專利名稱：室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前隨著移動通信的高速發(fā)展，室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。移動通信領(lǐng) 域，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要用于解決建筑物內(nèi)信號的覆蓋和熱點(diǎn)話務(wù)的吸收。隨著城市高速發(fā)展、 移動運(yùn)營商的日益激烈的競爭，以及未來新一代網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等新業(yè)務(wù)的大量需求， 可以預(yù)見室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)需求將會維持高速的發(fā)展。目前一個大型的移動通信本地網(wǎng)一 年在室內(nèi)分布系統(tǒng)方面的投資達(dá)到1億人民幣，多年來這方面的投資仍以每年10%—20%的 速度在增長。
室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的主干路由以及無源、有源器件的選取與安放位置等非常復(fù)雜，是系統(tǒng)設(shè) 計的主要內(nèi)容。路由可以看作是一個樹型網(wǎng)絡(luò)，其末端節(jié)點(diǎn)(天線)可達(dá)數(shù)千個，中間節(jié)點(diǎn) 包括有源節(jié)點(diǎn)和無源節(jié)點(diǎn)，有十幾種類型，數(shù)量也可達(dá)數(shù)千個，不同的器件有不同的插入損 耗特性。各個節(jié)點(diǎn)之間由饋線連接，饋線有多種選擇，不同的饋線有不同的插入損耗特性。 這些都是影響到室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)、維護(hù)成本以及最終實(shí)施效果的主要因素。目前室內(nèi)覆 蓋系統(tǒng)設(shè)計審核與后續(xù)優(yōu)化主要依靠人工完成，復(fù)雜且繁瑣，工作量大且耗時時間長，而且 設(shè)計方案的質(zhì)暈與設(shè)計人員的專業(yè)水平密切相關(guān)，設(shè)計方案無法在質(zhì)暈上得到保障。另外要 想達(dá)到室內(nèi)分布系統(tǒng)主干路由以及無源、有源器件的選取與安放位置的最優(yōu)化，如果單純依 靠人工經(jīng)驗(yàn)的話，需要付出大量的時間與人力。目前尚沒有一套室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計工具與系 統(tǒng)能取代人工完成室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的自動設(shè)計與審核。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，木發(fā)明提供一種室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)，其中包括: 界面輸入模塊，通過輸入界面讓用戶錄入信息，作為設(shè)計的初始條件；Visio導(dǎo)入模塊，提 供一套Visio模具以及可嵌入Visio的插件，使用戶可在編輯完平面安裝圖后將井外的拓?fù)?結(jié)構(gòu)直接從Visio導(dǎo)入到系統(tǒng)中；數(shù)學(xué)建模和核心計算模塊，根據(jù)用戶輸入的初始信息以及用戶選擇的分布模型，構(gòu)造出描述室無線信號室內(nèi)分布系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并調(diào)用核心求解器 進(jìn)行計算，從各種器件、器件安放位置以及不同路由的所有組合當(dāng)中，選出最佳組合數(shù)據(jù) 統(tǒng)計模塊，對使用的所有饋線、無源/有源器件進(jìn)行分類統(tǒng)計，并計算出材料總成本，并且對 網(wǎng)絡(luò)上各個結(jié)點(diǎn)以及天線口的功率進(jìn)行統(tǒng)計；表格輸出模塊輸出材料清單和天線口功率清 單；Visio導(dǎo)出模塊將自動設(shè)計得到的方案系統(tǒng)原理圖以Visio格式輸出。
優(yōu)選地，作為設(shè)計的初始條件的用戶錄入信息包括建筑物信息、室內(nèi)基站信息、天線信 息以及饋線、耦合器和功分器設(shè)備的信息。
優(yōu)選地，所述最佳組合是滿足天線口功率在限定范圍內(nèi)最大、饋線長度最短、無源/有源 器件使用最少的組合。
優(yōu)選地，所述清單是Excel格式的。
