CN113656956A - 基于4g mdt的5g天线权值优化方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于4GMDT的5G天线权值优化方法、计算机设备及存储介质，其方法包括获取包括4GMDT数据的待优化数据集，以一定时间为周期，根据4GMDT数据计算待优化数据集中所有终端与基站天线的到达角和时间提前量；根据到达角和预设权值库计算得到每个周期中覆盖用户数最多的电子方位角和水平波宽；根据时间提前量计算得到覆盖用户数最多的电子下倾角；将电子方位角、电子下倾角、水平波宽和预设垂直波宽进行组合，得到对应待优化数据集的天线权值最优集。本发明的技术方案采用4GMDT数据来推测5G用户的覆盖，快速找到区域级的天线权值组合，使之满足网络容量、覆盖以及抗干扰等指标的动态均衡优化的要求。

Description

基于4G MDT的5G天线权值优化方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及信息处理领域，尤其涉及一种基于4G MDT的5G天线权值优化方法、设备及介质。

背景技术

随着5G网络建设的持续推进，运营商为了加快工程建设的进度、节省投资等原因，很多5G网络的建设是基于现4G网站址资源来实现其覆盖的。现有的5G小区存在许多待优化的地方，例如，根据用户分布数据进行动态调整，以实现5G小区基站天线的优化。

由于小区内用户数量不断增长，分布也在不断变化，因此，基站天线如能动态导向用户业务较多的方向，则不仅可以提升用户体验，吸收更多用户，提高流量收入，还可以对无线网络的负载进行均衡，这是基站天线权值优化的重要意义所在。

然而，现有网中绝大多数可电调小区的天线权值设置，是设备厂家在开网时候的默认值，并未根据小区的实际覆盖场景进行适配，从而未将广播波束赋形的最大优势发挥出。这将一定程度影响小区覆盖率，并引起不必要的干扰，导致业务量和网络质量的下降。

同时，由于目前5G的MDT数据(Minimization of Drive-Test，最小化路测数据；MDT包含用户的GPS位置信息及M1-M7无线测量信息)规范还未发布，各设备厂家均无法提供5G MDT数据，所以无法通过5G的MDT数据来计算5G小区的天线最优权值组合。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明实施例提供一种基于4G MDT的5G天线权值优化方法、设备及介质，采用4G MDT数据来推测5G用户的覆盖，快速找到区域级的天线权值组合，使之满足网络容量、覆盖以及抗干扰等指标的动态均衡优化的要求。

一种基于4G MDT的5G天线权值优化方法，其特征在于，所述基于4G MDT的5G天线权值优化方法，包括：

获取待优化数据集，其中，所述待优化数据集中包括4G MDT数据；

以预设时间间隔为周期，根据所述4G MDT数据计算得到所述待优化数据集中所有终端与基站天线的到达角和时间提前量；

在每个所述周期内，根据所述到达角和预设权值库计算得到每个所述周期中覆盖用户数最多的电子方位角和水平波宽；

在每个所述周期内，根据所述时间提前量计算得到覆盖用户数最多的电子下倾角；

将所述电子方位角、电子下倾角、水平波宽和预设垂直波宽进行组合，得到对应所述待优化数据集的天线权值最优集。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述基于4G MDT的5G天线权值优化方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于4G MDT的5G天线权值优化方法的步骤。

上述基于4G MDT的5G天线权值优化方法、计算机设备及存储介质，通过对4G网下MDT数据的分析，将其聚合为到达角(AOA)、时间提前量(TA)；同时，结合预设权值库计算得到一定周期内覆盖用户数最多的电子方位角、电子下倾角、水平波宽、预设垂直波宽等参数集合，并组合成待优化小区内的5G天线权值最优集；从而得到MDT用户分布数据的规律，实现了利用4G MDT数据对5G小区进行网络覆盖优化，使基站随着用户的业务信息变化，动态进行权值优化，实现网随业动的目标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中基于4G MDT的5G天线权值优化方法的流程图图；

图2是本发明一实施例中计算周期k下MDT用户数的示意图；

图3是本发明一实施例中计算周期k下覆盖用户数最多的电子下倾角的示意图；

图4是本发明一实施例中基于4G MDT的5G天线权值优化方法的数据处理流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的基于4G MDT的5G天线权值优化方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1：获取待优化数据集，其中，待优化数据集中包括4G MDT数据。

其中，4G MDT数据是4G网下最小化路测数据(Minimization of Drive-Test)。MDT包含用户的GPS位置信息及M1-M7无线测量信息，本方法所需的测量项包括M1、M3、M4、M5测量项，各测量项的定义如下：

