CN106792943A - 高铁专网小区切换点检测方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高铁专网小区切换点检测方法和系统，在对待测的高铁专网小区切换点进行定位时，首先获取待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差‑距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，从而计算获取所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。因此，根据所述信号强度差‑距离对应关系能够对高铁专网小区切换点定位过程的各种干扰进行信号强度补偿，提高高铁专网小区之间的切换点定位的准确性。

Description

高铁专网小区切换点检测方法和系统
技术领域
本发明涉及通信网络信息检测的技术领域，特别是涉及一种高铁专网小区切换点检测方法，以及一种高铁专网小区切换点检测系统。
背景技术
随着高铁技术的发展，高速铁路已成为铁路客运的重要部分。高速铁路目前已基本实现移动无线网络覆盖，但仍有不足，同时由于高铁速度快，多普勒效应显著，网络质量存在较严峻的问题。
而要对高速铁路移动无线网络进行优化，则需要对高铁专网小区之间的切换点进行定位。而要对所述切换点进行定位，需要将测量设备带到高铁上，反复多次测量，且测量结果的准确性也会受到高铁的特殊环境对测量设备的影响而降低。
发明内容
基于此，有必要针对高铁专网小区之间的切换点定位不准确的技术问题，提供一种高铁专网小区切换点检测方法，以及一种高铁专网小区切换点检测系统，能够提高高铁专网小区之间的切换点定位的准确性。
一种高铁专网小区切换点检测方法，包括以下步骤：
根据高铁专网小区工参数据，获取高铁行驶时的小区切换序列；
获取高铁通信用户在各个高铁专网小区切换点的MR数据；根据所述MR数据中的时间提前量参数，计算各个所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
根据所述距离以及预设的第一信号强度衰减模型，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；
获取所述MR数据中的参考接收信号强度，计算各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度的计算值与所述参考接收信号的信号强度差值；
通过拟合迭代，获取所述信号强度差值与所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的信号强度差-距离对应关系式；
获取高铁通信用户在待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
根据所述切出小区基站的位置坐标、所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，以及高铁线路的位置坐标，计算所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。
一种高铁专网小区切换点检测系统，包括：
切换序列获取模块，用于根据高铁专网小区工参数据，获取高铁行驶时的小区切换序列；
第一距离计算模块，用于获取高铁通信用户在各个高铁专网小区切换点的MR数据，根据所述MR数据中的时间提前量参数，计算各个所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
信号强度计算模块，用于根据所述距离以及预设的第一信号强度衰减模型，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；
信号强度差计算模块，用于获取所述MR数据中的参考接收信号强度，计算各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度的计算值与所述参考接收信号的信号强度差值；
拟合模块，用于通过拟合迭代，获取所述信号强度差值与所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的信号强度差-距离对应关系式；
第二距离计算模块，用于获取高铁通信用户在待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
定位运算模块，用于根据所述切出小区基站的位置坐标、所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，以及高铁线路的位置坐标，计算所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。
上述高铁专网小区切换点检测方法和系统，通过获取高铁通信用户在各个高铁专网小区切换点的MR数据中的时间提前量参数，计算各个所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；根据预设的第一信号强度衰减模型，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；计算各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度的计算值与所述参考接收信号的信号强度差值。并且通过拟合迭代，获取所述信号强度差值与所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的信号强度差-距离对应关系式。
在对待测的高铁专网小区切换点进行定位时，首先获取待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，从而计算获取所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。
因此，根据所述信号强度差-距离对应关系能够对高铁专网小区切换点定位过程的各种干扰进行信号强度补偿，提高高铁专网小区之间的切换点定位的准确性。
附图说明
图1为一个实施例的高铁专网小区切换点检测方法的流程图；
图2为一个实施例的高铁上的通信用户检测方法的流程图；
