基于线性规划考虑信号损耗的5G基站选址方法和装置与流程

本申请涉及5g，尤其是涉及一种基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法和装置。

背景技术：

1、第五代移动通信技术（5th generation mobile communication technology，简称5g）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，5g设施是实现万物互联的网络基础设施，将应用在更多元的场景中，例如自动驾驶领域。

2、在多元的场景中，一些业务对5g网络的覆盖性能具有更高的要求，例如，对于自动驾驶领域，如果网络覆盖不够，则可能造成数据同步不及时，进而产生安全隐患。

3、但是，5g网络的工作频段相比于3g/4g 网络来说更高，通常采用毫米波或厘米波进行传输，毫米波和厘米波在传播过程中受建筑物等阻挡的损耗更大，这就导致5g基站信号覆盖能力远不及3g/4g基站，这也使得在相同覆盖范围内需建设更多的5g基站才能满足信号使用需求，所以，更加科学、高效的选址布局技术方法，可以极大的节省投资成本。

4、现有的基站选址方式主要是使用模拟软件，依靠通信专业技术人员人工逐点进行基站选址，模拟软件使用复杂，单次选址耗时长。且在实际工作中，具有很多不可控因素，例如建筑物自身物理条件不适合、土地权属洽商不顺利等，所以选址方案还需要进行修改，最终方案通常需要多次选址才能确定，这就使得最终方案的确定耗时更长。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法和装置，节约了人力成本，选址模拟效果也更加符合实际，提升了5g基站选址的效率。

2、第一方面，本发明提供一种基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法，包括：基于规划范围内的空间数据，构建被观察表面的栅格数据层；按照指定设站原则选定预设个数的候选5g基站点，根据3gpp协议的5g传播模型，基于被观察表面的栅格数据层计算各候选5g基站点至被观察表面的信号路径损耗；基于观察表面的信号路径损耗以及损耗标准，通过目标覆盖优化模型确定目标基站选址信息。

3、在可选的实施方式中，空间数据至少包括地形数据和建筑数据；基于规划范围内的空间数据，构建被观察表面的栅格数据层，包括：将规划范围内的地形数据转换为地形栅格数据，并通过第一栅格值表征地形高度值；将规划范围内的建筑数据转换为建筑栅格数据，并通第二栅格值表征建筑高度值；将建筑栅格数据叠加至地形栅格数据上，将地形高度值和建筑高度值进行叠加，得到目标高度数据，构建被观察表面的栅格数据层。

4、在可选的实施方式中，根据3gpp协议的5g传播模型，基于被观察表面的栅格数据层计算各候选5g基站点至被观察表面的信号路径损耗，包括：将各候选5g基站点和各候选5g基站点对应的栅格表面位置转化为带有高度信息的3d矢量点；基于3gpp 38.901协议，按照5g传播模型计算各候选5g基站点到被观察表面各点的信号路径损耗；其中，5g传播模型包括uma传播模型。

5、在可选的实施方式中，按照运营商要求或相关标准规范，将信号强度按照是否符合损耗标准转化为二值化矩阵，其中二值化中的第一值用于指示符合损耗标准，第二值用于指示不符合损耗标准；删除现状基站的覆盖范围内符合损耗标准的被观察表面栅格点所在矩阵行；将剩余待选矩阵数据导入目标覆盖优化模型，确定目标基站选址信息。

6、在可选的实施方式中，目标覆盖优化模型包括目标成本全覆盖优化模型和指定成本目标覆盖优化模型；方法还包括：先构建覆盖率满足第一覆盖标准且建站数量满足第一数量标准的目标成本全覆盖优化模型；其中，目标成本全覆盖优化模型的第一目标函数为：

7、，第一约束条件：其中，j为栅格编号；i为候选5g基站点编号；m为基站总数；；

8、逐渐减少基站数量，构建覆盖率达到预设覆盖标准且建站数量少于预设数量阈值的指定成本目标覆盖优化模型；

9、其中，指定成本目标覆盖优化模型的第二目标函数为：

10、，第二约束条件：，；其中，l为指定基站个数。

11、在可选的实施方式中，在按照指定设站原则选定预设个数的候选5g基站点之后，方法还包括：设置观察参数，通过视域分析工具生成每个候选5g基站点至被观察表面栅格的可见性结果。

12、在可选的实施方式中，通过目标覆盖优化模型确定目标基站选址信息之后，方法还包括：提取包含现状基站的所有被选中基站点至被观察表面的信号路径损耗矩阵；计算每一被观察表面栅格点至各选中基站点信号损耗的最低值；将各基站点损耗最低值结果进行可视化，得到信号覆盖性能图。

13、第二方面，本发明提供一种基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址装置，包括：栅格构建模块，用于基于规划范围内的空间数据，构建被观察表面的栅格数据层；路径损耗计算模块，用于按照指定设站原则选定预设个数的候选5g基站点，根据3gpp协议的5g传播模型，基于被观察表面的栅格数据层计算各候选5g基站点至被观察表面的信号路径损耗；选址模块，用于基于观察表面的信号路径损耗以及损耗标准，通过目标覆盖优化模型确定目标基站选址信息。

14、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现前述实施方式任一项的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法。

15、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现前述实施方式任一项的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法。

16、本申请提供的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法和装置，充分考虑了5g信号传播过程中的信号损耗，通过简便易用的线性规划模型实现了大规模5g基站选址的快速决策，节约了人力成本，选址模拟效果也更加符合实际，提升了5g基站选址的效率。

技术特征：

1.一种基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法，其特征在于，所述空间数据至少包括地形数据和建筑数据；基于规划范围内的空间数据，构建被观察表面的栅格数据层，包括：

3.根据权利要求1所述的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法，其特征在于，根据3gpp协议的5g传播模型，基于所述被观察表面的栅格数据层计算各候选5g基站点至被观察表面的信号路径损耗，包括：

4.根据权利要求1所述的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法，其特征在于，基于观察表面的信号路径损耗以及损耗标准，通过目标覆盖优化模型确定目标基站选址信息，包括：

5.根据权利要求4所述的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法，其特征在于，所述目标覆盖优化模型包括目标成本全覆盖优化模型和指定成本目标覆盖优化模型；

6.根据权利要求1所述的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法，其特征在于，在按照指定设站原则选定预设个数的候选5g基站点之后，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法，其特征在于，通过目标覆盖优化模型确定目标基站选址信息之后，所述方法还包括：

8.一种基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至7任一项所述的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现权利要求1至7任一项所述的基于线性规划考虑信号损耗的5g基站选址方法。

技术总结
本申请提供了一种基于线性规划考虑信号损耗的5G基站选址方法和装置，涉及5G技术领域，该方法包括：基于规划范围内的空间数据，构建被观察表面的栅格数据层；按照指定设站原则选定预设个数的候选5G基站点，根据3GPP协议的5G传播模型，基于被观察表面的栅格数据层计算各候选5G基站点至被观察表面的信号路径损耗；基于观察表面的信号路径损耗以及损耗标准，通过目标覆盖优化模型确定目标基站选址信息。本申请节约了人力成本，选址模拟效果也更加符合实际，提升了5G基站选址的效率。

技术研发人员：孙钰泉,吴兰若,王竹宁,张晓东,何莲娜,徐彦峰,贺健
受保护的技术使用者：北京市城市规划设计研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29