CN103188693B - 基于地理信息系统的天线下倾角确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地理信息系统的天线下倾角确定方法及装置，其中，所述方法包括：根据GIS中的基站位置信息以及泰森多边形原理确定出各基站的小区的等效覆盖半径；以及，根据所述各基站的小区所处的应用场景确定所述各基站小区的最大覆盖半径；确定所述等效覆盖半径小于或等于所述最大覆盖半径时，以所述等效覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角；确定所述等效覆盖半径大于所述最大覆盖半径时，以所述最大覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角。本发明的技术方案避免了TD‑LTE系统中同频组网下基站天线下倾角设置不合理而引起的边缘小区吞吐量下降问题以及资源利用率低的问题，有效降低了小区间的同邻频干扰，提升了网络服务质量和用户体验效果。

Description

基于地理信息系统的天线下倾角确定方法及装置

技术领域

本发明涉及基站天线下倾角确定技术，尤其涉及一种基于地理信息系统(GIS，Geographic Information System)的天线下倾角确定方法及装置。

背景技术

天线下倾角的设置和天线下倾角的调整是网络规划和网络优化中非常重要的工作。选择合适的下倾角可以使天线至本小区边界的射线与天线至受干扰小区边界的射线之间处于天线垂直方向图中增益衰减变化最大的部分，从而使受干扰小区的同频及邻频干扰减至最小；另外，选择合适的覆盖范围，使基站实际覆盖范围与预期的设计范围相同，同时加强本覆盖区的信号强度。

天线下倾角的规划，目前比较常用的规划方法有两种，以下分别介绍：

方法一

首先需要根据链路预算计算各场景的最大路径损耗，然后根据传播模型计算出各场景的平均小区半径，再通过天线高度和小区半径计算各场景下各小区的天线初始下倾角，将初始设置下倾角及其他参数输入仿真软件进行仿真及覆盖预测，根据覆盖预测的效果实时的调整各类参数，其中包括天线的方位角和下倾角等，直到覆盖预测满足所希望的覆盖范围，将满足覆盖范围的参数作为初始建网的工程参数，上述工程参数中包括天线的下倾角。

上述方法一的具体过程如下：

1、计算小区半径。

对于一个新建网络，小区半径R的获得需要根据链路预算的结果来计算。由于存在上下行覆盖受限情况，一般来说计算小区半径R会考虑上行受限因素。

(1)先计算出各场景下的最大路径损耗；

(2)根据选择的传播模型反推出小区的覆盖半径；

2、仿真中预设下倾角θ计算结果。

θ＝arctan(h/R)

其中，h为天线的有效高度，R为小区半径，θ为小区下倾角。图1为天线下倾角示意图，θ的计算方式中涉及的各参数可参见图1所示。

对于覆盖受限场景，应调整下倾角，使得天线主瓣指向小区边界。

3、通过仿真不断调整得出最终的天线下倾角；

最终的下倾角需要根据仿真效果和经验不断来调整，在调整过程中需要注意：天线的下倾角必须根据具体情况确定，既要减少对其它小区的干扰，又要保证满足覆盖区的范围，以免出现不必要的盲区、弱覆盖、导频污染等问题。

方法二

方法二主要是运用三角函数计算天线下倾角，以下根据应用场景不同，给出不同的计算方式。

1、在高话务地区(市区)天线下倾角计算方法：

在密集城区，基站站站址比较密集，站间距较小，且覆盖环境比较复杂，业务量较大，为了能够在满足覆盖的同时较好地控制小区间干扰，下倾角设置时，通常将天线垂直方向的半功率角的上沿(半功率角的上边附近)对准小区覆盖边缘，这样可以使本小区的覆盖信号在覆盖边缘之外得到急剧衰减，实现干扰控制，因此，天线下倾角＝arctan(H/R)+垂直平面的半功率角/2，具体计算过程如下：

图1为天线下倾角示意图，天线下倾角的计算方式中涉及的各参数可参见图1所示。已知条件为天线高度H，所希望得到的是覆盖半径R，天线垂直方向的半功率角为A。需确定天线倾角B。

