CN106921989A - 一种通信网络场强分布确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信网络场强分布确定方法及装置。本发明方法包括：获取目标区域内的室外栅格，其中，室外栅格是指未落入建筑物内部的栅格，一个栅格为设定大小的空间区域；根据室外栅格以及目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定室外栅格到目标发射天线的路径损耗；根据目标发射天线的发射功率以及室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，确定目标发射天线在室外栅格内的场强。进一步地，基于所确定的目标发射天线在室外栅格内的场强还可以确定目标发射天线在室内栅格内的场强。本发明能够建立一种既能达到较高的场强预测精度并避免过于庞大的计算量，同时也能适用于多种网络多种场景的场强预测模型。

Description

一种通信网络场强分布确定方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信网络场强分布确定方法及装置。

背景技术

随着移动通信业务量的不断增长，网络容量的需求不断扩大，由于频率资源的有限，为了满足网络容量进一步扩大的需求并同时保证网络的质量，在根本上需要无线通信***能够实现合理有效的网络覆盖，而合理有效的网络覆盖依赖于较高精度的场强预测。因此，通信网络中对网络信号的场强预测是设计无线通信网络以及移动通信***工程设计的科学依据。

通信网络的场强预测通常是利用典型的电波传播模型，对通信网络覆盖区内的场强分布、路径传播损耗及通信概率进行计量与估算。在通信技术领域，从20世纪50年代起，国内外的学者陆续地建立了多种基于实测资料统计分析所得的场强预测模型，主要包括有经验模型、半确定模型和确定性模型。经验模型主要通过实测数据来估计模型参数，不考虑绕射和反射，实现相对简单，但是精度较低；半确定模型主要针对场强预测的地区中的某些特殊的场景(比如图1所示的场景)给出基于射线理论的精细化的计算公式，从而对这些区域进行场强预测，应用场景受限；确定性模型主要通过如精确的射线追踪方法，对从天线发射端到天线可以影响到的每个点，进行精细化的电磁波射线仿真，计算成本高昂，也无法大规模采用。

因此，相对于现有的场强预测模型，如何建立一种既能达到较高的场强预测精度并避免过于庞大的计算量，同时也能适用于多种网络多种场景的场强预测模型，是业界所亟待研究和解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种通信网络场强分布确定方法及装置，用以建立一种既能达到较高的场强预测精度并避免过于庞大的计算量，同时也能适用于多种网络多种场景的场强预测模型。

本发明的一个实施例提供的通信网络场强分布确定方法，包括：

获取目标区域内的室外栅格，所述室外栅格是指未落入建筑物内部的栅格，一个栅格为设定大小的空间区域；

根据所述室外栅格以及所述目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗；

根据所述目标发射天线的发射功率以及所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强。

其中，根据所述室外栅格以及所述目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，包括：

通过N次迭代过程，计算得到每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，N为大于或等于1的整数；

根据每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，分别确定每个所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗；

其中，在每次迭代过程包括：

确定本次迭代过程中的基准栅格；其中，第一次迭代过程中的基准栅格为所述目标发射天线所在的室外栅格，第二次及以后的迭代过程中的基准栅格为前一次迭代过程中的基准栅格的相邻室外栅格；

根据基准栅格的射线路径参数，以及相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格的空间位置偏移量，计算相邻室外栅格的射线路径参数；其中，第一次迭代过程中的基准栅格的射线路径参数为设定值。

具体地，根据基准栅格的射线路径参数，以及相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格的空间位置偏移量，计算相邻室外栅格的射线路径参数，包括：

对一个相邻室外栅格，获取与该相邻室外栅格在空间每一维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，以及获取该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间每一维方向上的空间位置偏移量；

按照以下公式计算一个相邻室外栅格的射线路径参数：

其中，C_path表示计算得到的一个相邻室外栅格的射线路径参数，表示该相邻室外栅格在空间第i维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，step⁽ⁱ⁾表示该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量，D为空间维数，1≤i≤D，i、D为正整数。

其中，根据一个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，确定该室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，包括：

根据一个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数、该室外栅格到所述目标发射天线所在栅格的距离，以及该室外栅格到所述目标发射天线的方位角和下倾角，确定该室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗。

具体地，根据一个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数、该室外栅格到所述目标发射天线所在栅格的距离，以及该室外栅格到所述目标发射天线的方位角和下倾角，确定该室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，包括：

根据以下公式确定一个室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗：

L＝a+b×lg(d)+c×ln(C_path)+c_w×f(α,β)

其中，L表示一个室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，d为该室外栅格到所述目标发射天线的直线距离，C_path为该室外栅格的射线路径参数值，α为该室外栅格到所述目标发射天线的方位角，β为该室外栅格到所述目标发射天线的下倾角，f(α,β)为所述目标发射天线的天线波形图衰减函数，a、b、c、c_w为常数系数。

进一步地，根据所述目标发射天线的发射功率以及所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强，包括：

根据以下公式，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强：

P＝sendpower-L

其中，P为目标发射天线在一个室外栅格内的场强，sendpower为目标发射天线的发射功率，L为目标发射天线到该室外栅格的路径损耗。

优选地，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强之后，还包括：

根据所确定的所述目标发射天线在每个室外栅格内的场强，按照以下公式确定所述目标发射天线在目标区域内的室内栅格内的场强，一个室内栅格是指落入建筑物内部的栅格：

其中，P_in为目标发射天线在一个室内栅格内的场强，P_j为与该室内栅格所在建筑物相邻的所有J个室外栅格中的第j室外栅格的场强，η₀表示电磁波一次穿透墙壁的衰减数值，η₁表示单位距离阻挡体衰减数值，d_j表示要该室内栅格与第j室外栅格之间的距离，表示对计算得到的所有J个取值选取最大值，j、J为大于或等于0的整数。

本发明的一个实施例提供的通信网络场强分布确定装置，包括：

获取模块，用于获取目标区域内的室外栅格，所述室外栅格是指未落入建筑物内部的栅格，一个栅格为设定大小的空间区域；

第一确定模块，用于根据所述室外栅格以及所述目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗；

第二确定模块，用于根据所述目标发射天线的发射功率以及所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强。

其中，第一确定模块，具体用于：

通过N次迭代过程，计算得到每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，N为大于或等于1的整数；

根据每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，分别确定每个所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗；

其中，在每次迭代过程包括：

确定本次迭代过程中的基准栅格；其中，第一次迭代过程中的基准栅格为所述目标发射天线所在的室外栅格，第二次及以后的迭代过程中的基准栅格为前一次迭代过程中的基准栅格的相邻室外栅格；

根据基准栅格的射线路径参数，以及相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格的空间位置偏移量，计算相邻室外栅格的射线路径参数；其中，第一次迭代过程中的基准栅格的射线路径参数为设定值。

在一些实施例中，第一确定模块，具体用于：

对一个相邻室外栅格，获取与该相邻室外栅格在空间每一维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，以及获取该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间每一维方向上的空间位置偏移量；

