CN107347189B - 一种td-lte 230无线专网基站规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种TD‑LTE 230无线专网基站规划方法，将规划范围内的所有预选基站纳入基站规划的范围，将不同基站进行组合，形成多种基站组合方案，在满足网络覆盖率的前提下，从基站规划的基本目的出发，选择其中最能满足建设初衷的方案作为最终的优选方案，通过对该方案中每个基站覆盖范围内的网络需求(通过流量密度来定义)，评估各个基站建设的优先级。根据由此所作出的规划方案从合理性和可行性上都远远优于之前未经科学论证和分析就得出的基站规划方案，对基站的规划提供了理论依据和可评估的标准。

Description

一种TD-LTE 230无线专网基站规划方法

技术领域

本发明涉及一种通信技术领域，特别涉及一种TD-LTE 230无线专网基站规划方法。

背景技术

TD-LTE 230无线专网具有覆盖广、传输速率高、实时性和频谱适应性强等特点，是终端通信接入网的主要技术手段。随着智能电网时代的到来，建设电力无线专网势在必行，无线通信技术中，我国拥有TD-LTE技术体制的知识产权，可以满足电力当前及未来一定时期的业务发展需求，未来还可以向5G演进，极具发展潜力。

移动通信在网络建设的初期，用户量少，站点较少，基站覆盖半径较大，较少考虑投资控制和后期维护，那时基站建设主要解决网络覆盖问题，基站站址的选择自由度大，往往不经过科学的论证和分析，指示凭经验和直觉选择基站站址，只要天线挂的足够高，信号传播够远即可，由此易造成基站运行的安全稳定性差，建设维护难度大等问题。因此对于TD-LTE 230无线专网基站的建设规划，应吸取以前的经验教训，综合考虑基站建设的难易程度、基站开通后的维护等，在保证网络覆盖和流量需求的前提下，进行合理规划，充分考虑建设方已有的基础设施，确定基站建设的位置和数量，对于电力行业来说还要充分考虑变电站、营业厅以及可租用基站的位置。

此外，在基站建设的过程中，如何评估基站的优先级，即哪些区域的需要优先建站，哪些区域可以暂时不建站，都是在基站规划初期就应该考虑的问题。现有基站建设规划方案中，运营单纯的将用户数量与地区发展水平作为用户需求的评判标准，并作为基站规划和建设的主要依据。即在用户数量较多、用户质量较好的地区先行建设基站，相应的，在用户数量较少、用户质量较差的地区后建设基站。用户数量的多少和地区发展水平虽然能够在一定程度上体现出该地区的用户需求，但是对用户的网络需求并未具体细化，并未真正反映出潜在用户的需求，因此，现有的这种基站建设规划方案缺少准确的判断依据和科学的规划手段，可能会导致真正有需求的地区的基站建设优先级较为靠后。因此，亟需一种基站规划方案以解决上述问题。

中国专利公开号CN104378769，公开日2015年2月25日，发明创造的名称为基于覆盖预测的TD-SCDMA基站规划点自动选点方法，该申请案公开了公开了基站规划点自动选点方法核心步骤包括：采集宏基站小区信息，得到集合A；计算集合A内小区经纬度最大值和最小值并按步长进行取整；将经纬度从最小到最大值按步长分割；按照经纬度配对，得到集合B；对集合B属性初始化；采集集合B的栅格地物信息等。其不足之处是对于选定的基站点未能给出建设优先级的合理建议，不利于基站建设工作的开展，不能及时为网络需求量大的区域提供网络覆盖。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的基站站址选择往往不经过科学的论证和分析，只是凭经验和直觉进行选择的问题，以及评估基站建设优先级的标准问题，提供了一种TD-LTE 230无线专网基站规划方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种TD-LTE 230无线专网基站规划方法，对规划范围内的预选基站进行组合，得到若干种基站组合方案，以基站规划目标函数为依据，选择满足基站规划目标函数的基站组合方案为基站规划方案，通过基站覆盖范围内的流量密度评估基站的建设优先级。

