專利名稱：無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng) 及方法。
背景技術：
城市無線通信環(huán)境具備復雜，動態(tài)變化性高的特性。部署后的城市無線接入 網，當具體的地理環(huán)境發(fā)生變化時，會對城市無線覆蓋產生影響甚至發(fā)生異常。如新建 高大建筑物的陰影效應會導致覆蓋間隙的產生。處于覆蓋異常區(qū)域的用戶服務質量下 降，甚至出現(xiàn)通信中斷的現(xiàn)象。如何快速準確的偵測到覆蓋異常的區(qū)域，成為覆蓋優(yōu)化 和補償?shù)南葲Q條件。目前，傳統(tǒng)的城區(qū)無線網絡覆蓋異常的偵測，主要是由測試人員攜帶專用測試 儀器如空中接口測試工具、路測儀表、測試終端、GPS接收機等等，在特定的時間內對 某一區(qū)域進行大量路測。但是通過人工方法進行覆蓋異常的偵測在人力、物力上都有很 大的消耗，采集方法成本高，采集到的只能反映到部分區(qū)域的網絡覆蓋情況，具有一定 的局限性，并且數(shù)據(jù)量少，缺乏實時性，發(fā)現(xiàn)和解決的周期長。隨著城市話務量的不斷 提高，使得城市中的小區(qū)部署更加密集，且部署情況更加復雜，人工偵測方法很難適應 這種情況，有必要引入一種通過自主管理的方式對無線網絡覆蓋異常進行自偵測。
發(fā)明內容
(一 )要解決的技術問題本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種無線接入網小區(qū)覆蓋異常自偵測系統(tǒng) 及方法，以降低偵測成本、提高偵測的實時性與準確性。( 二 )技術方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括信息采集模塊，用于實時采集小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信息；覆蓋評估模塊，與所 述信息采集模塊相連，用于根據(jù)所述小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信息進行城區(qū)環(huán)境評估及小 區(qū)覆蓋評估，并確定小區(qū)覆蓋等級，制定數(shù)據(jù)采集策略；用戶數(shù)據(jù)分析處理模塊，與所 述覆蓋評估模塊相連，用于采集篩選的用戶的通信數(shù)據(jù)，統(tǒng)計通話信息及數(shù)據(jù)信息，記 錄用戶通信異常時的地理坐標并加入時間戳，生成覆蓋異常反應區(qū)域圖。其中，該系統(tǒng)還包括進程控制增強模塊，與所述信息采集模塊以及覆蓋評估 模塊相連，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集策略以及用戶的通信頻率和活動范圍，篩選用戶，確 定數(shù)據(jù)采集對象，同時為作為數(shù)據(jù)采集對象的用戶提供地理定位支持。其中，該系統(tǒng)還包括支撐模塊，與所述信息采集模塊以及覆蓋評估模塊相 連，用于存儲所述信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)以及所述覆蓋評估模塊確定的小區(qū)覆蓋等級 fn息ο其中，所述覆蓋評估模塊進一步包括城區(qū)環(huán)境評估單元，用于根據(jù)城區(qū)環(huán)境信息進行城區(qū)環(huán)境評估；小區(qū)覆蓋評估單元，用于根據(jù)小區(qū)信息進行小區(qū)覆蓋評估；綜 合評估單元，用于根據(jù)所述城區(qū)環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估結果，確定小區(qū)覆蓋等級，制 定覆蓋策略。本發(fā)明還提供了一種基于上述系統(tǒng)的無線接入網覆蓋異常自偵測方法，該方法 包括步驟Si.實時采集小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信息；S2.根據(jù)所述小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信息進行城區(qū)環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估，并 確定小區(qū)覆蓋等級，制定采集策略；S3.采集篩選出的用戶的通信數(shù)據(jù)，判斷是否存在通信異常，若存在，則執(zhí)行步 驟S4，否則，結束偵測過程；S4.記錄通信異常發(fā)生的位置和時間，對異常區(qū)域進行分析迭代，生成覆蓋異常 反應區(qū)域圖。其中，步驟S2進一步包括S2.1根據(jù)所述城區(qū)環(huán)境信息，進行城區(qū)環(huán)境評估；S2.2根據(jù)所述小區(qū)信息，進行小區(qū)覆蓋評估；S2.3根據(jù)所述城區(qū)環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估結果，確定小區(qū)覆蓋等級，制定覆
