CN103957554A - 一种无线基站小区覆盖率和容量的检测评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线基站区域覆盖率和容量的检测评估方法。通过采集待检测评估区域的无线基站位置坐标和发射功率等信息，运用计算机模拟建立区域内各基站基于给定阈值的二维等信干比线（或等信噪比线），各二维等信干比线将形成闭环曲线，各闭环曲线所包围的区域面积之和即为区域内基站的总覆盖面积，然后利用计算机程序采用统计学方法对检测评估区域进行覆盖率和容量计算。本发明可以在无线通信组网环节节省一定的人力物力，对于优化网络组网，节省基站建设成本等具有较大的价值。

Description

一种无线基站小区覆盖率和容量的检测评估方法

技术领域

 本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种无线基站小区覆盖率和容量的检测评估技术。

背景技术

在蜂窝无线通信系统中，为解决网络的无缝覆盖和高质量数据传输等问题，基站被大规模部署，在部分热点地区甚至形成了宏基站、微基站、微微基站混叠部署的场景。目前的无线基站小区覆盖率和容量的检测与计算，通常采用仪器仪表进行实地路测测量的方法，这类方法需要逐点逐地的排查，耗费大量的时间和人力，效率较低，迫切需要一种简单便捷的理论检测评估方法。

发明内容

本发明的目的是解决无线基站小区覆盖率和容量实地路测测量方法耗时费力和效率低的问题，提供一种无线基站小区覆盖率和容量的检测评估方法。该方法采用计算机仿真统计分析的方法，可以很便捷的计算小区网络覆盖率和容量。

本发明提供的无线基站小区覆盖率和容量检测评估方法的具体步骤如下：

在确定检测评估区域内无线基站分布坐标和发射功率后，利用计算机软件仿真，直观模拟基于给定信干比阈值或信干噪比阈值的小区基站覆盖，给定阈值                                               视通信环境定，一般大于0dB，虚拟海量用户点均匀分布于基站覆盖的所在区域，计算各用户的信干比SIR或信干噪比SINR，并与信干比阈值或信干噪比阈值进行比较，若大于或等于给定阈值，计数器加一，依次轮询全部用户，则最后的实际小区覆盖率为计数器最终值与虚拟总用户数的百分比，并利用前面计算的信干比SIR值或信干噪比SINR值计算小区容量。

所述无线基站的覆盖区域在二维平面上由一个等信干噪比线构成的封闭曲线所封闭，封闭曲线的边界点位置上，服务基站和干扰基站的信号强度之比为定值，封闭曲线封闭的区域即为该无线基站的有效覆盖区域。封闭曲线内部区域满足信干噪比高于给定阈值，为有效信号覆盖区域；曲线外部区域满足信干噪比低于给定阈值，为有效信号未覆盖区域。

上述检测评估方法适用于所有存在无线基站的通信网络，例如蜂窝通信网、无线传感网、物联网等网络。

本发明的优点和有益效果：

与现有技术相比，本发明的有益效果是检测评估无线基站小区覆盖率和容量不需要使用仪器仪表测量实际信号（或路测方法），通过简单的基站数据参数和计算机分析就可以得到结论，该方法可以有效节省人力物力，对于优化网络组网，节省基站建设成本具有较大的意义。

 

附图说明

附图1是基于英国格拉斯哥地区实测基站分布数据的2层小区网络基站区域覆盖仿真图，粗点代表宏基站，细点代表微基站，闭合粗实线包围的区域表示该宏基站的覆盖区域，闭合细实线包围的区域表示该微基站的覆盖区域；

附图2是基于泊松分布的2层小区网络基站区域覆盖仿真图，粗点代表宏基站，细点代表微基站，闭合粗实线包围的区域表示该宏基站的覆盖区域，闭合细实线包围的区域表示该微基站的覆盖区域；

附图3是基于英国格拉斯哥地区实测基站分布数据的2层小区网络覆盖率曲线，路径衰减因子取4；

附图4是基于泊松分布数据的2层小区网络覆盖率曲线，路径衰减因子取4。

 

具体实施方式

在确定检测评估区域内无线基站分布坐标和发射功率后，利用计算机软件仿真，直观模拟基于给定信干比阈值或信干噪比阈值的小区基站覆盖，虚拟海量用户点均匀分布于基站覆盖的所在区域，计算各用户的信干比SIR或信干噪比SINR，并与信干比阈值或信干噪比阈值进行比较，若大于或等于所述阈值，计数器加一，依次轮询全部用户，则最后的实际小区覆盖率为计数器最终值与虚拟总用户数的百分比，并利用前面计算的信干比SIR值或信干噪比SINR值以及容量公式计算小区容量。

