[發(fā)明專利]一種基于梯度算法的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基站選址方法

有效

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• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103957533B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章輝;馮亮;劉敏;孫瑞雪;王麗珠;吳虹
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于梯度算法的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基站選址方法。

背景技術(shù)

站址規(guī)劃是蜂窩移動通信系統(tǒng)組網(wǎng)過程中十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。通過高效的站址選擇一方面可以有效抑制小區(qū)同頻干擾，另一方面也可以有效提高系統(tǒng)容量。隨著無線網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出密集、多層、異構(gòu)的特點，大型網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)優(yōu)化部署面臨著更加緊迫的困難。

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中不同類型基站數(shù)目越來越多，基站的擴容和新建帶來了基站間干擾的增加和資源配置的不合理，基站的選址、規(guī)劃和建設(shè)將決定著異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和性能。目前關(guān)于新增基站選址還沒有一種簡單、通用、便捷的方法，給基站部署帶來了很多不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決無線基站小區(qū)新增基站選址的問題，提供一種無線基站小區(qū)新增基站選址的通用方法。該方法采用計算機仿真和迭代計算的方法，可以很便捷地尋找新增基站位置，本發(fā)明提出的一種基于梯度算法的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基站選址方法可以解決一般情況下的基站選址問題，可為網(wǎng)絡(luò)運營商在基站部署時提供可靠的技術(shù)指導(dǎo)依據(jù)。

本發(fā)明提供的一種基于梯度算法的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基站選址方法具體步驟如下：

從最大減少能量消耗的角度，在待新增基站區(qū)域內(nèi)尋找干擾最小點放置新增基站；

待新增基站區(qū)域內(nèi)除通信基站外的其他基站對通信用戶構(gòu)成一個干擾場，區(qū)域內(nèi)各點干擾強度為與位置坐標(biāo)、干擾基站坐標(biāo)、干擾基站功率以及衰減因子有關(guān)的函數(shù)；

通過計算干擾場的梯度并采用計算機迭代算法，可以快速尋找區(qū)域內(nèi)干擾最小點；為了方便和有序的尋找干擾最小點，可以將待新增基站區(qū)域進行幾何Delaunay三角劃分，根據(jù)Delaunay三角的性質(zhì)，在每個Delaunay三角內(nèi)將存在唯一的一個局部干擾最小點，在每個Delaunay三角內(nèi)以三角形的重心為起點，計算干擾強度函數(shù)的梯度，并沿梯度下降的方向設(shè)定一定步長，步長越小，尋找的干擾點位置坐標(biāo)就越接近理論值，一般情況下設(shè)置為小于區(qū)域半徑的3%即可，采用計算機迭代算法尋點，直至干擾強度函數(shù)的梯度為零或者坐標(biāo)點位置到達Delaunay三角的邊界為止，此時的坐標(biāo)點位置即為每個Delaunay三角內(nèi)要尋找的干擾最小點；

比較所有Delaunay三角內(nèi)干擾最小點的干擾強度，取所有局部干擾最小點中的最小值點即為待新增基站區(qū)域的干擾最小點，亦即新增基站放置點。

這樣可以最有效降低基站能量消耗，在沒有其他特殊通信服務(wù)要求下，這是新增基站的最佳放置位置。

上述新增基站選址方法適用于所有存在無線基站的通信網(wǎng)絡(luò)，例如蜂窩通信網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是通過簡單的基站數(shù)據(jù)參數(shù)和計算機迭代計算就可以得到基站選址結(jié)論，該方法可以有效節(jié)省人力物力，對于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，節(jié)省基站建設(shè)成本具有較大的意義。

附圖說明

圖1是英國史密斯菲爾德地區(qū)城區(qū)實測基站分布和覆蓋示意圖，粗點代表宏基站，細點代表微基站，閉合曲線包圍的區(qū)域表示基站的覆蓋區(qū)域，閉合粗實線為基站選址的目標(biāo)區(qū)域；

圖2是英國史密斯菲爾德地區(qū)城區(qū)Delaunay三角區(qū)域幾何劃分示意圖；

圖3是基于梯度算法的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基站選址結(jié)果，大三角形表示算法給出的基站選址結(jié)果，小三角形表示可能考慮的基站選址位置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。

考慮由宏基站以及微基站構(gòu)成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，不考慮協(xié)作通信，宏基站與微基站互為干擾情況下，宏基站和微基站本質(zhì)上只存在功率大小的差別，在這樣的一個小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中部署新增基站，一種自然的思路就是在干擾最小的地方部署基站，這樣可以最有效地降低基站能量消耗，改善小區(qū)網(wǎng)絡(luò)性能。

接下來的重點是如何來確定待新增基站區(qū)域S內(nèi)干擾最小的點，通過無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋中幾何Delaunay三角，我們?nèi)菀讓Υ略龌緟^(qū)域進行幾何劃分（參見附圖2），可以把區(qū)域S劃分成n個子區(qū)域，并且通過Delaunay三角的性質(zhì)，我們知道在Delaunay三角形內(nèi)有且只有一個干擾最小的點，在每個子區(qū)域確定該子區(qū)域干擾最小的點，取其中干擾強度最小者為待新增基站區(qū)域S內(nèi)的干擾最小點。