按照以下公式计算一个相邻室外栅格的射线路径参数：

其中，C_path表示计算得到的一个相邻室外栅格的射线路径参数，表示该相邻室外栅格在空间第i维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，step⁽ⁱ⁾表示该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量，D为空间维数，1≤i≤D，i、D为正整数。

其中，第一确定模块，具体用于：

根据一个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数、该室外栅格到所述目标发射天线所在栅格的距离，以及该室外栅格到所述目标发射天线的方位角和下倾角，确定该室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗。

在一些实施例中，第一确定模块，具体用于：

根据以下公式确定一个室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗：

L＝a+b×lg(d)+c×ln(C_path)+c_w×f(α,β)

其中，L表示一个室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，d为该室外栅格到所述目标发射天线的直线距离，C_path为该室外栅格的射线路径参数值，α为该室外栅格到所述目标发射天线的方位角，β为该室外栅格到所述目标发射天线的下倾角，f(α,β)为所述目标发射天线的天线波形图衰减函数，a、b、c、c_w为常数系数。

其中，第二确定模块，具体用于：

根据以下公式，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强：

P＝sendpower-L

其中，P为目标发射天线在一个室外栅格内的场强，sendpower为目标发射天线的发射功率，L为目标发射天线到该室外栅格的路径损耗。

优选地，本发明的一个实施例所提供的通信网络场强分布确定装置，还包括：第三确定模块，用于根据所确定的所述目标发射天线在每个室外栅格内的场强，按照以下公式确定所述目标发射天线在目标区域内的室内栅格内的场强，一个室内栅格是指落入建筑物内部的栅格：

其中，P_in为目标发射天线在一个室内栅格内的场强，P_j为与该室内栅格所在建筑物相邻的所有J个室外栅格中的第j室外栅格的场强，η₀表示电磁波一次穿透墙壁的衰减数值，η₁表示单位距离阻挡体衰减数值，d_j表示要该室内栅格与第j室外栅格之间的距离，表示对计算得到的所有J个取值选取最大值，j、J为大于或等于0的整数。

本发明实施例提供了一种通信网络场强分布确定方法及装置，本发明的实施例能够提供一种场强预测模型，该模型基于对目标区域的栅格化，根据室外栅格以及目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，再根据目标发射天线的发射功率以及室外栅格到目标发射天线的路径损耗，确定目标发射天线在室外栅格内的场强。可以看到，在本发明实施例提供的一种通信网络场强分布确定方法中能够确定目标区域中通信网络场强的分布，考虑了建筑物分布及地形地貌的影响，同时对适用场景不作严格要求，对建筑物及地形信息只需要基本准确，而且计算成本通常在可行的范围内，因此能够实现一种既能达到较高的场强预测精度并避免过于庞大的计算量，同时也能适用于多种网络多种场景的场强预测模型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中场强预测半确定模型的一种应用场景示意图；

图2为本发明实施例中栅格化地图的一个示例；

图3为本发明实施例中栅格化地图转化为连通图的一个示例；

图4为本发明实施例中天线的公参数据中方位角和下倾角的一个示例；

图5为本发明实施例中天线的公参数据中基于方位角和下倾角的波形图衰减的一个示例；

图6为本发明的一个实施例提供的通信网络场强分布确定方法的流程示意图；

图7为本发明的一个实施例提供的通信网络场强分布确定方法中计算每个室外栅格的射线路径参数的迭代过程示意图；

图8为本发明的一个实施例提供的一种在二维空间中的迭代过程初始化的示例；

图9为本发明的一个实施例提供的更新基准栅格的示例；

图10为本发明的一个实施例提供的对相邻室外栅格状态值更新的示例；

图11为本发明的一个实施例提供的对相邻室外栅格计算参数的示例；

图12为本发明的一个实施例提供的确认相邻室外栅格的射线路径参数的示例；

图13为本发明的一个实施例提供的更新基准栅格的示例；

图14为本发明的一个实施例提供的对相邻室外栅格计算参数的示例；

图15为本发明的一个实施例提供的确认相邻室外栅格的射线路径参数的示例；

图16为本发明的一个实施例提供的若干次迭代更新后的一种基准栅格集合的示例；

图17为本发明的一个实施例提供的若干次迭代更新后的基准栅格的一个相邻栅格的射线路径参数的示例；

图18为本发明的一个实施例提供的一种迭代过程完成的结果示例；

图19为本发明的一个实施例提供的一种二维场景中室内栅格的示例；

图20为本发明的一个实施例提供的基于室外栅格场强计算一个室内场强的示例；

图21为本发明的一个实施例提供的通信网络场强分布确定装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

场强预测模型的研究主要目的是为了实现通信网络的科学规划，合理的站址选择可以有效提供覆盖，消除覆盖盲区，并且为今后的网络优化提供方便，目前对于场强预测，国内外已经研究了多年，有很多的研究成果。场强预测模型主要分为下面3类：

1、经验模型：这类模型主要是通过对场强预测的地区进行分类，比如分为城市、郊区、乡村等，再根据不同的类别，给出不同的场强预测公式。这类模型主要包括有，Hata模型、Egli模型、Cost231模型等。

然而尽管经验模型可以快速计算出每个点的场强结果，但是建筑物的分布和特征对覆盖预测结果基本上没有产生影响，覆盖预测结果中只是主要考虑了天线方向图以及天线高度等的影响。因此对于很多地方，预测准确性很差。同时，实际应用中，对于要进行场强预测的地区，通常很难把该地区归为某一种类型。因此，经验模型适用场景有一定局限性。同时，经验模型大都只能进行二维场强的预测。

2、半确定模型：这类模型主要是针对场强预测的地区中的某些特殊的场景给出基于射线理论的精细化的计算公式，对这些区域进行场强预测。

半确定性模型可以对某些场景进行准确预测，但是实际应用中，建筑物分布和地形非常复杂，大部分地方，很难归为某一种场景。因此，实际应用中只适用于少部分地区的场强预测验证，如图1所示的场景，可以根据获取到的天线高度，特定区域的位置参数，角度参数等，进行该特定区域内的场强预测。

3、确定性模型：这类模型主要是用精确的射线追踪方法，对从天线发射端到天线可以影响到的每个点，进行精细化的电磁波射线仿真。射线追踪技术是光学的射线技术在电磁计算领域中的应用，能够准确地考虑到电磁波的各种传播途径，包括直射、反射、绕射、透射等，并考虑到影响电波传播的各种因素，从而针对不同的具体场景做准确的预测。这类模型主要包括有，Volcano射线追踪模型，WaveSight模型以及WinProp模型等。

虽然确定性模型可以准确的预测出任何一点的场强结果，但是射线追踪方法实际使用时计算量非常大，运算时间太长，只能对小片区域进行计算，很难在大规模的地区实用。同时，射线追踪方法对建筑物信息，地形分布的精度要求很高，同时还需要地面、墙体材质等很难得到的信息。并且射线追踪算法目前大都使用的是国外公司封装好的软件包，无法得到具体的算法和计算公式。

