[發(fā)明專利]基于三維隨機(jī)幾何的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011333482.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN112333761A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐騰;潘子宇;張昊琳;鄒齊琪;包燦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H04W24/08
• 分類號(hào): H04W24/08;H04B17/336
• 代理公司: 南京睿之博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

本發(fā)明公開了一種基于三維隨機(jī)幾何的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能分析方法，包括步驟：構(gòu)建基于三維隨機(jī)幾何的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站空間分布模型；根據(jù)獲取的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站空間分布模型計(jì)算目標(biāo)用戶的信干噪比；結(jié)合目標(biāo)用戶的信干噪比分析5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能；根據(jù)超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站空間分布模型計(jì)算5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的最低傳輸容量。本發(fā)明通過綜合考慮5G基站的立體分布以及目標(biāo)用戶接收信號(hào)和來自其余基站干擾的分布，準(zhǔn)確計(jì)算5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能指標(biāo)估算值，即覆蓋概率，便于后期優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于三維隨機(jī)幾何的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能分析方法。

背景技術(shù)

面向2020年及未來，移動(dòng)通信即將全面進(jìn)入第五代(5G)的發(fā)展階段。5G將滿足人們超高連接數(shù)、超高吞吐量、超高移動(dòng)速度以及超低延時(shí)的廣泛應(yīng)用需求，大幅改善通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率、能量效率及成本效率，拓展了移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間。更為重要的是，5G將滲透到物聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，與工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械、交通工具等深度融合，全面實(shí)現(xiàn)“萬物互聯(lián)”，有效滿足各行各業(yè)對(duì)信息化服務(wù)的需求。因此，對(duì)5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能分析具有及其重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和非常廣闊的應(yīng)用前景，開始成為無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)性能分析是通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型并結(jié)合數(shù)值計(jì)算工具對(duì)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行估算的過程，它使得計(jì)算機(jī)能夠從網(wǎng)絡(luò)的表象中分析出其內(nèi)在的特性，為進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供依據(jù)。5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能分析主要包括網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能(覆蓋概率)、傳輸容量(信道速率)等。

基站分布建模是5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能分析的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也是提高網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的關(guān)鍵點(diǎn)。傳統(tǒng)基站分布描述方法以網(wǎng)格分析法為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，具有直觀簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，六邊形網(wǎng)格模型是該方法的典型代表。但隨著無線通信的發(fā)展，蜂窩網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)越來越不規(guī)則，六邊形網(wǎng)格分析方法“過于理想化”和“不具備可分析性”的缺點(diǎn)越來越明顯。近年來，基于二維隨機(jī)幾何理論的蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能分析取得了重大突破，該方法能夠適應(yīng)現(xiàn)代蜂窩網(wǎng)絡(luò)不規(guī)則的特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析法的缺點(diǎn)。然而，隨著移動(dòng)通信步入第五代，蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基站的分布由平面分布轉(zhuǎn)向立體分布，傳統(tǒng)的基于二維隨機(jī)幾何的蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能分析方法則存在以下缺點(diǎn)：

1、基站分布描述不準(zhǔn)確，用二維隨機(jī)幾何模型描述5G基站分布時(shí)，需要將基站位置(坐標(biāo))由立體空間投影到平面空間，投影后的小區(qū)結(jié)構(gòu)與基站的實(shí)際覆蓋存在較大的偏差，不能準(zhǔn)確地描述基站的實(shí)際分布特性；

2、不利于后期優(yōu)化，由于基站分布的優(yōu)化主要體現(xiàn)在基站密度方面，由于基站分布描述的不準(zhǔn)確，根據(jù)二維模型得出的優(yōu)化方案必然達(dá)不到優(yōu)化效果，甚至?xí)?dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中基站分布描述不準(zhǔn)確且不利于后期優(yōu)化的缺陷，本發(fā)明公開了一種基于三維隨機(jī)幾何的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能分析方法，通過綜合考慮5G基站的立體分布以及目標(biāo)用戶接收信號(hào)和來自其余基站干擾的分布，準(zhǔn)確計(jì)算5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能指標(biāo)估算值，即覆蓋概率，便于后期優(yōu)化。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種基于三維隨機(jī)幾何的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能分析方法，包括以下步驟：

S1、構(gòu)建基于三維隨機(jī)幾何的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站空間分布模型：在研究區(qū)域范圍內(nèi)，以目標(biāo)用戶為所述超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站空間分布模型的坐標(biāo)原點(diǎn)，定義通信基站及若干個(gè)干擾基站，所述通信基站相較于所有干擾基站與坐標(biāo)原點(diǎn)的距離最近；根據(jù)三維空間泊松點(diǎn)公式構(gòu)建基于三維隨機(jī)幾何的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站空間分布模型；

S2、根據(jù)步驟S1獲取的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站空間分布模型計(jì)算目標(biāo)用戶的信干噪比：根據(jù)無線電波傳輸?shù)穆窂綋p耗模型，結(jié)合步驟S1獲取的超密度5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站空間分布模型，計(jì)算5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行鏈路目標(biāo)用戶的信干噪比；