由图1可知，Tan(B-A/2)＝H/R，进而有天线下倾角B＝arctan(H/R)+A/2。

2、在低话务地区(郊区、农村等)天线下倾角计算方法：

在郊区和乡村地区，由于站址较少，站间距较大，且覆盖环境比较简单，业务量较少，连续覆盖的要求要优先于干扰控制，下倾角设置时，通常将天线垂直方向的主瓣方向对准小区覆盖边缘。天线下倾角＝arctan(H/R)。

3、在中等话务地区(普通城区)天线下倾角计算方法：

在普通城区，覆盖环境介于密集城区和郊区之间，覆盖要求和干扰控制要求也介于上述两者之间，因此，可以将下倾角设置为天线下倾角＝arctan(H/R)+垂直平面的半功率角/4。

4、基站小区覆盖距离计算方法

从上述下倾角设置原则中可以看出，针对每一个已知天线挂高的小区而言，其天线下倾角设置的关键在于确定其覆盖距离，从理论和实际工程操作两方面来分析确定小区覆盖距离的方法。

图2为小区覆盖距离和站间距的关系示意图，如图2所示，根据典型的规则的六边形网络结构，两个基站间的站间距和覆盖半径的关系为D＝1.5R，其中D为两相邻基站站间距，R为小区覆盖半径(距离)。

因此，可以通过站间距D来确定小区的覆盖距离R，即R＝0.67D，通常为了留有一定的调整余量，取R＝(0.7～0.75)D。

在实际网络结构中，网络结构比较复杂，很难出现图2中所示的网络结构，因此需要找到一种简便的原则和方法来有效地确定对小区覆盖影响较大的基站，从而确定影响本小区覆盖距离的站间距。以下是目前比较常用的计算方法：

由于小区主瓣方向的覆盖距离对下倾角的调整最为敏感，并且覆盖距离对下倾角的敏感性随着偏离主瓣方向的角度越来越大而逐渐降低，为了工程操作简化起见，在与本小区有邻区关系的所有小区所在的基站中，挑选出偏离小区主瓣方向角度最小的基站作为对本小区覆盖距离影响最大的基站，计算其和本小区所在基站之间的距离作为影响本小区覆盖距离的站间距。

综上所述，无论采用何种方法计算天线下倾角，小区覆盖半径的计算是关键，直接影响小区之间的重叠区域大小，以及小区间重叠区域的同邻频干扰。

对于现有基站天线下倾角规划技术方案，本申请的发明人认为存在以下缺陷：

对于方法一，需要根据链路预算计算各场景的最大路径损耗，然后根据传播模型计算出各场景的平均小区半径，将初始设置下倾角及其他参数输入仿真软件进行仿真及覆盖预测，不断调整得到下倾角值。而一般采用通用的传播模型，加上当地选取不同场景的少数几个基站的测试数据对传播模型进行修正，得到当地的传播模型，存在传播模型的不准确问题，导致下倾角规划的不合理。而若采用三维仿真，虽然仿真效果相对较好，但费时、费力，操作复杂，而且仿真地图需要根据实际的城际建设不断更新，投入成本较大；若采用二维仿真则会导致小区间重叠区域的不合理，以及引起小区间的同邻频干扰等。

对于方法一以及方法二中，小区半径的获取采用基站与关键邻基站之间距离的三分之二作为小区覆盖半径，只是针对理想的三叶草结构，而在实际网络中存在各种各样的覆盖，所以半径计算不合理，会影响小区间重叠覆盖，导致过覆盖或覆盖空洞的现象。也没有考虑基站天线高度对覆盖范围的影响，将服务基站小区和关键邻基站小区的覆盖范围视为相同，显然不合理。