蓋策略。其中，在步驟S3與步驟S4之間還包括根據(jù)所述小區(qū)覆蓋等級以及用戶的通信頻 率和活動范圍，篩選用戶，確定數(shù)據(jù)采集對象的步驟。其中，步驟S2.1進一步包括S2.ll計算建筑物遮擋區(qū)域直徑，計算公式為
_ diBhiB
n _ h +h -h Γπnia 卞 Hih niB<,
ra =—r~
.d,B其中，ru為小區(qū)i的基站形成的遮擋區(qū)域的長直徑，dlB為小區(qū)i的基站與建筑物 的水平距離，hlB為建筑物高度，hm為小區(qū)i的基站天線的基本高度，hlh為小區(qū)i的基站 天線的地理高度，rl2表示小區(qū)i的基站形成的遮擋區(qū)域的短遮擋半徑，1^為建筑物的平均 寬度，d',為小區(qū)i的基站到遮擋區(qū)域中心的距離；S2.12計算建筑物遮擋區(qū)域面積，計算公式為
(^β+ηι^Β+ηι)A1 = YuAbm其中，(xB，yB)為建筑物的位置坐標，(χΒ+Γι1，yB+rl2)遮擋區(qū)域的最遠遮擋點的 位置坐標，A1為所有滿足條件的區(qū)域的面積和；S2.13計算城區(qū)環(huán)境信息覆蓋異常區(qū)域面積Ab，計算公式為Ab = minoverlap (AL..k)其中，Inin0verIap(Au)為城區(qū)內所有基站的最小陰影交疊面積，k為建筑物后 的塊的個數(shù)，Abm為每個塊的基本面積。其中，步驟S2.2進一步包括
S2.21利用萊斯衰落模型，計算小區(qū)內指定區(qū)域接收信號強度高于設定的門限值 的概率，計算公式為
1 Px>_xa = JiixJ—exp
% οΛ
(2x + A2)J1OX
ξ
exp
Χ^2πσ2
(ξ2(\ηΧ-Ιημ)2^
J
dx其中，Xtl為所述設定的門限值，單位為瓦特，A為平均主傳輸路徑，X為小區(qū) 平均傳輸功率，σ (dB)表示本地平均標準差，μ為平均路徑損耗，ξ = 10/lnl0 ；S2.22計算小區(qū)覆蓋異常區(qū)域面積Ac,計算公式為
gu = wO · Px>x() ■ G, gaccept = max^l.,
^C = /Abin
6 accept < 卯其中，&為塊k從小區(qū)i接收到的增益的評估，G1為小區(qū)i的基本天線增益，W。 為調整因子，ga。_為塊k的最終接受增益，&為最低通信門限，Abm為每個塊的基本面 積。其中，步驟S2.3進一步包括S2.31根據(jù)所述城區(qū)環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估結果計算建筑物后的每一個塊的綜 合評估值，計算公式為 Valuek =
W1Ac+W2A3
^bin其中，W1和W2為權重調整因子；S2.32根據(jù)所述綜合評估值，將塊分級，并根據(jù)分級確定作為數(shù)據(jù)采集對象的用 戶的個數(shù)。(三)有益效果本發(fā)明的系統(tǒng)及方法引入城區(qū)環(huán)境評估和小區(qū)覆蓋評估結合的方式，較為準確 的預測城市高概率覆蓋異常區(qū)域，從而有針對性的采集和分析該區(qū)域用戶的通信信息， 最終通過迭代的方式更精確的發(fā)現(xiàn)城市小區(qū)覆蓋異常。通過覆蓋評估和用戶篩選，可減 少采集用戶數(shù)據(jù)對網絡帶來的流量負擔。通過記錄用戶通信異常的位置和時間，可較為 準確和及時的發(fā)現(xiàn)覆蓋異常區(qū)域。
圖1為依照本發(fā)明一種實施方式的無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)結構圖；圖2為依照本發(fā)明一種實施方式的無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)中覆蓋評估 模塊結構圖；圖3為依照本發(fā)明一種實施方式的無線接入網覆蓋異常自偵測方法流程圖。