图3为另一个实施例的高铁上的通信用户检测方法的流程图；
图4为一个实施例的高铁专网小区切换点检测系统的结构示意图；
图5为一个实施例的高铁上的通信用户检测系统的结构示意图；
图6为另一个实施例的高铁上的通信用户检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的高铁专网小区切换点检测方法和系统的具体实施方式作详细描述。
参阅图1，图1为一个实施例的高铁专网小区切换点检测方法的流程图，包括如下步骤：
S102，根据高铁专网小区工参数据，获取高铁行驶时的小区切换序列；
S104，获取高铁通信用户在各个高铁专网小区切换点的MR数据，根据所述MR数据中的时间提前量参数，计算各个所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
S106，根据所述距离以及预设的第一信号强度衰减模型，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；
S108，获取所述MR数据中的参考接收信号强度，计算各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度的计算值与所述参考接收信号的信号强度差值；
S110，通过拟合迭代，获取所述信号强度差值与所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的信号强度差-距离对应关系式；
S112，获取高铁通信用户在待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
S114，根据所述切出小区基站的位置坐标、所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，以及高铁线路的位置坐标，计算所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。
在对待测的高铁专网小区切换点进行定位时，首先获取待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，从而计算获取所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。因此，根据所述信号强度差-距离对应关系能够对高铁专网小区切换点定位过程的各种干扰进行信号强度补偿，提高高铁专网小区之间的切换点定位的准确性。
其中，对于步骤S102，所述高铁专网可以是各种移动通信网络，优选为LTE网络。
LTE(Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP(The 3rd GenerationPartnership Project，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(Universal MobileTelecommunications System，通用移动通信系统)技术标准的长期演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术)和MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出系统)作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。能够改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。
小区是移动通信管理里面的区域单位，通信网络信号的覆盖，通过天线的覆盖范围，划分成很多很多小的区域，每个区域下有若干名用户接入其中，并进行通信。比方说，有一座基站(通信铁塔)，它的有效覆盖距离(手机能收到信号，同时也能将信号发还给基站)是10KM，那么以这个基站为圆心，10km为半径，画一个圆，这个圆就是这个基站的覆盖所形成的小区。
而所述高铁专网小区为专为高铁沿线设置的小区和/或主要覆盖区域有高铁线路经过的小区。所述高铁专网小区的工参数据，可以从通信网络运营商的服务器中获取。所述工参数据可以包括以下中的一个或多个：小区标识(Cell ID)、基站位置、覆盖范围和网络类型。
根据所述高铁专网小区的基站位置和覆盖范围，可以计算高铁行驶时依次经过的高铁专网小区，获得所述小区切换序列。
在一个实施例中，获取高铁行驶时的小区切换序列的步骤包括：
根据高铁专网小区工参数据，获取高铁沿第一方向行驶时的第一小区切换序列以及沿第二方向行驶时的第二小区切换序列。
一般地，一条铁路都会有两个方向的列车行驶，因此，获取的小区切换序列也有两个方向。例如可获得高铁行驶正向小区切换序列(A/B/C/…/N)和反向小区切换序列(N/…/C/B/A)。
对于步骤S104，所谓MR，即measurement report，是设备(如手机)在网络中上网或通话进行业务时候会不断的上报对网络信号的测量信息，网络侧通过收集这些MR信息就能知道网络的覆盖情况。
在一个实施例中，所述MR信息至少包括所述用户登陆的小区标识(Cell ID)，进一步地，所述MR信息可包括“IMSI+CELL”信息IMSI(International Mobile SubscriberIdentification Number)为国际移动用户识别码，是区别移动用户的标志，一般储存在SIM卡中。“IMSI+CELL”即用户标识+小区标识。
在一个实施例中，根据高铁专网小区的软采MR信息，获取通信用户在各个高铁专网小区之间的切换点的步骤包括：
获取高铁专网小区采集的同一通信用户的MR信息，当所述软采MR信息的两个连续MR采样点中的小区标识不相同，并且所述两个连续MR采样点之间的采样时间间隔小于预设的时间阈值时，则判断所述两个连续MR采样点中较早的一个为高铁专网小区之间的切换点。
同一用户的MR采样在时间顺序下出现CELL ID变化(如A小区变为B小区)且前后两小区采样时间间隔在TQ(如2s)内时，那么A小区此时的MR采样点，则记为A小区到B小区的切换点。通过上述方式获得的小区之间的切换点更加准确，使对高铁上的通信用户检测更加准确。
所述MR数据包括时间提前量参数TA值，根据所述MR数据中的时间提前量参数，可计算各个所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离。