另外，由于基站蜂窝小区的实际覆盖不可能是理想的正六边形小区或三叶草小区，且基站主瓣的覆盖方向并不完全相对，两个小区的有效覆盖距离应该大于两基站的站间距，即小区A方向的覆盖距离+小区B方向的覆盖距离为两小区的有效覆盖距离之和。而对于全球移动通讯系统(GSM，Global System ofMobile communication)网络和时分同步码分多址(TD-SCDMA，TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access)网络，对于基站天线下倾角的适当偏离，GSM网络可以通过频率规划避免，TD-SCDMA网络可以通过频率和扰码规划避免，而对于时分长期演进(TD-LTE，Time Division-Long TermEvolution)网络同频组网，小区间重叠区域的大小直接影响到边缘小区的吞吐量，以及小区资源的利用率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于地理信息系统的天线下倾角确定方法及装置，能提供恰当的基站天线下倾角，使得各基站小区既能满足切换所要求的连续性覆盖，又能避免小区间重叠覆盖。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于地理信息系统的天线下倾角确定方法，包括：

根据GIS中的基站位置信息以及泰森多边形原理确定出各基站的小区的等效覆盖半径；以及，根据所述各基站的小区所处的应用场景确定所述各基站小区的最大覆盖半径；

确定所述等效覆盖半径小于或等于所述最大覆盖半径时，以所述等效覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角；确定所述等效覆盖半径大于所述最大覆盖半径时，以所述最大覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角。

优选地，所述根据GIS中的基站位置信息以及泰森多边形原理确定出各基站小区的等效覆盖半径，为：

以GIS中的各基站位置信息作为离散数据点而构建狄洛尼(Delaunay)三角形网；

以所述Delaunay三角形网构建泰森多边形，并计算各基站的覆盖范围；

利用所述各基站的小区的方向线两两之间的中心线将各基站覆盖范围分割为小区覆盖范围；

根据GIS中的各基站位置信息及泰森多边形原理，计算所述各基站的小区的覆盖区域；

根据天线辐射方向图特性，将所述各基站的小区的覆盖区域等效为扇形覆盖区域，计算出所述各基站的小区的等效覆盖半径。

优选地，所述根据所述各基站的小区所处的应用场景确定所述各基站小区的最大覆盖半径，为：

根据链路预设参数计算各应用场景的最大路径损耗，按照所述各基站所属网络、所处应用场景的传播模型计算出各场景的所述各基站小区的最大覆盖半径。

优选地，所述以所述等效覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角，为：

以将小区所属基站的天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘为准则，小区所属基站的天线下倾角为：arctan(H/R)+α/2；其中，H为小区所属基站的天线的高度，R为所述等效覆盖半径，α为小区所属基站的天线垂直方向的半功率角；

所述以所述最大覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角，为：

以将小区所属基站的天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘为准则，小区所属基站的天线下倾角为：arctan(H/R)+α/2；其中，H为小区所属基站的天线的高度，R为所述最大覆盖半径，α为小区所属基站的天线垂直方向的半功率角。

优选地，所述GIS中的基站位置信息为基站在所述GIS中的经纬度坐标信息；

所述应用场景包括以下信息：小区所属基站所属网络和小区所在区域平均业务水平/小区所在区域平均建筑物密集程度/小区所在区域平均基站站址密集程度。

一种基于地理信息系统的天线下倾角确定装置，包括第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元、第一计算单元和第二计算单元；其中：

