CN110856182A - 一种园区内增强移动信号强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种园区内增强移动信号强度的方法，包括以下步骤：S1，分析园区5G覆盖信息，获取园区各区域所需的5G信号增强强度；S2，初始化交通车运营路线，获取车辆运营路线的实时运行轨迹；S3，根据实时运行轨迹途径区域所需的5G信号增强强度，对交通车进行排班调度，得出该运营路线的交通车的最佳发车时间间隔，交通车通过车载的微基站对途径的区域进行信号增强；S4，比较园区内运行的多条交通车运营路线的总平均信号强度期望值，得出最佳的运营路线。该方法针对运营环境相对固定的园区，通过车载微基站、合理安排路线、班次间隔，给沿路经过的地方进行移动信号增强，既解决园区内出行问题，又实现整个园区的移动信号加强、带宽增加的目的。

Description

一种园区内增强移动信号强度的方法

技术领域

本发明涉及移动信号覆盖技术领域，尤其涉及一种园区内增强移动信号强度的方法。

背景技术

随着移动通技术信的创新发展，5G时代已经到来。地方城市积极布局5G 网络，利用5G高速率、低时延的特点建设高新技术园区。由于5G采用毫米波频谱。而频谱越高损耗越快，绕射，穿透能力越差，5G传播带宽损耗比采用低频的2G/3G/4G的传播损耗大得多。虽然园区已全覆盖5G信号，但有建筑、遮挡物的地方存在5G信号强度太弱的情况。如何增强5G信号强度，使得园区内 5G性能最大化成为需要解决的问题。

现有技术采用增加固定基站、移动基站、固定基站信号转WiFi的方式来增强移动信号强度。

增加固定基站安装过程麻烦，需要安装土地的土地所有人协商、讨论、签合同。另外还需拉电线、安装供电电源等。

申请号为CN201610959934.7的中国发明专利提供一种车载移动基站监控系统和方法，所述车载移动基站装载在应急通信车中，所述监控系统包括应急通信指挥平台，根据应急通信车的当前位置向基站控制器发送入网请求；基站控制器，接收该入网请求并配置车载移动基站的信息；以及操作维护中心，采集所述基站控制器中所述车载移动基站的性能数据，通过无线综合网管发送至应急通信指挥平台；所述应急通信指挥平台展示接收到的车载移动基站的性能数据。本发明能够对车载移动基站进行可靠的实时监控。该发明专利只是对车载移动基站进行实时监控，并未根据实际上网需求进行动态移动应急车。

申请号为CN201711332139.6的中国发明专利公开了一种基于人群分布的基站动态部署系统及方法，解决现有技术中固定基站安装麻烦，相对固定无法根据使用进行动态调节，存在资源不够用或是资源浪费的问题。系统包括固定基站、远程处理端、移动基站，固定基站与其覆盖范围内的用户手机端相连，固定基站通过网络与远程处理单元相连，远程处理端与各移动基站控制相连。本发明用车辆作为中转和接力基站，把移动通讯基站安装在汽车里，且可以根据用户手机端数量使用情况，动态控制汽车移动基站工作，使得基站密度是变化的，自我优化的，实现了人、车、基站三者之间的动态匹配，实时调节。该发明存在基站汽车功能单一，根据手机端数据来估算对流量的需求不够精确。

申请号为CN201711331408.7的中国发明专利公开了一种可动态部署的汽车移动基站阵列系统及控制方法，解决固定基站安装麻烦，相对固定无法根据使用进行动态调节，存在资源不够用或是资源浪费的问题。系统包括用户手机端、固定基站、控制端和汽车移动基站，固定基站与用户手机端、控制端连接，控制端与汽车移动基站相连，控制端包括基站使用分析单元、手机位置计算单元、集中区域获取单元、移动基站分配单元和移动基站状态检测单元，用户手机端包括有GPS单元。本发明用车辆作为中转和接力基站，把移动通讯基站安装在汽车里，根据用户手机端数量使用情况，动态控制汽车移动基站工作，使得基站密度是变化的，自我优化的，实现了人、车、基站三者之间的动态匹配，实时调节。该发明只是将移动基站汽车功能单一，存在浪费资源的问题。