M1:RSRP、RSRQ由UE测量并上报；

M2:功率余量(PHR)，由UE测量并上报；

M3:接收干扰功率测量(RIP)，由eNode B测量；

M4:下行/上行数据吞吐量，由eNode B测量；

M5:下行/上行调度IP吞吐率，由eNode B测量；

M6:下行/上行数据分组时延测量，由eNode B测量；

M7:下行/上行数据分组丢失率测量，由eNode B测量；eNode B为LTE网络中的无线基站。

S2：以预设时间间隔为周期，根据4G MDT数据计算得到待优化数据集中所有终端与基站天线的到达角和时间提前量。

其中，周期可以根据实际需要灵活选用，如以一周为限，累加每天的数据。

到达角，即AOA，Angle of Arrival。AOA定义了一个用户相对法线方向的估计角度，是一个以法线逆时针旋转的相对夹角。AOA统计数据是基于该小区下所有终端和天线偏离角度。具体地，将天线到达角分成72等分，即AOA00到AOA71，每个等分代表5度夹角。

时间提前量，即TA，Timing Advance。TA代表的是UE(User Equipment，用户终端设备，通常指允许入网的手机、平板电脑、笔记本电脑等)与天线端口之间的距离，4G中1个TA的距离为78米，为了计算方便，在本实施例中定义的1个TA的距离是20米。

具体地，将到达角分为72个维度，并记为AOA_i，其中，i＝0,1,2,...71；j时刻i维度的到达角记为

表示从正北方向顺时针旋转i度，±2.5度区间内j时刻MDT用户总数；周期为k的i维到达角为：

其中，

j.dayofweek表示时刻j的周期k；

时间提前量分为100个维度，并记为TA_i，其中，i＝0,1,2,...,99，且每个TA_i以20米为单位；j时刻i维度的时间提前量记为

表示从0开始向前延伸i个单位，20米覆盖范围内j时刻MDT用户总数；周期为k的i维TA数据为：

其中，

j.dayofweek表示时刻j的周期k。

S3：在每个周期内，根据到达角和预设权值库计算得到每个周期中覆盖用户数最多的电子方位角和水平波宽。

预设权值库，是指设备厂家(如华为、中兴)预先设置的所有可电调的全部参数表，参数表中包括水平波宽、垂直波宽、波束类型、电子方位角范围、下倾角范围等，一个预设权值库如下表所示：

水平波宽	垂直波宽	波束类型	方位角范围	下倾角范围
					90°	8°	H90V8	0	[-15,15]
65°	8°	H65V8	[-10,+10]	[-15,15]
					45°	8°	H45V8	[-20,+20]	[-15,15]
25°	8°	H25V8	[-30,+30]	[-15,15]
					90°	17°	H90V17	0	[-15,15]
65°	17°	H65V17	[-10,+10]	[-15,15]
					45°	17°	H45V17	[-20,+20]	[-15,15]
25°	17°	H25V17	[-20,+20]	[-15,15]
					15°	17°	H15V17	[-30,+30]	[-15,15]
65°	35°	H65V35	[-10,+10]	0
					45°	35°	H45V35	[-20,+20]	0
25°	35°	H25V35	[-30,+30]	0
					15°	35°	H15V35	[-30,+30]	0

表1

具体地，包括如下步骤：

S31：从预设权值库中选取当前小区内所有可能的权值组合作为可调组合。

可调组合是从预设权值库中筛选出的记录集合，用于计算每个周期中覆盖用户数最多的电子方位角和水平波宽。

具体地，S31包括如下步骤：

S311：从预设权值库中选取与当前水平波宽相等的水平波宽所在的权值记录集，权值记录集中每条记录包括电子方位角属性和可调下倾角属性。

S312：若电子方位角属性的值不可调整，则根据预设步长从其可调下倾角属性的范围内选取记录。

S313：逐步减小水平波宽直到找到电子方位角属性的值为可调整时的权值记录集，并根据预设步长在电子方位角属性和可调下倾角属性的范围内选取记录。

S314：将选取的记录合并，得到可调组。

上述步骤S311至S314通过如下举例进行说明：

设当前水平波宽为90，则根据权值表所示，该水平波宽方位角可调范围为0，固定值0即为不可调，下倾角范围为[-15,15]。选取步长为(10，3)，则从该可调下倾角属性的范围内选取记录为：(90，8，0，-15)，(90，8，0，-12)，(90，8，0，-9)，(90，8，0，-6)…，直到(90，8，0，15)为止。