第一确定单元，用于根据GIS中的基站位置信息以及泰森多边形原理确定出各基站的小区的等效覆盖半径；

第二确定单元，用于根据所述各基站的小区所处的应用场景确定所述各基站小区的最大覆盖半径；

第三确定单元，用于确定所述等效覆盖半径小于或等于所述最大覆盖半径时，触发所述第一计算单元；用于确定所述等效覆盖半径大于所述最大覆盖半径时，触发所述第二计算单元；

第一计算单元，用于以所述等效覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角；

第二计算单元，用于以所述最大覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角。

优选地，所述第一确定单元包括第一构建模块、第二构建模块、第一计算模块、分割模块、第二计算模块和第三计算模块；其中：

第一构建模块，用于以GIS中的各基站位置信息作为离散数据点而构建Delaunay三角形网；

第二构建模块，用于以所述Delaunay三角形网构建泰森多边形；

第一计算模块，用于根据所述泰森多边形计算各基站的覆盖范围；

分割模块，用于利用所述各基站的小区的方向线两两之间的中心线将各基站覆盖范围分割为小区覆盖范围；

第二计算模块，用于根据GIS中的各基站位置信息及泰森多边形原理，计算所述各基站的小区的覆盖区域；

第三计算模块，用于根据天线辐射方向图特性，将所述各基站的小区的覆盖区域等效为扇形覆盖区域，计算出所述各基站的小区的等效覆盖半径。

优选地，所述第二确定单元进一步用于，根据链路预设参数计算各应用场景的最大路径损耗，按照所述各基站所属网络、所处应用场景的传播模型计算出各场景的所述各基站小区的最大覆盖半径。

优选地，所述第一计算单元进一步用于，以将小区所属基站的天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘为准则，以下式计算小区所属基站的天线下倾角：

arctan(H/R)+α/2；其中，H为小区所属基站的天线的高度，R为所述等效覆盖半径或所述最大覆盖半径，α为小区所属基站的天线垂直方向的半功率角；

所述第二计算单元进一步用于，以将小区所属基站的天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘为准则，以下式计算小区所属基站的天线下倾角：

arctan(H/R)+α/2；其中，H为小区所属基站的天线的高度，R为所述最大覆盖半径，α为小区所属基站的天线垂直方向的半功率角。

优选地，所述GIS中的基站位置信息为基站在所述GIS中的经纬度坐标信息；

所述应用场景包括以下信息：小区所属基站所属网络和小区所在区域平均业务水平/小区所在区域平均建筑物密集程度/小区所在区域平均基站站址密集程度。

本发明中，通过泰森多边形原理构建各基站的小区的覆盖区域，从而能精确计算小区覆盖面积；根据天线辐射方向图特性，采用扇形模拟各基站的小区的等效覆盖区域，由各基站的小区的等效覆盖面积计算出各基站的小区的覆盖等效半径；再运用天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘的原理，根据天线高度与覆盖半径之间的三角函数关系，确定出各基站天线的下倾角。本发明基于GIS中的基站相关信息(基站位置信息、天线高度、小区属性)，在保证满足切换要求的连续性覆盖前提下，也能避免小区间的重叠覆盖；本发明的技术方案避免了TD-LTE系统中同频组网下基站天线下倾角设置不合理而引起的边缘小区吞吐量下降问题以及资源利用率低的问题；而且本发明的技术方案也适用于GSM、TD-SCDMA等其他移动通信网络基站天线下倾角的规划，有效降低了小区间的同邻频干扰，提升了网络服务质量和用户体验效果。

附图说明

图1为天线下倾角示意图；

图2为小区覆盖距离和站间距的关系示意图；

图3为本发明实施例的基于地理信息系统的天线下倾角确定方法的流程图；

图4为本发明实施例的基于地理信息系统的基站而构建Delaunay三角形网的示意图；

图5为本发明实施例的依据泰森多边形原理构建的覆盖区域示意图；

图6为本发明实施例的依据泰森多边形原理确定的小区等效覆盖区域的示意图；

图7为本发明实施例的小区覆盖扇形多边形示意图；

图8为本发明实施例的基于地理信息系统的天线下倾角确定装置的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想为：根据地理信息系统GIS中的基站位置信息以及泰森多边形原理确定出各基站的小区的等效覆盖半径；以及，根据所述各基站的小区所处的应用场景确定所述各基站小区的最大覆盖半径；确定所述等效覆盖半径小于或等于所述最大覆盖半径时，以所述等效覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角；确定所述等效覆盖半径大于所述最大覆盖半径时，以所述最大覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图3为本发明实施例的基于地理信息系统的天线下倾角确定方法的流程图，如图3所示，本示例的基于地理信息系统的天线下倾角确定方法包括以下步骤：