申请号为CN201610385381.9的中国发明专利公开了一种智慧城市Wifi信息传输系统，包括由若干Wifi传输终端组成的云标识组群、卫星系统、移动基站、存储设备和控制中心，信息经由Wifi传输终端发射至卫星系统，再由卫星转发至各移动基站进行转换、处理与增强，最后传送至存储设备、控制中心与各处理终端。所述Wifi传输终端安装在各城市地名导向标识系统的立柱顶端，通过点阵布局，对城市区域进行完整覆盖。本发明所提供的智慧城市Wifi信息传输系统，采用无线发送方式，系统整体性安全性良好，本发明可利用三维空间进行信息传输，构成传输终端-卫星系统-移动基站-控制中心的多级矩阵结构，信息可实现跨级传输，系统响应度高、操控灵活，且不易受到外界破坏。该发明专利存在无法根据需求动态调整信号密度。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种园区内增强移动信号强度的方法，针对运营环境相对固定的园区，通过运营的交通车将5G信号转 WiFi进行移动覆盖，以增强移动信号强度，在解决出行的同时，实现移动信号加强、增加带宽的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种园区内增强移动信号强度的方法，包括以下步骤：

S1，分析园区移动网络信号覆盖信息，获取园区各区域所需的移动网络信号增强强度；

S2，获取车辆运营路线的实时运行轨迹；

S3，根据实时运行轨迹途经区域所需的移动网络信号增强强度，对交通车进行排班调度，得出该运营路线的交通车的最佳发车时间间隔，各交通车配置有车载微基站，并通过车载微基站对途经的区域进行信号增强；

S4，比较园区内运行的多条交通车运营路线的总平均信号强度期望值，得出最佳的运营路线；

S5，调度配置有车载微基站的交通车按照最佳的运营路线，并以步骤S3获得的该运营路线的最佳发车时间间隔运行。

进一步的，所述S1包括步骤：

S11，获取信号覆盖园区的周围5G基站位置信息及系统发射功率；

S12，获取园区内的地理信息，并进行区域划分和编号；

S13，根据实测，获取各区域的无线电传播损耗LFSi和LFPi，其中LFSi表示区域Si的自由空间地理穿透传播损耗，LFPi表示区域Si的地面空间地理穿透传播损耗；

S14，计算基站Aj到区域Si的信号强度Pji：

Pji＝Qj-Lji-Ls-LFSi

其中，Qj为基站Aj的发射功率；Ls为信号空中传播损耗；Lji为基站Aj到区域Si的自由空间传播损耗；

S15，计算区域Si对应的信号强度为Pi；根据Pi值和实际情况设置区域Si 的信号增强权重值θi；

S16，计算每台车载微基站在区域Si的发射功率Pgi；

S17，计算单台车载微基站在区域Si时，车载微基站覆盖到区域Sk的信号强度Pcik。

进一步的，所述S14中的Lji为：

Lji＝20lg(Fj)+20lg(Dji)+32.45

其中，Fj为基站Aj的发射频率，Dji为基站Aj到区域Si的直线距离。

进一步的，所述S15中的Pi为：

Pi＝max(P1i,...Pji,...Pmi)

其中，m为园区的基站总数。

进一步的，每台车载微基站在区域Si的发射功率Pgi为：

Pgi＝Pi+Gr+Gt-Lc

其中，Gr为车载微基站的接收功率增益，Gt为车载微基站的发射功率增益， Lc为车载微基站内部信号传播损耗。

进一步的，单台车载微基站在区域Si时，车载微基站覆盖到区域Sk的信号强度Pcik为：

其中，当区域Si到Sk的直线有途经区域Sx时，ω_x＝1；否则ω_x＝0；Dik为区域Si到Sk的直线距离；D为车载微基站的额定最大覆盖范围。

进一步的，所述实时运行轨迹包括参数Vi、leni和ti，其中Vi是在运营时间段内，交通车途经区域Si的平均行驶速度，leni为区域Si所包含的运营路线长度；ti为交通车途经区域Si的通过时间。

