天线权值确定方法、装置、设备及计算机存储介质与流程

1.本技术属于无线通信技术领域，尤其涉及一种天线权值确定方法、装置、设备及计算机存储介质。


背景技术：

2.随着5g技术的发展，作为5g关键技术的大规模天线(massive multiple-input multiple-output，massive mimo)技术也急需得到发展。为了提高天线的传送和接收效果，需要对天线权值进行优化。现有的天线权值确定方法是获取用户的位置的二维信息数据，对数据进行栅格化处理。通过位置数据得到天线的期望覆盖范围，并调整天线权值覆盖范围达到提高通信效果的目的。
3.现有的技术主要局限于二维方向上，对于垂直方向上的增益没有很好的改善方法，在实际应用中精确度不足，无法获得很好的通信效果。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种在天线权值确定方法、装置、设备及计算机存储介质，能够根据终端的经度、纬度和海拔三维位置数据生成三维点云块，并依据生成的三维点云块和预设的天线权值计算得到目标天线权值。
5.第一方面，本技术实施例提供一种天线权值确定方法，方法包括：
6.获取终端位置数据和信号强度数据，终端位置数据为三维位置数据；
7.基于终端位置数据和信号强度数据生成三维点云块；
8.基于三维点云块确定天线权值；
9.基于天线权值和预设的天线权值确定目标天线权值。
10.第二方面，本技术实施例提供了一种天线权值确定装置，装置包括：
11.获取模块，用于获取终端位置数据和信号强度数据，终端位置数据为三维位置数据；
12.生成模块，用于基于终端位置数据和信号强度数据生成三维点云块；
13.第一确定模块，用于基于三维点云块确定天线权值；
14.第二确定模块，用于基于天线权值和预设的天线权值确定目标天线权值。
15.第三方面，本技术实施例提供了一种天线权值确定设备，设备包括：
16.处理器，以及存储有计算机程序指令的存储器；
17.处理器读取并执行计算机程序指令，以实现如第一方面的天线权值确定方法。
18.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机存储介质，
19.计算机存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面的天线权值确定方法。
20.本技术实施例的天线权值确定方法、装置、设备及计算机存储介质，能够获取终端的三维位置数据并生成三维点云块，根据三维点云块数据计算天线权值，并与预设的天线
权值进行比较，确定目标天线权值，具有较高的精确度。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本技术实施例提供的一种天线权值确定方法的流程示意图；
23.图2是本技术实施例提供的预设天线权值示意图；
24.图3是本技术实施例提供的一种天线扫描范围权值确定方法的示意图；
25.图4是本技术实施例提供的一种天线扫描范围权值确定方法的示意图；
26.图5是本技术实施例提供的一种天线波束个数权值确定方法的示意图；
27.图6是本技术实施例提供的一种天线波束个数权值确定方法的示意图；
28.图7是本技术实施例提供的一种电子倾角权值确定方法的示意图；
29.图8是本技术实施例提供的一种天线权值确定装置的结构示意图；
30.图9是本技术实施例提供的一种天线权值确定设备的结构示意图。
具体实施方式
31.下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本技术，而不是限定本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本技术的示例来提供对本技术更好的理解。
32.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
33.目前，为了改善通信的质量，5g采用了massive mimo技术，该技术增加了垂直维度的信号。但是现有的针对天线权值计算的方案是基于用户终端的二维数据进行栅格化处理，缺少垂直方向的数据，导致最终的结果精确度较低，效果较差。
34.为了解决现有技术问题，本技术实施例提供了一种天线权值确定方法、装置、设备及计算机存储介质。下面首先对本技术实施例所提供的天线权值确定方法进行介绍。
35.图1示出了本技术一个实施例提供的天线权值确定方法的流程示意图。如图1所示，该方法可以包括以下步骤：
36.s110、获取终端位置数据和信号强度数据，所述终端位置数据为三维位置数据。
37.在一些实施例中，获取小区内用户终端采样点的三维位置数据和信号强度数据，其中，信号强度数据包括上行信号强度数据，下行信号强度数据和下行信号质量数据。其
中，下行质量为信号与干扰加噪声比(signal to interference plus noise ratio，sinr)。
38.s120、基于终端位置数据和信号强度数据生成三维点云块。