步骤301，确定基于GIS的基站覆盖区域。

根据GIS中的电子地图提供的基站经纬度信息，将每个基站所在的地理位置作为GIS电子地图上的一个离散点，将离散点构成三角形网，这种三角形网称为Delaunay三角形网。Delaunay三角形网的构建也称为不规则三角形网的构建，具体是由离散数据点构建三角形网。图4为本发明实施例的基于地理信息系统的基站而构建Delaunay三角形网的示意图，如图4所示，构建Delaunay三角形网即确定基站的离散数据点中的哪三个数据点构成一个三角形，也称为自动联接三角形网。即对于平面上n个离散数据点，其平面坐标为(xi，yi)，i＝1，2，…，n，将其中相近的三点构成最佳三角形，使每个离散点都成为三角形的顶点。如图4所示，自动联接三角形网的结果为所有三角形的三个顶点的标号，例如：

(1，2，8)、(2，8，3)、(3，8，7)……

为了获得最佳三角形，在构建三角形网时，应尽可能使三角形的三内角均成锐角，即符合Delaunay三角形产生的准则：

a)任何一个Delaunay三角形的外接圆内不能包含任何其它离散点。

b)相邻两个Delaunay三角形构成凸四边形，在交换凸四边形的对角线之后，六个内角的最小者不再增大。该准则即为最小角最大准则。

构建完成Delaunay三角形网后，再根据泰森多边形原理，对于每个基站的离散数据点的相邻三角形，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，即得到泰森多边形。对于三角形网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。而泰森多边形所围的区域则为泰森多边形内离散点基站所覆盖的区域。图5为本发明实施例的依据泰森多边形原理构建的覆盖区域示意图，如图5所示，图中的离散数据点A、B、C、D、E、……表示基站A、B、C、D、E、……，基站A、B、C、D的覆盖区域均为泰森多边形。

步骤302，确定各基站的小区的等效覆盖区域。

根据每个基站的小区的方向角，利用小区方向线两两之间的中心线将基站覆盖范围分割为小区等效覆盖范围。图6为本发明实施例的依据泰森多边形原理确定的小区等效覆盖区域的示意图，如图6所示，依据利用小区方向线两两之间的中心线将基站覆盖范围分割为小区等效覆盖范围的原则，可以将基站A覆盖区域分割成A1、A2、A3小区，将基站B覆盖区域分割成B1、B2、B3小区，将基站C覆盖区域分割成C1、C2、C3小区，将基站D覆盖区域分割成D1、D2、D3小区，……。

步骤303，计算小区等效覆盖面积。

根据所构建的泰森多边形，计算各基站的小区的等效覆盖面积。计算泰森多边形面积就是求出垂直平分线所围成的多变形面积，以角规点A(基站)为圆心，每隔1°(该角度可任意设定)可确定一条射线，该射线与多边形的边有一个交点，这样扫描一圈就有n个交点，分别求出该站点与前述n个交点的距离，将n个小三角形的面积累加起来就等于该多边形的面积。所计算的射线与多边形的交点时实际上就是射线与好几条垂直平分线的交点，在某一方向上，射线可能与好几条垂直平分线都有交点，这时就必须获取最短距离的交点，才能保证多变形的唯一性。