进一步的，所述S3包括步骤：

S31，根据车辆在运营路线的实时运行轨迹，确定交通车的发车时间间隔Δt；

S32，获取时刻t交通车Cy对区域Si的覆盖强度Ptcyi；

S33，计算区域Si对应的移动网络信号覆盖强度平均期望值Epi：

其中，u为该运营路线所容纳的交通车数量；

S34，计算园区的总平均信号期望强度Ep为：

其中，n为交通车运营路线数；

S35，调整Δt，执行S31-S34，获取多组总平均信号期望强度Ep，并得出该运营路线总平均信号强度期望值最大的发车时间间隔，该发车时间间隔为该运营路线的最佳发车时间间隔。

进一步的，所述移动网络信号为4G或5G信号。

本发明实现了如下技术效果：

本发明实施例的园区内增强移动信号强度的方法，针对运营环境相对固定的园区，在交通车上装CPE等小体积、安装灵活方便的微基站的方式，利用交通车班次、路线固定、行驶速度不快的特点和微基站将5G信号转WiFi后延伸 5G信号穿透能力的特点，通过合理安排路线、班次间隔，给沿路经过的地方进行移动信号增强，进而达到既解决园区内出行问题，又给整个园区，特别是关注的区域加强移动信号、增加带宽的目的。

附图说明

图1是本发明的园区内增强移动信号强度的方法的流程图；

图2是某园区采用本发明的方法后的园区移动信号强度示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明公开了一种园区内增强移动信号强度的方法的具体实施例。该方法针对运营环境相对固定的园区。为提高园区的移动覆盖，减少通信盲区，在交通车上装CPE(客户前置单元)等小体积、安装灵活方便的微基站的方式，利用交通车班次、路线固定、行驶速度不快的特点和微基站将5G信号转WiFi后延伸5G信号穿透能力的特点，通过合理安排路线、班次间隔，给沿路经过的地方进行移动信号增强，进而达到既解决园区内出行问题，又给整个园区，特别是关注的区域进行移动信号加强的目的。

具体包括以下步骤：

S1，分析园区5G覆盖信息，获取园区各区域所需的5G信号增强强度；

具体包括步骤：

S11，获取信号覆盖园区的周围5G基站位置及系统发射功率：设5G基站个数为m,基站对应编号为A1...Aj...Am,对应发射功率为Q1...Qj...Qm。

S12，获取园区内的地理信息，如道路、建筑、遮蔽物(数目、广告牌) 等。将园区进行区域划分，可划分成方形网格或六边形网络，如采用边长为10 米的正方形划分区域。设区域数量为n，区域编号为S1...Si...Sn。

S13，根据实测，获取传播损耗参数：如区域Si的自由空间地理穿透传播损耗为LFSi、地面空间地理穿透传播损耗为LFPi。

S14，计算基站Aj到区域Si的信号强度Pji：

Pji＝Q1-Lji-Ls-LFSi

其中，Ls为无线电信号的空中传播损耗；Lji为基站Aj到区域Si的自由空间传播损耗；具体的，Lji通过以下公式获得：

Lji＝20lg(Fj)+20lg(Dji)+32.45

其中，Fj为基站Aj的发射频率，Dji为基站Aj到区域Si的直线距离。

S15，计算园区内各区域的基站的5G信号覆盖强度P1...Pi...Pn，Pi为区域 Si对应的信号强度。取各基站在区域Si的强度最大值：Pi＝max(P1i,...Pji,...Pmi)，并根据Pi值和实际情况设置区域Si的信号增强权重值θi。