本發(fā)明還提供一種室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化方法，其中包括以下步驟(1)通過界面輸入 模塊，獲取描述信息，并通過Visio導(dǎo)入模塊獲取井外的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這些信息構(gòu)成求解問題 的初始條件；(2)根據(jù)初始信息，選擇設(shè)計模型根據(jù)用戶需要從分流模型和耙式模型中選 擇一種模型；(3)根據(jù)所選擇的模型，對站點(diǎn)劃分區(qū)對于分流模型，劃分過程包括Section 劃分模塊和Band劃分模塊；對于耙式模型，劃分過程包括Band劃分模塊和Band內(nèi)Section 劃分模塊；(4)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型在數(shù)學(xué)模型構(gòu)造模塊中，以室內(nèi)分布系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)， 將通過以上過程得到的Band、 Section中器件和饋線的信息構(gòu)造為0-1整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型；
(5)調(diào)用核心求解器以數(shù)學(xué)模型構(gòu)造模塊的輸出作為核心求解器的輸入，使用"強(qiáng)迫選擇 分枝定界法"求解該數(shù)學(xué)模型依次執(zhí)行主控函數(shù)、初始可行解搜索函數(shù)和快速0-1單純形 求解器函數(shù)。若問題有解，則求解器返回所有器件和饋線應(yīng)選用的類型，使得室內(nèi)分布系統(tǒng) 在滿足天線口功率需求的前提下達(dá)到成本最低；(6)輸出最佳方案若問題有解，從核心求 解器可得到室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計的一個最佳方案，基于該方案，系統(tǒng)一方面可通過Visio導(dǎo)出 模塊將方案的系統(tǒng)原理圖以標(biāo)準(zhǔn)的樣式輸出，另一方面可通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊對方案中的材料 進(jìn)行分類統(tǒng)計、對功率進(jìn)行統(tǒng)計，并可通過表格輸出模塊將統(tǒng)計結(jié)果輸出為Excel文檔。
優(yōu)選地，步驟(1)中所述描述信息包括建筑物信息，包括層數(shù)、每層樓高；室內(nèi)基站 信息，包括輸出功率、位置；天線信息，包括所在樓層、距井距離、所需功率；以及饋線、 耦合器和功分器設(shè)備的信息，包括損耗、價格。
優(yōu)選地，步驟(2)中，設(shè)計模型的選擇過程中，對于每層天線布放數(shù)很少、樓層較高的 站點(diǎn)適合選用分流模型；而對于每層樓都比較平均的布放了若干面天線的站點(diǎn)適合選用耙式 模型。優(yōu)選地，對于一個已經(jīng)完成劃分的站點(diǎn)可確定以下器件的安放位置以及饋線的長度為 每個Section安放一個功分器，功分器放在此Section所轄樓層中某一層，具體放在哪一層 的原則所放置樓層將導(dǎo)致該Section所用總饋線長度最短；分流模型為每個Section放置 一個耦合器，除Band的末端， 一般是耦合器與功分器同一層，末端的耦合器，具體放在哪一 層的原則所放置樓層將導(dǎo)致該耦合器與下轄的兩個功分器之間的總饋線長度最短；耙式模 型為每個Band放置一個功分器，具體放在哪一層的原則與該Band所管轄的所有天線總距 離最短；組建一個虛擬功分器，把機(jī)房出來的饋線連到此功分器的輸入端，此功分器的每個 輸出端作為一個Band的輸入。
優(yōu)選地，步驟(4)中所述構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的具體步驟是a)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù) 目標(biāo)函數(shù)的工程意義是器件和饋線的總成本，總成本=三級結(jié)構(gòu)中的功分器和耦合器成本+ 各級之間的饋線成本；b)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的選擇性約束條件選擇性約束條件的工程意義是指 饋線必須在可選的饋線類型(如1/2"饋線、7/8"饋線)中選擇一種，耦合器必須在可選的 耦合器類型(如6dB耦合器、10dB耦合等等)中選擇一種，功分器必須在可選的功分器類型 (如二功分、三功分、四功分)中選擇一種；c)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的需求約束條件需求約束條 件是指到達(dá)天線口的功率必須大于或等于天線口的需求功率；d)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的變量變量 是指每級中的功分器、耦合器及各級之間的饋線類型。
本發(fā)明有兩大主要功能
(1) 智能設(shè)計功能它能夠根據(jù)設(shè)計人員給定的初始條件(室內(nèi)基站輸出功率，樓層天 線安裝面數(shù)等)，通過計算機(jī)窮舉計算各種器件、器件安放位置以及不同路由的所有組合， 從所有組合的功率計算結(jié)果當(dāng)中選出能滿足天線口功率最大、饋線長度最短、器件使用最少 的最佳組合(需要特別指出的是有源器件數(shù)目最少對提高整個室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號質(zhì)量、減 少建設(shè)維護(hù)成本有特別重要的意義)，這樣的最佳組合能夠在實(shí)現(xiàn)室內(nèi)分布系統(tǒng)質(zhì)量最大化 的同時實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本最低。
