTSR站型中功分出去的小区的下行信号接收功率的关系进行分析。

单个小区的射频信号从RRU(Radio Remote Unit，射频拉远单元)输出至天线时，通过外置功分器将射频信号分成两路(考虑到功率原因，通常仅分为两路)，每路信号类似于一个拷贝，同时信号功率减半。与之连接的不同天线对发射的信号实际上是完全相同的，只是由于方向角、下倾角、高度以及安装位置的不同覆盖不同的区域(有可能部分区域交叠)，从而制造了多个虚拟小区。从本质上来看，两个扇区同属于一个小区。该方案没有增加BBU(BaseBandUnit，基带处理单元)、RRU硬件，同时能够达到提高覆盖的目的。

图3为功分小区应用场景示意图，如图所示，对于2T2R的天线配置，发射过程中，来自RRU的每一路Tx信号通过功分器完成分路，分别输出至两个天线；接收过程中，分别来自两个天线的Rx信号通过功分器合路，输出至RRU中。

共RRU的虚拟小区之间共享无线资源，也即共享频率、时间、功率等资源，同时由于实质上是一个逻辑小区，因此具有相同的小区标识等。

图4为基于RRU功分器分路的虚拟小区覆盖示意图，如图所示，基站A采用共RRU功分器分路的方式获得两个虚拟小区cellA-1、cellA-2，而从eNodeB内部处理来看，实质上是同一个小区cellA。基站B没有采用功分器分路方式，只有一个常规小区cellB。在CellA的覆盖范围内存在虚拟小区单独覆盖区域、虚拟小区重叠覆盖区域，以及虚拟小区单独覆盖区域与邻小区cellB的重叠覆盖区域、虚拟小区重叠覆盖区域与邻小区B的重叠覆盖区域。如果基站B也采用功分器分路，覆盖情况将更为复杂，但是对于基站B的覆盖判断也依然与基站A一样，因此继续以基站A为例进行说明。

下面就2个方面的计算进行分析说明。

在步骤203的实施中，根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率，可以包括：

下行信号接收功率＝信号发射功率-10log(N)+扇区侧天线增益-传播损耗-建筑物穿损-人体损耗-线缆损失-阴影衰落+终端天线增益；其中，N为小区功分个数，传播损耗为根据实际情况按照采用的传播模型计算下行路损，传播模型包括以下模型之一：奥村模型、标准SPM(Standard Propagation Model，标准传播模式)模型、COST231模型。

具体的，在计算下行接收功率时，一般情况下是考虑考虑单个像素点上的接收电平。其中，像素点是与电子地图的精度有关，是电子地图的最小组成单位。

单个像素点的计算可以如下：

下行信号接收功率＝信号发射功率-10log(N)+扇区侧天线增益-传播损耗-建筑物穿损-人体损耗-线缆损失-阴影衰落+终端天线增益

其中，

信号发射功率为输入值，与小区的发射功率相关；

N为小区功分个数，一般情况下，建议该值为2；

扇区侧天线增益，与小区所处的地理环境有关，一般取值为15～18dbi；

传播损耗，根据实际情况，按照采用的传播模型计算下行路损，一般情况下采用的传播模型包括：奥村模型、标准SPM模型、COST231模型等；

建筑物穿损，输入值，根据不同的覆盖区域以及建筑物特性输入；

人体损耗，语音业务一般建议为3db，数据业务建议为0db；

线缆损耗，包括连接头损耗和馈线损耗；

阴影衰落，根据覆盖区域的不同，在不同标准方差下计算，符合对数正态分布；

终端天线增益，一般情况下，默认为0db。

在步骤203的实施中，计算功分小区下像素点的下行信号接收功率，可以包括：

将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加；

或，将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加后根据信号叠加因子取值。

实施中，叠加因子根据地物环境在0至1中进行取值，取值时，当多路信号到达像素点的相位偏差较小时，取值较大，当相位偏差较大时，取值较小。

在计算功分小区下像素点的下行信号接收功率时，功分小区下的像素点，接收来自多个小区的信号，因此在进行计算时，可以以2种不同的方式进行计算：(1)对于来自多个小区的信号实部进行相加，该处理方式可以简化计算流程。(2)在对于来自多个小区的实部进行相加的基础上，可以考虑信号叠加因子G。在不同的地物环境中，G值取值范围不同。当多路信号到达像素点的相位偏差较小时，比如该值比较大；当相位偏差比较大时，该值比较小。