对于区域边界基站的数据点，以电子电子地图的边界作为相应的多边形的边来弥补。这样，即可计算出每个基站的小区的等效覆盖面积。

步骤304，确定各基站的小区的等效覆盖半径。

图7为本发明实施例的小区覆盖扇形多边形示意图，如图7所示，由于天线波瓣图特性，实际小区覆盖会呈现类似扇形的不规则多边形，与上面泰森多边形基本重叠。

根据扇形面积计算公式，可以求得小区面积其中，R_i为小区的等效覆盖半径，为小区扇形夹角。

根据可推导出，R_i为＝SQRT小区面积S_i根据前述泰森多边形原理可以求得，由此可以计算出小区等效覆盖半径。其中，SQRT()为求算术平方根运算。

步骤305，计算基站天线下倾角。

根据链路预算计算各场景的最大路径损耗，然后按照基站所属的网络、不同场景的传播模型计算出各场景的各基站的小区最大覆盖半径，如TD-SCDMA网络，密集城区的小区的最大覆盖半径R_max在600m范围内，一般城区的小区的最大覆盖半径R_max在900m范围内，郊区的小区的最大覆盖半径R_max在1200m范围内，农村的小区的最大覆盖半径R_max在1500m范围内。上述的小区的最大覆盖半径R_max即通过上述方式求得，也可以根据网络的相关配置获取，只是通过网络所获取的小区最大覆盖半径R_max为常规状态下的小区最大覆盖半径，实际应用时会存在一定的偏差。

确定出小区的最大覆盖半径R_max以及小区等效覆盖半径R_i后，即可计算基站天线下倾角。基站天线下倾角按下述公式确定：

Downtilt＝arctan(Height/Distance)+HPBW/2

其中，Downtilt为基站天线下倾角，Height为天线高度，HPBW为天线垂直方向的半功率角；Distance为扇区覆盖距离，当R_i≤R_max时，Distance取值为小区等效覆盖半径R_i，当R_i>R_max时，Distance取值为小区最大覆盖半径R_max。

按照前述方式确定出各基站天线下倾角配置各基站天线即可。

本发明的技术方案，不但弥补了现有技术依赖于不同应用场景传播模型和精确地图信息的更新的复杂的操作及不便性，而且弥补了小区覆盖半径不合理的简单计算方法带来的小区间重叠覆盖不合理的现象。具体地，本发明通过泰森多边形原理构建蜂窝小区覆盖区域，精确计算小区覆盖面积；根据天线辐射方向图特性，采用扇形模拟小区覆盖区域，由小区覆盖面积求出小区覆盖等效半径；相比现有技术通过传播模型仿真确定天线下倾角的复杂、费时、费力、投资大问题简单、方便、通用、合理；相比现有技术通过服务基站与关键邻站间距的2/3作为小区半径的简单三角函数计算天线下倾角的不合理重叠覆盖或覆盖盲区问题更合理。

本发明在保证满足切换要求连续性覆盖前提下，尽可能减少了小区间的重叠覆盖；再运用天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘的原理，根据天线高度与覆盖半径之间的三角函数关系，确定基站天线的下倾角。使得小区重叠区域同频干扰最小化，提升资源利用率。

本发明解决了TD-LTE同频组网下天线下倾角设置不合理引起边缘小区吞吐量下降问题和资源利用率低的问题；也解决了日常规划和优化调整天线下倾角缺乏简单、合理的计算工具的问题。

本发明通用性强，不但适合于TD-LTE同频组网下的天线下倾角的规划，也适合GSM、TD-SCDMA等其他移动通信网络基站天线下倾角的规划，有效降低了小区间的同邻频干扰，提升了网络质量和用户体验。

本发明算法简单，可自动实现基站天线下倾角的计算；相比于简单获取小区半径计算下倾角的方法引起天线下倾角的频繁优化调整而言，本发明大大提高了工作效率。

本发明不但使得新建网络基站下倾角的规划合理，而且使得后期插花式基站扩容后，周围基站天线下倾角的调整的及时性得到充分保障。

图8为本发明实施例的基于地理信息系统的天线下倾角确定装置的组成结构示意图，如图8所示，本示例的基于地理信息系统的天线下倾角确定装置包括第一确定单元80、第二确定单元81、第三确定单元82、第一计算单元和83第二计算单元84；其中：

第一确定单元80，用于根据GIS中的基站位置信息以及泰森多边形原理确定出各基站的小区的等效覆盖半径；

第二确定单元81，用于根据所述各基站的小区所处的应用场景确定所述各基站小区的最大覆盖半径；

第三确定单元82，用于确定所述等效覆盖半径小于或等于所述最大覆盖半径时，触发所述第一计算单元83；用于确定所述等效覆盖半径大于所述最大覆盖半径时，触发所述第二计算单元84；

