一种基站选址方法与装置与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基站选址方法与装置。

背景技术：

移动通信用于数据承载和传输方式有gsm、gprs、lte以及nb-iot等网络。随着网络技术的不断升级，为了充分利用已建的基站，尽量从现有的站址中选择合适的目标作为新的基站。

对于基站的选址，可以根据理论计算的结果选择基站，也可以通过仿真的结果选择基站。

然而，上述选址方法仍无法以最少的站址资源满足覆盖要求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种基站选址方法与装置。

第一方面，本发明提供一种基站选址方法，包括：

在目标区域内将旧网的旧站站址作为候选基站，在每一所述候选基站上新网的可覆盖范围包括与同一基站上所述旧网的覆盖区重叠的第一范围，以及与所述旧网的覆盖区不重叠的第二范围；

基于所述旧网的实测信号，获取所述新网在所述第一范围内的的第一信号；

依据所述候选基站上天线的高度和/或地图信息，获取所述新网在所述第二范围内的第二信号；

将所述目标区域栅格化，并结合所述第一信号和所述第二信号获取每个所述候选基站上所述新网在各栅格上是否有信号覆盖；

确定所述候选基站中的第一目标基站集，所述第一目标基站集的基站数量占所述候选基站的数量比例最小，且所述目标区域内被信号覆盖的所述栅格的数量最大。

上述的基站选址方法，所述新网为nb-iot网络，所述新网在所述第一范围内的的第一信号记为nrsrp¹；

当所述旧网为gsm网络时，nrsrp¹＝rxlev_gsm-10*log(12)-a；

当所述旧网为lte网络时，nrsrp¹＝rsrp_lte+10*log(nrb)-a；

其中rxlev_gsm为gsm网络的实测信号，rsrp_lte为lte网络的实测信号，nrb为lte系统带宽对应的rb数量，a为频段偏置。

上述的基站选址方法，所述依据所述候选基站上天线的高度和/或地图信息，获取所述新网在所述第二范围内的第二信号中，包括：

依据所述候选基站上天线的高度和/或地图信息，获得所述新网在所述第一范围内的第一仿真信号，以及所述新网在所述第二范围内的第二仿真信号；

获取所述第一信号与所述第一仿真信号的强度偏差；

基于所述偏差，对所述第二仿真信号进行修正后得到第二信号。

上述的基站选址方法，所述结合所述第一信号和所述第二信号获取每个所述候选基站上所述新网在各栅格上是否有信号覆盖包括：

结合所述第一信号和所述第二信号获取每个所述候选基站上所述新网在各栅格上的单路信号强度；

当所述单路信号强度至大于预设值时判断所述栅格为有信号覆盖，否则为无信号覆盖。

上述的基站选址方法，当至少两个所述候选基站上所述新网的信号覆盖于同一所述栅格时，所述栅格为重复覆盖区；

在所述确定所述候选基站中的第一目标基站集之后，还包括：从第一目标基站集中确定第二目标基站集。

上述的基站选址方法，所述从第一目标基站集中确定第二目标基站集中，包括：

构建评价模型，所述评价模型的变量包括所述目标区域内有信号覆盖的比例，以及重复覆盖度的比例；

利用所述评价模型对每一组所述第一目标基站集进行评价，并确定第二目标基站集。

第二方面，本发明提供一种基站选址装置，包括：

基站候选模块，用于在目标区域内将旧网的旧站站址作为候选基站，在每一所述候选基站上所述新网的可覆盖范围包括与同一基站上所述旧网的覆盖区重叠的第一范围，以及与所述旧网的覆盖区不重叠的第二范围；

第一信号获取模块，用于基于所述旧网的实测信号，获取所述新网在所述第一范围内的的第一信号；

第二信号获取模块，用于依据所述候选基站上天线的高度和/或地图信息，获取所述新网在所述第二范围内的第二信号；

覆盖判断模块，用于将所述目标区域栅格化，并结合所述第一信号和所述第二信号获取每个所述候选基站上所述新网在各栅格上是否有信号覆盖；

第一目标基站集确定模块，用于确定所述候选基站中的第一目标基站集，所述第一目标基站集的基站数量占所述候选基站的数量比例最小，且所述目标区域内被信号覆盖的所述栅格的数量最大。