针对现有技术中的不足，本发明的实施例提供了一种通信网络场强分布确定方法及装置。通过本发明的实施例所提供的一种通信网络场强分布确定方法及装置，能够建立一种与经验模型相比，计算结果准确度高，考虑了建筑物分布及地形地貌的影响，同时可以进行三维的场强预测的场强预测模型；并且该模型与半确定性模型相比，适用性广，对任何地区的任何场景都同意适用；同时，该模型与射线追踪模型相比，计算时间可行，且对建筑物及地形信息的精度没有很高的要求。

本发明的实施例所提供的一种通信网络场强分布确定方法及装置可以方便的移植到2G网络、3G网络、4G网络甚至5G网络等将来可能会发展到的多种网络，能够为后续的网络应用奠定基础既能达到较高的场强预测精度并避免过于庞大的计算量，同时也能适用于多种场景的场强预测模型。

应当指出，在工程上实际应用场强预测模型时，需要首先包括有基础的数据准备。对于本发明实施例所提供的一种通信网络场强分布确定方法及装置，主要需要准备以下基础数据：目标区域的高精度的三维电子地图；目标区域中要计算天线的基础工参数据；以及目标区域的扫频数据。

其中，目标区域的高精度的三维电子地图可以通过如用于提供存储、显示、分析地理空间数据功能的GIS(Geographic Information System，地理信息***)等软件获取，地图数据能够提供建筑物的形状，高度，马路的形状，朝向，宽度等反映目标区域地形地貌的地理信息。

基于获取到的目标区域的电子地图，本发明实施例所提供的一种通信网络场强分布确定方法及装置还需要预先对获取到的目标区域的高精度的三维电子地图需要首先进行三维地图栅格化，这是将本发明实施例所提供的一种通信网络场强分布确定方法及装置实现在具体应用中的基础。

比如在一些具体的实施例中，基于所获取到的电子地图，可以首先将所需进行计算的目标区域进行a×a×a的栅格化划分，即平均划分为若干个大小均为a×a×a的栅格，划分方向与空间坐标轴平行。其中，a的大小可以根据需求和/或所获取到的三维电子地图的精度来确定，如1米、5米或20米等不同的数值。

图2示出了一种以5米为例将目标区域进行栅格化划分的情景，以目标区域中的一栋35米高，每层大小为200m×200m的楼宇为例，按照5米一层可以将楼宇分为7层，其中的每一层被划分为1600个5m×5m的平面栅格。整个楼宇划分为11200个5m×5m×5m的空间栅格。

可以看到，将对目标区域进行栅格化划分所得到的所有栅格中，有一类栅格的中心点是落在建筑物所在的多面体内，还有一类栅格的中心点则是落在建筑物所在的多面体外，在本发明实施例所提供的通信网络场强分布确定方法中，将中心点落在建筑物所在的多面体内的栅格认为是室内栅格，将中心点落在建筑物所在的多面体外的栅格认为是室外栅格。

对于该目标区域内的任意一个发射天线，把所有非建筑物栅格看成一个点，每个点与其所在栅格相邻栅格对应的点之间连一条边。则将一个发射天线影响的区域转化成为一个连通图。图3示出了将地图栅格化并转化为连通图的一个示例。其中，图3中深灰色的栅格为室内栅格，白色的栅格为室外栅格，每相邻的两个白色栅格的中心点之间的连线用于表示该两个白色栅格为相连通的。可以看到，仅对于室外栅格可以转化为连通图，室内栅格由于位于建筑物内，因此不能与室外栅格进行连通。

应当指出的是，在本发明的描述中，一个发射天线表示一根或多根属于同一个基站小区的发射天线，即可以将一个发射天线理解为一个基站小区。

此外，所需获取的天线的工参数据，能够提供包括有天线所在的位置(比如经纬度)、天线高度、发射功率、天线增益、天线型号、水平方位角、垂直下倾角、是否为微蜂窝天线等数据信息。所需获取的扫频数据，能够提供包括每个数据对应的天线型号，每个数据的测量地点(比如经纬度)、测量值、测量时间等数据信息。

根据天线的工参数据以及获取到的地图数据，对于被栅格化的目标区域中的任一栅格，均可以通过地图数据中的该栅格中心点的位置以及发射天线发射点的位置，确定出该栅格的中心点到发射天线的发射点之间的直线距离，并且也可以确定出该栅格中心点与发射天线的发射点之间的连线与天线主方向之间的夹角，包括水平夹角，即方位角，和垂直夹角，即下倾角。图4示出了一个室外栅格到一个发射天线的方位角和下倾角的示例，其中，图4中的(a)中所示的α为该室外栅格到目标发射天线在水平方向上的方位角，图4中的(b)中所示的β为该室外栅格到目标发射天线在垂直方向上的下倾角。

进一步地，根据天线的工参数据还可以通过天线的型号得到天线波形图衰减。图5示出了基于方位角和下倾角的波形图衰减的一个示例，其中，图5中的(a)为方位角与衰减值的函数关系，横坐标为方位角，纵坐标为衰减值，图5中的(b)为下倾角与衰减值的函数关系，横坐标为下倾角，纵坐标为衰减值。对于一个栅格，通过方位角和下倾角以及通过天线的型号得到天线波形图衰减，便可以确定出发射天线到该栅格方向上的由方位角和下倾角所引起的路径衰减值，该衰减值等于由方位角引起的水平衰减值与由下倾角引起的垂直衰减值之和。

基于以上的预处理工作，图6示出了本发明的一个实施例提供的一种通信网络场强分布确定方法的流程示意图，该流程可通过计算机软件或者软硬件的结合来实现，该流程包括如下步骤：

步骤601：获取目标区域内的室外栅格，所述室外栅格是指未落入建筑物内部的栅格，一个栅格为设定大小的空间区域。

步骤602：根据室外栅格以及目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定室外栅格到目标发射天线的路径损耗。

步骤603：根据目标发射天线的发射功率以及室外栅格到目标发射天线的路径损耗，确定目标发射天线在室外栅格内的场强。

其中，步骤601可以是基于预处理工作中多得到的栅格化地图所实现，通过在预处理工作中所获取到的栅格化地图，得到栅格化的目标区域，从而可以获取到该目标区域内的室外栅格和室内栅格，具体地，每个栅格可以通过该栅格的中心点位置来进行标识，比如中心点的经纬度。

具体地，步骤602中所描述的，根据室外栅格以及目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定室外栅格到目标发射天线的路径损耗的实现，可以是通过N次迭代过程，首先计算得到每个室外栅格到目标发射天线的射线路径参数，N为大于或等于1的整数；再根据每个室外栅格到目标发射天线的射线路径参数，从而分别确定出每个室外栅格到目标发射天线的路径损耗。

其中，在每次迭代过程包括有：首先确定本次迭代过程中的基准栅格；其中，第一次迭代过程中的基准栅格为目标发射天线所在的室外栅格，第二次及以后的迭代过程中的基准栅格为前一次迭代过程中的基准栅格的相邻室外栅格；再根据基准栅格的射线路径参数，以及相邻室外栅格相对目标发射天线所在的室外栅格的空间位置偏移量，计算相邻室外栅格的射线路径参数；其中，第一次迭代过程中的基准栅格的射线路径参数为设定值。