(2) 方案審核功能能夠?qū)κ覂?nèi)覆蓋廠家提交的設(shè)計方案進(jìn)行合理性驗(yàn)算，輸出相應(yīng)計 算報告指出設(shè)計方案當(dāng)中所使用器件、安裝位置與饋線路由的不合理之處以及是否有不達(dá)標(biāo) 的室內(nèi)覆蓋部分(天線口過低或天線口功率不均衡等)，提高目前2G/3G室內(nèi)覆蓋設(shè)計方案 的審核效率，減少人力成本投入。 的有益效果是，利用計算機(jī)取代人腦實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計智能化，室內(nèi)覆蓋自 動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)利用計算機(jī)自動完成室內(nèi)分布系統(tǒng)最佳方案的設(shè)計，在 7減少室內(nèi)覆蓋技術(shù)人員的工作量，提高室內(nèi)覆蓋設(shè)計與審核的工作效率與質(zhì)量50倍以上。 系統(tǒng)使用后，可以在保證信號質(zhì)量的前提下最大限度的減少有源/無源器件的使用，站點(diǎn)建設(shè) 成本大幅下降，站均節(jié)省設(shè)備投資20%，可節(jié)省大量的站點(diǎn)建設(shè)費(fèi)用。


圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施例的示例性室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)的功能模塊圖； 圖2示出了本發(fā)明的實(shí)施例的示例性室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)的功能模塊中各子模塊 的處理流程以及模塊之間的關(guān)系；
圖3示出了本發(fā)明的實(shí)施例的示例性室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)的分流模型示意圖； 圖4示出了本發(fā)明的實(shí)施例的示例性室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)的耙式模型示意圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)將設(shè)計人員現(xiàn)場勘察后確定的設(shè)計目標(biāo)作為初 始條件，通過構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計算法，自動完成室內(nèi)分布系統(tǒng)的最佳方 案的設(shè)計，并形成標(biāo)準(zhǔn)的工程文檔。系統(tǒng)包括六大功能模塊(如圖l):
(1) 界面輸入模塊主要功能是通過友好的輸入界面讓用戶錄入現(xiàn)場勘察后得到的建筑 物信息、室內(nèi)基站信息、天線信息以及饋線、耦合器和功分器等設(shè)備的信息，作為設(shè)計的初 始條件；
(2) Visio導(dǎo)入模塊主要功能是提供一套Visio模具以及可嵌入Visio的插件，使用
戶可在編輯完平面安裝圖后將井外的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接從Visio導(dǎo)入到系統(tǒng)中；
(3) 數(shù)學(xué)建模和核心計算模塊主要功能是根據(jù)用戶輸入的初始信息(最小所需的天口
功率，饋線的長度等)以及用戶選擇的分布模型，構(gòu)造出描述室無線信號室內(nèi)分布系統(tǒng)的數(shù) 學(xué)模型，并調(diào)用核心求解器進(jìn)行計算，從各種器件、器件安放位置以及不同路由的所有組合 當(dāng)中，選出能滿足天線口功率在限定范圍內(nèi)最大、饋線長度最短、無源/有源器件使用最少的
最佳組合；
(4) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊主要功能是一方面對方案中使用的所有饋線、無源/有源器件進(jìn)行 分類統(tǒng)計，并計算出方案的材料總成本；另一方面對網(wǎng)絡(luò)上各個結(jié)點(diǎn)以及天線口的功率進(jìn)行 統(tǒng)計；
(5) 表格輸出模塊主要功能是輸出Excel格式的材料清單、天線口功率清單等；
8(6)Visio導(dǎo)出模塊主要功能是將自動設(shè)計得到的方案系統(tǒng)原理圖以Visio格式輸出， 其中可包含主干的拓?fù)浜蜆菍悠矫娴耐負(fù)?。在系統(tǒng)原理圖上使用標(biāo)準(zhǔn)的模具來表示各類型器 件，并對每一結(jié)點(diǎn)的功率、類型以及每一連線的功率損耗、長度進(jìn)行清晰的標(biāo)注。