下面结合附图对本发明进一步说明。

在二维空间，理想基站分布是服从规则的格状模式，但实际基站分布特别是异构网络中，基站分布具有较强的随机特性，目前应用广泛的一种假设是基站分布服从泊松分布，理论与实践证明，泊松分布能够较好的模拟异构网络中实际基站的分布特征，在基站分布的随机特性下，小区网络的覆盖率和容量计算变得复杂，目前还没有比较便捷的理论计算方法来指导。

不考虑不同网络层之间以及单层网络内部基站之间的协作通信，对于异构网络中的用户来说，用户与网络中某个网络层某个基站进行通信时，在满足给定阈值（根据具体通信环境确定，通常取整数值，如取数值3，即4.7dB）情况下，该基站都存在一个能与用户实现通信的边界区域，在边界区域内，基站可以为用户提供服务，在区域外，信号低于阈值将无法实现通信，那么，边界包含的区域就叫做该基站的服务区或者覆盖区域。对于用户与某个基站进行通信，其它基站就成了干扰源，忽略热噪声，假设用户处于z点，用户与隶属于第K层第个基站进行通信，路径衰减因子为（常取为4），信号传播经历瑞利衰减，我们可以得到此时的SINR表达式：

式中为第个基站进行通信时的信干噪比；为第个基站进行通信时的信号功率；为第个基站进行通信时的干扰功率，和分别表示第个基站以及非第个基站的发射功率，为基站合集。

那么，基站的覆盖区域是所有满足下式的点集：

为简单起见，考虑由宏基站和微基站组成的两层异构网络，利用Matlab仿真，我们可以画出不同分布模型下的基站分布及其相应的覆盖区域。

无线基站小区覆盖率和容量检测评估方法的具体操作步骤是：

假设异构小区网络区域为S，区域内的基站集合为，所有基站的坐标以及各基站的功率均已知，为和 ，设海量用户集合均匀分布于区域S内，坐标z为已知，建立通信的阈值为，。

1、对每一个用户，计算数值，记录最大值及对应的基站编号k；

2、计算数值：

计数器初始值，如果，则计数器加一，；

3、按照步骤1和2遍历所有用户，则小区覆盖率为：

      ；

小区网络容量为：

。

如附图1和图2所示，分别为基于英国格拉斯哥地区实测基站分布数据和模拟泊松基站分布示意图，图1区域面积为1964m*1000m，区域内有宏基站9个，毫微基站43个，图2区域面积为1000m*1000m，区域内有宏基站7个，毫微基站34个。宏基站发射功率是毫微基站的1000倍；附图3、附图4为前述两种基站分布时通过本方法计算得到的小区覆盖率随阈值的变化曲线，计算得到两种小区的容量分别为1.3868 bit/s/Hz/km²和2.9391bit/s/Hz/km²。

Claims (3)

1.一种无线基站小区覆盖率和容量的检测评估方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

在确定检测评估区域内无线基站分布坐标和发射功率后，利用计算机软件仿真，直观模拟基于给定信干比阈值或信干噪比阈值的小区基站覆盖，并虚拟海量用户点均匀分布于基站覆盖的所在区域，计算各用户的信干比SIR或信干噪比SINR，并与信干比阈值或信干噪比阈值进行比较，若大于或等于阈值，计数器加一，依次轮询全部用户，则最后的实际小区覆盖率为计数器最终值与虚拟总用户数的百分比，并利用前面计算的信干比SIR值或信干噪比SINR值计算小区容量。

2.根据权利要求1所述的无线基站小区覆盖率和容量检测评估方法，其特征在于所述无线基站的覆盖区域在二维平面上由一个等信干噪比线构成的封闭曲线所封闭，封闭曲线的边界点位置上，服务基站和干扰基站的信号强度之比为给定阈值，封闭曲线封闭的区域即为该无线基站的有效覆盖区域。

3.根据权利要求1所述的无线基站小区覆盖率和容量检测评估方法中，其特征在于通过计算机统计分析而非实际路测的方法，检测评估无线基站覆盖特性，在待检测评估区域，虚拟海量通信用户，并逐点统计计算所在位置的信干比SIR值或信干噪比SINR值，与给定阈值进行比较，统计小区覆盖率，且统计计算的信干比SIR值或信干噪比SINR值可以方便地带入容量公式计算小区容量。