在一个实施例中，按照以下方法计算所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离d：
其中，c为光速，Ts为一个OFDM符号的周期，为N为软采MR数据中的时间提前量TA值。
对于步骤S106，根据所述距离以及预设的第一信号强度衰减模型，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；
所述第一信号强度衰减模型包括：
(1)Lm(d)＝46.3+33.9logf-13.82loghte-a(hre)+(44.9-6.55loghte)logd；
其中，Lm(d)为路径损耗，f是载波频率；hte是发射天线有效高度；hre是接收天线有效高度；d是所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；a(hre)是移动天线修正因子，其数值为：
a(hre)＝(1.1log f-0.7)hre-(1.56log f-0.8)dB；
(2)PH＝PTX+GT-LRS-LCS-Lm(d)；
其中，PH为所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；PTX为天线口信号强度；GT为天线增益，其等于发射天线增益+接收天线增益；LRS为人体损耗；LCS为车体损耗；Lm为路径损耗。
根据高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离d首先代入上述第一信号强度衰减模型的(1)式，计算路径损耗Lm(d)，然后将路径损耗Lm(d)代入(2)式，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度PH。
对于步骤S108，获取所述MR数据中的RSRP值，即参考接收信号强度，计算各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度的计算值与所述参考接收信号的信号强度差值。
对于步骤S110，通过获取多个高铁专网小区切换点的采样数据，按照上述步骤S102-S108，计算每个采样点的到切出小区基站的距离d1、d2、d3……dn和对应的所述信号强度差值PH1、PH2、PH3……PHn，通过多个采样点的拟合迭代，获取所述信号强度差值与所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的信号强度差-距离对应关系式：CM＝f(d)。
对于步骤S112，获取高铁通信用户在待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离。
高铁通信用户在待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度可以通过所述待测的高铁专网小区切换点的MR数据中的RSRP值获取。
所述第二信号强度衰减模型包括：
(2)PH＝PTX+GT-LRS-LCS-Lm(d)；
其中，PH为所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；PTX为天线口信号强度；GT为天线增益，其等于发射天线增益+接收天线增益；LRS为人体损耗；LCS为车体损耗；Lm为路径损耗；
(3)Lm(d)＝46.3+33.9logf-13.82loghte-a(hre)+(44.9-6.55loghte)logd+CM；
其中，Lm(d)为路径损耗，f是载波频率；hte是发射天线有效高度；hre是接收天线有效高度；d是所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；a(hre)是移动天线修正因子，其数值为：
a(hre)＝(1.1log f-0.7)hre-(1.56log f-0.8)dB；CM为信号强度差。
在步骤S112中，将所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，和所述信号强度差-距离对应关系式：CM＝f(d)代入上述第二信号强度衰减模型，即可计算出所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离。
对于步骤S114，根据所述切出小区基站的位置坐标、所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，以及高铁线路的位置坐标，计算所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。
获取所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离d，计算到所述切出小区基站的距离等于d，且在所述高铁线路上的位置点为待测的高铁专网小区切换点。
在一种实施例中，由于高铁轨道是固定的，即高铁线路(轨道)上的每一个位置都具有固定的经纬度(Lon(G1)Lat(G1)、Lon(G2)Lat(G2)、…、Lon(Gn)Lat(Gn))，根据经纬度距离计算公式算出切出小区发射点(基站)与高铁轨道距离S(G1)、S(G2)、…、S(Gn)，可从所述高铁轨道的各个点中选取到所述切出小区发射点的距离最接近所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的点，而该点对应的经纬度即为该切出小区在轨道上的切换位置点。
在一种实施例中，通过以下方式检测高铁上的通信用户，从而可以准确获取所述高铁用户的通信数据，如图2所示。
S204，根据高铁专网小区的软采MR信息，获取通信用户在各个高铁专网小区之间的切换点；
S206，根据所述高铁专网小区之间的切换点，选定连续经过三个以上高铁专网小区的通信用户；
S208，根据选定的通信用户经过所述高铁专网小区的顺序以及高铁行驶时的小区切换序列，确定所述选定的通信用户的移动方向；
S210，根据所述选定的通信用户经过两个所述切换点的时间以及所述两个切换点之间距离，计算所述选定的通信用户的移动速度；
S212，将所述移动速度和预设的速度阈值比较，根据比较结果判断所述选定的通信用户是否在高铁上。