上述的基站选址装置，所述第二信号获取模块包括：

第二仿真信号获取子模块，用于依据所述候选基站上天线的高度和/或地图信息，获得新网在所述第一范围内的第一仿真信号，以及所述新网在所述第二范围内的第二仿真信号；

偏差获取子模块，用于获取所述第一信号与所述第一仿真信号的强度偏差；

修正子模块，用于基于所述偏差，对所述第二仿真信号进行修正后得到第二信号。

第三方面，本发明提供一种设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任一项的方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的方法的步骤。

本发明提供的基站选址方法，包括基于旧网的实测信号，获取新网在第一范围内的第一信号，依据候选基站和其周边的地图信息，获取新网在第二范围内的第二信号，判断每个候选基站上的新网在各栅格上是否有信号覆盖，确定第一目标基站集，以实现运用最少的基站数量，实现目标区域内的信号覆盖率最高，从而实现了新网资源的有效利用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一示范性实施例中的基站选址方法的流程图；

图2为新网的在栅格化的目标区域上的覆盖范围示意图；

图3为利用遗传算法确定第一目标基站集的流程图；

图4为本发明又一示范性实施例中基站选址装置的模块图。

附图标记：

200-基站选址装置；210-基站候选模块；220-第一信号获取模块；230-第二信号获取模块；240-覆盖判断模块；250-第一目标基站集确定模块；

a-第一范围；a1-主小区；a2-相邻小区；b-第二范围。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、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，都属于本发明保护的范围。

nb-iot(narrowbandinternetofthings)作为新兴的窄带蜂窝物联网技术，具有低功耗、广覆盖、大连接、低成本等优势，已广泛应用于智慧城市、智慧农业、智慧安保、工业制造、车联网等垂直行业，备受业内关注。在nb-iot网络规划中，基站的精准选址是确保网络质量和满足用户需求的关键。

随着多年来2g、3g和4g网络的发展，运营商已开通运行的基站站址初具规模。针对nb-iot新增基站而言，可以选择利旧的基站站址资源越来越多。为了充分利用已有的基站站址资源，在nb-iot建网初期，应尽量从现有站址中选择合适的目标，以快速形成nb-iot网络业务能力。

对于从利旧的基站站址资源中选择基站站址，目前的方法有以下三种：a)通过链路预算公式，计算得到基站小区覆盖半径。依据理论计算的结果，结合覆盖要求，从已有站址资源中甄选目标站址。b)基于经验传播模型，通过仿真覆盖仿真来评价nb-iot的覆盖，虽然该方法较纯理论计算的链路预算有提升，但是该方法输出的结果依然是信号强度的预测值，并非实际覆盖效果值，依然存在较大偏差。c)通过现有的网络实测数据来预测，该方法较上述a)和b)均有提升。但是已有网络和新建网络间网络制式、评估信号强度定义、关键技术的差异性都将影响网络间信号覆盖的差异性，两者信号强度的差值直接影响新建基站覆盖评估的准确性。例如，依托于gsm或者lte网络实测数据评估新建nb-iot网络覆盖。由3gpp规范定义，nb-iot小区在理论上可以比同频gsm或者lte多20db的覆盖增益。因此，为满足nb-iot的网络覆盖，建设基站的数量将会比gsm或者lte少很多。但是nb-iot网络相对于现有gsm或者lte网络覆盖大很多。而根据gsm或lte旧网的实测数据无法表达nb-iot网络额外高出20db增益所覆盖的范围，仅仅通过gsm或者lte旧网的实测数据无法准确地得到nb-iot的覆盖范围。

为了充分利用运用于旧网的旧站站址，将新网设置在已有的旧基站上，使得在目标区域内新网能够以最少的站址资源满足覆盖需求，本发明实施例提供一种基站选址方法，图1为本发明一示范性实施例中的基站选址方法的流程图，包括以下步骤：

s102：在目标区域内将旧网的旧站站址作为候选基站，在每一所述候选基站上新网的可覆盖范围包括与同一基站上所述旧网的覆盖区重叠的第一范围，以及与所述旧网的覆盖区不重叠的第二范围。