本发明中，将规划范围内的所有预选基站纳入基站规划的范围，将不同基站进行组合，形成多种基站组合方案，在满足网络覆盖率的前提下，从基站规划的基本目的出发，选择其中最能满足建设初衷的方案作为最终的优选方案，通过对该方案中每个基站覆盖范围内的网络需求(通过流量密度来定义)，评估各个基站建设的优先级。根据由此所作出的规划方案从合理性和可行性上都远远优于之前未经科学论证和分析就得出的基站规划方案，对基站的规划提供了理论依据和可评估的标准。

作为优选，所述基站组合的方法，包括：

步骤11：将规划范围内的基站分为M类，对所有基站进行编号，i表示基站编号；

步骤12：将规划范围进行栅格划分并编号，j表示栅格编号；

步骤13：选择与栅格j距离最小的f个基站，Aj为所述f个基站的编号的集合；

步骤14：确定栅格j最终落入的基站i；

步骤15：统计落入基站i的栅格数Ni；

步骤16：按照基站组合原则，将不同基站进行组合，得到若干个基站组合方案。

本发明中，首先明确规划范围内包括哪些可用的基站，包括变电站、营业厅等，对基站进行分类可按照不同的标准进行分类，例如从基站建设和维护成本的角度考虑，将基站分为现有基站和可租用的基站，还可以从网络信号稳定性的角度出发，按照基站周围环境将基站进行分类。其次将规划范围划分成若干栅格，以利于后期的统计计算，栅格的划分可以等面积划分也可以不等面积划分，根据实际规划的需求决定，本发明中对规划范围采用等面积栅格划分。步骤13中，将目标栅格可能落入的基站放入集合Aj中,以减少步骤4确定目标栅格最终落入基站的计算量。

作为优选，步骤14通过计算集合Aj中的基站k到栅格j的功率大小，确定栅格j最终落入的基站。

作为优选，所述集合Aj中的基站k到栅格j的功率为Pk/Lkj，其中k∈Aj，Pk为基站k的发射功率，Lkj表示基站k到栅格j的路径损耗，Lkj＝|dkj|α*l0；其中l0为路径损耗系数，α∈[2,5]，α的值代表相应的网络场景，dkj为栅格j的中心到基站k的距离；根据i＝arg max{Pk/Lkj},确定栅格j最终落入的基站i。

本发明中，α∈[2,5]，α不同的取值代表不同的网络场景，由此区别基站周围场景对基站功率的损耗。Pk/Lkj表示考虑路径损耗的情况下，最终落入目标栅格的基站功率的大小，arg max{Pk/Lkj}通过不同基站到目标栅格的功率的对比，选择其中分配到规划范围的功率最大的基站为目标栅格最终落入的基站。

作为优选，所述步骤16，所述基站组合原则是：基站组合方案满足规划范围的网络覆盖率的要求，

如果基站组合方案的网络覆盖率大于规划区域的网络覆盖率阈值，则该基站组合方案有效。

本发明中，将某一组合方案所包含的每个基站所覆盖到的栅格的总数进行统计，将统计结果占规划范围内的栅格总数的比例作为该组合方案的网络覆盖率，如果基站组合方案的网络覆盖率大于规划区域的网络覆盖率阈值，则该基站组合方案有效，规划区域的网络覆盖率阈值由该规划范围的具体规划需求来决定。由这种方式所计算出的网络覆盖率实际是小于实际覆盖率的，对于未能全面覆盖的栅格区域，可通过后期微基站补盲来实现覆盖优化。

作为优选，所述的基站规划目标函数为:max(W1,W2,…,Wg)，其中Wq为第q种基站组合方案的优选比重，

q∈[1,g]，wrq为第q种基站组合方案所包含的第r类基站的优选系数，Nrq为第q种基站组合方案所包含的第r类基站的个数，g表示总共产生的基站组合方案的个数；优选比重最大的基站组合方案为基站规划方案。