具体地，根据基准栅格的射线路径参数，以及相邻室外栅格相对目标发射天线所在的室外栅格的空间位置偏移量，计算相邻室外栅格的射线路径参数，包括：

对一个相邻室外栅格，获取与该相邻室外栅格在空间每一维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，以及获取该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间每一维方向上的空间位置偏移量；

按照以下公式计算一个相邻室外栅格的射线路径参数：

其中，C_path表示计算得到的一个相邻室外栅格的射线路径参数，表示该相邻室外栅格在空间第i维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，step⁽ⁱ⁾表示该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量，D为空间维数，1≤i≤D，i、D为正整数。

由于为迭代计算，根据迭代运算的特点，应当很容易理解对于公式(1)，可以通过在预处理过程中将目标区域平均栅格化，并假设用于表示一个室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量的step⁽ⁱ⁾以一步为度量单位，一步为一个栅格在该维上的大小，来简化计算。即可以将公式(1)转化为以下形式来简化计算：

其中，表示该相邻室外栅格在空间第i维方向上相邻的基准栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量。

可以看到上述预处理及假设，使得每个栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量，可以直接通过迭代运算中对与其相邻的前一个栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量进行加1得到，即公式(1)中表示一个相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量的step⁽ⁱ⁾，可以通过该相邻室外栅格在空间第i维方向上相邻的基准栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量加1得到。

比如以三维空间为例，通过在预处理过程中将目标区域平均划分为多个a×a×a大小的栅格，以及step⁽ⁱ⁾的度量单位为一步，且一步的宽度为a。根据公式(1)和公式(2)有：

基于以上的说明，为了本文描述更加清楚与方便，将使用公式(2)作为计算一个相邻室外栅格的射线路径参数的公式。

由于每个发射天线的影响范围是以该发射天线所在栅格为中心，以一定半径(比如3千米)范围内的所有栅格，因此，在一些具体的实施例中，对一个目标发射天线计算该目标发射天线对每个室外栅格上的场强时，通常优选地获取目标发射天线影响范围内的所有室外栅格。

为了更清楚的对上述关于通过N次迭代过程计算每个室外栅格到目标发射天线的射线路径参数的流程，也即一种栅格化射线追踪的流程进行说明，下面将通过对栅格设置若干个辅助参数的方式具体描述上述栅格化射线追踪流程的一种实现，具体可以通过计算机编程的方式实现该栅格化射线追踪流程。

在当前已知的三维空间状态中，可以通过对每个栅格设置空间每一维方向上的位置参数，假设每个栅格均为a×a×a大小的立方体，以一个栅格的中心点所在位置坐标为该栅格的空间位置坐标，并假设度量单位为一步且一步的宽度为a，对一个栅格设置空间位置坐标为：坐标轴x方向上的步数step^(x)、坐标轴y方向上的步数step^(y)、坐标轴z方向上的步数step^(z)。

此外，对每个室外栅格还设置有状态值：flag，可以用来标识每个室外栅格在计算每个室外栅格到目标发射天线的射线路径参数的迭代运算中的状态。

同时，对每个室外栅格，设置有x方向更新状态值：uflag^(x)，y方向更新状态值：uflag^(y)，z方向更新状态值：uflag^(z)。分别用来标识在更新过程中，每个室外栅格，是否被其相邻的x、y和z方向的基准栅格更新。如果栅格已经被某一维的基准栅格更新，则其余相同维的相邻基准栅格不再对其更新。

以任一个目标发射天线为例，以目标发射天线发射点所在的室外栅格为起点栅格，按照下面的流程遍历该发射天线影响的所有栅格，即依次的迭代计算，从而计算得到每个室外栅格到该目标发射天线的射线路径参数。图7示出了一种基于设置的状态值标识室外栅格的射线路径参数的迭代计算过程示意图，具体步骤如下所述：

步骤701：初始化：首先将所有室外栅格的射线路径参数C_path设为0，将所有室外栅格的空间位置参数step^(x)、step^(y)、step^(z)以及状态值flag都设为-1，uflag^(x)，uflag^(y)和uflag^(z)都设为0。设置待处理栅格即基准栅格的集合G，集合G初始为空。

将起点栅格(即该目标发射天线发射端所在的室外栅格)的射线路径参数C_path设置为1，将起点栅格的step^(x)、step^(y)和step^(z)设置为0，状态值flag设为0。

图8示出了一种在二维空间中的栅格化射线追踪流程初始化的示例，应当理解的是，在本发明实施例中为了描述方便，将对所有关于栅格化射线追踪的示例均以二维空间中的示例来说明，而通过二维空间中对本发明实施例的描述应当能看到在三维甚至更高维的空间中，本发明实施例所描述的流程的具体操作思路是基本一致的。

如图8所示，深灰色的栅格代表了建筑物栅格，即非室外栅格。每个室外栅格中最下面括号中的数字为该室外栅格的编号，0号栅格为起点栅格。初始时，设置起点栅格的C_path等于1，step^(x)和step^(y)都等于0，状态值flag等于0，其余室外栅格的C_path等于0，step^(x)和step^(y)都等于-1，状态值flag等于-1，uflag^(x)和uflag^(y))都设为0。

步骤702：更新基准栅格集合G：即确定当前次迭代过程中的基准栅格集合，具体实现时可以是首先将集合G清空，然后将所有flag为0的室外栅格放入G，再将G中的所有室外栅格的flag更新为1，可以看到，通过上述的初始化之后，第一次迭代计算中的基准栅格即为目标发射天线所在的室外栅格。

基于图8所示的初始化，图9示出了第一次更新基准栅格的情形，此时，基准集合中的元素为起点栅格，即编号为0的室外栅格(0)，同时将该室外栅格(0)的状态值flag更新为1。

步骤703：处理基准栅格集合G中的所有栅格：对于集合G中的每个基准栅格，获取与其相邻的每个相邻室外栅格，并更新每个相邻室外栅格flag为0。

如果一个相邻室外栅格的flag为-1，则更新该相邻室外栅格的flag为0。如图10所示，此时基准栅格为室外栅格(0)，其相邻室外栅格分别为室外栅格(1)、室外栅格(2)和室外栅格(3)。此时这三个室外栅格的flag都为-1，图10中的(a)所示。因此把这三个室外栅格的flag更新为0，如图10中的(b)所示。

步骤704：对于flag为0的相邻室外栅格，根据基准栅格的射线路径参数，以及相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格的空间位置偏移量，计算相邻室外栅格的射线路径参数。

具体地，对一个相邻室外栅格，获取与该相邻室外栅格在空间每一维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，以及获取该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间每一维方向上的空间位置偏移量。