具體實施例方式對于本發(fā)明所提出的無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)及方法，結合附圖和實施 例詳細說明。如圖1所示，依照本發(fā)明一種實施方式的無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)，包括信息采集模塊101，用于實時采集小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信息，小區(qū)基本信息包 括基站增益、傳輸功率、小區(qū)ID、用戶ID、以及天線高度等，城區(qū)環(huán)境信息包括建 筑物高度、建筑物密度、以及地理坐標等，為覆蓋評估模塊102提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。覆蓋評估模塊102，與信息采集模塊101相連，用于根據(jù)采集的小區(qū)信息以及城 區(qū)環(huán)境信息觸發(fā)城市環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估，對不同的區(qū)域，獲取綜合覆蓋不確定性 和穩(wěn)定性評估值，并確定小區(qū)覆蓋等級，制定數(shù)據(jù)采集策略。與支撐模塊105相連，更 新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。用戶數(shù)據(jù)分析處理模塊103，與覆蓋評估模塊102相連，接收到覆蓋評估模塊 102發(fā)送的數(shù)據(jù)采集策略后，采集篩選的用戶的通信數(shù)據(jù)，統(tǒng)計通話信息(掉話率以及切 換率)及數(shù)據(jù)信息(吞吐率以及誤比特率)，記錄用戶通信異常時的地理坐標并加入時間 戳，結合電子地圖，生成覆蓋異常反應區(qū)域圖。進程控制增強模塊104，與信息采集模塊101以及覆蓋評估模塊102相連，用 于根據(jù)數(shù)據(jù)采集策略，篩選用戶，選取通信頻率大和活動范圍廣的用戶作為數(shù)據(jù)采集對 象，同時為作為數(shù)據(jù)采集對象的用戶提供地理定位支持。支撐模塊105，與信息采集模塊101以及覆蓋評估模塊102相連，存儲偵測信 息，并實現(xiàn)系統(tǒng)級別的策略支持和更新。其中，覆蓋評估模塊102是本系統(tǒng)的核心，如圖2所示，該模塊進一步包括城區(qū)環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫201，主要存儲城市地理數(shù)據(jù)的基本信息，包括建筑物密 度、平均高度、街道寬度、海拔等，與城區(qū)環(huán)境評估單元203相連，為其提供基本數(shù) 據(jù)。小區(qū)信息數(shù)據(jù)庫202，主要存儲小區(qū)基站的基本數(shù)據(jù)信息，包括基站高度、天線 仰角傾角、天線增益、平均小區(qū)負載數(shù)等，與小區(qū)覆蓋評估單元204相連，為其提供基 本數(shù)據(jù)。城區(qū)環(huán)境評估單元203，用于根據(jù)城區(qū)環(huán)境信息進行城區(qū)環(huán)境評估，和城區(qū)環(huán)境 信息數(shù)據(jù)庫201和城區(qū)環(huán)境評估數(shù)據(jù)庫205相連。城區(qū)環(huán)境評估主要從城市具體地理環(huán) 境的角度對覆蓋的穩(wěn)定性進行評估。當基站周圍新建一個高大的建筑物，在建筑物后的 塊，由于建筑物遮擋產生的陰影效應，可能會出現(xiàn)覆蓋間隙，而這些區(qū)域無法通過小區(qū) 覆蓋評估獲得。其進行城區(qū)環(huán)境評估的方法如下首先，從視距的角度，計算建筑物遮擋區(qū)域直徑，計算公式為
— d iBhiB
n 一 h +h -h Γπnia 卞 rlih niB( 1 、,C 1 ； ra =—r~其中，ru為小區(qū)i的基站形成的遮擋區(qū)域的長直徑，dlB為小區(qū)i的基站與建筑物 的水平距離，hlB為建筑物高度，hm為小區(qū)i的基站天線的基本高度，即天線從底部到頂 部的長度，hlh為小區(qū)i的基站天線的地理高度，rl2表示小區(qū)i的基站形成的遮擋區(qū)域的短 遮擋半徑，rlB為建筑物的平均寬度，d',為小區(qū)i的基站到遮擋區(qū)域中心的距離；
然后，計算建筑物形成的遮擋塊的面積A1和，計算公式為