39.在一些实施例中，利用pointnet++技术，根据终端位置数据以及信号强度数据对用户终端采样点进行分割，生成多个三维点云块。
40.具体地，通过终端位置数据和信号强度数据，pointnet++先对点云进行采样和划分区域，在小区区域内用基础的pointnet++网络进行特征提取并不断迭代，将高维的点反距离插值得到与低维相同的点数，再进行特征融合，使用pointnet提取特征，最后对于每一点的权重进行全局的归一化并分割成多个块，即多个三维点云块。
41.在一些实施例中，信号强度数据利用均匀分布的方法映射至0～255的区间，用于表征三维点云块的颜色的rgb值，信号强度数据包括上行信号强度、下行信号强度以及下行质量，对应rgb颜色中的r、g、b参数。其中，映射公式如下：
42.x
new
＝255*(x-x
min
)/(x
max-x
min
)
43.其中，x
min
，x
max
，x，x
new
分别为信号强度数据的最小值，信号强度数据的最大值，信号强度数据值和映射后的数据值。具体地，x
min
，x
max
，x，x
new
分别为上行信号强度的最小值，上行信号强度的最大值，上行信号的强度值，映射后的数据值，或者，x
min
，x
max
，x，x
new
分别为下行信号强度的最小值，下行信号强度的最大值，下行信号的强度值，映射后的数据值，或者，x
min
，x
max
，x，x
new
分别为下行质量的最小值，下行质量的最大值，下行质量值，映射后的数据值。
44.s130、基于三维点云块确定天线权值。
45.在一些实施例中，基于三维点云块确定天线权值之前，还要剔除离群点。剔除离群点的方法具体如下：设定三维点云的数据为x＝{x1，x2，
…
，xn}。其中xi(i＝1，2,
…
,n)为终端采样点，对于每一个采样点xi，根据该点的三维位置数据计算该点到其他点的距离d
ij
。选择k个与点xi距离最近的点对应的距离(d
ij1
,d
ij2
,...,d
ijk
)，并计算均值di＝sum(d
ij1
,d
ij2
,...,d
ijk
)/k，将di作为用户终端采样点xi判断异常的特征值。计算每个点xi对应的di的均值dm及标准差dv，离群点阈值公式为thr＝dm+s*dm。当di》thr时，判定点xi为离群点，剔除该点及对应的终端数据。其中k和s为控制参数，推荐的取值范围为5≤k《100，2≤s《5，具体的控制参数的取值范围可以根据实际需要进行设定，对此不作限定。
46.s140、基于天线权值和预设的天线权值确定目标天线权值。
47.在一些实施例中，根据计算得到的天线权值从预设的多种天线权值中选择最相近的天线权值作为目标天线权值。预设的天线权值如图2所示，对应多种使用场景，例如：第一种方案，即场景1对应的水平扫描范围权值为105
°
，水平面波束个数为8，垂直扫描范围为6
°
，垂直面波束个数为2，该波束的特点是可获得远点相对高的增益，也可以保证近点用户的接入等等。具体的，预设的天线权值对于不同小区来说是不同的，可以根据实际情况进行设置，对此不做限定。
48.本技术实施例提供的天线权值确定方法，可以根据小区范围内多个用户终端的三维位置数据和信号强度数据生成三维点云块，并根据三维点云块确定三维空间内的天线权值。基于确定的天线权值和预设的天线权值可以确定通信效果更好的天线权值方案，具有较高的精准度。
49.在一些实施例中，天线权值包括：天线的扫描范围权值和波束个数权值；基于三维点云块确定天线权值，包括：确定三维点云块投影在第一平面和第二平面的投影数据，第一平面和所述第二平面相互垂直；基于投影在第一平面和第二平面上的投影数据确定天线权值。针对天线的扫描范围权值的确定，具体如图3所示，将天线所在位置q映射到第一平面点o处，以点o为顶点引出天线方位角方向的射线om。将三维点云块映射到第一平面，得到多个投影an。根据映射得到的投影数据，确定两条o点引出的射线，使所有投影数据都位于两条射线夹角内，并使该夹角角度最小，确定的水平扫描范围权值为2*max(∠lom,∠mor)。如图4所示，将三维点云块映射到om所在的第二平面，根据映射得到的投影数据，确定两条从o点引出的射线，使所有投影数据都位于两条射线夹角内，并使该夹角角度最小，确定的垂直扫描范围权值为∠aqb。根据天线水平扫描范围权值和天线垂直扫描范围权值，可以确定天线的扫描范围权值。其中，第一平面为水平平面，第二平面为垂直平面。针对天线的波束个数权值的确定，具体如图5所示，根据三维点云块在第一平面的投影确定多个投影区域an。具体地，取a1投影区域，记为1个水平波束进行覆盖，取a2投影区域，判断a2投影区域和a1投影区域的重叠面积，若a2∩a1的面积/a2的面积大于等于第一预设阈值，则a1+a2区域仍记为1个水平波束进行覆盖，不再增加波束；若a2∩a1的面积/a2的面积小于第一预设阈值，则a1+a2区域记为2个水平波束进行覆盖，即增加1个水平波束。依次取ai(i＝1,2,
…