具体的，小区功分情况下，UE(User Equipment，用户设备)同时接收到虚拟小区A-1经历H1信道传播后的信号S1，以及虚拟小区A-2经历H2信道传播后的信号S2，则接收电平计算可以如下：

Sr＝S1+S2＝(1/2)*St(t-Δt1)*H1+(1/2)*St(t-Δt2)*H2

其中，

St代表发射信号输出功率；

Sr代表接收信号，1/2代表信号强度减半；

t1和Δt2分别代表RRU功分器分路后射频信号分别至两个天线对的馈线传输时延；

H1和H2分别代表虚拟小区A-1和A-2的信道，H1和H2具有不同的信道特性，对应不同的衰落和路损。

LTE(Long Term Evolution，长期演进)中，在不同的发射模式下，信道矩阵是预先设定的，发射端通过预定的发射矩阵进行发射，接收端按照信道矩阵的共轭进行解析。同时UE通过上行反馈机制，即可确定UE与发射端之间的信号时延。

由于系统仿真中没有信道矩阵、信道时延的概念，即没有H和Δt，考虑到实现的可能性和简易性，对信号只进行叠加，同时忽略多个天线之间产生的发射分集增益。在此情况下，则有2种计算方式：

(1)对于各个像素点的接收到的2个天线的电平进行简单的叠加，计算方式可以如下：

Sr＝SQRT(((1/2)*St*H1)2+((1/2)*St*H2)2)

(2)根据不同的地物环境，通过调整因子G来进行确定最终的接收电平，其中G取值范围是0～1，计算方式可以如下：

Sr＝G*SQRT(((1/2)*St*H1)2+((1/2)*St*H2)2)

其中，SQRT为Square Root Calculations(平方根计算)。

最后，在步骤204的实施中，根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围，可以包括：

当某个像素点的下行信号接收功率大于终端的最小接收电平门限值，且该下行信号接收功率为所有到达该像素点的下行信号接收功率的最大值时，则判断该像素点在下行覆盖范围。

具体的，判断下行最佳服务小区可以如下：

定义终端的最小接收电平门限值。该电平为UE能够接入小区的最小门限值，一般情况下，该值可设置为-125dbm。

对各个小区到某个像素点的接收电平进行比较。对于功分小区所覆盖的像素点，电平值的计算按照上述描述的下行接收电平方式进行计算。在进行对比时，以该值进行排序对比。

根据预先设定的门限，判断下行最佳服务小区。当某个像素点的接收电平大于该门限值时，同时该电平为所有到达该像素点的电平最大值的，则判断该像素点为该小区的覆盖范围。

最佳服务小区的定义：

(1)该像素点的接收功率大于终端的最小接收电平门限值；

(2)取覆盖小区中接收电平值最大的小区作为该像素的最佳服务小区

对于功分小区而言，对于每个像素点需要把功分出的天线归属为一个小区来计算接收电平，最佳服务小区是2个功分小区覆盖区域的包络之和。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种OTSR站型的下行覆盖预测装置，由于该装置解决问题的原理与OTSR站型的下行覆盖预测方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图5为OTSR站型的下行覆盖预测装置结构示意图，如图所示，装置中可以包括：