新网可以为nb-iot网络，旧网可以为gsm或lte网络。由于nb-iot的覆盖范围跟同频段的gsm或者lte网络相比，有20db的增益。因此，nb-iot应用于旧站站址上时除了可以覆盖同一基站上旧网的覆盖区的第一范围，还可以覆盖旧网的覆盖区之外的第二范围。具体的，第一范围可以与旧网的覆盖区重叠，第二范围与旧网的覆盖区不重叠。如图2所示，图中小三角形为旧站站址，以在其中两个小三角形上设置新网为例，每个候选基站上新网的覆盖范围包括第一范围a和第二范围b。当然，实际应用中，由于地图信息等因素，第一范围可以不是圆形，第二范围也不是环形，不再赘述。

s104：基于所述旧网的实测信号，获取所述新网在所述第一范围内的的第一信号。

本发明实施例中，新网可以为nb-iot网络，旧网可以为gsm或lte网络。当然，新网不局限于nb-iot网络，旧网也不局限于gsm或lte网络，只要新网相比旧网存在增益即可以采用本发明实施例的基站选址方法。

若旧网为gsm网络，新网nb-iot在第一范围内的第一信号记为nrsrp¹，nrsrp¹＝rxlev_gsm-10*log(12)-a，式中rxlev_gsm为gsm网络的实测信号，nrb为lte系统带宽对应的rb数量，a为频段偏置。

如旧网为lte网络，新网nb-iot在第一范围内的第一信号nrsrp¹＝rsrp_lte+10*log(nrb)-a，式中rsrp_lte为lte网络的实测信号，nrb为lte系统带宽对应的rb数量，a为频段偏置。

频段偏置a＝33.9*log(fnb-f)，其中fnb为nb-iot网络的工作频段，f为实测数据网络的工作频段。

基于旧网的实测信号，通过上述计算可以较为准确地获得新网在第一范围内的第一信号。

参图2，旧网的实测信号包括主小区a1的信号，以及相邻小区a2的信号。第一范围a包括主小区a1和相邻小区a2。

s106：依据所述候选基站上天线的高度和/或地图信息，获取所述新网在所述第二范围内的第二信号。

具体的，s106包括s1061、s1062和s1063。

s1061：依据所述候选基站上天线的高度和/或地图信息，获得所述新网在所述第一范围内的第一仿真信号，以及所述新网在所述第二范围内的第二仿真信号。

具体的，根据候选基站上天线的高度结合地图信息，可以先根据传播模型仿真计算得到新网在第一范围内的第一仿真信号，新网在第二范围内的第二仿真信号。传播模型可以为cost231-hata模型，当然，根据新网的种类和实际需求，也可以采用其他传播模型，不再赘述。

s1062：获取所述第一信号与所述第一仿真信号的强度偏差。

获取仿真得到的第一仿真信号与实测换算得到的第一信号之间的强度差值作为强度偏差，例如，第一信号为nrsrp¹，第一仿真信号为nrsrp¹pre，则偏差δclutter＝nrsrp¹-nrsrp¹pre。具体的，偏差可以为每类clutter上的偏差。

s1063：基于所述偏差，对所述第二仿真信号进行修正后得到第二信号。

由于第二范围内仿真得到的第二仿真信号准确度较差，为此需要对其进行修正。因此，利用s1062中的偏差，对第二仿真信号修正后得到第二信号。第二信号为nrsrp²，第二仿真信号为nrsrp²pre，则可知nrsrp²＝nrsrp²pre+δclutter。

由此，通过仿真与实测相结合，可以较为准确地获得新网在第二范围内的第二信号。

s108：将所述目标区域栅格化，并结合所述第一信号和所述第二信号获取每个所述候选基站上所述新网在各栅格上是否有信号覆盖。

栅格化的目的在于方便对目标区域内的信号覆盖情况依据栅格数量进行评估。

参图2，目标区域栅格化后分为多个按序排列的栅格。

s108中包括s1081和s1082。

s1081：结合所述第一信号和所述第二信号获取每个所述候选基站上所述新网在各栅格上的单路信号强度。

整合第一信号和第二信号，获得每个候选基站上新网在目标区域内的各栅格的单路信号强度，单路信号强度是至每个候选基站所覆盖范围的信号强度。

s1082：当所述单路信号强度至大于预设值时判断所述栅格为有信号覆盖，否则为无信号覆盖。

可以将预设值的门限设为-115dbm，当在一栅格上单路信号强度大于等于-115dbm，表示该栅格有信号覆盖，否则为无信号覆盖。当然，根据本领域对通信条件的不同要求，预设值可以取不同值，例如-125dbm。