本发明中，不同基站的优选系数，可以是综合考虑建设成本和维护成本得到的优选系数，也可以是考虑基站周围环境对传输信号的影响的得到的优选系数。每个基站组合方案所包含的各类基站的数目各不相同，可以包含某一类基站，也可能不包括某一类基站。通过对比所有基站组合方案的优选比重，选择其中优选比重最高的基站组合方案，作为最终的基站规划方案。

作为优选，所述基站规划方案中基站的建设优先级由基站覆盖范围内的流量密度决定，流量密度越大的基站，建设优先级越高；所述基站i覆盖范围内的流量密度

其中：Tc:是业务c的单终端速率需求，n为电力业务类型数，c∈n；Kc：是业务c的并发系数；Nc:是基站i范围内不同业务的终端数目，与Tc相对应；S：基站i覆盖范围总面积。

本发明中，考虑基站规划方案中每个基站范围内的不同业务终端的个数和速率需求，并考虑不同业务的并发系数，通过公式

计算该基站所有业务的总的流量需求，通过与该基站覆盖面积的比值得到该基站的流量密度，以不同基站的流量密度的大小作为判断基站建设优先级的依据。

本发明的实质性效果：将规划范围内的所有可用基站纳入基站规划的范围，将不同基站进行组合，形成多种基站组合方案，在满足网络覆盖率的前提下，从基站规划的基本目的出发，选择其中最能满足建设初衷的方案作为最终的优选方案，通过对该方案中每个基站覆盖范围内的网络需求(通过流量密度来定义)，评估各个基站建设的优先级。由此所作出的规划方案从合理性和可行性上都远远优于之前未经科学论证和分析就得出的基站规划方案，对基站的规划提供了理论依据和可评估的依据，具有一定的前瞻性。

附图说明

图1为本发明的一种整体规划流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

一种TD-LTE 230无线专网基站规划方法，如图1所示，第一步：对规划范围内的不同基站进行组合，得到若干种基站组合方案；第二步，以基站规划目标函数为依据，选择满足基站规划目标函数的基站组合方案为基站规划方案；第三步，通过基站覆盖范围内的流量密度评估基站的建设优先级。

第一步：对规划范围内的不同基站进行组合，得到若干种基站组合方案，包括：

步骤11：将规划范围内的基站分为M类，对所有基站进行编号，i表示基站编号；

步骤12：将规划范围进行栅格划分并编号，j表示栅格编号；

步骤13：选择与栅格j距离最小的f个基站，Aj为所述f个基站的编号的集合；

步骤14：确定栅格j最终落入的基站i；

通过计算集合Aj中的基站k到栅格j的功率大小，确定栅格j最终落入的基站，集合Aj中的基站k到栅格j的功率为Pk/Lkj，其中k∈Aj，Pk为基站k的发射功率，Lkj表示基站k到栅格j的路径损耗，Lkj＝|dkj|α*l0；其中l0为路径损耗系数，α∈[2,5]，α的值代表相应的网络场景，dkj为栅格j的中心到基站k的距离；根据i＝arg max{Pk/Lkj},确定栅格j最终落入的基站i；

步骤15：统计落入基站i的栅格数Ni；

步骤16：按照基站组合原则，将不同基站进行组合，得到若干个基站组合方案。

所述基站组合原则是指：基站组合方案满足规划范围的网络覆盖率的要求，

如果基站组合方案的网络覆盖率大于规划区域的网络覆盖率阈值，则该基站组合方案有效。

第二步，所述的基站规划目标函数为:max(W1,W2,...,Wg)，其中Wq为第q种基站组合方案的优选比重，

q∈[1,g]，wrq为第q种基站组合方案所包含的第r类基站的优选系数，Nrq为第q种基站组合方案所包含的第r类基站的个数，g表示总共产生的基站组合方案的个数；优选比重最大的基站组合方案为基站规划方案。

