一種基于梯度算法的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基站選址方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于梯度算法的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基站選址方法。在待新增基站區(qū)域內(nèi)，從最大程度減少能量消耗角度出發(fā)，在區(qū)域內(nèi)尋找干擾強(qiáng)度最小點(diǎn)放置新增基站，為便于尋找干擾最小點(diǎn)，將待新增基站區(qū)域進(jìn)行幾何Delaunay三角劃分，在每個(gè)Delaunay三角內(nèi)將存在唯一的一個(gè)局部干擾最小點(diǎn)，通過計(jì)算區(qū)域內(nèi)干擾場(chǎng)的梯度并采用計(jì)算機(jī)迭代算法，快速尋找每個(gè)Delaunay三角形內(nèi)的局部干擾最小點(diǎn)，取所有局部干擾最小點(diǎn)中的最小值點(diǎn)即為新增基站放置位置。本發(fā)明提供了一種快捷有效的新增基站選址方法，對(duì)無線通信組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化以及節(jié)省基站建設(shè)成本等具有較大的價(jià)值。
【專利說明】一種基于梯度算法的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基站選址方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]站址規(guī)劃是蜂窩移動(dòng)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(diǎn)，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。
[0003]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(kuò)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(jiǎn)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】

[0004]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(jì)算機(jī)仿真和迭代計(jì)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(yùn)營(yíng)商在基站部署時(shí)提供可靠的技術(shù)指導(dǎo)依據(jù)。
[0005]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:
[0006]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(diǎn)放置新增基站；
[0007]待新增基站區(qū)域內(nèi)除通信基站外的其他基站對(duì)通信用戶構(gòu)成一個(gè)干擾場(chǎng)，區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)干擾強(qiáng)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)；
[0008]通過計(jì)算干擾場(chǎng)的梯度并采用計(jì)算機(jī)迭代算法，可以快速尋找區(qū)域內(nèi)干擾最小點(diǎn)；為了方便和有序的尋找干擾最小點(diǎn)，可以將待新增基站區(qū)域進(jìn)行幾何Delaunay三角劃分，根據(jù)Delaunay三角的性質(zhì),在每個(gè)Delaunay三角內(nèi)將存在唯一的一個(gè)局部干擾最小點(diǎn)，在每個(gè)Delaunay三角內(nèi)以三角形的重心為起點(diǎn)，計(jì)算干擾強(qiáng)度函數(shù)的梯度，并沿梯度下降的方向設(shè)定一定步長(zhǎng)，步長(zhǎng)越小，尋找的干擾點(diǎn)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(jì)算機(jī)迭代算法尋點(diǎn)，直至干擾強(qiáng)度函數(shù)的梯度為零或者坐標(biāo)點(diǎn)位置到達(dá)Delaunay三角的邊界為止,此時(shí)的坐標(biāo)點(diǎn)位置即為每個(gè)Delaunay三角內(nèi)要尋找的干擾最小點(diǎn)；
[0009]比較所有Delaunay三角內(nèi)干擾最小點(diǎn)的干擾強(qiáng)度，取所有局部干擾最小點(diǎn)中的最小值點(diǎn)即為待新增基站區(qū)域的干擾最小點(diǎn)，亦即新增基站放置點(diǎn)。
[0010]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。
[0011]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)。[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是通過簡(jiǎn)單的基站數(shù)據(jù)參數(shù)和計(jì)算機(jī)迭代計(jì)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(duì)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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖1是英國(guó)史密斯菲爾德地區(qū)城區(qū)實(shí)測(cè)基站分布和覆蓋示意圖，粗點(diǎn)代表宏基站，細(xì)點(diǎn)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(shí)線為基站選址的目標(biāo)區(qū)域；
[0015]附圖2是英國(guó)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；
[0016]附圖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(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0018]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(gè)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。
[0019]接下來的重點(diǎn)是如何來確定待新增基站區(qū)域S內(nèi)干擾最小的點(diǎn)，通過無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋中幾何Delaunay三角，我們?nèi)菀讓?duì)待新增基站區(qū)域進(jìn)行幾何劃分(參見附圖2)，可以把區(qū)域S劃分成η個(gè)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(gè)干擾最小的點(diǎn)，在每個(gè)子區(qū)域確定該子區(qū)域干擾最小的點(diǎn)，取其中干擾強(qiáng)度最小者為待新增基站區(qū)域S內(nèi)的干擾最小點(diǎn)。
[0020]記區(qū)域S內(nèi)所有基站的集合記為Φ = {p1； P2,…pn},基站的坐標(biāo)分別記為Z = (Z1, Z2,…zj ,利用Delaunay三角把區(qū)域劃分為m個(gè)Delaunay三角形，假設(shè)第j (j e m)個(gè)Delaunay三角形的三個(gè)頂點(diǎn)分別為P1, P2, P3 ^ Φ ,其三角形重心為
【權(quán)利要求】
1.一種基于梯度算法的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基站選址方法，其特征在于該方法的具體步驟如下: 待新增基站區(qū)域內(nèi)除通信基站外的其他基站對(duì)通信用戶構(gòu)成一個(gè)干擾場(chǎng)，區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)干擾強(qiáng)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)； 將待新增基站區(qū)域進(jìn)行幾何Delaunay三角劃分，根據(jù)Delaunay三角的性質(zhì)，每個(gè)Delaunay三角內(nèi)將存在唯一的一個(gè)局部干擾最小點(diǎn)； 在每個(gè)Delaunay三角內(nèi)以三角形的重心為起點(diǎn)，計(jì)算干擾強(qiáng)度函數(shù)的梯度，并沿梯度下降的方向設(shè)定一定步長(zhǎng)，步長(zhǎng)越小，尋找的干擾點(diǎn)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(jì)算機(jī)迭代算法尋點(diǎn)，直至干擾強(qiáng)度函數(shù)的梯度為零或者坐標(biāo)點(diǎn)位置到達(dá)Delaunay三角的邊界為止,此時(shí)的坐標(biāo)點(diǎn)位置即為每個(gè)Delaunay三角內(nèi)要尋找的干擾最小點(diǎn)； 比較所有Delaunay三角內(nèi)干擾最小點(diǎn)的干擾強(qiáng)度，取其中的最小值點(diǎn)即為待新增基站區(qū)域的干擾最小點(diǎn)，亦即新增基站放置點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】H04W16/18GK103957533SQ201410161772
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】章輝, 馮亮, 劉敏, 孫瑞雪, 王麗珠, 吳虹 申請(qǐng)人:南開大學(xué)