s110：确定所述候选基站中的第一目标基站集，所述第一目标基站集的基站数量占所述候选基站的数量比例最小，且所述目标区域内被信号覆盖的所述栅格的数量最大。

具体的，可以采用集合覆盖的方法快速得到第一目标基站集，以通过尽量少的nb-iot基站数量，达到目标区域内的最大覆盖。

此外，当在同一栅格上有两个及以上的单路信号强度大于预设值，表示该栅格为至少两个基站的重复覆盖区。当然，在实际中，由于需要基站的切换使用需求，可以设置为同一栅格上有三个及以上的单路信号强度大于预设值时，表示该栅格为重复覆盖区。预设值的范围可以为-115dbm至-125dbm。

实际应用中，第一目标基站集的基座数量除了尽量少，以及目标区域内达到最大的覆盖区外，还需要考虑重复覆盖的问题。

为了实现从候选基座中快速地确定第一目标基站集，本发明实施例构建快速评价函数，用于快速确定第一目标基站集。

快速评价函数为：

式中，

z:第一目标基站集中的基座总数量。

t：目标覆盖区域栅格总数量。

表示成覆盖函数，所有能够被基站覆盖的栅格块的总和越大越好，被选中的基站越多，覆盖的栅格数就会越多；

重叠覆盖惩罚函数。如果每个栅格上存在多个基站对此进行了重复覆盖，则需要对此进行惩罚。被选择的基站数量越多，每个栅格栅格块上重叠的信号就会越多，惩罚也就越大，与形成了制约。

其中，

i：为栅格编号；

j：候选站点编号；

gi：在某栅格编号i上，是否被覆盖，只要大于等于1个基站再此栅格上有覆盖，则gi＝1，否则为0；

a：重叠惩罚因子，取值范围0～1；

bj：此候选基站是否被选中，如果被选中则bj＝1，否则为0；

oi：候选基站j是否在栅格编号i有覆盖，如有则oi＝1，否则为0。

为解决上述集合覆盖优化问题，可以采用的算法包括但不限于遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法、粒子群算法等。

本发明实施例以遗传算法为例，结合图3，介绍求解过程。

第一，确定编码：对候选站点是否被选中的站点做编码标记，选中为1，不选中为0。第二，初始化种群：根据上述确定的编码规则，随机产生n组种群。本例中有j个候选基站，则产生了n组由0和1组成的长度为j的编码方案。第三，适应度计算：针对上述产生的n组方案进行适应度计算，即为评价函数：第四，判断是否满足退出条件，即z是否处于收敛阶段，如果连续n代方案都处于收敛，则满足退出条件。满足退出条件后，得到局部最优解集合，记录上述连续n代方案作为第一目标基站集；不满足退出条件，则继续进入第五步。第五，选择：把当前n各种群中适应最高的个体遗传到下一代中。可以采用相对适应度概率来确定各各个体是否需要复制到下一代种群中，计算出种群中所有各体的适应度总合z后，再计算每个个体相对适应度的概率zj/z，最后，根据概率大小来决定该个体是否进入下一代的可能性。第六，交叉：在n个个体之间的某些基因位，进行交叉替换，把本个体上某个相对适应度较低的基因，用其他个体上该位置上相对适应度较高的基因替代。第七，变异：对个体以一个较小的概率对基因位上的基因做随机变异，完成后进入第三步，再次继续适应度计算。

由于步骤s110中，为了快速得到较优的方案，故集合求解的评价函数是做了一定程度的简化，而这种简化会导致对于干扰的评估相对不那么敏感。具体的，集合求解对于干扰的评价，是该栅格点上有几路信号覆盖，每多一路在评价时就会多一点惩罚。但是，在实际的无线通信上，考虑的是信噪比，即重点考虑主邻小区之间的电平差值，即主邻小区电平差值超过一定门限，对于信噪比的影响很小。但是这个维度的影响，在集合求解的维度无法刻画出来。