S16，在区域Si部署一个CPE，在本实施例中，CPE是一种接收移动信号并以无线WIFI信号转发出来的移动信号接入设备，更具体的，该移动信号为5G 信号。

实测可得，CPE的接收功率增益Gr，发射功率增益Gt，CPE内部信号传播损耗Lc。则CPE在区域Si的发射功率为Pgi＝Pi+Gr+Gt-Lc。

S17，计算单台CPE在区域Si时，CPE覆盖到区域Sk的信号强度：

其中，当区域Si到Sk的直线有途经区域Sx时，ω_x＝1；当区域Si到Sk 的直线距离没有途经区域Sx时，ω_x＝0；Dik为区域Si到Sk的直线距离；D 为CPE的额定最大覆盖范围。

S2，初始化交通车运营路线，获取车辆运营路线的实时运行轨迹；

针对一条运营线路，根据交通车行驶记录仪采集获得交通车在运营时间段内的运行轨迹，从而获得运营线路所经过的区域Si的平均行驶速度Vi，运行线路长度leni和通过时间ti。当区域Si不在运营线路上时，Vi＝0；leni＝0，ti＝∞。

S3，根据实时运行轨迹途经区域所需的5G信号增强强度，对交通车进行排班调度，得出该运营路线的交通车的最佳发车时间间隔，交通车通过车载的CPE 对途经的区域进行信号增强；具体包括以下步骤：

S31、设第一个班次发车开始时刻为t0，发车间隔为Δt，则运营期间交通车的发车编号为C1,C2,...,Cy,...,Cu，u为运营期间，单条运营路线所容纳的交通车数量，发车时刻为t0，t0+Δt，t0+2Δt，t0+3Δt，......，简写为t0，t1，t2，......。则交通车Cy的当前运行时间为设为tcy。

S32，获取时刻t交通车Cy对区域Si的覆盖强度Ptcyi；

按照步骤S31中的运营路线区域的编码顺序，可得到在时刻tcy，交通车 Cy运行到的区域Sx；并得到在时刻tcy，交通车Cy的CPE对区域Si的覆盖强度Ptcyi，则在时刻tcy，区域Si的信号覆盖强度Pti＝max(Pi，Ptc0i...Ptcyi...Ptcui)，即取所有交通车的覆盖强度的最大值。

S33，计算区域Si对应的5G信号覆盖强度平均期望值Epi：

其中，u为该运营路线所容纳的交通车数量；

S34，计算园区的总平均信号期望强度Ep为：

其中，n为交通车运营路线数。

S35，可根据实际情况，调整Δt，执行S31-S34，可得出每个发车间隔时的总平均信号期望强度，并得出该运营路线总平均信号强度期望值最大的发车时间间隔。

S4，比较园区内运行的多条交通车运营路线的总平均信号强度期望值，得出最佳的运营路线；具体包括以下步骤：

S41，设园区内的候选运营路线数量为m,编号为R1,...,Rg,...,Rm。通过步骤 S3的估算，候选路线Rg的最佳发车时间间隔为Δtg，对应的总平均信号强度期望值为Ep(Rg)。

S42，根据Emax＝Max(Ep(R1),...,Ep(Rg),...,Ep(Rm))，得出最佳的运营路线，及对应最佳的发车时间间隔。

S5，调度配置有CPE的交通车按照最佳的运营路线，并以该运营路线的最佳发车时间间隔运行。

图2给出了采用本发明的园区内增强移动信号强度的方法在园区内增强移动信号强度，其中标记101标记的圆点为在运营的交通车，标记101周围的亮色线条为移动信号增强区域，标记102标记的白色线条为运营线路。

本发明实施例的园区内增强移动信号强度的方法，针对运营环境相对固定的园区，在交通车上装CPE等小体积、安装灵活方便的微基站的方式，利用交通车班次、路线固定、行驶速度不快的特点和微基站将5G信号转WiFi后延伸 5G信号穿透能力的特点，通过合理安排路线、班次间隔，给沿路经过的地方进行移动信号增强，进而达到既解决园区内出行问题，又给整个园区，特别是关注的区域进行移动信号加强、增加带宽的目的。

