CN114205829B - 一种基于mr数据的移动通信网络覆盖率的计算方法 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种基于MR数据的移动通信网络覆盖率计算方法。本实施例技术方案通过对MR数据预处理得到一张衰减数据顺序表；根据输入的各子区域导频信道发射总功率计算导频信道的信号覆盖率；提出了一个各子区域导频信道发射功率调整的多目标优化问题；最后提出了修正的贪婪算法和加强的动态规划算法求解该多目标优化问题，从而给出了覆盖率不小于一个预先设定的临界值时的最优功率调整方案。总之，本发明提供一种新的移动通信网络覆盖率的计算方法，在快速计算移动通信网络的覆盖率的同时保证计算结果有较高的准确率。

Description

一种基于MR数据的移动通信网络覆盖率的计算方法

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种基于MR数据的移动通信网络覆盖率的计算方法。

背景技术

在移动通信网络导频信号发射总功率的实时优化方法中，网络的覆盖率是必须要考虑的问题。无线信号在传播过程易受反射、散射、绕射、透射等各方面影响，在城市环境中尤其复杂。传统的无线信号衰减计算利用射线追踪等方法，然而这种方法存在计算速度慢，计算结果精度也不高等问题，从而不能应用于无线通信网络的实时优化问题求解中。

因此，有必要提供一种新的移动通信网络覆盖率的计算方法，在快速计算移动通信网络的覆盖率的同时保证计算结果有较高的准确率。

发明内容

本说明书实施例提供一种基于MR数据的移动通信网络覆盖率的计算方法，以提供一种新的移动通信网络覆盖率的计算方法，在快速计算移动通信网络的覆盖率的同时保证计算结果有较高的准确率。

为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：

本说明书实施例提供的一种基于MR数据的移动通信网络覆盖率的计算方法，此方法包括：

步骤S1：预先收集预设时间段内区域内设置的终端设备上报的K个MR数据：M₁、M₂、…、M_K；

对于所述MR数据中的任意一条数据M_i对应的每个场强值利用下述公式计算所述场强值/>匹配的子区域/>到所述数据M_i的衰减值/>

其中，区域中的各个子区域用符号C_i表示，i＝1，2，...，n；n表示所述区域内子区域的数量；子区域C_i内的导频信号发射总功率为每条MR数据M_i都包含m_i个场强值场强值/>匹配的子区域的标识符为/>根据上述公式计算结果，生成表示数据M_i与所述数据M_i包含的场强值和匹配的子区域标识符的第一表格；

若在所述第一表格中存在两行MR数据M_i和M_j，满足如下关系1)和2)：

1)M_i包含的子区域是M_j包含的子区域/>的一个子集，即/>

2)M_i中所有子区域id对应的衰减值均大于或等于M_j中相同子区域id对应的衰减值，即若有那么一定有/>

则数据M_j为冗余数据，将数据M_j从所述第一表格中整行删除；重复执行上述过程，直到没有数据可以删除；将删除冗余数据后的所述第一表格标记为第二表格；记所述第二表格中的MR数据总数为K’，所述MR数据的标识符分别为M₁,M₂,...,M_K'；

对每一个子区域C_i,提取所述第二表格中包含它的所有衰减值和相关MR数据标识符，生成一个衰减数据顺序表，所述衰减数据顺序表中包含C_i的衰减数据为：

其中，为与C_i相关的MR数据标识符集合；

步骤S2、将所述MR数据中的所有数据M_i初始化为布尔值false；

步骤S3、对于所述区域中的第i个子区域C_i，基于输入的导频信号发射功率P(C_i)利用下述公式计算满足覆盖条件的临界衰减值

其中，R_C表示满足所述覆盖条件所需的终端设备接收的最强导频信号的临界场强值；

然后，将所述衰减数据顺序表中所有小于或等于的衰减数据所相关的MR数据标识符更新为布尔值true；

步骤S4、计算信号覆盖率F[P(C₁),P(C₂),...,P(C_n)]；记S_f为标识为“false”的MR数据的符号集合，则有：

其中，|S_f|表示S_f中元素的个数；

输出F[P(C₁),P(C₂),...,P(C_n)]作为导频信道的信号覆盖率；

步骤S5、当F[P(C₁),P(C₂),...,P(C_n)]≤α时，基于下述多目标优化问题计算需要达到所述α时的各子区域导频信道发射总功率调整量；记ΔP(C_i)≥0为满足覆盖条件时所需的功率调整量；

目标1：

目标2：

约束条件：

其中，P_max(C_i)为表示子区域C_i的导频信道的额定发射功率。

本说明书中提供的至少一个实施例能够达到以下有益效果：

本实施例技术方案通过对MR数据预处理得到一张衰减数据顺序表；根据输入的各子区域导频信道发射总功率计算导频信道的信号覆盖率；提出了一个各子区域导频信道发射功率调整的多目标优化问题；最后提出了修正的贪婪算法和加强的动态规划算法求解该多目标优化问题，从而给出了覆盖率不小于一个预先设定的临界值时的最优功率调整方案。总之，本发明提供一种新的移动通信网络覆盖率的计算方法，在快速计算移动通信网络的覆盖率的同时保证计算结果有较高的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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为本说明书实施例提供的一种基于MR数据的移动通信网络覆盖率的计算方法的应用场景示意图。

