一种调整小区天线方位角的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种调整小区天线方位角的方法和装置，解决了目前逐个小区调整天线方位角费时费力，无法实现全网整体性能最优的问题。该方法包括：确定每一个需要调整天线方位角的小区的天线方位角初始值；针对每一个需要调整天线方位角的小区，基于该小区天线方位角的初始值，调整该小区的天线方位角，以使移动网络中各小区的干扰代价值的总和最小；其中，小区的干扰代价值是根据该小区与移动网络中其他小区的位置关系以及该小区天线方位角与移动网络中其他小区天线方位角的关系确定的。由于在调整过程中兼顾全网，并且在评价干扰水平时考虑了移动网络中所有小区间的位置关系及天线方位角之间的关系，因而能够通过调整，使得全网整体干扰水平最低。
【专利说明】一种调整小区天线方位角的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种调整小区天线方位角的方法和装置。
【背景技术】
[0002]无线网络规划与优化是决定网络性能，保证通信质量的重要手段。在规划与优化过程中，不仅要考虑无线信号网络覆盖的具体地理环境、还要考虑话务分布、突发情况等因素，对各种网络规划、优化参数进行配置，以使系统性能最优。
[0003]在无线网络规划过程中，小区天线方位角是重要的网络规划、优化参数，其直接影响本小区无线信号的覆盖，也涉及对其他小区信号的干扰，是影响通信质量的关键因素之一。天线方位角是天线在水平面和正北方向的夹角。根据理想的蜂窝移动通信模型，定向基站一般被分为三个小区，即:A小区:方位角为O度，天线指向正北；B小区:方位角为120度，天线指向东南；C小区:方位角为240度，天线指向西南。
[0004]当进行网络规划时，需要根据站址的具体方位和所处地形环境给天线的方位角设置合适的值。在现网优化过程中，需要根据话务分布情况及覆盖等具体指标，对天线方位角进行调整，来达到规避干扰，保证话务覆盖，提升系统性能的目的。
[0005]目前，对天线方位角的调整都是根据基站的具体位置和所处地形环境，逐个小区进行的，调整过程费时费力，也无法实现全网整体性能最优。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供了一种调整小区天线方位角的方法和装置，用以解决现有技术中逐个小区调整天线方位角费时费力，且无法实现全网整体性能最优的问题。
[0007]本发明实施例提供的一种调整小区天线方位角的方法，包括:
[0008]确定每一个需要调整天线方位角的小区的天线方位角的初始值；
[0009]针对每一个需要调整天线方位角的小区，基于该小区天线方位角的初始值，调整该小区的天线方位角，以使移动网络中各小区的干扰代价值的总和最小；
[0010]其中，小区的干扰代价值是根据该小区与移动网络中其他小区的位置关系以及该小区天线方位角与移动网络中其他小区天线方位角的关系确定的。
[0011]本发明实施例提供的一种调整小区天线方位角的装置，包括:
[0012]方位角初始值确定模块，用于确定每一个需要调整天线方位角的小区的天线方位角的初始值；
[0013]方位角调整模块，用于针对每一个需要调整天线方位角的小区，基于该小区天线方位角的初始值，调整该小区的天线方位角，以使移动网络中各小区的干扰代价值的总和最小；
[0014]小区干扰代价值确定模块，用于根据小区与移动网络中其他小区的位置关系以及该小区天线方位角与移动网络中其他小区天线方位角的关系确定该小区的干扰代价值。
[0015]本发明实施例提供了一种调整小区天线方位角的方法和装置，通过确定每一个需要调整天线方位角的小区的天线方位角的初始值，基于该初始值调整小区的天线方位角，以使移动网络整体干扰水平最低。由于在调整过程中兼顾了全网所有需要调整天线方位角的小区，并且在评价干扰水平时考虑了移动网络中所有小区的小区间的位置关系以及小区天线方位角之间的关系，因而能够在调整小区天线方位角之后，使得全网整体干扰水平最低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1示出了本发明实施例提供的调整小区天线方位角的方法过程的示意图；
[0017]图2示出了本发明实施例提供的得到小区的干扰代价值的方法过程的示意图；
[0018]图3示出了本发明实施例提供的确定小区j对小区i的干扰权值Wij的方法过程的不意图；
[0019]图4示出了本发明实施例采用的遗传算法中网状种群迁移的原理图；
[0020]图5示出了本发明实施例提供的调整小区天线方位角的装置结构的示意图。
【具体实施方式】