(^Β+^η^Β+ηι)A1= Y^Abm(2)其中，(xB，yB)為建筑物的位置坐標，(Χβ+Γι1，yB+rl2)遮擋區(qū)域的最遠遮擋點的 位置坐標，Abm為每個遮擋塊的基本面積；最后，計算城區(qū)環(huán)境信息覆蓋異常區(qū)域面積Ab，計算公式為Ab = minoverlap (AL..k) (3)其中，Inin0verIap(Au)為城區(qū)內所有基站的最小陰影交疊面積，k為建筑物后 的塊的個數(shù)。小區(qū)覆蓋評估單元204，與小區(qū)信息數(shù)據(jù)庫202和小區(qū)覆蓋評估數(shù)據(jù)庫206相 連，主要根據(jù)小區(qū)配置信息，從平均的角度評估各個遮擋塊的覆蓋不確定性和穩(wěn)定性， 即進行小區(qū)覆蓋評估。其進行小區(qū)覆蓋評估的方法包括首先，利用萊斯衰落模型，計算小區(qū)內指定區(qū)域接收信號強度高于設定的門限 值的概率，計算公式為
權利要求
1.一種無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 信息采集模塊，用于實時采集小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信息；覆蓋評估模塊，與所述信息采集模塊相連，用于根據(jù)所述小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信 息進行城區(qū)環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估，并確定小區(qū)覆蓋等級，制定數(shù)據(jù)采集策略；用戶數(shù)據(jù)分析處理模塊，與所述覆蓋評估模塊相連，用于采集篩選的用戶的通信數(shù) 據(jù)，統(tǒng)計通話信息及數(shù)據(jù)信息，記錄用戶通信異常時的地理坐標并加入時間戳，生成覆 蓋異常反應區(qū)域圖。
2.如權利要求1所述的無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括進程控制增強模塊，與所述信息采集模塊以及覆蓋評估模塊相連，用于根據(jù)所述數(shù) 據(jù)采集策略以及用戶的通信頻率和活動范圍，篩選用戶，確定數(shù)據(jù)采集對象，同時為作 為數(shù)據(jù)采集對象的用戶提供地理定位支持。
3.如權利要求1所述的無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括支撐模塊，與所述信息采集模塊以及覆蓋評估模塊相連，用于存儲所述信息采集模 塊采集的數(shù)據(jù)以及所述覆蓋評估模塊確定的小區(qū)覆蓋等級信息。
4.如權利要求1所述的無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)，其特征在于，所述覆蓋評估 模塊進一步包括城區(qū)環(huán)境評估單元，用于根據(jù)城區(qū)環(huán)境信息進行城區(qū)環(huán)境評估； 小區(qū)覆蓋評估單元，用于根據(jù)小區(qū)信息進行小區(qū)覆蓋評估；綜合評估單元，用于根據(jù)所述城區(qū)環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估結果，確定小區(qū)覆蓋等 級，制定覆蓋策略。
5.—種基于權利要求1-4任一項所述的無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)的無線接入網 覆蓋異常自偵測方法，其特征在于，該方法包括步驟51.實時采集小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信息；52.根據(jù)所述小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信息進行城區(qū)環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估，并確定 小區(qū)覆蓋等級，制定采集策略；53.采集篩選出的用戶的通信數(shù)據(jù)，判斷是否存在通信異常，若存在，則執(zhí)行步驟 S4，否則，結束偵測過程；54.記錄通信異常發(fā)生的位置和時間，對異常區(qū)域進行分析迭代，生成覆蓋異常反應 區(qū)域圖。
6.如權利要求5所述的無線接入網覆蓋異常自偵測方法，其特征在于，步驟S2進一 步包括S2.1根據(jù)所述城區(qū)環(huán)境信息，進行城區(qū)環(huán)境評估； S2.2根據(jù)所述小區(qū)信息，進行小區(qū)覆蓋評估；S2.3根據(jù)所述城區(qū)環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估結果，確定小區(qū)覆蓋等級，制定覆蓋策略。