,n)投影区域，判断a(i+1)区域与ai投影区域重叠面积，当a(i+1)∩ai的面积/a(i+1)的面积大于等于第一预设阈值时，不再增加水平波束，当a(i+1)∩ai的面积/a(i+1)的面积小于第一预设阈值时，增加1个水平波束。直至取完最后一个投影区域an，即得到水平方向的波束个数权值。根据三维点云块在垂直方向上的投影，如图6所示，以及垂直波束的最大扫描范围
ɑ
°
，从射线qa开始，按照顺时针方向确定垂直波束个数，直至射线qb，采用与水平方向的波束个数权值相同的计算方法，可以得到天线的垂直波束个数权值。根据天线的水平波束个数权值和垂直波束个数权值可以得到天线的波束个数权值。其中，第一预设阈值设置为0.6，具体数值可以根据实际情况进行设定，对此不作限定。
50.在一些实施例中，天线权值还包括：天线的电子倾角权值；基于三维点云块确定天线权值，包括：确定三维点云块的中心点；基于中心点对应的电子倾角确定天线的电子倾角权值。具体如图7所示，根据三维点云块数据计算中心点h，计算天线正对该点h时的倾角，减去天线固定配置的物理下倾角，得到天线的电子倾角权值。
51.本技术实施例提供的天线权值确定方法，可以基于终端的三维位置数据生成三维点云块，并进一步生成三维点云块的投影数据，并基于投影数据进行三维空间内的天线权值的确定，能够确定通信效果较好的天线权值，具有较高的精确度。
52.在一些实施例中，终端三维位置数据包括经度、纬度和海拔。
53.在一些实施例中，将天线权值和预设的天线权值进行匹配得到目标天线权值。具体地，首先匹配天线扫描范围。判断是否满足|期望水平扫描范围-水平扫描范围参数|≤水平扫描范围参数*第二预设阈值，再判断是否满足|期望垂直扫描范围
–
垂直扫描范围参数|≤垂直扫描范围参数*第二预设阈值，筛选得到符合条件的天线权值方案，再对满足天线扫描范围条件的天线权值方案进行波束个数权值的匹配。其中，平均差异值更小的方案，优先级更高；水平扫描范围参数对应图2中不同场景下的水平扫描范围数据，垂直扫描范围参数对应图2中不同场景下的垂直扫描范围数据。当所有方案均不满足该条件时，选择差异值最
小的方案。匹配波束个数权值时，首先进行垂直方向的波束个数权值匹配，选择与图2中垂直方向的波束个数差异值最小的方案；再进行水平方向上的波束个数权值匹配，同样，选择与图2中水平方向的波束个数差异值最小的方案，对筛选后的方案进行电子倾角权值设置。根据小区支持的电子倾角的范围确定差异值最小的电子倾角值作为目标天线的电子倾角权值。最终确定的天线权值方案对应的权值数据和目标天线的电子倾角权值即为目标天线权值。其中，第二预设阈值为0.15，具体第二预设阈值可以根据实际情况进行设置，对此不作限定。
54.本技术实施例提供的天线权值确定方法，可以根据小区范围内多个用户终端的三维位置数据和信号强度数据生成三维点云块，并根据三维点云块对天线的扫描范围、波束个数以及电子倾角参数进行水平方向和垂直方向上的权值确定。基于天线权值和预设的天线权值可以确定通信效果更好的目标天线权值，具有较高的精准度。
55.图8是本技术实施例提供的一种天线权值确定装置结构示意图。如图8所示，该装置800包括获取模块810、生成模块820、第一确定模块830、第二确定模块840。
56.获取模块800，用于获取终端位置数据和信号强度数据，终端位置数据为三维位置数据。
57.生成模块810，用于基于终端位置数据和信号强度数据生成三维点云块。
58.第一确定模块820，用于基于三维点云块确定天线权值。
59.第二确定模块830，用于基于天线权值和预设的天线权值确定目标天线权值。
60.在一些实施例中，天线权值包括：天线的扫描范围权值和波束个数权值；基于所述三维点云块确定天线权值，包括：确定三维点云块投影在第一平面和第二平面的投影数据，第一平面和所述第二平面相互垂直；基于投影在第一平面的第二平面上的投影数据确定天线权值。
61.在一些实施例中，天线权值还包括：天线的电子倾角权值；基于三维点云块确定天线权值，包括：确定三维点云块的中心点；基于中心点对应的电子倾角确定天线的电子倾角权值。
62.在一些实施例中，终端三维数据包括：经度、纬度和海拔。
63.本技术实施例提供的天线权值确定装置800，可以根据小区范围内用户终端的三维位置数据和信号强度数据生成三维点云块，并根据三维点云块对天线扫描范围权值、波束个数权值和电子倾角权值进行计算，并于预设的天线权值进行对比确定最终的目标天线权值，具有较高的精确度。
64.需要说明的是，图8实施例的装置可作为上述各实施例的用于各实施例的方法中的执行主体，可以实现各个方法中的相应流程，实现相同的技术效果，为了简洁，此方面内容不在赘述。
65.图9示出了本技术实施例提供的天线权值确定的硬件结构示意图。
66.在天线权值确定设备可以包括处理器901以及存储有计算机程序指令的存储器902。
67.具体地，上述处理器901可以包括中央处理器(central processing unit，cpu)，或者特定集成电路(application specific integrated circuit，asic)，或者可以被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。