具体实施方式

为使本说明书一个或多个实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书一个或多个实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书一个或多个实施例保护的范围。

为了清楚地介绍本实施技术方案，下面先对本实施例技术方案的应用场景进行介绍，图1为本说明书实施例提供的一种基于MR数据的移动通信网络覆盖率的计算方法的应用场景的示意图。在某区域S(如某个城市)包括若干覆盖有移动通信网络的子区域，集合B为这些覆盖有移动通信网络(通信信号可以为2g、3g、4g或5g)的子区域构成的集合，集合B中总共包括L个子区域(本场景中假设L等于11)，具体包括b₁、b₂、b₃、b₄、b₅、b₆、b₇、b₈、b₉、b₁₀和b₁₁，如图1所示，每个子区域b_i都有一个邻居子区域集合N_i，即与此子区域b_i在位置上相邻的子区域构成的集合，以子区域b₁为例进行说明，子区域b₁的邻居子区域N₁包括子区域b₂、b₃、b₄、b₇、b₁₀和子区域b₁₁。本实施例技术方案中每个子区域b_i都安装有通信基站，这些通信基站为子区域内的用户终端设备发射移动信号。同时本发明实施例假设两个子区域的邻居关系是对称的，即如果子区域b_i是子区域b_j的邻居，那么子区域b_j也必定是子区域b_i的邻居。

为使本说明书中一个或多个实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书一个或多个实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书一个或多个实施例的保护范围。

下面先对发明的技术构思进行概括说明，本实施例技术方案基于终端上报的measure report(MR)数据的移动通信网络覆盖率的快速计算和优化方法。通过对MR数据预处理得到一张衰减数据顺序表；根据输入的各子区域导频信道发射总功率计算导频信道的信号覆盖率；提出了一个各子区域导频信道发射功率调整的多目标优化问题；最后提出了修正的贪婪算法和加强的动态规划算法求解该多目标优化问题，从而给出了覆盖率不小于一个预先设定的临界值时的最(次)优功率调整方案。

假设条件：假设某区域(或城市)某移动通信网络(2g或3g或4g或5g)有n个子区域，其id分别用C₁,C₂,...,C_n表示。预先收集某一阶段(例如一天)的所有子区域的导频信号发射总功率和所有终端上报的measure report(MR)数据，其id分别用M₁,M₂,...,M_K表示。每条MR数据M_i都包含m_i个场强值/>其匹配的子区域id分别为易知：

在方法开始前对MR数据进行如下预处理。

预处理步骤一：对每条MR数据M_i中的每个场强值计算它匹配的子区域/>到该MR数据的衰减值/>计算公式为：

利用该计算结果，得到如下表格：

表1

预处理步骤二：删除冗余数据，若在表1中存在两行MR数据M_i和M_j，满足如下关系：

1)M_i包含的子区域是M_j包含的子区域/>的一个子集，即/>

2)M_i中所有子区域id对应的衰减值均大于或等于M_j中相同子区域id对应的衰减值，即若有那么一定有/>

则数据M_j为冗余数据，将数据M_j从表1中整行删除。重复执行上述过程，直到没有数据可以删除。将删除冗余数据后的表1记为表2。记表2中MR数据总数为K’，不妨设它们的id分别为M₁,M₂,...,M_K'。

预处理步骤三：对每一个子区域C_i,提取表2中包含它的所有衰减值和相关MR数据id，生成一个衰减数据顺序表，假设包含C_i的衰减数据为

其中为与C_i相关的MR数据id集合。C_i的衰减数据表具有如下形式：

表3(C_i)

接下来介绍具体方法。

方法输入：各子区域C_i在当前时刻的导频信道发射总功率P(C_i)，i＝1,...,n.。

方法输出：移动通信网络导频信道的信号覆盖率，和覆盖率不小于一个临界值α(预先设定，例如满足全覆盖条件时α＝1)时的最(次)优功率调整方案。

方法步骤一：将每个MR数据赋初值“false”,生成表格如下：

表4

方法步骤二：对于每个子区域C_i，根据输入的导频信号发射功率P(C_i)计算满足覆盖的临界衰减值其中R_C为满足覆盖所需的终端接收的最强导频信号的临界场强值，例如R_C可取为-90dbm。然后，将表3(C_i)中所有小于或等于/>的衰减数据所相关的MR数据id在表4中的值更新为“true”。

方法步骤三：计算信号覆盖率F[P(C₁),P(C₂),...,P(C_n)]。记S_f为表4中标识为“false”的MR数据id集合，则有：

其中，|S_f|表示S_f中元素的个数。输出F[P(C₁),P(C₂),...,P(C_n)]作为导频信道的信号覆盖率。

方法步骤四：当F[P(C₁),P(C₂),...,P(C_n)]≤α时，计算需要达到α时的各子区域导频信道发射总功率调整量。记ΔP(C_i)≥0为满足覆盖条件时所需的功率调整量。考虑如下多目标优化问题：