[0021]本发明实施例提供了一种调整小区天线方位角的方法和装置，该方法中，通过确定每一个需要调整天线方位角的小区的天线方位角的初始值，基于该初始值调整小区的天线方位角，以使移动网络整体干扰水平最低。由于在调整过程中兼顾了全网所有需要调整天线方位角的小区，并且在评价干扰水平时考虑了移动网络中所有小区的小区间的位置关系以及小区天线方位角之间的关系，因而能够在调整小区天线方位角之后，使得全网整体干扰水平最低。
[0022]本发明实施例可用于移动网络的规划或优化过程中，以解决现有的小区天线方位角规划或优化过程中，逐个小区进行，费时费力，无法实现全网整体性能最优的问题。
[0023]本发明实施例适用的移动网络制式包括但不限于:全球移动通信系统(GlobalSystem of Mobile communicat1n, GSM)、石马分多址(Code Divis1n Multiple Access,CDMA) IS-95、码分多址(Code Divis1n Multiple Access，CDMA) 2000、时分同步码分多址(Time Divis1n-Synchronous Code Divis1n Multiple Access, TD-SCDMA)、宽带码分多址(Wideband Code Divis1n Multiple Access, WCDMA)、时分双工-长期演进(Time Divis1n Duplexing-Long Term Evolut1n, TDD LTE)、步页分双工-长期演进(Frequency Divis1n Duplexing-Long Term Evolut1n,FDD LTE)、长期演进-增强(LongTerm Evolut1n-Advanced, LTE-advanced)、个人手持电话系统(Personal Handy-phoneSystem, PHS)等。
[0024]本发明实施例适用于移动网络中的同频小区，比如某个移动网络中有100个小区，其中50个小区使用相同的频点，本发明实施例仅针对使用相同频点的50个小区进行天线方位角的规划或优化。
[0025]一般，小区天线方位角的规划或优化原则为:
[0026]I)同基站的小区间的天线方位角的夹角尽量在120度左右，小区间的天线方位角的夹角不宜过小，至少大于等于90度；
[0027]2)不同基站的同频小区的天线主瓣尽量不要正对，即当前小区的主瓣尽量正对其他小区的旁瓣或者后瓣。
[0028]以上是天线方位角规划或优化的一般原则，本发明在以上一般原则的基础上，提出了一种移动网络的各小区天线方位角进行自动调整的方法。
[0029]图1为本发明实施例提供的调整小区天线方位角的方法过程的示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤:
[0030]SlOl:确定每一个需要调整天线方位角的小区的天线方位角的初始值；
[0031]S102:针对每一个需要调整天线方位角的小区，基于该小区天线方位角的初始值，调整该小区的天线方位角，以使移动网络中各小区的干扰代价值的总和最小。
[0032]其中，小区的干扰代价值是根据该小区与移动网络中其他小区的位置关系以及该小区天线方位角与移动网络中其他小区天线方位角的关系确定的。
[0033]在步骤SlOl中，确定每一个需要调整天线方位角的小区的天线方位角的初始值。
[0034]具体地，当进行网络规划时，如果移动网络中的基站均为包含三个小区的定向基站，则对于整个移动网络的每一个基站，设置该基站的三个小区的天线方位角初始值分别为O度、120度、240度。可选地，也可以根据小区所处的地形环境，设置小区的天线方位角初始值。
[0035]当进行网络优化时，可使得需要调整天线方位角的小区的天线方位角为优化前的天线方位角。
[0036]对于覆盖交叠深度大于预设阈值(比如:10%)的情况，可根据网络无线测量结果或系统仿真，筛选出覆盖交叠深度大于预设阈值的小区，设置小区天线方位角的初始值，使这些小区的天线方位角错开一定角度。
[0037]在步骤S102中，针对每一个需要调整天线方位角的小区，基于该小区天线方位角的初始值，调整该小区的天线方位角，以使移动网络中各小区的干扰代价值的总和最小。
[0038]调整过程可采用诸如遗传算法、禁忌搜索算法、微粒群算法等搜索算法，其中优化算法不限于搜索算法，还可为模拟退火算法等，调整方法也不限于优化算法。
[0039]在步骤S102中，小区的干扰代价值是根据该小区与移动网络中其他小区的位置关系以及该小区天线方位角与移动网络中其他小区天线方位角的关系确定的。
[0040]进一步地，如图2所示，根据下列步骤确定小区的干扰代价值:
[0041]S201:遍历移动网络中的所有小区，对于遍历的当前小区i,根据小区i与小区j的位置关系以及小区i的天线方位角与小区j的小区天线方位角的关系，确定小区j对小区i的干扰权值wi;j ；