其中，一个室外栅格gn可能是仅与一个基准栅格在坐标轴x方向上相邻，或者仅与一个基准栅格在坐标轴y方向上相邻，或者仅与一个基准栅格在坐标轴z方向上相邻，也可能同时与一个基准栅格在坐标轴x方向上相邻并与另一个基准栅格在坐标轴y方向上相邻，或者同时与一个基准栅格在坐标轴y方向上相邻并与另一个基准栅格在坐标轴z方向上相邻，或者同时与一个基准栅格在坐标轴x方向上相邻并与另一个基准栅格在坐标轴z方向上相邻，或者同时与一个基准栅格在坐标轴x方向上相邻并与另一个基准栅格在坐标轴y方向上相邻以及与第三个基准栅格在坐标轴z方向上相邻等。

具体地，设一个相邻室外栅格为g_n，g_n当前的射线路径参数为根据公式(2)：

如果室外栅格g_n与一个基准栅格g₁在空间坐标轴x方向上相邻，且g_n当前的uflag^(x)＝0，将g₁的射线路径参数表示为则：

令

g_n的step^(x)＝max(g_n当前的step^(x),g₁的step^(x)+1)

g_n的step^(y)＝max(g_n当前的step^(y),g₁的step^(y))

g_n的step^(z)＝max(g_n当前的step^(z),g₁的step^(z))

uflag^(x)＝1

如果室外栅格g_n与一个基准栅格g₂在空间坐标轴y方向上相邻，且g_n当前的uflag^(y)＝0，将g₂的射线路径参数表示为则：

令

g_n的step^(y)＝max(g_n当前的step^(y),g₂的step^(y)+1)

g_n的step^(x)＝max(g_n当前的step^(x),g₂的step^(x))

g_n的step^(z)＝max(g_n当前的step^(z),g₂的step^(z))

uflag^(y)＝1

如果室外栅格g_n与一个基准栅格g₃在空间坐标轴z方向上相邻，且g_n当前的uflag^(z)＝0，将g₃的射线路径参数表示为则：

令

g_n的step^(z)＝max(g_n当前的step^(z),g₃的step^(z)+1)

g_n的step^(x)＝max(g_n当前的step^(x),g₃的step^(x))

g_n的step^(y)＝max(g_n当前的step^(y),g₃的step^(y))

uflag^(z)＝1

具体地，对如图11所示的，对基准栅格的相邻室外栅格的计算如下：

其中，室外栅格(1)仅与基准栅格(0)在x方向上相邻且室外栅格(1)的uflag^(x)＝0，则对于室外栅格(1)：

室外栅格(1)的

室外栅格(1)的step^(x)＝max(室外栅格(1)当前的step^(x),基准栅格(0)的step^(x)+1)＝max(-1,0+1)＝1；室外栅格(1)的step^(y)＝max(室外栅格(1)当前的step^(y)，基准栅格(0)的step^(y))＝max(-1,0)＝0，室外栅格(1)的uflag^(x)＝1。

同样的，室外栅格(2)仅与基准栅格(0)在x方向上相邻且室外栅格(2)的uflag^(x)＝0，则对于室外栅格(2)：

室外栅格(2)的

室外栅格(2)的step^(x)＝max(室外栅格(2)当前的step^(x),基准栅格(0)的step^(x)+1)＝max(-1,0+1)＝1；室外栅格(2)的step^(y)＝max(室外栅格(2)当前的step^(y)，基准栅格(0)的step^(y))＝max(-1,0)＝0，室外栅格(2)的uflag^(x)＝1。

其中，室外栅格(3)仅与基准栅格(0)在y方向上相邻且室外栅格(3)的uflag^(y)＝0，则对于室外栅格(3)：

室外栅格(3)的

室外栅格(3)的step^(y)＝max(室外栅格(3)当前的step^(y),基准栅格(0)的step^(y)+1)＝max(-1,0+1)＝1；室外栅格(3)的step^(x)＝max(室外栅格(3)当前的step^(x)，基准栅格(0)的step^(x))＝max(-1,0)＝0，室外栅格(3)的uflag^(y)＝1。

进一步地，基于以上的算得的中间参数，计算所有状态值为0的室外栅格：即更新当前所有状态值为0的室外栅格的射线路径参数C_path：即可以按照上述的公式(2)来计算当前状态为0的每个室外栅格的射线路径参数C_path。

具体地，根据公式(2)，如图12所示，此时室外栅格(1)、室外栅格(2)和室外栅格(3)的状态值为0，计算这三个栅格的射线路径参数C_path：

室外栅格(1)：

室外栅格(2)：

室外栅格(3)：

步骤705：将此次迭代过程中的基准栅格的相邻室外栅格确定为下一次迭代过程中的基准栅格，即基于上述设置以及更新状态值的过程，通过步骤704得到三个flag为0的室外栅格，因此将这三个状态值为0的室外栅格作为第二次迭代过程的基准栅格，即第二次迭代过程中的基准栅格为第一次迭代过程中的基准栅格的相邻室外栅格，继续进行上述迭代运算，包括有再次清空基准集合G，再将室外栅格(1)、室外栅格(2)和室外栅格(3)放入基准集合G中，获取室外栅格(1)、室外栅格(2)和室外栅格(3)的相邻室外栅格的步骤。如图13所示，与室外栅格(1)、室外栅格(2)和室外栅格(3)相邻的室外栅格包括有室外栅格(4)、室外栅格(5)和室外栅格(6)，继续按照上述的计算过程中的步骤704，分别处理室外栅格(1)、室外栅格(2)和室外栅格(3)，即计算室外栅格(4)、室外栅格(5)和室外栅格(6)的所有参数，计算结果如图14所示。然后按照步骤704，计算室外栅格(4)、室外栅格(5)和室外栅格(6)的射线路径参数C_path：

室外栅格(4)：

室外栅格(5)：

室外栅格(6)：

更新结果如图15所示。

进一步地，比如，通过若干次迭代更新后，基准栅格集合G中的基准栅格为室外栅格(7)和室外栅格(8)。如图16所示。

则室外栅格(10)作为室外栅格(8)的坐标轴y方向上的邻居且室外栅格(10)的uflag^(y)＝0，室外栅格(10)的参数在步骤704中计算的结果为：

室外栅格(10)的step^(y)＝max(室外栅格(10)的当前的step^(y),室外栅格(8)的step^(y)+1)＝2

室外栅格(10)的step^(x)＝max(室外栅格(10)当前的step^(x)，基准栅格(8)的step^(x))＝max(-1,2)＝2，室外栅格(10)的uflag^(y)＝1。

再计算室外栅格(10)的射线路径参数C_path：

室外栅格(10)：

计算结果如图17所示，可以看到计算结果体现出了建筑物对信号的遮挡。

通过以上过程能够对该目标发射天线覆盖范围内的所有室外栅格进行的迭代计算能够遍历该目标发射天线覆盖范围内的所有室外栅格，直到基准栅格集合G中不能再获取到新的基准栅格为止，即集合G为空、该目标发射天线覆盖范围内的所有室外栅格均完成计算时，迭代计算过程结束，此时所有的室外栅格均完成射线路径参数的计算，从而得到了当前计算的目标发射天线在其覆盖范围内的每个室外栅格的射线路径参数C_path。图18示出了基于上述例子的最终计算结果。