根据高铁专网小区的软采MR信息，获取通信用户在各个高铁专网小区之间的切换点，根据切换点初步选定候选的高铁用户，通过对比候选的高铁用户的小区切换顺序和高铁行驶时的小区切换序列，确定通信用户的移动方向。根据所述切换点，获取切换点之间的距离，根据距离和用户经过两个切换点之间的时间，计算用户在高铁行驶方向上的移动速度，根据所述移动速度就可以准确地判断选定的通信用户是否在高铁上。因此，能够准确识别高铁上的通信用户，方便获取准确的高铁上的用户通信参数。
在一个实施例中，所述MR信息为高铁专网小区的软采UE_MRXDR数据。
对于步骤S206，根据所述高铁专网小区之间的切换点，确定各个小区之间的边界，可以提取连续占用至少3个高铁专网小区的用户。例如用户依次经过A、B、C三个相邻的小区，其A、B之间，B、C之间为切换点，则该用户被选定。
对于步骤S208，将选定的通信用户经过所述高铁专网小区的顺序与获得的小区切换序列进行匹配，确定所述选定的通信用户的移动方向。
例如获得的小区切换序列中第一方向对应的第一小区切换序列包含依次排列的A、B、C三个相邻的小区，而第二方向对应的第一小区切换序列包含依次排列的C、B、A三个相邻的小区，而用户依次经过A、B、C三个相邻的小区，则该用户的移动方向为第一方向，对应将按照所述第一小区切换序列进行切换。
对于步骤S210，根据所述选定的通信用户经过两个所述切换点的时间以及所述两个切换点之间距离，计算所述选定的通信用户的移动速度；
例如，根据所述选定的通信用户经过切换点AB对应的时间TAB及切换点BC对应的时间TBC，计算出用户在B小区覆盖范围SB内的时间TB＝TBC-TAB，进一步计算出用户在B小区覆盖范围内的平均速度VB＝SB/TB，其中，SB为B小区覆盖范围，可通过切换点AB和切换点BC的距离计算获得。
在步骤S212中，将所述选定的通信用户的移动速度和预设的速度阈值比较，如果所述选定的通信用户的移动速度高于所述速度阈值，则判断所述选定的通信用户是在高铁上；如果所述选定的通信用户的移动速度低于所述速度阈值，则判断所述选定的通信用户不是在高铁上。
例如，若用户在B小区覆盖范围内的平均速度VB大于高铁场景用户的运动速度阈值VG(如VG＝150KM/H)，则将此用户判断为高铁上的用户。
在一个实施例中，将所述移动速度和预设的速度阈值比较的步骤包括：
如果所述选定的通信用户的移动方向为第一方向，则选择与所述第一方向对应的第一速度阈值与所述选定的通信用户的移动速度比较；
如果所述选定的通信用户的移动方向为第二方向，则选择与所述第二方向对应的第二速度阈值与选定的通信用户的移动速度比较。
在一些特殊路况的路段(如有一定坡度)，高铁的两个方向上的正常行驶速度可能不一致，因此，两个方向上的速度阈值可以分别设定。
在一个实施例中，如图3所示，进一步包括以下步骤：
S302，根据高铁专网小区工参数据，获取预设的特殊小区的小区标识；
S304，如果所述软采MR信息中包含所述特殊小区的小区标识，并且所述特殊小区获得的参考接收信号强度大于预设信号强度阈值，则判断所述通信用户是在高铁上。
参考接收信号强度，即RSRP(Reference Signal Receiving Power)，是LTE网络中可以代表无线信号强度的关键参数以及物理层测量需求之一，是在某个符号内承载参考信号的所有RE(资源粒子)上接收到的信号强度的平均值。
根据只有高铁用户可能占用到的特殊小区(如只覆盖隧道的小区),在此小区下满足MR RSRP采样平均值PAVG大于信号强度阈值PG(如PG＝-115dBm)的用户，判断为高铁用户，能够更快速地确定部分高铁用户，提高检测效率。
在一个实施例中，根据比较结果判断所述选定的通信用户是否在高铁上之后，还包括以下步骤：
对在高铁上的通信用户的网络数据进行剥离。
根据对高铁用户的识别判断，在大量的用户里将高铁用户进行剥离，可实现对高铁用户的针对性分析，完成软硬采数据所涉及的Uu、X2、UE_MR、Cell_MR、S1-MME、SGs、S1-U等接口事件的统计及分析，实现用户级/小区级的控制面、用户面的事件分析。
本发明利用高铁上用户的海量通信数据，实现对高铁用户的剥离，可分析用户实际感知质量、快速查找网络问题、制定优化方案并验证优化效果，完成对高铁网络的信令数据采集与建模、专项分析、输出优化方案及闭环处理等支撑工作，相对于传统优化方法，具备反映高铁用户实际感知、耗时短、取数周期短、巨量数据等优势。
参阅图4，图4为一个实施例的高铁专网小区切换点检测系统的结构示意图。
所述高铁专网小区切换点检测系统，包括：
切换序列获取模块402，用于根据高铁专网小区工参数据，获取高铁行驶时的小区切换序列；
第一距离计算模块404，用于获取高铁通信用户在各个高铁专网小区切换点的MR数据，根据所述MR数据中的时间提前量参数，计算各个所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
信号强度计算模块406，用于根据所述距离以及预设的第一信号强度衰减模型，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；
信号强度差计算模块408，用于获取所述MR数据中的参考接收信号强度，计算各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度的计算值与所述参考接收信号的信号强度差值；
拟合模块410，用于通过拟合迭代，获取所述信号强度差值与所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的信号强度差-距离对应关系式；
第二距离计算模块412，用于获取高铁通信用户在待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
定位运算模块414，用于根据所述切出小区基站的位置坐标、所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，以及高铁线路的位置坐标，计算所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。