[0042]S202:对各求和，得到小区i的干扰代价值6=,其中，i, j=l..N,
J 1-7
i^ j, N为移动网络中小区的总数，且N为大于I的整数。
[0043]进一步地，如图3所示，通过下列步骤确定步骤S201中的小区j对小区i的干扰权值Wij:
[0044]S301:确定小区j和小区i的相对地理距离du ；
[0045]S302:比较Clij与dmax，若ClijMmax,则执行步骤S3O3 ;若(Iij=O,则执行步骤S3O4;若Clij ( dmax 且(Iij)O,则执行步骤 S305
[0046]S303:确定小区j对小区i的干扰权值Wy等于预设的第一干扰权值；
[0047]S304:根据小区i和小区j的天线方位角的关系，得到小区j和小区i的夹角Δ Θ u，比较Λ Θ U与Θ.max,当Λ Θ u≤Θ i max时，执行步骤S306 ;否则，执行步骤S307 ；
[0048]S305:根据小区i和小区j的天线方位角的关系，判断小区i的天线主瓣与小区j的天线主瓣是否正对，如果是，则执行步骤S308，否则，则执行步骤S309 ；
[0049]S306:确定小区j对小区i的干扰权值Wy等于预设的第二干扰权值；
[0050]S307:确定小区j对小区i的干扰权值wi;j等于预设的第三干扰权值；
[0051]S308:确定小区j对小区i的干扰权值wi;j等于预设的第四干扰权值；
[0052]S309:确定小区j对小区i的干扰权值wi;j等于预设的第五干扰权值。
[0053]其中，dmax为预设的距离阈值，Θ.max为预设的小区i的夹角阈值，预设的第一、第二、第三、第四、第五干扰权值之间的关系为:预设的第一、第三、第五干扰权值小于预设的第四干扰权值，且预设的第四干扰权值小于预设的第二干扰权值。
[0054]其中，dmax取值范围为500米至3000米，比如可以取值为1500米，实际中，可根据小区覆盖范围的人口密集程度等因素设置该值，比如，对于密集城区，可设定dmax为500米；一般，认为当两个小区之间的距离大于3000米时，两个小区之间的信号干扰可忽略不计。对于不同的小区，Θ i max可取不同的值，Θ i max的取值范围为90度到180度，对于包括三个小区的定向基站，一般取小区间的Qi max为120度；实际中，可根据小区覆盖区域的地形来设置，比如，对于一面是湖面等不需要覆盖的基站，可设置该基站的小区间夹角阈值Θ.max为90度，以使该基站的信号集中覆盖到需要覆盖的区域；或者对于高速公路，一般一个基站仅需要有两个小区，可设置该基站的小区间夹角阈值Θ i max为180度。
[0055]优选地,预设的第一、第三、第五干扰权值取值为0，预设的第二干扰权值取值范围为[50，100]，预设的第四干扰权值取值范围为[1，3]。四个预设的干扰权值之间的关系为:预设的第一、第三、第五干扰权值最小，预设的第二干扰权值大于预设的第四干扰权值，且两者差值越大，小区方位角调整的效果越好，优化算法收敛的速度越快。
[0056]可选地，可采用如下方法得到小区j和小区i的夹角Λ Θ u:
[0057]假设小区i的天线方位角为Θ i，小区j的天线方位角为Θ P其中天线方位角是与正北方向的夹角，则小区j和小区i的夹角为:
[0058]
【权利要求】
1.一种调整小区天线方位角的方法，其特征在于，该方法包括: 确定每一个需要调整天线方位角的小区的天线方位角的初始值； 针对每一个需要调整天线方位角的小区，基于该小区天线方位角的初始值，调整该小区的天线方位角，以使移动网络中各小区的干扰代价值的总和最小； 其中，小区的干扰代价值是根据该小区与移动网络中其他小区的位置关系以及该小区天线方位角与移动网络中其他小区天线方位角的关系确定的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据下列步骤确定小区的干扰代价值: 遍历移动网络中的所有小区，对于遍历的当前小区i，根据小区i与小区j的位置关系以及小区i的天线方位角与小区j的小区天线方位角的关系，确定小区j对小区i的干扰权值Wi,j；
对各Wi;j求和，得到小区i的干扰代价值