通过上述的迭代过程，计算得到每个室外栅格到目标发射天线的射线路径参数后，则可以进一步的实现如图6所示的流程中的步骤602所描述的确定所述室外栅格到目标发射天线的路径损耗，即根据每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，分别确定每个室外栅格到目标发射天线的路径损耗。

具体地，步骤602中，根据一个室外栅格到目标发射天线的射线路径参数、该室外栅格到目标发射天线所在栅格的距离，以及该室外栅格到目标发射天线的方位角和下倾角，确定该室外栅格到目标发射天线的路径损耗。

其中，根据一个室外栅格到目标发射天线的射线路径参数、该室外栅格到目标发射天线所在栅格的距离，以及该室外栅格到目标发射天线的方位角和下倾角，确定该室外栅格到目标发射天线的路径损耗，具体可包括：

根据以下公式确定一个室外栅格到目标发射天线的路径损耗：

L＝a+b×lg(d)+c×ln(C_path)+c_w×f(α,β)……………………(3)

其中，L表示一个室外栅格到目标发射天线的路径损耗，d为该室外栅格到目标发射天线的直线距离，C_path为该室外栅格的射线路径参数值，α为该室外栅格到目标发射天线的方位角，β为该室外栅格到目标发射天线的下倾角，f(α,β)为目标发射天线的天线波形图衰减函数，a、b、c、c_w为常数系数。

其中，通过上述的迭代过程可以确定所有室外栅格的C_path；α、β和f(α,β)可以前文所描述的根据天线的公参数据以及栅格与天线的位置获得。

具体地，对于常数系数a、b、c、c_w，可以通过获取扫频数据，通过最小二乘法训练得到最佳的常数系数取值，具体过程描述如下：

获取目标发射天线的扫频数据；

对于目标发射天线的一条扫频数据，根据该扫频数据所在室外栅格的接收功率和目标发射天线的发射功率，确定该扫频数据所在室外栅格的路径损耗；确定该扫频数据所在室外栅格的d、C_path、α、β；

将所确定的每条扫频数据所在室外栅格的路径损耗和参数，代入上述用于确定一个室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗公式(3)，计算得到上述公式中的常数系数a、b、c、c_w。

具体地，可以首先建立矩阵A和列向量b，其中A的行数可以根据所获取到的扫频数据的条数对应，A的行数与b的元素个数相同；其中A的列数为4，是路径损耗公式中参数(a，b，c，c_w)的个数。

对于目标发射天线(设为a)的覆盖范围内的每条扫频数据，构造行向量[1,lg(d),ln(C_path),f(α,β)]，其中d、C_path、α和β分别是一条扫频数据所在的室外栅格的路径损耗公式参数。同时，计算衰减值，衰减值具体等于该天线a的发射功率减去扫频数据的接收功率值。把行向量放入A，把衰减值放入和对应的b中的位置。

例如：某条扫频数据属于天线a，其对应的路径损耗公式参数分别为：d＝395.2，ln(C_path)＝5.71，α＝53.5，β＝10.2。天线a的发射功率为39，扫频数据的接收功率为-81.5，则衰减值为120.5。于是，该条扫频数据的信息在A，b中的情况如下：

其中，该条数据在A中的行数与衰减值在b中的位置相同。把所有天线的所有扫频数据按照上面的方式操作后，得到最终的A和b，于是计算：x＝(A^T A)^-1 A^Tb

则路径损耗公式系数为：a＝x(1)，b＝x(2)，c＝x(3)，c_w＝x(4)。

比如通过某一通信运营商所提供的数据按照上述方法都常数参数(a，b，c，c_w)进行训练，所训练出的参数如表1所示：

表1路径损耗公式(3)中常数参数示例

网络	a	b	c
					LTE(F频段)	68.2	24	-2.4	0.48
LTE(D频段)	65.7	24	-2.9	0.48
					GSM900	58.8	20.6	-1.6	0.51
DCS1800	62.3	20.6	-2.2	0.51

对于如图6所示的流程，通过步骤602中确定出室外栅格到目标发射天线的路径损耗后，在步骤603中即可以根据所述目标发射天线的发射功率以及所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强。比如，可根据以下公式，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强：

P＝sendpower-L………………………………(4)

其中，P为目标发射天线在一个室外栅格内的场强，sendpower为目标发射天线的发射功率，L为目标发射天线到该室外栅格的路径损耗。

可以看到，通过上述过程，对于目标区域内的每个发射天线，都可以利用上文中的路径损耗公式(3)和场强计算公式(4)，计算出每个发射天线对其覆盖范围内的每个室外栅格的场强。

举例来说，以LTE((Long Term Evolution，长期演进)网络中的F频段为例，如果某个天线的发射功率sendpower为54dBm，该天线影响范围内的某室外栅格距该天线的直线距离为100米，射线路径参数为0.0005，水平夹角为50度，垂直夹角为8度，天线波形图衰减值为13，即sendpower＝54dBm、d＝100m、C_path＝0.0005、f(α,β)＝13，代入上面公式得路径损耗L＝142.24，天线在该室外栅格产生的场强值为：P＝-88.24dBm。

优选地，为了避免大量的无用计算，对于每个发射天线，对于第0层的所有室外栅格，即位于地面层的所有室外栅格都计算出场强，而对于第1层及以上层中的室外栅格，只需要计算位于建筑物周围一圈的室外栅格场强，即计算与建筑物栅格相邻的室外栅格的场强。

进一步地，本发明的一个实施例所提供的通信网络场强分布确定方法在通过如图6所示的流程确定目标发射天线在室外栅格内的场强之后，还可以根据所确定的目标发射天线在每个室外栅格内的场强，按照以下公式确定目标发射天线在目标区域内的室内栅格内的场强，其中，一个室内栅格是指落入建筑物内部的栅格：

其中，P_in为目标发射天线在一个室内栅格内的场强，P_j为与该室内栅格所在建筑物相邻的所有J个室外栅格中的第j室外栅格的场强，η₀表示电磁波一次穿透墙壁的衰减数值，比如对于混凝土墙壁，平均衰减η₀为13；η₁表示单位距离阻挡体衰减数值，比如通常可以取0.7；d_j表示要该室内栅格与第j室外栅格之间的距离，表示对计算得到的所有J个取值选取最大值，j、J为大于或等于0的整数。

具体地，以图19所示的二维场景为例，其中，图19中深灰色栅格为室内栅格。对于目标发射天线在深灰色的室内栅格上产生的场强，首先找出与所要计算的室内栅格(设所要计算的室内栅格为i)所在地理高度相同，且与该室内栅格i所在建筑物相邻的所有室外栅格，对于图19来说，所有斜线栅格为与灰色的室内栅格相邻的所有室外栅格。设一共有K个室外栅格，这K个室外栅格中的每个室外栅格通过如图6所示的流程确定出场强分别为：P_j(j＝1,…，K)，将所确定出的这K个室外栅格中的每个室外栅格的场强代入公式(5)即可以得到该室内栅格i的场强。