7.如權利要求5所述的無線接入網覆蓋異常自偵測方法，其特征在于，在步驟S3與 步驟S4之間還包括根據(jù)所述小區(qū)覆蓋等級以及用戶的通信頻率和活動范圍，篩選用戶，確定數(shù)據(jù)采集對象的步驟。
8.如權利要求6所述的無線接入網覆蓋異常自偵測方法，其特征在于，步驟S2.1進 一步包括S2.ll計算建筑物遮擋區(qū)域直徑，計算公式為一 ^iB ^iB1] ~ U + h -hnia ^ nih niB< rib^irn =-r-.d,B其中，ru為小區(qū)i的基站形成的遮擋區(qū)域的長直徑，dlB為小區(qū)i的基站與建筑物的水 平距離，hlB為建筑物高度，hm為小區(qū)i的基站天線的基本高度，hlh為小區(qū)i的基站天線 的地理高度，rl2表示小區(qū)i的基站形成的遮擋區(qū)域的短遮擋半徑，rlB為建筑物的平均寬 度，d',為小區(qū)i的基站到遮擋區(qū)域中心的距離；S2.12計算建筑物遮擋區(qū)域面積，計算公式為A = Σ j^bin(義其中，(％，Yb)為建筑物的位置坐標，(％+。yB+rl2)遮擋區(qū)域的最遠遮擋點的位置 坐標，A1為所有滿足條件的區(qū)域的面積和；S2.13計算城區(qū)環(huán)境信息覆蓋異常區(qū)域面積Ab，計算公式為Ab = minoverlap (A1 k)其中，Inin0verIap(Au)為城區(qū)內所有基站的最小陰影交疊面積，k為建筑物后的塊 的個數(shù)，Abm為每個塊的基本面積。
9.如權利要求6所述的無線接入網覆蓋異常自偵測方法，其特征在于，步驟S2.2進 一步包括S2.21利用萊斯衰落模型，計算小區(qū)內指定區(qū)域接收信號強度高于設定的門限值的概 率，計算公式為aTj xc ι ( 2χ + Α2)τ (42χΑ] ξf ^2(InX-M2VP叫=p — exp ———-I0 —— ·~T=Texp ^^dxχ ix I xJlxJ χ4 πσ2 \)其中，&為所述設定的門限值，單位為瓦特，A為平均主傳輸路徑，X為小區(qū)平均 傳輸功率，σ (dB)表示本地平均標準差，μ為平均路徑損耗，ξ = 10/lnl0 ；S2.22計算小區(qū)覆蓋異常區(qū)域面積Ac,計算公式為gk, = ^o · p^xo · G1‘Saccept = max^l.,oaccept-<g[)其中，&為塊k從小區(qū)i接收到的增益的評估，G1為小區(qū)i的基本天線增益，Wtl為 調整因子，為塊k的最終接受增益，&為最低通信門限，Abm為每個塊的基本面積。
10.如權利要求8或9所述的無線接入網覆蓋異常自偵測方法，其特征在于，步驟 S2.3進一步包括S2.31根據(jù)所述城區(qū)環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估結果計算建筑物后的每一個塊的綜合評 估值，計算公式為, W-, Ar jTWtAr Valuek = ——j^bin其中，W1和W2為權重調整因子；S2.32根據(jù)所述綜合評估值，將塊分級，并根據(jù)分級確定作為數(shù)據(jù)采集對象的用戶的
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線接入網覆蓋異常自偵測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括信息采集模塊，用于實時采集小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信息；覆蓋評估模塊，與所述信息采集模塊相連，用于根據(jù)所述小區(qū)信息以及城區(qū)環(huán)境信息進行城區(qū)環(huán)境評估及小區(qū)覆蓋評估，并確定小區(qū)覆蓋等級，制定數(shù)據(jù)采集策略；用戶數(shù)據(jù)分析處理模塊，與所述覆蓋評估模塊相連，用于采集篩選的用戶的通信數(shù)據(jù)，統(tǒng)計通話信息及數(shù)據(jù)信息，記錄用戶通信異常時的地理坐標并加入時間戳，生成覆蓋異常反應區(qū)域圖。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法偵測成本低、偵測的實時性與準確性高。
文檔編號H04W24/00GK102014409SQ20101060809
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權日2010年12月16日
發(fā)明者亓峰, 張恒, 李文璟, 楊長一, 王穎, 芮蘭蘭, 高志鵬 申請人:北京郵電大學