第三步，所述基站规划方案中基站的建设优先级由基站覆盖范围内的流量密度决定，流量密度越大的基站，建设优先级越高。所述基站i覆盖范围内的流量密度

其中：Tc:是业务c的单终端速率需求，n为电力业务类型数，c∈n；Kc：是业务c的并发系数；Nc:是基站i范围内不同业务的终端数目，与Tc相对应；S：基站i覆盖范围总面积。

以某市TD-LTE网络基站规划为例，假设基站规划方案包含4个基站，分别为A,B,C,D,每个基站覆盖范围内包括6种业务类型，分别为开关站、环网单元、箱式变电站、柱上开关、柱上变压器以及配电室+专用变压器(简称：专变)，各区域各业务的终端数、各基站覆盖面积分别如表1所示：

表1某市配电通信终端数量统计和分布密度表

各个基站的流量计算过程如表2-5所示：

表2A基站配电流量密度(设定并发指数为0.8)

表3B基站配电流量密度(设定并发指数为0.6)

表4C基站配电流量密度(设定并发指数为0.5)

表5D基站配电流量密度(设定并发指数为0.1)

各个基站按照流量密度进行排序，如表6所示：

序号	基站	流量密度(kbps/km2)
			1	A	150.8401
2	B	34.3627
			3	C	7.4929
4	D	2.3667

表6各基站配电流量密度汇总表

因此，在实施基站规划时，应按照A-B-C-D的顺序进行基站建设。

以上所述实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。

Claims (2)

1.一种TD-LTE 230无线专网基站规划方法，其特征在于：

对规划范围内的预选基站进行组合，得到若干种基站组合方案，

以基站规划目标函数为依据，选择满足基站规划目标函数的基站组合方案为基站规划方案，通过基站覆盖范围内的流量密度评估基站的建设优先级；

所述基站组合方案的方法，包括：

步骤11：将规划范围内的预选基站分为M类，对所有基站进行编号，i表示基站编号；

步骤12：将规划范围进行栅格划分并编号，j表示栅格编号；

步骤13：选择与栅格j距离最小的f个基站，Aj为所述f个基站的编号的集合；

步骤14：确定栅格j最终落入的基站i，通过计算集合Aj中的基站k到栅格j的功率大小，确定栅格j最终落入的基站；

步骤15：统计落入基站i的栅格数Ni；

步骤16：按照基站组合原则，对基站进行组合，得到若干个基站组合方案；

所述的基站规划目标函数为:max(W1,W2,...,Wg)，其中Wq为第q种基站组合方案的优选比重，

wrq为第q种基站组合方案所包含的第r类基站的优选系数，Nrq为第q种基站组合方案所包含的第r类基站的个数，g表示总共产生的基站组合方案的个数；

优选比重最大的基站组合方案为基站规划方案；

基站规划方案中基站i的建设优先级由基站i覆盖范围内的流量密度决定，所述流量密度

其中：Tc:是业务c的单终端速率需求，n为电力业务类型数，c∈n；

Kc：是业务c的并发系数；

Nc:是基站i范围内不同业务的终端数目，与Tc相对应；

S：基站i覆盖范围总面积；

所述基站组合原则是：基站组合方案满足规划范围的网络覆盖率的要求，

如果基站组合方案的网络覆盖率大于规划区域的网络覆盖率阈值，则该基站组合方案有效。

2.根据权利要求1所述的一种TD-LTE 230无线专网基站规划方法，其特征在于，所述集合Aj中的基站k到栅格j的功率为Pk/Lkj，其中k∈Aj，Pk为基站k的发射功率，Lkj表示基站k到栅格j的路径损耗，Lkj＝|dkj|α*l0；其中l0为路径损耗系数，α∈[2,5]，α的值代表相应的网络场景，dkj为栅格j的中心到基站k的距离；根据i＝arg max{Pk/Lkj},确定栅格j最终落入的基站i。

Images