图20示出了基于室外栅格场强计算一个室内场强的示例，其中，图20中深灰色的栅格为室内栅格，与图19相同，假设某个发射天线在与深灰色栅格相邻的所有室外栅格中，只在浅灰色的三个栅格产生场强，场强值如图所示。

则按照公式(5)对虚线框所示的一个室内栅格的场强值的计算过程如下：

利用场强为-89.5的室外场强计算得到的该室内栅格的场强为：

P₁＝-89.5-(13+0.7·(2×5))

利用场强为-93.2的室外场强计算得到的该室内栅格的场强为：

利用场强为-95.7的室外场强计算得到的该室内栅格的场强为：

P₃＝-95.7-(13+0.7·(2×5))

因此，该室内栅格的场强为：

P＝max{P₁,P₂,P₃}＝-109.5dBm

因此，本发明的实施例所提供的一种通信网络确定方法不仅可以确定室外栅格的场强，还可以进一步的基于确定出的室外栅格的场强，确定出室内栅格的场强。可以看到，通过上述的过程，对于每个发射天线，其覆盖范围内(比如为3km)内所有的室外栅格以及室外栅格上的场强都可以确定出来，相应的，每个栅格，包括室内栅格和室外栅格，其受周围覆盖范围到该栅格的所有发射天线影响也都可以确定出来，由此可以对所要确定场强分布的目标区域建立用于反映每个栅格覆盖特征的指纹库，比如以每个栅格可以接收到的最强的TopN天线的天线id和场强值为栅格的指纹特征，表2示出了三个栅格的Top7场强示例，其中，天线id(identification)可以通过天线的公参数据获得。

表2栅格特征指纹库示例

天线id	80031-2	72397-3	72397-1	72396-3	72396-1	79272-3	72396-2
								场强	-94.5	-81.6	-87.1	-95.1	-100.1	-104.9	-105.1
天线id	72397-2	72397-3	72397-1	72396-3	72396-1	79272-3	72396-2
								场强	-76.6	-81.6	-87.1	-95.1	-100.1	-104.9	-105.1
天线id	88159-1	88159-3	88159-2	91520-2	72788-3	72788-2	88259-1
								场强	-81.2	-86.5	-92.1	-95.8	-97.5	-97.9	-98.5

通过本发明实施例所提供的一种通信网络场强分布确定方法所得到的目标区域中每个栅格覆盖特征的指纹库，可以进一步的用于包括覆盖场强分析、弱覆盖区域确定、测量报告定位、用户位置确定等方面。

通过以上描述可以看出，在本发明实施例中提供的一种通信网络场强分布确定方法中，首先获取目标区域内的室外栅格，再根据室外栅格以及目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定室外栅格到目标发射天线的路径损耗，最后根据目标发射天线的发射功率以及室外栅格到目标发射天线的路径损耗，确定目标发射天线在室外栅格内的场强。可以看到，本发明的实施例中能够提供了一种场强预测模型，该模型基于对目标区域的栅格化，对室外栅格的场强计算首先以天线所在室外栅格为起点栅格逐步地进行迭代，即也可以理解为一种栅格化的射线追踪，从而计算出每个室外栅格的路径损耗，进而确定出每个室外栅格的场强，同时提供了一种基于通过上述方法确定出的室外栅格场强的进一步确定室内场强的方法，使得目标区域内的所有栅格上的场强均能被预测出，即可以准确的确定出目标区域的场强分布情况。

因此，与现有技术相比，本发明实施例提供的一种通信网络场强分布确定方法考虑了建筑物分布及地形地貌的影响，较经验模型能够达到更高的计算结果准确度，并可以进行三维的场强预测；并且，本发明实施例提供的一种通信网络场强分布确定方法对应用场景不作严格要求，能够适用于大多数应用场景，较半确定模型能够有更广的适用性；此外，本发明实施例提供的一种通信网络场强分布确定方法所需的计算成本在可行范围内，而且对建筑物及地形信息只需要基本准确，精度要求不需要像确定模型一样严格。最后，本发明实施例提供的一种通信网络场强分布确定方法不仅方便的移植到2G网络、3G网络、4G网络，对于将来的5G网络甚至更高级的网络都可以适应性的应用，能够为后续的网络发展奠定基础。

基于相同的技术构思，本发明的一个实施例还提供一种通信网络场强分布确定装置，该装置可执行上述通信网络场强分布确定方法实施例。本发明实施例提供的一种通信网络场强分布确定装置如图21所示，包括：

获取模块2101，用于获取目标区域内的室外栅格，所述室外栅格是指未落入建筑物内部的栅格，一个栅格为设定大小的空间区域；

第一确定模块2102，用于根据所述室外栅格以及所述目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗；

第二确定模块2103，用于根据所述目标发射天线的发射功率以及所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强。

其中，第一确定模块2102，具体用于:通过N次迭代过程，计算得到每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，N为大于或等于1的整数；

根据每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，分别确定每个所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗；

其中，在每次迭代过程包括：

确定本次迭代过程中的基准栅格；其中，第一次迭代过程中的基准栅格为所述目标发射天线所在的室外栅格，第二次及以后的迭代过程中的基准栅格为前一次迭代过程中的基准栅格的相邻室外栅格；

根据基准栅格的射线路径参数，以及相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格的空间位置偏移量，计算相邻室外栅格的射线路径参数；其中，第一次迭代过程中的基准栅格的射线路径参数为设定值。

具体地，第一确定模块2102，用于：对一个相邻室外栅格，获取与该相邻室外栅格在空间每一维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，以及获取该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间每一维方向上的空间位置偏移量；按照在上文的描述中所提供的公式(1)计算一个相邻室外栅格的射线路径参数。其中，公式(1)可以根据迭代运算的特点，通过在预处理过程中将目标区域平均栅格化，并假设用于表示一个室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量的参数以一步为度量单位，一步为一个栅格在该维上的大小，简化为公式(2)。

其中，第一确定模块2102，具体用于：根据一个室外栅格到目标发射天线的射线路径参数、该室外栅格到目标发射天线所在栅格的距离，以及该室外栅格到目标发射天线的方位角和下倾角，确定该室外栅格到目标发射天线的路径损耗。

具体地，第一确定模块2102，用于：根据在上文的描述中所提供的公式(3)确定一个室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗。

其中，第二确定模块2103，具体用于：根据在上文的描述中所提供的公式(4)确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强。

优选地，本发明的一个实施例提供的通信网络场强分布确定装置，还可以包括：第三确定模块2104，用于根据所确定的所述目标发射天线在每个室外栅格内的场强，按照在上文的描述中所提供的公式(5)确定所述目标发射天线在目标区域内的室内栅格内的场强，一个室内栅格是指落入建筑物内部的栅格。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种通信网络场强分布确定方法，其特征在于，包括：

获取目标区域内的室外栅格，所述室外栅格是指未落入建筑物内部的栅格，一个栅格为设定大小的空间区域；

根据所述室外栅格以及所述目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗；

根据所述目标发射天线的发射功率以及所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述室外栅格以及所述目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，包括：