在对待测的高铁专网小区切换点进行定位时，首先获取待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，从而计算获取所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。因此，根据所述信号强度差-距离对应关系能够对高铁专网小区切换点定位过程的各种干扰进行信号强度补偿，提高高铁专网小区之间的切换点定位的准确性。
其中，所述高铁专网可以是各种移动通信网络，优选为LTE网络。
LTE(Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP(The 3rd GenerationPartnership Project，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(Universal MobileTelecommunications System，通用移动通信系统)技术标准的长期演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术)和MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出系统)作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。能够改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。
小区是移动通信管理里面的区域单位，通信网络信号的覆盖，通过天线的覆盖范围，划分成很多很多小的区域，每个区域下有若干名用户接入其中，并进行通信。比方说，有一座基站(通信铁塔)，它的有效覆盖距离(手机能收到信号，同时也能将信号发还给基站)是10KM，那么以这个基站为圆心，10km为半径，画一个圆，这个圆就是这个基站的覆盖所形成的小区。
而所述高铁专网小区为专为高铁沿线设置的小区和/或主要覆盖区域有高铁线路经过的小区。所述高铁专网小区的工参数据，可以从通信网络运营商的服务器中获取。所述工参数据可以包括以下中的一个或多个：小区标识(Cell ID)、基站位置、覆盖范围和网络类型。
根据所述高铁专网小区的基站位置和覆盖范围，可以计算高铁行驶时依次经过的高铁专网小区，获得所述小区切换序列。
在一个实施例中，切换序列获取模块402根据高铁专网小区工参数据，获取高铁沿第一方向行驶时的第一小区切换序列以及沿第二方向行驶时的第二小区切换序列。
一般地，一条铁路都会有两个方向的列车行驶，因此，获取的小区切换序列也有两个方向。例如可获得高铁行驶正向小区切换序列(A/B/C/…/N)和反向小区切换序列(N/…/C/B/A)。
所谓MR，即measurement report，是设备(如手机)在网络中上网或通话进行业务时候会不断的上报对网络信号的测量信息，网络侧通过收集这些MR信息就能知道网络的覆盖情况。
在一个实施例中，所述MR信息至少包括所述用户登陆的小区标识(Cell ID)，进一步地，所述MR信息可包括“IMSI+CELL”信息IMSI(International Mobile SubscriberIdentification Number)为国际移动用户识别码，是区别移动用户的标志，一般储存在SIM卡中。“IMSI+CELL”即用户标识+小区标识。
在一个实施例中，第一距离计算模块404获取高铁专网小区采集的同一通信用户的MR信息，当所述软采MR信息的两个连续MR采样点中的小区标识不相同，并且所述两个连续MR采样点之间的采样时间间隔小于预设的时间阈值时，则判断所述两个连续MR采样点中较早的一个为高铁专网小区之间的切换点。
同一用户的MR采样在时间顺序下出现CELL ID变化(如A小区变为B小区)且前后两小区采样时间间隔在TQ(如2s)内时，那么A小区此时的MR采样点，则记为A小区到B小区的切换点。通过上述方式获得的小区之间的切换点更加准确，使对高铁上的通信用户检测更加准确。
所述MR数据包括时间提前量参数TA值，根据所述MR数据中的时间提前量参数，可计算各个所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离。
在一个实施例中，第一距离计算模块404按照以下方法计算所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离d：
其中，c为光速，Ts为一个OFDM符号的周期，为N为软采MR数据中的时间提前量TA值。
所述信号强度计算模块406根据所述距离以及预设的第一信号强度衰减模型，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；
所述第一信号强度衰减模型包括：
(1)Lm(d)＝46.3+33.9logf-13.82loghte-a(hre)+(44.9-6.55loghte)logd；
其中，Lm(d)为路径损耗，f是载波频率；hte是发射天线有效高度；hre是接收天线有效高度；d是所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；a(hre)是移动天线修正因子，其数值为：
a(hre)＝(1.1log f-0.7)hre-(1.56log f-0.8)dB；
(2)PH＝PTX+GT-LRS-LCS-Lm(d)；
其中，PH为所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；PTX为天线口信号强度；GT为天线增益，其等于发射天线增益+接收天线增益；LRS为人体损耗；LCS为车体损耗；Lm为路径损耗。
根据高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离d首先代入上述第一信号强度衰减模型的(1)式，计算路径损耗Lm(d)，然后将路径损耗Lm(d)代入(2)式，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度PH。
所述信号强度差计算模块408获取所述MR数据中的RSRP值，即参考接收信号强度，计算各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度的计算值与所述参考接收信号的信号强度差值。