上述六大功能模塊通過相互協(xié)作，涵蓋了室內(nèi)覆蓋自動優(yōu)化設(shè)計的全過程，其中數(shù)學(xué)建 模和核心計算模塊是最重要的模塊。圖2展示了該模塊中各子模塊的處理流程，以及它與其 他模塊之間的關(guān)系-
a)獲取建筑、天線和材料的描述信息通過界面輸入模塊，系統(tǒng)獲取到建筑物信息(包
括層數(shù)、每層樓高)、室內(nèi)基站信息(包括輸出功率、位置)、天線信息(包括所在樓層、 距井距離、所需功率)以及饋線、耦合器和功分器等設(shè)備的信息(包括損耗、價格)，并通 過Visio導(dǎo)入模塊獲取井外的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這些信息構(gòu)成了求解問題的初始條件。
(2)選擇模型自動設(shè)計系統(tǒng)目前支持兩種模型分流模型和耙式模型。這兩種模型是 根據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計人員常用的設(shè)計模式，以及參考了大量的國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)抽象出來的。首 先，我們假設(shè)一個室內(nèi)分布系統(tǒng)總是按三級來設(shè)計，其中-
第一級使用一個由一或多個功分器組成的虛擬功分器，把功率均分到若干個區(qū)(Bemd)。 使用虛擬功分器的目的是為了有更多路的輸出；
第二級使用耦合器(二路功分器看作為1: 1的耦合器)來針對不同的段(Section, 也稱為子Band)分配不同功率；或者使用功分器把功率再均分到若千段中；
第三級每個Section用功分器把功率均分到所管轄的天線上。
分流模型是指第一級虛擬功分器位于所有天線所在樓層的中央，從第一級均分出來的功 率在第二級(Band級)中使用耦合器進(jìn)行上下分流(如圖3)。分流模型分流后在每一支流上 饋線只會往下或往上走，從直觀上看比較節(jié)省饋線的用量，但也存在一定的局限，例如1) 在某種情況下，分流模型會引起靠近"上游"部分的功率偏高，末端功率偏低的問題；2)對 于分流模型，耦合器是必須的設(shè)備，而由于設(shè)備質(zhì)量的問題，在某些項(xiàng)目中可能會不希望使 用到耦合器。
耙式模型是指在第二級(Baiid級)中使用一個功分器進(jìn)行分枝，形成了一個從室內(nèi)基站 開始每級都使用功分器進(jìn)行l(wèi):n分枝的模型，猶如一個耙狀(如圖4)。耙式模型對功率劃分 較為平均，使用的設(shè)備也比分流模型要少，但與分流模型相比會存在著浪費(fèi)饋線的問題。
選用哪種分布模型可由用戶配置，分別進(jìn)行嘗試。 一般情況下，每層天線布放數(shù)很少、 樓層較高的站點(diǎn)適合選用分流模型；而每層樓都比較平均的布放了若干面天線的站點(diǎn)適合選
9用耙式模型。
(3) 劃分區(qū)
分流模型劃分對于分流模型，劃分過程包括兩個子模塊Section劃分模塊和Band劃 分模塊。在Section劃分模塊中，劃分的原則是使得每個Section所包含的多個天線所需功 率之和最接近一致。由于每個Section是由一個功分器管轄，因而一個Section能夠管轄多 少枚天線需要考慮到功分器的輸出限制(如2蕓K蕓4)。 Section劃分模塊的輸出將作為Band 劃分模塊的輸入。在Band劃分模塊中，以劃分后的Section為元素，使用同樣的算法，求解 將哪些Section劃入同一個Band。劃分的原則是每個Band所管轄的多個Section所需功率 之和最接近一致，而每個Band所需功率的計算方式為該Band所管轄的多個Section中所有 天線所需功率之和。
耙式模型劃分對于耙式模型，劃分過程包括兩個子模塊Band劃分模塊和Band內(nèi) Section劃分模塊。在Band劃分模塊中，劃分的原則是使得每個Band所包含的多個天線所 需的功率以及Band前由于層高造成的饋線功率損耗之和最接近一致。由于每個Band是由一 個功分器管轄，每個Section也是由一個功分器管轄，因而一個Band能夠管轄天線數(shù)為2X 2蕓K蕓4X4。在Band內(nèi)Section劃分模塊中，枚舉當(dāng)前Band劃分Section的所有可行方式。 由于Band和Section各由一個功分器管轄，劃分的組合方式很有限，使得枚舉成為可能。最 終，可從所有可行方式中得到最優(yōu)的Section劃分方式。
對于一個已經(jīng)完成劃分的站點(diǎn)可確定以下器件的安放位置以及饋線的長度-
*為每個Section安放一個功分器。功分器放在此Section所轄樓層中某一層。具體放在 哪一層的原則所放置樓層將導(dǎo)致該Section所用總饋線長度最短。
分流模型為每個Section放置一個耦合器。除Band的末端， 一般是耦合器與功分器同一 層。末端的耦合器，具體放在哪一層的原則所放置樓層將導(dǎo)致該耦合器與下轄的兩個 功分器之間的總饋線長度最短。
爭耙式模型為每個Band放置一個功分器。具體放在哪一層的原則與該Band所管轄的所 有天線總距離最短。
*組建一個虛擬功分器，把機(jī)房出來的饋線連到此功分器的輸入端。此功分器的每個輸出 端作為一個Band的輸入。