,其中，i，j=l.-N, i ≠j，N为移动网络中小区的总数，且N为大于I的整数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据小区i与小区j的位置关系以及小区i的天线方位角与小区j的小区天线方位角的关系，确定小区j对小区i的干扰权值《U，包括: 确定小区j和小区i的相对地理距离Clij ； 当(IijMmax时,小区j对小区i的干扰权值Wij等于预设的第一干扰权值； 当du=0时，根据小区i和小区j的天线方位角的关系，得到小区j和小区i的夹角Δ Qij，当Λ QijS Qi max时，小区j对小区i的干扰权值Wi j等于预设的第二干扰权值，否贝U，小区j对小区i的干扰权值《U等于预设的第三干扰权值； 当du ≤ dmax且du>0时，根据小区i和小区j的天线方位角的关系，判断小区i的天线主瓣与小区j的天线主瓣是否正对，如果是，则小区j对小区i的干扰权值Wij等于预设的第四干扰权值，否则，小区j对小区i的干扰权值《U等于预设的第五干扰权值； 其中，dmax为预设的距离阈值，Θ ^ax为预设的小区i的夹角阈值，预设的第一、第二、第三、第四、第五干扰权值之间的关系为:预设的第一、第三、第五干扰权值小于预设的第四干扰权值，且预设的第四干扰权值小于预设的第二干扰权值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，判断小区i的天线主瓣与小区j的天线主瓣是否正对，包括: 判断小区j是否在小区i的扇区范围内，且小区i是否在小区j的扇区范围内，当两者均满足时，确定小区i的天线主瓣与小区j的天线主瓣正对。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，判断小区i的天线主瓣与小区j的天线主瓣是否正对，包括: 判断小区j对小区i的参考天线增益是否大于预设的小区i的参考天线增益阈值Gthi,小区i对小区j的参考天线增益是否大于预设的小区j的参考天线增益阈值Gtw，当两个条件均满足时，确定小区i的天线主瓣与小区j的天线主瓣正对。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对每一个需要调整天线方位角的小区，基于该小区天线方位角的初始值，调整该小区的天线方位角，包括:利用优化算法，经过多次迭代直至算法收敛，得到使算法收敛的各个需要调整天线方位角的小区调整后的天线方位角，其中，优化算法的可行解变量为:需要调整天线方位角的小区的天线方位角，优化算法的可行解变量的初始值为:需要调整天线方位角的小区的天线方位角的初始值，优化算法的代价函数为:移动网络中各小区干扰代价值的总和。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在满足下列收敛条件中的部分或全部时，确定算法收敛: 迭代次数达到预设的最大迭代次数； 当前迭代得到的一个或多个可行解使得移动网络中各小区的干扰代价值的总和小于或等于预设的干扰代价值总和的阈值； 从预设的迭代到当前迭代，各次迭代得到的移动网络中各小区的干扰代价值总和的最小值的变化量小于或等于预设的变化量阈值，其中，每一次迭代得到的移动网络中各小区的干扰代价值总和的最小值为:该次迭代得到的一个或多个可行解中，使移动网络中各小区的干扰代价值总和在该次迭代中最小的可行解对应的移动网络中各小区的干扰代价值总和。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当满足如下条件时，确认各次迭代得到的移动网络中各小区的干扰代价值总和的最小值的变化量小于或等于预设的变化量阈值: 从预设的迭代到当前迭代，对各次迭代得到的移动网络中各小区的干扰代价值总和的最小值的倒数求标准差所得到的标准差值小于或等于预设的变化量阈值。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定天线方位角的初始值的步骤前还包括:确定移动网络中的天线方位角预置小区，为各天线方位角预置小区分别设置小区天线方位角； 所述需要调整天线方位角的小区为移动网络中除了天线方位角预置小区之外的所有小区。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，根据小区地理环境、预先统计的小区话务量、紧急事件确定方位角预置小区。
11.一种调整小区天线方位角的装置，其特征在于，该装置包括: 方位角初始值确定模块，用于确定每一个需要调整天线方位角的小区的天线方位角的初始值； 方位角调整模块，用于针对每一个需要调整天线方位角的小区，基于该小区天线方位角的初始值，调整该小区的天线方位角，以使移动网络中各小区的干扰代价值的总和最小; 小区干扰代价值确定模块，用于根据小区与移动网络中其他小区的位置关系以及该小区天线方位角与移动网络中其他小区天线方位角的关系确定该小区的干扰代价值。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述小区干扰代价值确定模块具体用于: 遍历移动网络中的所有小区，对于遍历的当前小区i，根据小区i与小区j的位置关系以及小区i的天线方位角与小区j的小区天线方位角的关系，确定小区j对小区i的干扰