路损计算模块501，用于计算下行路损；

功率计算模块502，用于计算单个像素点的传统的下行信号接收功率；

电平计算模块503，用于根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率；

覆盖判断模块504，用于根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围。

实施中，电平计算模块还可以进一步用于按下式根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率：

下行信号接收功率＝信号发射功率-10log(N)+扇区侧天线增益-传播损耗-建筑物穿损-人体损耗-线缆损失-阴影衰落+终端天线增益；其中，N为小区功分个数，传播损耗为根据实际情况按照采用的传播模型计算下行路损，传播模型包括以下模型之一：奥村模型、标准SPM模型、COST231模型。

实施中，电平计算模块还可以进一步用于在计算功分小区下像素点的下行信号接收功率时，将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加；或，将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加后根据信号叠加因子取值。

实施中，电平计算模块还可以进一步用于在采用叠加因子时根据地物环境在0至1中进行取值，取值时，当多路信号到达像素点的相位偏差较小时，取值较大，当相位偏差较大时，取值较小。

实施中，覆盖判断模块还可以进一步用于在根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围时，当某个像素点的下行信号接收功率大于终端的最小接收电平门限值，且该下行信号接收功率为所有到达该像素点的下行信号接收功率的最大值时，则判断该像素点在下行覆盖范围。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

在系统仿真中引入本发明实施例提供的OTSR站型计算方式后，在进行网络规划过程中，操作者只要按照统一的输入模板导入即可，只需在填入相关数据时，对于某一个站点或小区是否采用OTSR，由专门的字符进行确认即可，从而大量节省人力50％以上。同时对于实际网络覆盖预测具有很高的指导意义。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种全向发射定向接收OTSR站型的下行覆盖预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

计算下行路损；

计算单个像素点的传统的下行信号接收功率；

根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率；

根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率，包括：

下行信号接收功率＝信号发射功率-10log(N)+扇区侧天线增益-传播损耗-建筑物穿损-人体损耗-线缆损失-阴影衰落+终端天线增益；其中，N为小区功分个数，传播损耗为根据实际情况按照采用的传播模型计算下行路损，传播模型包括以下模型之一：奥村模型、标准传播模式SPM模型、COST231模型。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算功分小区下像素点的下行信号接收功率，包括：

将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加；

或，将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加后根据信号叠加因子取值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，叠加因子根据地物环境在0至1中进行取值，取值时，当多路信号到达像素点的相位偏差较小时，取值较大，当相位偏差较大时，取值较小。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围，包括：

当某个像素点的下行信号接收功率大于终端的最小接收电平门限值，且该下行信号接收功率为所有到达该像素点的下行信号接收功率的最大值时，则判断该像素点在下行覆盖范围。

6.一种OTSR站型的下行覆盖预测装置，其特征在于，包括：

路损计算模块，用于计算下行路损；

功率计算模块，用于计算单个像素点的传统的下行信号接收功率；

电平计算模块，用于根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率；

覆盖判断模块，用于根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，电平计算模块进一步用于按下式根据功分路数与下行路损通过传统的下行信号接收功率计算功分小区下像素点的下行信号接收功率：

下行信号接收功率＝信号发射功率-10log(N)+扇区侧天线增益-传播损耗-建筑物穿损-人体损耗-线缆损失-阴影衰落+终端天线增益；其中，N为小区功分个数，传播损耗为根据实际情况按照采用的传播模型计算下行路损，传播模型包括以下模型之一：奥村模型、标准SPM模型、COST231模型。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，电平计算模块进一步用于在计算功分小区下像素点的下行信号接收功率时，将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加；或，将来自多个小区的信号接收功率的实部进行相加后根据信号叠加因子取值。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，电平计算模块进一步用于在采用叠加因子时根据地物环境在0至1中进行取值，取值时，当多路信号到达像素点的相位偏差较小时，取值较大，当相位偏差较大时，取值较小。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，覆盖判断模块进一步用于在根据终端的最小接收电平门限值与功分小区下像素点的下行信号接收功率确定下行覆盖范围时，当某个像素点的下行信号接收功率大于终端的最小接收电平门限值，且该下行信号接收功率为所有到达该像素点的下行信号接收功率的最大值时，则判断该像素点在下行覆盖范围。

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