第一计算单元83，用于以所述等效覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角；

第二计算单元84，用于以所述最大覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角。

其中，所述GIS中的基站位置信息为基站在所述GIS中的经纬度坐标信息；

所述应用场景包括以下信息：小区所属基站所属网络(如GSM网络、TD-SCDMA网络、TD-LTE网络)和小区所在区域平均业务水平/小区所在区域平均建筑物密集程度/小区所在区域平均基站站址密集程度。其中，小区所在区域平均业务水平/小区所在区域平均建筑物密集程度/小区所在区域平均基站站址密集程度主要是用于作为小区规划的参考，如作为小区属于密集城区、一般城区、郊区、农村的应用场景设置的规划依据，以在满足业务需求的同时，使运营商建网经济化。

上述第一确定单元80进一步包括第一构建模块、第二构建模块、第一计算模块、分割模块、第二计算模块和第三计算模块；由于上述各模块的功能可通过处理器相应的执行软件而实现，也能通过相应的处理电路而实现，本发明不再给出其具体的连接关系图示；其中：

第一构建模块，用于以GIS中的各基站位置信息作为离散数据点而构建Delaunay三角形网；

第二构建模块，用于以所述Delaunay三角形网构建泰森多边形；

第一计算模块，用于根据所述泰森多边形计算各基站的覆盖范围；

分割模块，用于利用所述各基站的小区的方向线两两之间的中心线将各基站覆盖范围分割为小区覆盖范围；

第二计算模块，用于根据GIS中的各基站位置信息及泰森多边形原理，计算所述各基站的小区的覆盖区域；

第三计算模块，用于根据天线辐射方向图特性，将所述各基站的小区的覆盖区域等效为扇形覆盖区域，计算出所述各基站的小区的等效覆盖半径。

上述第二确定单元81进一步用于，根据链路预设参数计算各应用场景的最大路径损耗，按照所述各基站所属网络、所处应用场景的传播模型计算出各场景的所述各基站小区的最大覆盖半径。

上述第一计算单元83进一步用于，以将小区所属基站的天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘为准则，以下式计算小区所属基站的天线下倾角：

arctan(H/R)+α/2；其中，H为小区所属基站的天线的高度，R为所述等效覆盖半径或所述最大覆盖半径，α为小区所属基站的天线垂直方向的半功率角；

上述第二计算单元84进一步用于，以将小区所属基站的天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘为准则，以下式计算小区所属基站的天线下倾角：

arctan(H/R)+α/2；其中，H为小区所属基站的天线的高度，R为所述最大覆盖半径，α为小区所属基站的天线垂直方向的半功率角。

本领域技术人员应当理解，本发明图8所示的基于地理信息系统的天线下倾角确定装置中的上述处理单元以及处理模块的功能可通过相应的硬件电路，或处理器及相应的执行软件的方式而实现。上述各处理单元的相关功能，可参见图2至图7的基于地理信息系统的天线下倾角确定方法的相关描述而理解，本领域技术人员应当理解，上述各功能单元及功能模块相互配合，即可实现前述基于地理信息系统的天线下倾角确定方法。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于地理信息系统的天线下倾角确定方法，其特征在于，所述方法包括：

根据地理信息系统GIS中的基站位置信息以及泰森多边形原理确定出各基站的小区的等效覆盖半径；以及，根据链路预设参数计算各应用场景的最大路径损耗，按照所述各基站所属网络、所处应用场景的传播模型计算出各场景的所述各基站小区的最大覆盖半径；

确定所述等效覆盖半径小于或等于所述最大覆盖半径时，以所述等效覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角；确定所述等效覆盖半径大于所述最大覆盖半径时，以所述最大覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据GIS中的基站位置信息以及泰森多边形原理确定出各基站小区的等效覆盖半径，为：