通过N次迭代过程，计算得到每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，N为大于或等于1的整数；

根据每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，分别确定每个所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗；

其中，在每次迭代过程包括：

确定本次迭代过程中的基准栅格；其中，第一次迭代过程中的基准栅格为所述目标发射天线所在的室外栅格，第二次及以后的迭代过程中的基准栅格为前一次迭代过程中的基准栅格的相邻室外栅格；

根据基准栅格的射线路径参数，以及相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格的空间位置偏移量，计算相邻室外栅格的射线路径参数；其中，第一次迭代过程中的基准栅格的射线路径参数为设定值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据基准栅格的射线路径参数，以及相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格的空间位置偏移量，计算相邻室外栅格的射线路径参数，包括：

对一个相邻室外栅格，获取与该相邻室外栅格在空间每一维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，以及获取该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间每一维方向上的空间位置偏移量；

按照以下公式计算一个相邻室外栅格的射线路径参数：

$C_{path}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_1^D{C}_{path}^{\left(i\right)}\×{\mathrm{step}}^{\left(i\right)}}{{\mathrm{\Σ}}_1^D{\mathrm{step}}^{\left(i\right)}}$

其中，C_path表示计算得到的一个相邻室外栅格的射线路径参数，表示该相邻室外栅格在空间第i维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，step⁽ⁱ⁾表示该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量，D为空间维数，1≤i≤D，i、D为正整数。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据一个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，确定该室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，包括：

根据一个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数、该室外栅格到所述目标发射天线所在栅格的距离，以及该室外栅格到所述目标发射天线的方位角和下倾角，确定该室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据一个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数、该室外栅格到所述目标发射天线所在栅格的距离，以及该室外栅格到所述目标发射天线的方位角和下倾角，确定该室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，包括：

根据以下公式确定一个室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗：

L＝a+b×lg(d)+c×ln(C_path)+c_w×f(α,β)

其中，L表示一个室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，d为该室外栅格到所述目标发射天线的直线距离，C_path为该室外栅格的射线路径参数值，a为该室外栅格到所述目标发射天线的方位角，β为该室外栅格到所述目标发射天线的下倾角，f(α,β)为所述目标发射天线的天线波形图衰减函数，a、b、c、c_w为常数系数。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述目标发射天线的发射功率以及所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强，包括：

根据以下公式，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强：

P＝sendpower-L

其中，P为目标发射天线在一个室外栅格内的场强，sendpower为目标发射天线的发射功率，L为目标发射天线到该室外栅格的路径损耗。

7.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强之后，还包括：

根据所确定的所述目标发射天线在每个室外栅格内的场强，按照以下公式确定所述目标发射天线在目标区域内的室内栅格内的场强，一个室内栅格是指落入建筑物内部的栅格：

$P_{in}=\underset{j}{max}\{P_j-({\mathrm{\η}}_0+{\mathrm{\η}}_1\×d_j)\}$

其中，P_in为目标发射天线在一个室内栅格内的场强，P_j为与该室内栅格所在建筑物相邻的所有J个室外栅格中的第j室外栅格的场强，η₀表示电磁波一次穿透墙壁的衰减数值，η₁表示单位距离阻挡体衰减数值，d_j表示要该室内栅格与第j室外栅格之间的距离，表示对计算得到的所有J个取值选取最大值，j、J为大于或等于0的整数。

8.一种通信网络场强分布确定装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取目标区域内的室外栅格，所述室外栅格是指未落入建筑物内部的栅格，一个栅格为设定大小的空间区域；

第一确定模块，用于根据所述室外栅格以及所述目标区域内的目标发射天线所在栅格的空间位置，确定所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗；

第二确定模块，用于根据所述目标发射天线的发射功率以及所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：

通过N次迭代过程，计算得到每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，N为大于或等于1的整数；

根据每个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数，分别确定每个所述室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗；

其中，在每次迭代过程包括：

确定本次迭代过程中的基准栅格；其中，第一次迭代过程中的基准栅格为所述目标发射天线所在的室外栅格，第二次及以后的迭代过程中的基准栅格为前一次迭代过程中的基准栅格的相邻室外栅格；

根据基准栅格的射线路径参数，以及相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格的空间位置偏移量，计算相邻室外栅格的射线路径参数；其中，第一次迭代过程中的基准栅格的射线路径参数为设定值。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：

对一个相邻室外栅格，获取与该相邻室外栅格在空间每一维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，以及获取该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间每一维方向上的空间位置偏移量；

按照以下公式计算一个相邻室外栅格的射线路径参数：

$C_{path}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_1^D{C}_{path}^{\left(i\right)}\×{\mathrm{step}}^{\left(i\right)}}{{\mathrm{\Σ}}_1^D{\mathrm{step}}^{\left(i\right)}}$

其中，C_path表示计算得到的一个相邻室外栅格的射线路径参数，表示该相邻室外栅格在空间第i维方向上相邻的基准栅格的射线路径参数，step⁽ⁱ⁾表示该相邻室外栅格相对所述目标发射天线所在的室外栅格在空间第i维方向上的空间位置偏移量，D为空间维数，1≤i≤D，i、D为正整数。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：

根据一个室外栅格到所述目标发射天线的射线路径参数、该室外栅格到所述目标发射天线所在栅格的距离，以及该室外栅格到所述目标发射天线的方位角和下倾角，确定该室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：

根据以下公式确定一个室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗：

L＝a+b×lg(d)+c×ln(C_path)+c_w×f(α,β)

其中，L表示一个室外栅格到所述目标发射天线的路径损耗，d为该室外栅格到所述目标发射天线的直线距离，C_path为该室外栅格的射线路径参数值，α为该室外栅格到所述目标发射天线的方位角，β为该室外栅格到所述目标发射天线的下倾角，f(α,β)为所述目标发射天线的天线波形图衰减函数，a、b、c、c_w为常数系数。

13.如权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块，具体用于：

根据以下公式，确定所述目标发射天线在所述室外栅格内的场强：

P＝sendpower-L

其中，P为目标发射天线在一个室外栅格内的场强，sendpower为目标发射天线的发射功率，L为目标发射天线到该室外栅格的路径损耗。

14.如权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

第三确定模块，用于根据所确定的所述目标发射天线在每个室外栅格内的场强，按照以下公式确定所述目标发射天线在目标区域内的室内栅格内的场强，一个室内栅格是指落入建筑物内部的栅格：

$P_{in}=\underset{j}{max}\{P_j-({\mathrm{\η}}_0+{\mathrm{\η}}_1\×d_j)\}$

其中，P_in为目标发射天线在一个室内栅格内的场强，P_j为与该室内栅格所在建筑物相邻的所有J个室外栅格中的第j室外栅格的场强，η₀表示电磁波一次穿透墙壁的衰减数值，η₁表示单位距离阻挡体衰减数值，d_j表示要该室内栅格与第j室外栅格之间的距离，表示对计算得到的所有J个取值选取最大值，j、J为大于或等于0的整数。