所述拟合模块410通过获取多个高铁专网小区切换点的采样数据，计算每个采样点的到切出小区基站的距离d1、d2、d3……dn和对应的所述信号强度差值PH1、PH2、PH3……PHn，通过多个采样点的拟合迭代，获取所述信号强度差值与所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的信号强度差-距离对应关系式：CM＝f(d)。
所述第二距离计算模块412获取高铁通信用户在待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离。
高铁通信用户在待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度可以通过所述待测的高铁专网小区切换点的MR数据中的RSRP值获取。
所述第二信号强度衰减模型包括：
(2)PH＝PTX+GT-LRS-LCS-Lm(d)；
其中，PH为所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；PTX为天线口信号强度；GT为天线增益，其等于发射天线增益+接收天线增益；LRS为人体损耗；LCS为车体损耗；Lm为路径损耗；
(3)Lm(d)＝46.3+33.9logf-13.82loghte-a(hre)+(44.9-6.55loghte)logd+CM；
其中，Lm(d)为路径损耗，f是载波频率；hte是发射天线有效高度；hre是接收天线有效高度；d是所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；a(hre)是移动天线修正因子，其数值为：
a(hre)＝(1.1log f-0.7)hre-(1.56log f-0.8)dB；CM为信号强度差。
所述第二距离计算模块412将所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，和所述信号强度差-距离对应关系式：CM＝f(d)代入上述第二信号强度衰减模型，即可计算出所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离。
所述定位运算模块414根据所述切出小区基站的位置坐标、所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，以及高铁线路的位置坐标，计算所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。
获取所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离d，计算到所述切出小区基站的距离等于d，且在所述高铁线路上的位置点为待测的高铁专网小区切换点。
在一种实施例中，由于高铁轨道是固定的，即高铁线路(轨道)上的每一个位置都具有固定的经纬度(Lon(G1)Lat(G1)、Lon(G2)Lat(G2)、…、Lon(Gn)Lat(Gn))，根据经纬度距离计算公式算出切出小区发射点(基站)与高铁轨道距离S(G1)、S(G2)、…、S(Gn)，可从所述高铁轨道的各个点中选取到所述切出小区发射点的距离最接近所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的点，而该点对应的经纬度即为该切出小区在轨道上的切换位置点。
在一个实施例中，所述高铁专网小区切换点检测系统还包括高铁上的通信用户检测装置。图5为一个实施例的高铁上的通信用户检测装置的结构示意图。
所述高铁上的通信用户检测装置包括：
切换点获取模块504，用于根据高铁专网小区的软采MR信息，获取通信用户在各个高铁专网小区之间的切换点；
选择模块506，用于根据所述高铁专网小区之间的切换点，选定连续经过三个以上高铁专网小区的通信用户；
移动方向获取模块508，用于根据选定的通信用户经过所述高铁专网小区的顺序以及高铁行驶时的小区切换序列，确定所述选定的通信用户的移动方向；
速度获取模块510，用于根据所述选定的通信用户经过两个所述切换点的时间以及所述两个切换点之间距离，计算所述选定的通信用户的移动速度；
第一判断模块512，用于将所述移动速度和预设的速度阈值比较，根据比较结果判断所述选定的通信用户是否在高铁上。
所述高铁上的通信用户检测装置根据高铁专网小区的软采MR信息，获取通信用户在各个高铁专网小区之间的切换点，根据切换点初步选定候选的高铁用户，通过对比候选的高铁用户的小区切换顺序和高铁行驶时的小区切换序列，确定通信用户的移动方向。根据所述切换点，获取切换点之间的距离，根据距离和用户经过两个切换点之间的时间，计算用户在高铁行驶方向上的移动速度，根据所述移动速度就可以准确地判断选定的通信用户是否在高铁上。因此，能够准确识别高铁上的通信用户，方便获取准确的高铁上的用户通信参数。
在一个实施例中，所述MR信息为高铁专网小区的软采UE_MRXDR数据。
所述选择模块506根据所述高铁专网小区之间的切换点，确定各个小区之间的边界，可以提取连续占用至少3个高铁专网小区的用户。例如用户依次经过A、B、C三个相邻的小区，其A、B之间，B、C之间为切换点，则该用户被选定。
所述移动方向获取模块508将选定的通信用户经过所述高铁专网小区的顺序与获得的小区切换序列进行匹配，确定所述选定的通信用户的移动方向。
例如获得的小区切换序列中第一方向对应的第一小区切换序列包含依次排列的A、B、C三个相邻的小区，而第二方向对应的第一小区切换序列包含依次排列的C、B、A三个相邻的小区，而用户依次经过A、B、C三个相邻的小区，则该用户的移动方向为第一方向，对应将按照所述第一小区切换序列进行切换。
所述速度获取模块510根据所述选定的通信用户经过两个所述切换点的时间以及所述两个切换点之间距离，计算所述选定的通信用户的移动速度。
例如，根据所述选定的通信用户经过切换点AB对应的时间TAB及切换点BC对应的时间TBC，计算出用户在B小区覆盖范围SB内的时间TB＝TBC-TAB，进一步计算出用户在B小区覆盖范围内的平均速度VB＝SB/TB，其中，SB为B小区覆盖范围，可通过切换点AB和切换点BC的距离计算获得。
所述第一判断模块512将所述选定的通信用户的移动速度和预设的速度阈值比较，如果所述选定的通信用户的移动速度高于所述速度阈值，则判断所述选定的通信用户是在高铁上；如果所述选定的通信用户的移动速度低于所述速度阈值，则判断所述选定的通信用户不是在高铁上。
