[發明專利]基于參數和神經網絡預測天線調整后小區場強分布的方法

有效

• 申請號: 201911263143.0
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111062466B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 吳冬華;宋鐵成;黃陳蘭子;王藝蓉;梁曼玉;胡靜;余健;徐慧
• 申請（專利權）人: 南京華蘇科技有限公司;東南大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/0499;G06N3/084;G01R29/08
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

1.一種基于參數和BP神經網絡對天線調整后小區場強分布的預測方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)收集用戶MDT數據，由用戶設備UE上報所述用戶MDT數據；

(2)對所述步驟(1)中收集的MDT數據進行處理，剔除異常值；

(3)將小區分成方形柵格，并將劃分的所述方形柵格分為兩類，第一類柵格為RSRP數據充足的柵格，用于訓練神經網絡；第二類柵格為RSRP數據不充足的柵格；

(4)采用三層神經網絡進行訓練，輸出RSRP數據不充足的柵格平均接收功率；

(5)根據天線方位角轉動之后的每個柵格的平均接收功率的公式獲得天線方位角轉動之后的每個柵格的平均接收功率，即實現對天線調整后小區場強分布的預測。

2.根據權利要求1所述的基于參數和BP神經網絡對天線調整后小區場強分布的預測方法，其特征在于，所述步驟(1)中的用戶MDT數據包括用戶的經度θ、緯度時間提前量T_a和參考信號接收強度RSRP。

3.根據權利要求2所述的基于參數和BP神經網絡對天線調整后小區場強分布的預測方法，其特征在于，

所述步驟(2)具體包括以下步驟：

S21將海拔高度小于零的點視為異常數據，予以刪除；

S22將海拔數據設為常數0，對上報的用戶數據的經緯度進行二維墨卡托投影，且將正北方向對應坐標x軸方向，天線方位角即自天線至測試點的向量與x正軸的逆時針夾角；再將用戶點坐標減去天線坐標，得到以天線為原點的用戶點的相對坐標，作為新坐標；

S23將天線輻射覆蓋區域劃分為多個柵格，所述柵格的大小與全球定位系統(GPS)的精度處于同一數量級；對于每個所述柵格內的不同的用戶設備UE所上報的參考信號接收強度RSRP即RSRP值，取其均值μ和標準差σ分別設為該位置的用戶設備UE的RSRP值作隨機變量的均值和標準差，其中m為一個柵格內上報RSRP值的用戶設備的總數，并對柵格內的用戶上報的數據求均值μ與標準差σ，取位于[μ-3σ,μ+3σ]范圍內的數據，超出該范圍的數據則作為異常點并刪除。

4.根據權利要求3所述的基于參數和BP神經網絡對天線調整后小區場強分布的預測方法，其特征在于，

所述步驟(3)具體包括以下步驟：

將小區分成n?M×n?M的方形柵格，位于某一柵格的用戶設備UE的坐標采用該柵格中心的坐標代替，柵格內用戶設備UE的接收功率視為隨機變量，基于柵格內所有用戶設備UE上報的RSRP數據計算該隨機變量的均值和標準差；根據RSRP數據量的不同，將所有柵格分成兩類，第一類柵格為RSRP數據充足的柵格，用來訓練神經網絡；第二類柵格為RSRP數據不充足甚至未上報的柵格，通過神經網絡預測其對應的柵格功率。

5.根據權利要求4所述的基于參數和BP神經網絡對天線調整后小區場強分布的預測方法，其特征在于，

所述步驟(4)具體包括以下步驟：

對RSRP數據充足的柵格采用三層神經網絡進行訓練，輸入層是柵格中心點的坐標(x_a,y_a)，其中a表示柵格索引號；中間隱含層所包含的神經元個數與訓練所采用的樣本集規模呈正相關關系，輸出層是第二類柵格的接收功率均值的預測值，輸入層與隱藏層的常數項神經元是屬于偏置單元；

其中隱藏層每個神經元采用的激活函數為：

其中θ_hidden是由輸入層到該隱藏層神經元的權重向量，所有隱藏層的神經元的權重向量構成由輸入層到隱藏層的權重矩陣；

輸出層采用的激活函數為線性函數：

其中x為隱藏層的輸出組成的向量，θ_output是由隱藏層到輸出層神經元的權重向量，所有輸出層的神經元的權重向量構成由隱藏層到輸出層的權重矩陣；該神經網絡的層與層之間都有著不同的權重矩陣，權重矩陣的值要進行隨機初始化，并隨著神經網絡的訓練得到最終的權重矩陣值，最后得到天線調整前其有效輻射區內所有柵格接收功率均值的預測值。

6.根據權利要求5所述的基于參數和BP神經網絡對天線調整后小區場強分布的預測方法，其特征在于，

所述步驟(5)具體包括以下步驟：

通過場強預測模型中的電波傳播模型，采用電波傳播公式獲得天線方位角轉動之后的每個柵格平均接收功率公式，基于電波傳播公式和天線方向圖增益變化預測天線方位角調整后的有效覆蓋范圍內的用戶接收功率，即獲得天線調整后小區場強分布的預測；

其中電波傳播公式為：

該公式中Pt為天線發射功率，為天線方向圖函數，GT為天線增益，λ為電波波長，d為天線到用戶點的自由空間距離，α為路徑損耗指數，Pr為接收點的接收功率；

天線方位角轉動之后的每個柵格平均接收功率公式為：

其中和分別表示天線轉動前后的(方位角，下傾角)，并與天線姿態調整之后上報的用戶實測數據的均值進行比較，得到的誤差作為該算法預測的接收功率均值的誤差。