结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种园区内增强移动信号强度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，分析园区移动网络信号覆盖信息，获取园区各区域所需的移动网络信号增强强度；

S2，获取车辆运营路线的实时运行轨迹；

S3，根据实时运行轨迹途经的区域所需的移动网络信号增强强度，对交通车进行排班调度，得出该运营路线的交通车的最佳发车时间间隔，各交通车配置有车载微基站，并通过车载微基站对途经的区域进行信号增强；

S4，比较园区内运行的多条交通车运营路线的总平均信号强度期望值，得出最佳的运营路线；

S5，调度配置有车载微基站的交通车按照最佳的运营路线，并以步骤S3获得的该运营路线的最佳发车时间间隔运行。

2.如权利要求1所述的园区内增强移动信号强度的方法，其特征在于：所述S1包括步骤：

S11，获取信号覆盖园区的周围5G基站位置信息及系统发射功率；

S12，获取园区内的地理信息，并进行区域划分和编号；

S13，根据实测，获取各区域的无线电传播损耗LFSi和LFPi，其中LFSi表示区域Si的自由空间地理穿透传播损耗，LFPi表示区域Si的地面空间地理穿透传播损耗；

S14，计算基站Aj到区域Si的信号强度Pji：

Pji＝Qj-Lji-Ls-LFSi

其中，Qj为基站Aj的发射功率；Ls为信号空中传播损耗；Lji为基站Aj到区域Si的自由空间传播损耗；

S15，计算区域Si对应的信号强度为Pi；根据Pi值和实际情况设置区域Si的信号增强权重值θi；

S16，计算每台车载微基站在区域Si的发射功率Pgi；

S17，计算单台车载微基站在区域Si时，车载微基站覆盖到区域Sk的信号强度Pcik。

3.如权利要求2所述的园区内增强移动信号强度的方法，其特征在于：所述S14中的Lji为：

Lji＝20lg(Fj)+20lg(Dji)+32.45

其中，Fj为基站Aj的发射频率，Dji为基站Aj到区域Si的直线距离。

4.如权利要求2所述的园区内增强移动信号强度的方法，其特征在于：所述S15中的Pi为：

Pi＝max(P1i,...Pji,...Pmi)

其中，m为园区的基站总数。

5.如权利要求2所述的园区内增强移动信号强度的方法，其特征在于：每台车载微基站在区域Si的发射功率Pgi为：

Pgi＝Pi+Gr+Gt-Lc

其中，Gr为车载微基站的接收功率增益，Gt为车载微基站的发射功率增益，Lc为车载微基站内部信号传播损耗。

6.如权利要求1所述的园区内增强移动信号强度的方法，其特征在于：单台车载微基站在区域Si时，车载微基站覆盖到区域Sk的信号强度Pcik为：

其中，当区域Si到Sk的直线有途径区域Sx时，ω_x＝1；否则ω_x＝0；Dik为区域Si到Sk的直线距离；D为车载微基站的额定最大覆盖范围。

7.如权利要求1所述的园区内增强移动信号强度的方法，其特征在于：所述S2中的实时运行轨迹包括参数Vi、leni和ti，其中Vi是在运营时间段内，交通车途径区域Si的平均行驶速度，leni为区域Si所包含的运营路线长度；ti为交通车途径区域Si的通过时间。

8.如权利要求1所述的园区内增强移动信号强度的方法，其特征在于：所述S3包括步骤：

S31，根据车辆在运营路线的实时运行轨迹，确定交通车的发车时间间隔Δt；

S32，获取时刻t交通车Cy对区域Si的覆盖强度Ptcyi；

S33，计算区域Si对应的移动网络信号覆盖强度平均期望值Epi：

其中，u为处在运营路线中的交通车的数量；

S34，进而计算园区的总平均信号期望强度Ep为：

其中，n为交通车运营路线数；

S35，调整Δt，执行S31-S34，获取多组总平均信号期望强度Ep，并得出该运营路线总平均信号强度期望值最大的发车时间间隔，该发车时间间隔为该运营路线的最佳发车时间间隔。