N权值Wi j ;对各Wi j求和,得到小区i的干扰代价值€ = XwM，其中，i，j=l..N, i ^ j, N为移动网络中小区的总数，且N为大于I的整数。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述小区干扰代价值确定模块具体用于: 确定小区j和小区i的相对地理距离Clij ； 当(IijMmax时,小区j对小区i的干扰权值wi;j等于预设的第一干扰权值； 当du=0时，根据小区i和小区j的天线方位角的关系，得到小区j和小区i的夹角Δ Qij，当Λ QijS Qi max时，小区j对小区i的干扰权值Wi j等于预设的第二干扰权值，否贝U，小区j对小区i的干扰权值《U等于预设的第三干扰权值； 当du ( dmax且du>0时，根据小区i和小区j的天线方位角的关系，判断小区i的天线主瓣与小区j的天线主瓣是否正对，如果是，则小区j对小区i的干扰权值等于预设的第四干扰权值，否则，小区j对小区i的干扰权值《U等于预设的第五干扰权值； 其中，dmax为预设的距离阈值，Θ ^ax为预设的小区i的夹角阈值，预设的第一、第二、第三、第四、第五干扰权值之间的关系为:预设的第一、第三、第五干扰权值小于预设的第四干扰权值，且预设的第四干扰权值小于预设的第二干扰权值。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述小区干扰代价值确定模块具体用于: 判断小区j是否在小区i的扇区范围内，且小区i是否在小区j的扇区范围内，当两者均满足时，确定小区i的天线主瓣与小区j的天线主瓣正对。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述小区干扰代价值确定模块具体用于: 判断小区j对小区i的参考天线增益是否大于预设的小区i的参考天线增益阈值Gthi,小区i对小区j的参考天线增益是否大于预设的小区j的参考天线增益阈值Gtw，当两个条件均满足时，确定小区i的天线主瓣与小区j的天线主瓣正对。
16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述方位角调整模块具体用于: 利用优化算法，经过多次迭代直至算法收敛，得到使算法收敛的各个需要调整天线方位角的小区调整后的天线方位角，其中，优化算法的可行解变量为:需要调整天线方位角的小区的天线方位角，优化算法的可行解变量的初始值为:需要调整天线方位角的小区的天线方位角的初始值，优化算法的代价函数为:移动网络各小区干扰代价值的总和。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述方位角调整模块具体用于: 在满足下列收敛条件中的部分或全部时，确定算法收敛: 迭代次数达到预设的最大迭代次数； 当前迭代得到的一个或多个可行解使得移动网络中各小区的干扰代价值的总和小于或等于预设的干扰代价值总和的阈值； 从预设的迭代到当前迭代，各次迭代得到的移动网络中各小区的干扰代价值总和的最小值的变化量小于或等于预设的变化量阈值，其中，每一次迭代得到的移动网络中各小区的干扰代价值总和的最小值为:该次迭代得到的一个或多个可行解中，使移动网络中各小区的干扰代价值总和在该次迭代中最小的可行解对应的移动网络中各小区的干扰代价值总和。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，当满足如下条件时，确认各次迭代得到的移动网络中各小区的干扰代价值总和的最小值的变化量小于或等于预设的变化量阈值: 从预设的迭代到当前迭代，对各次迭代得到的移动网络中各小区的干扰代价值总和的最小值的倒数求标准差所得到的标准差值小于或等于预设的变化量阈值。
19.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:方位角预置小区确定模块，用于在所述方位角初始值确定模块确定天线方位角的初始值之前，确定移动网络中的方位角预置小区，为各方位角预置小区分别调整小区天线方位角； 所述方位角初始值确定模块具体用于: 确定所述需要调整天线方位角的小区为移动网络中除了方位角预置小区之外的所有小区。
20.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述方位角预置小区确定模块具体用于: 根据小区地理环境、预 先统计的小区话务量、紧急事件确定方位角预置小区。
【文档编号】H04W16/24GK104080094SQ201310097910
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2013年3月25日
【发明者】韩立平, 吴央 申请人:电信科学技术研究院