为此，需要对多组第一目标基站集继续评价，以获取最优的第二目标基站集。因此，本发明实施例的基站选址方法，还包括s112：仿真评估，从第一目标基站集中确定第二目标基站集。

s112包括s1121和s1122。

s1121：构建评价模型，所述评价模型的变量包括所述目标区域内有信号覆盖的比例，以及重复覆盖度的比例。

评价模型的覆盖评估包括两个维度：维度1是信号强度rspr>目标值target1的比例，且记为p，target1的取值可以为-115dbm至-125dbm之间；维度2是重复覆盖度<目标值target2的比例，且即为q。重复覆盖的定义是，在某一栅格上，存在3路以上的邻区满足与其主小区的信号强度的差值大于6db，则判定该栅格为重复覆盖栅格。该栅格存在重复覆盖，则意味则该栅格存在干扰导致的质量差现象。

评价模型为，cost＝m*p+n*q，式中，m为覆盖系数，n为质量系数。m、n的取值范围为0至1之间，可以取0.3、0.5、0.8等等。

s1122：利用所述评价模型对每一组所述第一目标基站集进行评价，并确定第二目标基站集。

通过上述评价模型，对多组第一目标基站集依次评价，得到cost数值为低的一个第一目标基站集作为第二目标基站集。

图4为本发明又一示范性实施例中基站选址装置的模块图。基站选址装置200包括：

基站候选模块210，用于在目标区域内将旧网的旧站站址作为候选基站，在每一所述候选基站上新网的可覆盖范围包括与同一基站上所述旧网的覆盖区重叠的第一范围，以及与所述旧网的覆盖区不重叠的第二范围；

第一信号获取模块220，用于基于所述旧网的实测信号，获取所述新网在所述第一范围内的的第一信号；

第二信号获取模块230，用于依据所述候选基站上天线的高度和/或地图信息，获取所述新网在所述第二范围内的第二信号；

覆盖判断模块240，用于将所述目标区域栅格化，并结合所述第一信号和所述第二信号获取每个所述候选基站上所述新网在各栅格上是否有信号覆盖；

第一目标基站集确定模块250，用于确定所述候选基站中的第一目标基站集，所述第一目标基站集的基站数量占所述候选基站的数量比例最小，且所述目标区域内被信号覆盖的所述栅格的数量最大。

上述的基站选址装置200，所述新网为nb-iot网络，所述新网在所述第一范围内的的第一信号记为nrsrp¹；

当所述旧网为gsm网络时，nrsrp¹＝rxlev_gsm-10*log(12)-a；

当所述旧网为lte网络时,nrsrp¹＝rsrp_lte+10*log(nrb)-a；

其中rxlev_gsm为gsm网络的实测信号,rsrp_lte为lte网络的实测信号，nrb为lte系统带宽对应的rb数量，a为频段偏置。

上述的基站选址装置200，所述第二信号获取模块230包括：

第二仿真信号获取子模块，用于依据所述候选基站上天线的高度和/或地图信息，获得所述新网在所述第一范围内的第一仿真信号，以及所述新网在所述第二范围内的第二仿真信号；

偏差获取子模块，用于获取所述第一信号与所述第一仿真信号的强度偏差；

修正子模块，用于基于所述偏差，对所述第二仿真信号进行修正后得到第二信号。

上述的基站选址装置200，所述覆盖判断模块240包括：

单路信号强度确定子模块，用于结合所述第一信号和所述第二信号获取每个所述候选基站上所述新网在各栅格上的单路信号强度；

栅格覆盖确定子模块，用于当所述单路信号强度至大于预设值时判断所述栅格为有信号覆盖，否则为无信号覆盖。

上述的基站选址装置，当至少两个所述候选基站上所述新网的信号覆盖于同一所述栅格时，所述栅格为重复覆盖区；

所述基站选址装置200还包括：

第二目标基站集确定模块，用于从第一目标基站集中确定第二目标基站集。

本申请实施例提供的基站选址装置还可以执行图1中服务器执行的方法，并实现服务器在图1所示实施例的功能，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，计算机程序被所述处理器执行时实现上述基站选址方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基站选址方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(read-onlymemory，简称rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)、磁碟或者光盘等。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上所述的具体实例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。