(4) 構(gòu)造數(shù)學(xué)模型在數(shù)學(xué)模型構(gòu)造模塊中，以室內(nèi)分布系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，將通過 以上過程得到的Barid、 Section中器件和饋線的信息構(gòu)造為0-1整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。步驟如 下-a) 構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)的工程意義是器件和饋線的總成本，總成本=三
級結(jié)構(gòu)中的功分器和耦合器成本+各級之間的饋線成本。
b) 構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的選擇性約束條件選擇性約束條件的工程意義是指饋線必須在可選的
饋線類型(如1/2"饋線、7/8"饋線)中選擇一種，耦合器必須在可選的耦合器類型(如 6dB耦合器、10dB耦合等等)中選擇一種，功分器必須在可選的功分器類型(如二功分、 三功分、四功分)中選擇一種。
C)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的需求約束條件需求約束條件是指到達(dá)天線口的功率必須大于或等于
天線口的需求功率。
d)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的變量變量是指每級中的功分器、耦合器及各級之間的饋線類型。
(5) 調(diào)用核心求解器以數(shù)學(xué)模型構(gòu)造模塊的輸出作為核心求解器的輸入，使用"強(qiáng)迫 選擇分枝定界法"求解該數(shù)學(xué)模型依次執(zhí)行主控函數(shù)、初始可行解搜索函數(shù)和快速0-1單 純形求解器函數(shù)。若問題有解，則求解器返回所有器件和饋線應(yīng)選用的類型，使得室內(nèi)分布 系統(tǒng)在滿足天線口功率需求的前提下達(dá)到成本最低。
(6) 輸出最佳方案若問題有解，從核心求解器可得到室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計的一個最佳方 案?；谠摲桨福到y(tǒng)一方面可通過Visio導(dǎo)出模塊將方案的系統(tǒng)原理圖以標(biāo)準(zhǔn)的樣式輸出， 另一方面可通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊對方案中的材料進(jìn)行分類統(tǒng)計、對功率進(jìn)行統(tǒng)計，并可通過表 格輸出模塊將統(tǒng)計結(jié)果輸出為Excel文檔。
本發(fā)明使引入計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)最優(yōu)化求解成為可能，最終用計算機(jī)取 代人腦實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計和審核的自動化與智能化，充分利用計算機(jī)強(qiáng)大運(yùn)算能力完成 室內(nèi)分布系統(tǒng)最佳方案的自動設(shè)計?？蓸O大地減少室內(nèi)覆蓋技術(shù)人員的工作量，提高室內(nèi)覆 蓋設(shè)計與審核的工作效率，最大限度節(jié)省站點(diǎn)建設(shè)成本。
本發(fā)明主要包括兩個重要的算法和5個關(guān)鍵技術(shù)
兩個重要的算法為強(qiáng)迫收斂分支定界法和強(qiáng)制選擇分支定界法。
5個關(guān)鍵技術(shù)分別為
(1) 在室內(nèi)覆蓋設(shè)計領(lǐng)域當(dāng)中首次將計算機(jī)由原來的輔助繪圖工具變?yōu)橹悄茉O(shè)計工具，
充分利用計算機(jī)強(qiáng)大運(yùn)算能力完成室內(nèi)分布系統(tǒng)最佳方案的自動設(shè)計；
(2) 系統(tǒng)自動完成室內(nèi)分布系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)與天線口功率的計算，擺脫繁瑣的人工功率計算， 能夠大大提高室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計與審核的效率；
11(3) 系統(tǒng)自動完成室內(nèi)分布系統(tǒng)主干路由、器件的選取與安放位置的最優(yōu)設(shè)計，在大大 縮短設(shè)計時間的同時最大限度地提高了室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量、降低了室內(nèi)分布系統(tǒng)的建 設(shè)成本；
(4) 系統(tǒng)自動完成對室內(nèi)覆蓋設(shè)計方案的審核，大大減少2G/3G室內(nèi)覆蓋設(shè)計方案審核 的工作量，提高方案審核的效率；
(5) 使用本智能設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)，我司今后可以獨(dú)立進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計，不再需要 室內(nèi)覆蓋廠家進(jìn)行設(shè)計。