以GIS中的各基站位置信息作为离散数据点而构建狄洛尼Delaunay三角形网；

以所述Delaunay三角形网构建泰森多边形，并计算各基站的覆盖范围；

利用所述各基站的小区的方向线两两之间的中心线将各基站覆盖范围分割为小区覆盖范围；

根据GIS中的各基站位置信息及泰森多边形原理，计算所述各基站的小区的覆盖区域；

根据天线辐射方向图特性，将所述各基站的小区的覆盖区域等效为扇形覆盖区域，计算出所述各基站的小区的等效覆盖半径。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述等效覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角，为：

以将小区所属基站的天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘为准则，小区所属基站的天线下倾角为：arctan(H/R)+α/2；其中，H为小区所属基站的天线的高度，R为所述等效覆盖半径，α为小区所属基站的天线垂直方向的半功率角；

所述以所述最大覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角，为：

以将小区所属基站的天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘为准则，小区所属基站的天线下倾角为：arctan(H/R)+α/2；其中，H为小区所属基站的天线的高度，R为所述最大覆盖半径，α为小区所属基站的天线垂直方向的半功率角。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述GIS中的基站位置信息为基站在所述GIS中的经纬度坐标信息；

所述应用场景包括以下信息：小区所属基站所属网络和小区所在区域平均业务水平/小区所在区域平均建筑物密集程度/小区所在区域平均基站站址密集程度。

5.一种基于地理信息系统的天线下倾角确定装置，其特征在于，所述装置包括第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元、第一计算单元和第二计算单元；其中：

第一确定单元，用于根据GIS中的基站位置信息以及泰森多边形原理确定出各基站的小区的等效覆盖半径；

第二确定单元，用于根据链路预设参数计算各应用场景的最大路径损耗，按照所述各基站所属网络、所处应用场景的传播模型计算出各场景的所述各基站小区的最大覆盖半径；

第三确定单元，用于确定所述等效覆盖半径小于或等于所述最大覆盖半径时，触发所述第一计算单元；用于确定所述等效覆盖半径大于所述最大覆盖半径时，触发所述第二计算单元；

第一计算单元，用于以所述等效覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角；

第二计算单元，用于以所述最大覆盖半径确定小区所属基站的天线下倾角。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元包括第一构建模块、第二构建模块、第一计算模块、分割模块、第二计算模块和第三计算模块；其中：

第一构建模块，用于以GIS中的各基站位置信息作为离散数据点而构建Delaunay三角形网；

第二构建模块，用于以所述Delaunay三角形网构建泰森多边形；

第一计算模块，用于根据所述泰森多边形计算各基站的覆盖范围；

分割模块，用于利用所述各基站的小区的方向线两两之间的中心线将各基站覆盖范围分割为小区覆盖范围；

第二计算模块，用于根据GIS中的各基站位置信息及泰森多边形原理，计算所述各基站的小区的覆盖区域；

第三计算模块，用于根据天线辐射方向图特性，将所述各基站的小区的覆盖区域等效为扇形覆盖区域，计算出所述各基站的小区的等效覆盖半径。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元进一步用于，以将小区所属基站的天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘为准则，以下式计算小区所属基站的天线下倾角：

arctan(H/R)+α/2；其中，H为小区所属基站的天线的高度，R为所述等效覆盖半径或所述最大覆盖半径，α为小区所属基站的天线垂直方向的半功率角；

所述第二计算单元进一步用于，以将小区所属基站的天线垂直方向的半功率角的上沿对准小区覆盖边缘为准则，以下式计算小区所属基站的天线下倾角：

arctan(H/R)+α/2；其中，H为小区所属基站的天线的高度，R为所述最大覆盖半径，α为小区所属基站的天线垂直方向的半功率角。

8.根据权利要求5至7任一项所述的装置，其特征在于，所述GIS中的基站位置信息为基站在所述GIS中的经纬度坐标信息；

所述应用场景包括以下信息：小区所属基站所属网络和小区所在区域平均业务水平/小区所在区域平均建筑物密集程度/小区所在区域平均基站站址密集程度。