然后将水平波宽下调至65，65所对应的电子方位角属性的范围为[-10，10]，选取步长为(10，3)，则在电子方位角属性的范围内选取记录为：(65，8，-10，-15)，(65，8，-10，-12)…(65，8，-10，12)，(65，8，-10，15)，(65，8，0，-15)，(65，8，0，-12)…(65，8，0，12)，(65，8，0，15)，(65，8，10，-15)，(65，8，10，-12)…(65，8，10，12)，(65，8，10，15)；即，从电子方位角范围[-10,10]的20条记录和下倾角范围为[-15,15]的30条记录的组合600条记录中选取出符合步长(10，3)的记录。其中，步长不限于(10，3)，也可以是(1，1)，(5，3)等。

最后将选取的记录合并，作为该小区的可调组合进行下一步计算，得到的可调组合如下表所示：

水平波宽	垂直波宽	波束类型	方位角范围	下倾角范围
					90°	8°	H90V8	0	[-15,15]
65°	8°	H65V8	[-10,+10]	[-15,15]

表2

S32：对于可调组合中的第j个包括电子方位角和水平波宽的组合，记为(eazimuth_j,hbw_j)，根据如下公式计算其所能够覆盖的每个周期k下的MDT用户数，记为

其中，azimuth代表小区机械方位角，％代表取余运算。

为周期k内所有i维度到达角之和，如图2所示。

即，对于可调的第j个组合，根据上述公式判断AOA分段是否在小区覆盖范围内：如果覆盖角度范围最大值减去覆盖角度范围最小值大于等于360则返回1，表示被覆盖；若覆盖角度范围最大值小于覆盖角度范围最小值则返回0，表示未覆盖。若覆盖角度范围最大、最小值取值在[0，360]，则直接判断aoa分段角度都不在该范围内，否则对覆盖角度范围进行标准化；然后判断选择覆盖范围内用户数量最多的组合作为最优方位角及水平波宽。

S4：在每个周期内，根据时间提前量计算得到覆盖用户数最多的电子下倾角。

将每个周期k、i维度下累计MDT用户数达到80％的时间提前量TA，记为

覆盖用户数最多的电子下倾角记为edowntilt^k，并按照如下公式计算得到：

其中，downtilt代表小区机械下倾角，vbw代表当前垂直波宽，hsite代表站高，计算示意图如图3所示。

具体地，计算每个周中日期(周一、周二…)k下，TA分段累计用户量占综合栅格对应小区的最大半径覆盖下的用户量的百分比，选取超过累积门限的最小TA记为

其中，总和栅格小区对应最大半径为可配置参数，如600米，累计门限为可配置参数，如80％。

在计算最优下倾角时，根据垂直波宽、调整步长及限制调整最大角度筛选出所有可能的下倾角列表。若理论下倾角大于可调下倾角的最大值，则最优下倾角为最大可调下倾角；若理论下倾角小于可调下倾角的最小值，则最优下倾角为最小可调下倾角；否则，计算理论下倾角与可调下倾角的差值，选择不大于理论下倾角的最大值作为最优下倾角。

S5：将电子方位角、电子下倾角、水平波宽和预设垂直波宽进行组合，得到对应待优化数据集的天线权值最优集。

具体地，将上述步骤计算得到电子方位角、电子下倾角、水平波宽和预设垂直波宽进行组合，即可得到对应待优化数据集的天线权值最优集。

进一步地，在一实施例中，通过遍历预设待优化小区列表的方式，循环获取待优化数据集，直至预设待优化小区列表中所有待优化小区被优化完，实现了优化自动化。

进一步地，在一实施例中，无线环境数据包括KPI数据(小区关键指标)、4G MDT数据、工参数据、天线权值数据等，并且在从预设待优化小区列表中获取一5G小区电调天线所覆盖的无线环境数据之后，通过特征工程技术对无线环境数据进行数据清洗，得到待优化数据集。

其中，特征工程技术是指从原始数据中提取特征并将其转换位适合模型的格式，包括特征理解、特征提升、特征选择、特征构造、特征转换、特征学习等；数据清洗是指发现并纠正数据文件中可识别的错误，包括检查数据一致性、处理无效数据和缺失值等。

举例来说，华为4G波束数据清洗前后如下表所示：

数据清洗前：

表3

数据清洗后：

id	1.41224E+18
		version_time	2021/7/610:19
cgi	460-00-713366-145
		manufacturer	华为
scenario	SCENARIO_2
		beam_azimuth	0
beam_downtilt	-6
		hor_beam_width	65
vert_beam_width	8
		antenna_type	64T64R

表4

综上所述，本基于4G MDT的5G天线权值优化方法的数据处理流程如图4所示，部分天线权值最优集举例如表5所示。

表5

在一实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中基于4G MDT的5G天线权值优化方法的步骤，例如图2所示的步骤S1至步骤S5。