利用本發(fā)明， 一方面計算機(jī)取代人工完成了室內(nèi)分布系統(tǒng)方案的自動化設(shè)計，大大提高 了方案設(shè)計、審核的工作效率，原來一個100面天線左右的中型站點(diǎn)的設(shè)計方案需要大約2 天-3天左右，釆用室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計系統(tǒng)只需要0.5-1小時，設(shè)計效率提高50倍以上；另
一方面通過本發(fā)明設(shè)計出來的方案在天線口功率普遍比人工設(shè)計方案高的同時，站均節(jié)省設(shè) 備投資10%-20%，以2006年廣州移動室內(nèi)覆蓋網(wǎng)優(yōu)投資6980萬元來計算，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的 應(yīng)用將每年節(jié)省生產(chǎn)成本698萬元-1396萬元，設(shè)計工作節(jié)省人力成本300萬元，審核工作 節(jié)省人力成本769萬元，合計每年2465萬元。
這里公開的實(shí)施例是示例性的，其僅是為了對本發(fā)明進(jìn)行解釋說明，而并不是對本發(fā)明 的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)見的改良和擴(kuò)展都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1. 一種室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)，其中包括界面輸入模塊，通過輸入界面讓用戶錄入信息，作為設(shè)計的初始條件；Visio導(dǎo)入模塊，提供一套Visio模具以及可嵌入Visio的插件，使用戶可在編輯完平面安裝圖后將井外的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接從Visio導(dǎo)入到系統(tǒng)中；數(shù)學(xué)建模和核心計算模塊，根據(jù)用戶輸入的初始信息以及用戶選擇的分布模型，構(gòu)造出描述室無線信號室內(nèi)分布系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并調(diào)用核心求解器進(jìn)行計算，從各種器件、器件安放位置以及不同路由的所有組合當(dāng)中，選出最佳組合；數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊，對使用的所有饋線、無源/有源器件進(jìn)行分類統(tǒng)計，并計算出材料總成本，并且對網(wǎng)絡(luò)上各個結(jié)點(diǎn)以及天線口的功率進(jìn)行統(tǒng)計；表格輸出模塊輸出材料清單和天線口功率清單；Visio導(dǎo)出模塊將自動設(shè)計得到的方案系統(tǒng)原理圖以Visio格式輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)，其中作為設(shè)計的初始條件的用戶錄入信息包括建筑物信息、室內(nèi)基站信息、天線信息以及饋 線、耦合器和功分器設(shè)備的信息。
3. 如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)，其中所述最佳組合是滿足天線口功率在限定范圍內(nèi)最大、饋線長度最短、無源/有源器件使用 最少的組合。
4. 如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)，其中 所述清單是Excel格式的。
5. —種室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化方法，其中包括以下步驟(1) 通過界面輸入模塊，獲取描述信息，并通過Visio導(dǎo)入模塊獲取井外的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 這些信息構(gòu)成求解問題的初始條件；(2) 根據(jù)初始信息，選擇設(shè)計模型根據(jù)用戶需要從分流模型和耙式模型中選擇一種模型；(3) 根據(jù)所選擇的模型，對站點(diǎn)劃分區(qū)對于分流模型，劃分過程包括Section劃分模 塊和Band劃分模塊；對于耙式模型，劃分過程包括Band劃分模塊和Band內(nèi)Section劃分模 塊；(4) 構(gòu)造數(shù)學(xué)模型在數(shù)學(xué)模型構(gòu)造模塊中，以室內(nèi)分布系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，將通過 以上過程得到的Band、 Section中器件和饋線的信息構(gòu)造為0-1整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型；(5) 調(diào)用核心求解器以數(shù)學(xué)模型構(gòu)造模塊的輸出作為核心求解器的輸入，使用"強(qiáng)迫 選擇分枝定界法"求解該數(shù)學(xué)模型依次執(zhí)行主控函數(shù)、初始可行解搜索函數(shù)和快速0-1單 純形求解器函數(shù)。