例如，若用户在B小区覆盖范围内的平均速度VB大于高铁场景用户的运动速度阈值VG(如VG＝150KM/H)，则将此用户判断为高铁上的用户。
在一个实施例中，所述移动方向获取模块508用于在所述选定的通信用户的移动方向为第一方向时，选择与所述第一方向对应的第一速度阈值与所述选定的通信用户的移动速度比较；在所述选定的通信用户的移动方向为第二方向时，选择与所述第二方向对应的第二速度阈值与选定的通信用户的移动速度比较。
在一些特殊路况的路段(如有一定坡度)，高铁的两个方向上的正常行驶速度可能不一致，因此，两个方向上的速度阈值可以分别设定。
在一个实施例中，如图6所示，所述高铁上的通信用户检测装置还包括：
特殊小区获取模块602，用于根据高铁专网小区工参数据，获取预设的特殊小区的小区标识；
第二判断模块604，用于在所述软采MR信息中包含所述特殊小区的小区标识，并且所述特殊小区获得的参考接收信号强度大于预设信号强度阈值时，判断所述通信用户是在高铁上。
参考接收信号强度，即RSRP(Reference Signal Receiving Power)，是LTE网络中可以代表无线信号强度的关键参数以及物理层测量需求之一，是在某个符号内承载参考信号的所有RE(资源粒子)上接收到的信号强度的平均值。
根据只有高铁用户可能占用到的特殊小区(如只覆盖隧道的小区),在此小区下满足MR RSRP采样平均值PAVG大于信号强度阈值PG(如PG＝-115dBm)的用户，判断为高铁用户，能够更快速地确定部分高铁用户，提高检测效率。
在一个实施例中，所述高铁上的通信用户检测装置还包括：
数据剥离模块，用于在判断所述选定的通信用户是否在高铁上之后，对在高铁上的通信用户的网络数据进行剥离。
根据对高铁用户的判断，在大量的用户里将高铁用户进行剥离，可实现对高铁用户的针对性分析，完成软硬采数据所涉及的Uu、X2、UE_MR、Cell_MR、S1-MME、SGs、S1-U等接口事件的统计及分析，实现用户级/小区级的控制面、用户面的事件分析。
本发明利用高铁上用户的海量通信数据，实现对高铁用户的剥离，可分析用户实际感知质量、快速查找网络问题、制定优化方案并验证优化效果，完成对高铁网络的信令数据采集与建模、专项分析、输出优化方案及闭环处理等支撑工作，相对于传统优化方法，具备反映高铁用户实际感知、耗时短、取数周期短、巨量数据等优势。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高铁专网小区切换点检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据高铁专网小区工参数据，获取高铁行驶时的小区切换序列；
获取高铁通信用户在各个高铁专网小区切换点的MR数据；根据所述MR数据中的时间提前量参数，计算各个所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
根据所述距离以及预设的第一信号强度衰减模型，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；
获取所述MR数据中的参考接收信号强度，计算各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度的计算值与所述参考接收信号的信号强度差值；
通过拟合迭代，获取所述信号强度差值与所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的信号强度差-距离对应关系式；
获取高铁通信用户在待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
根据所述切出小区基站的位置坐标、所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，以及高铁线路的位置坐标，计算所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。
2.根据权利要求1所述的高铁专网小区切换点检测方法，其特征在于，根据所述MR数据中的时间提前量参数，计算各个所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的步骤包括：
按照以下方法计算所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离d：
d = ( c * T s * N ) 2
其中，c为光速，Ts为一个OFDM符号的周期，为N为软采MR数据中的时间提前量TA值。
3.根据权利要求1所述的高铁专网小区切换点检测方法，其特征在于，所述第一信号强度衰减模型包括：
(1)Lm(d)＝46.3+33.9logf-13.82loghte-a(hre)+(44.9-6.55loghte)logd；
其中，Lm(d)为路径损耗，f是载波频率；hte是发射天线有效高度；hre是接收天线有效高度；d是所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；a(hre)是移动天线修正因子，其数值为：
a(hre)＝(1.1log f-0.7)hre-(1.56log f-0.8)dB；
(2)PH＝PTX+GT-LRS-LCS-Lm(d)；
其中，PH为所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；PTX为天线口信号强度；GT为天线增益，其等于发射天线增益+接收天线增益；LRS为人体损耗；LCS为车体损耗；Lm为路径损耗。
4.根据权利要求1所述的高铁专网小区切换点检测方法，其特征在于，所述第二信号强度衰减模型包括：
(2)PH＝PTX+GT-LRS-LCS-Lm(d)；
其中，PH为所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；PTX为天线口信号强度；GT为天线增益，其等于发射天线增益+接收天线增益；LRS为人体损耗；LCS为车体损耗；Lm为路径损耗；
(3)Lm(d)＝46.3+33.9logf-13.82loghte-a(hre)+(44.9-6.55loghte)logd+CM；