68.存储器902可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器902可包括硬盘驱动器(hard disk drive，hdd)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(universal serial bus，usb)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在一个实例中，存储器902可以包括可移除或不可移除(或固定)的介质，或者存储器902是非易失性固态存储器。存储器902可在综合网关容灾设备的内部或外部。
69.在一个实例中，存储器902可包括只读存储器(rom)，随机存取存储器(ram)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器902包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本技术的一方面的方法所描述的操作。
70.处理器901通过读取并执行存储器902中存储的计算机程序指令，以实现图1所示实施例中的方法/步骤s110至s140，并达到图1所示实例执行其方法/步骤达到的相应技术效果，为简洁描述在此不再赘述。
71.在一个示例中，天线权值确定设备还可包括通信接口903和总线910。其中，如图9所示，处理器901、存储器902、通信接口903通过总线910连接并完成相互间的通信。
72.通信接口903，主要用于实现本技术实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
73.总线910包括硬件、软件或两者，将天线权值确定设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(accelerated graphics port，agp)或其他图形总线、增强工业标准架构(extended industry standard architecture，eisa)总线、前端总线(front side bus，fsb)、超传输(hyper transport，ht)互连、工业标准架构(industry standard architecture，isa)总线、无限带宽互连、低引脚数(lpc)总线、存储器总线、微信道架构(mca)总线、外围组件互连(pci)总线、pci-express(pci-x)总线、串行高级技术附件(sata)总线、视频电子标准协会局部(vlb)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线910可包括一个或多个总线。尽管本技术实施例描述和示出了特定的总线，但本技术考虑任何合适的总线或互连。
74.该天线权值确定设备可以基于用户终端的三维位置数据和信号强度数据执行本技术实施例中的天线权值确定方法，从而实现结合图1描述的天线权值确定方法。
75.另外，结合上述实施例中的天线权值确定方法，本技术实施例可提供一种计算机存储介质来实现。该计算机存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种在天线权值确定方法。
76.需要明确的是，本技术并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本技术的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本技术的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
77.以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本技术
的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、rom、闪存、可擦除rom(erom)、软盘、cd-rom、光盘、硬盘、光纤介质、射频(radio frequency，rf)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
78.还需要说明的是，本技术中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本技术不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
79.上面参考根据本技术的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本技术的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
80.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。