目标1：

目标2：

约束条件：

其中P_max(C_i)为子区域C_i的导频信道的额定发射功率。

该优化问题的求解步骤如下所示：

1)对于表4中所有标识为“false”的MR数据M_i，计算它变成“true”所需的最小功率调整量：

注意到如果不存在j∈{1,...,m_i}使得则令u(M_i)＝∞。2)

对任意β＞0，定义集合S_f(β)＝{M_i:M_i∈S_f,u(M_i)≤β}。令

u_α＝min{β：|S_f(β)|≥|S_f|-(1-α)K'}。

可以通过对{u(M_i)}排序计算u_α。

1)不妨设S_f(u_α)＝{M_1',M_2',...,M_h'}，再假设与S_f(u_α)相关的所有子区域的集合为{C_1',C_2',...,C_n'}。对任意M_i'∈S_f(u_α)，C_j'∈{C_1',...,C_n'}，如果L(M_i’,C_j')+R_C≤P_max(C_j')和L(M_i',C_j')+R_C-P(C_j')≤u_α同时成立，则令δ_i’(C_j')＝L(M_i',C_j')+R_C-P(C_j')；否则令δ_i(C_j')＝∞。

再假设M_1',M_2',...,M_h'按{j':δ_i’(C_j')≠∞}的元素数量从小到大的顺序排序，生成表格如下：

表5

2)计算子区域发射功率的最(次)优调整值ΔP(C_i)，i＝1,...,n。现提出两个子方法完成该计算，其一为修正的贪婪方法，速度快但精度稍低；

其二为加强的动态规划方法，速度稍慢但精度高。下面为具体子方法：

本实施例技术方案通过对MR数据预处理得到一张衰减数据顺序表；根据输入的各子区域导频信道发射总功率计算导频信道的信号覆盖率；提出了一个各子区域导频信道发射功率调整的多目标优化问题；最后提出了修正的贪婪算法和加强的动态规划算法求解该多目标优化问题，从而给出了覆盖率不小于一个预先设定的临界值时的最优功率调整方案。总之，本发明提供一种新的移动通信网络覆盖率的计算方法，在快速计算移动通信网络的覆盖率的同时保证计算结果有较高的准确率。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field ProgrammableGateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字符系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(AdvancedBoolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字符助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字符多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带式磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种基于MR数据的移动通信网络覆盖率的计算方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：预先收集预设时间段内区域内设置的终端设备上报的K个MR数据：M₁、M₂、…、M_K；

对于所述MR数据中的任意一条数据M_i对应的每个场强值利用下述公式计算所述场强值/>匹配的子区域/>到所述数据M_i的衰减值/>

其中，区域中的各个子区域用符号C_i表示，i＝1，2，...，n；n表示所述区域内子区域的数量；子区域C_i内的导频信号发射总功率为每条MR数据M_i都包含m_i个场强值场强值/>匹配的子区域的标识符为/>根据上述公式的计算结果，生成表示数据M_i与所述数据M_i包含的场强值和匹配的子区域标识符的第一表格；

若在所述第一表格中存在两行MR数据M_i和M_j，满足如下关系1)和2)：

1)M_i包含的子区域id是M_j包含的子区域id/>的一个子集，即/>

2)M_i中所有子区域id对应的衰减值均大于或等于M_j中相同子区域id对应的衰减值，即若有那么一定有/>

则数据M_j为冗余数据，将数据M_j从所述第一表格中整行删除；重复执行上述过程，直到没有数据可以删除；将删除冗余数据后的所述第一表格标记为第二表格；记所述第二表格中的MR数据总数为K’，所述MR数据的标识符分别为M₁,M₂,...,M_K'；

对每一个子区域C_i,提取所述第二表格中包含它的所有衰减值和相关MR数据标识符，生成一个衰减数据顺序表，所述衰减数据顺序表中包含C_i的衰减数据为：

其中，为与C_i相关的MR数据标识符集合；

步骤S2、将所述MR数据中的所有数据M_i初始化为布尔值false；

步骤S3、对于所述区域中的第i个子区域C_i，基于输入的导频信号发射功率P(C_i)利用下述公式计算满足覆盖条件的临界衰减值

其中，R_C表示满足所述覆盖条件所需的终端设备接收的最强导频信号的临界场强值；

将所述衰减数据顺序表中所有小于或等于的衰减数据所相关的MR数据标识符更新为布尔值true；

步骤S4、计算信号覆盖率F[P(C₁),P(C₂),...,P(C_n)]；记S_f为标识为“false”的MR数据的符号集合，则有：

其中，|S_f|表示S_f中元素的个数；

输出F[P(C₁),P(C₂),...,P(C_n)]作为导频信道的信号覆盖率；

步骤S5、当F[P(C₁),P(C₂),...,P(C_n)]≤α时，基于下述多目标优化问题计算需要达到所述α时的各子区域导频信道发射总功率调整量；记ΔP(C_i)≥0为满足覆盖条件时所需的功率调整量；

目标1：

目标2：

约束条件：其中，P_max(C_i)为表示子区域C_i的导频信道的额定发射功率。