其中，Lm(d)为路径损耗，f是载波频率；hte是发射天线有效高度；hre是接收天线有效高度；d是所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；a(hre)是移动天线修正因子，其数值为：
a(hre)＝(1.1log f-0.7)hre-(1.56log f-0.8)dB；CM为信号强度差。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的高铁专网小区切换点检测方法，其特征在于，获取高铁通信用户在各个高铁专网小区切换点的MR数据之前，还包括以下步骤：
根据高铁专网小区的软采MR信息，获取通信用户在各个高铁专网小区之间的切换点；
根据所述高铁专网小区之间的切换点，选定连续经过三个以上高铁专网小区的通信用户；
根据选定的通信用户经过所述高铁专网小区的顺序以及高铁行驶时的小区切换序列，确定所述选定的通信用户的移动方向；
根据所述选定的通信用户经过两个所述切换点的时间以及所述两个切换点之间距离，计算所述选定的通信用户的移动速度；
将所述移动速度和预设的速度阈值比较，根据比较结果判断所述选定的通信用户是否在高铁上。
6.一种高铁专网小区切换点检测系统，其特征在于，包括：
切换序列获取模块，用于根据高铁专网小区工参数据，获取高铁行驶时的小区切换序列；
第一距离计算模块，用于获取高铁通信用户在各个高铁专网小区切换点的MR数据，根据所述MR数据中的时间提前量参数，计算各个所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
信号强度计算模块，用于根据所述距离以及预设的第一信号强度衰减模型，计算所述通信用户在各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；
信号强度差计算模块，用于获取所述MR数据中的参考接收信号强度，计算各个所述高铁专网小区切换点的接收信号强度的计算值与所述参考接收信号的信号强度差值；
拟合模块，用于通过拟合迭代，获取所述信号强度差值与所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离的信号强度差-距离对应关系式；
第二距离计算模块，用于获取高铁通信用户在待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度，根据所述待测的高铁专网小区切换点的接收信号强度、预设的第二信号强度衰减模型，以及所述信号强度差-距离对应关系式，计算所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；
定位运算模块，用于根据所述切出小区基站的位置坐标、所述待测的高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离，以及高铁线路的位置坐标，计算所述待测的高铁专网小区切换点的位置坐标。
7.根据权利要求6所述的高铁专网小区切换点检测系统，其特征在于，所述第一距离计算模块按照以下方式计算所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离d：
d = ( c * T s * N ) 2
其中，c为光速，Ts为一个OFDM符号的周期，为N为软采MR数据中的时间提前量TA值。
8.根据权利要求6所述的高铁专网小区切换点检测系统，其特征在于，所述第一信号强度衰减模型包括：
(1)Lm(d)＝46.3+33.9logf-13.82loghte-a(hre)+(44.9-6.55loghte)logd；
其中，Lm(d)为路径损耗，f是载波频率；hte是发射天线有效高度；hre是接收天线有效高度；d是所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；a(hre)是移动天线修正因子，其数值为：
a(hre)＝(1.1log f-0.7)hre-(1.56log f-0.8)dB；
(2)PH＝PTX+GT-LRS-LCS-Lm(d)；
其中，PH为所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；PTX为天线口信号强度；GT为天线增益，其等于发射天线增益+接收天线增益；LRS为人体损耗；LCS为车体损耗；Lm为路径损耗。
9.根据权利要求6所述的高铁专网小区切换点检测系统，其特征在于，所述第二信号强度衰减模型包括：
(2)PH＝PTX+GT-LRS-LCS-Lm(d)；
其中，PH为所述高铁专网小区切换点的接收信号强度；PTX为天线口信号强度；GT为天线增益，其等于发射天线增益+接收天线增益；LRS为人体损耗；LCS为车体损耗；Lm为路径损耗；
(3)Lm(d)＝46.3+33.9logf-13.82loghte-a(hre)+(44.9-6.55loghte)logd+CM；
其中，Lm(d)为路径损耗，f是载波频率；hte是发射天线有效高度；hre是接收天线有效高度；d是所述高铁专网小区切换点到切出小区基站的距离；a(hre)是移动天线修正因子，其数值为：
a(hre)＝(1.1log f-0.7)hre-(1.56log f-0.8)dB；CM为信号强度差。
10.根据权利要求6至9任意一项所述的高铁专网小区切换点检测系统，其特征在于，还包括高铁上的通信用户检测装置，所述高铁上的通信用户检测装置包括：
切换点获取模块，用于根据高铁专网小区的软采MR信息，获取通信用户在各个高铁专网小区之间的切换点；
选择模块，用于根据所述高铁专网小区之间的切换点，选定连续经过三个以上高铁专网小区的通信用户；
移动方向获取模块，用于根据选定的通信用户经过所述高铁专网小区的顺序以及高铁行驶时的小区切换序列，确定所述选定的通信用户的移动方向；
速度获取模块，用于根据所述选定的通信用户经过两个所述切换点的时间以及所述两个切换点之间距离，计算所述选定的通信用户的移动速度；
第一判断模块，用于将所述移动速度和预设的速度阈值比较，根据比较结果判断所述选定的通信用户是否在高铁上。
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