在一实施例中，提供一计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中基于4G MDT的5G天线权值优化方法。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于4G MDT的5G天线权值优化方法，其特征在于，所述基于4G MDT的5G天线权值优化方法，包括：

获取待优化数据集，其中，所述待优化数据集中包括4G MDT数据；

以预设时间间隔为周期，根据所述4G MDT数据计算得到所述待优化数据集中所有终端与基站天线的到达角和时间提前量；

在每个所述周期内，根据所述到达角和预设权值库计算得到每个所述周期中覆盖用户数最多的电子方位角和水平波宽；

在每个所述周期内，根据所述时间提前量计算得到覆盖用户数最多的电子下倾角；

将所述电子方位角、电子下倾角、水平波宽和预设垂直波宽进行组合，得到对应所述待优化数据集的天线权值最优集。

2.如权利要求1所述的基于4G MDT的5G天线权值优化方法，其特征在于，所述获取待优化数据集，包括：

从预设待优化小区列表中获取一5G小区电调天线所覆盖的无线环境数据，并通过特征工程技术对所述无线环境数据进行数据清洗，得到所述待优化数据集。

3.如权利要求2所述的基于4G MDT的5G天线权值优化方法，其特征在于，在所述得到对应所述待优化数据集的天线权值最优集之后，还包括：

遍历所述预设待优化小区列表，循环获取所述待优化数据集，直至所述预设待优化小区列表中所有待优化小区被优化完。

4.如权利要求1所述的基于4G MDT的5G天线权值优化方法，其特征在于，所述根据所述4GMDT数据计算得到所述待优化数据集中所有终端与基站天线的到达角和时间提前量，包括：

将所述到达角分为72个维度，并记为AOA_i，其中，i＝0,1,2,...71；j时刻i维度的到达角记为

表示从正北方向顺时针旋转i度，±2.5度区间内j时刻MDT用户总数；所述周期为k的i维到达角为：

其中，

j.dayofweek表示时刻j的所述周期k；

所述时间提前量分为100个维度，并记为TA_i，其中，i＝0,1,2,...,99，且每个TA_i以20米为单位；j时刻i维度的时间提前量记为

表示从0开始向前延伸i个单位，20米覆盖范围内j时刻MDT用户总数；所述周期为k的i维TA数据为：

其中，

j.dayofweek表示时刻j的所述周期k。

5.如权利要求4所述的基于4G MDT的5G天线权值优化方法，其特征在于，所述预设权值库与当前小区设备所属厂家对应；所述根据所述到达角和预设权值库计算得到每个所述周期中覆盖用户数最多的电子方位角和水平波宽，包括：

从所述预设权值库中选取所述当前小区内所有可能的权值组合作为可调组合；

对于所述可调组合中的第j个包括电子方位角和水平波宽的组合，记为(eazimuth_j,hbw_j)，根据如下公式计算其所能够覆盖的每个周期k下的MDT用户数，记为

其中，azimuth代表小区机械方位角，％代表取余运算。

为周期k内所有i维度到达角之和。

6.如权利要求4所述的基于4G MDT的5G天线权值优化方法，其特征在于，所述根据所述时间提前量计算得到覆盖用户数最多的电子下倾角，包括：

将所述每个周期k、i维度下累计MDT用户数达到80％的时间提前量TA，记为

所述覆盖用户数最多的电子下倾角记为edowntilt^k，并按照如下公式计算得到：

其中，downtilt代表小区机械下倾角，vbw代表当前垂直波宽，hsite代表站高。

7.如权利要求5所述的基于4G MDT的5G天线权值优化方法，其特征在于，所述从所述预设权值库中选取所述当前小区内所有可能的权值组合作为可调组合，包括：

从所述预设权值库中选取与当前水平波宽相等的水平波宽所在的权值记录集，所述权值记录集中每条记录包括电子方位角属性和可调下倾角属性；

若所述电子方位角属性的值不可调整，则根据预设步长从其可调下倾角属性的范围内选取记录；

逐步减小水平波宽直到找到电子方位角属性的值为可调整时的权值记录集，并根据预设步长在所述电子方位角属性和可调下倾角属性的范围内选取记录；

将选取的记录合并，得到所述可调组合。

8.如权利要求2所述的基于4G MDT的5G天线权值优化方法，其特征在于，所述述无线环境数据包括KPI数据、4G MDT数据、工参数据、天线权值数据。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述基于4G MDT的5G天线权值优化方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述基于4G MDT的5G天线权值优化方法的步骤。

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