若問題有解，則求解器返回所有器件和饋線應(yīng)選用的類型，使得室內(nèi)分布 系統(tǒng)在滿足天線口功率需求的前提下達(dá)到成本最低；(6) 輸出最佳方案若問題有解，從核心求解器可得到室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計的一個最佳方 案，基于該方案，系統(tǒng)一方面可通過Visio導(dǎo)出模塊將方案的系統(tǒng)原理圖以標(biāo)準(zhǔn)的樣式輸出， 另一方面可通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊對方案中的材料進(jìn)行分類統(tǒng)計、對功率進(jìn)行統(tǒng)計，并可通過表 格輸出模塊將統(tǒng)計結(jié)果輸出為Excel文檔。
6. 如權(quán)利要求5所述的室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化方法，其中步驟(1)中所述描述信息包括建筑物信息，包括層數(shù)、每層樓高；室內(nèi)基站信息，包 括輸出功率、位置；天線信息，包括所在樓層、距井距離、所需功率；以及饋線、耦合器和 功分器設(shè)備的信息，包括損耗、價格。
7. 如權(quán)利要求5所述的室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化方法，其中步驟(2)中，設(shè)計模型的選擇過程中，對于每層天線布放數(shù)很少、樓層較高的站點(diǎn)適合選用分流模型；而對于每層樓都比較平均的布放了若干面天線的站點(diǎn)適合選用耙式模型。
8. 如權(quán)利要求5所述的室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化方法，其中對于一個已經(jīng)完成劃分的站點(diǎn)可確定以下器件的安放位置以及饋線的長度為每個Section安放一個功分器，功分器放在此Section所轄樓層中某一層，具體放在哪一層的原則所放置樓層將導(dǎo)致該Section所用總饋線長度最短；分流模型為每個Section放置一個耦合器，除Band的末端， 一般是耦合器與功分器同一層，末端的耦合器，具體放在哪一層的原則所放置樓層將導(dǎo)致該耦合器與下轄的兩個功分器之間的總饋線長度最短；耙式模型為每個Band放置一個功分器，具體放在哪一層的原則與該Band所管轄的所 有天線總距離最短；組建一個虛擬功分器，把機(jī)房出來的饋線連到此功分器的輸入端，此功分器的每個輸出端作為一個Band的輸入。
9.如權(quán)利要求5所述的室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化方法，其中 步驟(4)中所述構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的具體步驟是a) 構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)的工程意義是器件和饋線的總成本，總成本=三 級結(jié)構(gòu)中的功分器和耦合器成本+各級之間的饋線成本；b) 構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的選擇性約束條件選擇性約束條件的工程意義是指饋線必須在可選的 饋線類型(如1/2"饋線、7/8"饋線)中選擇一種，耦合器必須在可選的耦合器類型(如6dB耦合器、10dB耦合等等)中選擇一種，功分器必須在可選的功分器類型(如 二功分、三功分、四功分)中選擇一種；C)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的需求約束條件需求約束條件是指到達(dá)天線口的功率必須大于或等于天線口的需求功率；d)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的變量變量是指每級中的功分器、耦合器及各級之間的饋線類型。
全文摘要
一種室內(nèi)覆蓋自動設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)及方法，其中包括界面輸入模塊，Visio導(dǎo)入模塊，數(shù)學(xué)建模和核心計算模塊，數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊，表格輸出模塊以及Visio導(dǎo)出模塊。其利用計算機(jī)自動完成室內(nèi)分布系統(tǒng)最佳方案的設(shè)計，在室內(nèi)覆蓋設(shè)計領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計的自動化，整體設(shè)計不再需要人工參與。
文檔編號H04W16/00GK101511090SQ20081021938
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者張建輝, 宣 李, 李少斌, 李志堅, 楊文俊, 海 黃 申請人:中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司