CN107682863B - 一种电力基站选择和布局方法 - Google Patents

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Abstract

一种电力基站选择和布局方法，包括：步骤1，将已有电力终端的经纬度对应的位置点信息映射成平面上的全终端点集；步骤2，计算单位面积内的终端的分布密度；步骤3，所述分布密度与设定阈值进行对比，在分布密度大于设定阈值的区域内设置一级基站，一级基站为全向基站；步骤4，计算设定一级基站的传输距离，绘制每个一级基站的覆盖区域；步骤5，统计每个一级基站实际包含的终端个数及编号；步骤6，对未被一级基站覆盖的终端进行图形勾勒，形成不规则多边形；步骤7，根据所述不规则多边形的形状，确定选择定向基站还是全向基站作为二级基站；步骤8，对未被覆盖的终端进行优化；步骤9，计算基站流量密度；步骤10，确定基站建设优先级。

Description

一种电力基站选择和布局方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种电力基站选择和布局方法。
背景技术
TD-LTE 230无线专网具有覆盖广、传输速率高、实时性和频谱适应性强等特点，是终端通信接入网的主要技术手段。随着智能电网时代的到来，建设电力无线专网势在必行，无线通信技术中，我国拥有TD-LTE技术体制的知识产权，可以满足电力当前及未来一定时期的业务发展需求，未来还可以向5G演进，极具发展潜力。移动通信在网络建设的初期，用户量少，站点较少，基站覆盖半径较大，较少考虑投资控制和后期维护，那时基站建设主要解决网络覆盖问题，基站站址的选择自由度大，往往不经过科学的论证和分析，指示凭经验和直觉选择基站站址，由此易造成基站运行的安全稳定性差，建设维护难度大等问题。
此外，基站使用的天线有全向和定向之分，全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大，其信号传播的距离较近，覆盖的范围大。定向天线，在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大，其信号传播的距离较全向基站较远，覆盖范围小，频率利用率高，适用于局部范围内用户密度较大的场所。因此在做基站规划时，如果能够合理布局定向基站(即采用定向天线)和全向基站(即采用全向天线)就更加能够将辐射范围和频率利用率有效结合起来。
再者，在基站建设的过程中，如何评估基站的优先级，即哪些区域的需要优先建站，哪些区域可以暂时不建站，都是在基站规划初期就应该考虑的问题。现有基站建设规划方案中，运营单纯的将用户数量与地区发展水平作为用户需求的评判标准，并作为基站规划和建设的主要依据。用户数量的多少和地区发展水平虽然能够在一定程度上体现出该地区的用户需求，但是对用户的网络需求并未具体细化，并未真正反映出***的需求，因此，现有的这种基站建设规划方案缺少准确的判断依据和科学的规划手段，可能会导致真正有需求的地区的基站建设优先级较为靠后。因此，亟需一种基站规划方案以解决上述问题。
中国专利公开号CN104378769，公开日2015年2月25日，发明创造的名称为基于覆盖预测的TD-SCDMA基站规划点自动选点方法，该申请案公开了基站规划点自动选点方法核心步骤包括：采集宏基站小区信息，得到集合A；计算集合A内小区经纬度最大值和最小值并按步长进行取整；将经纬度从最小到最大值按步长分割；按照经纬度配对，得到集合B；对集合B属性初始化；采集集合B的栅格地物信息等。其不足之处在于所规划基站只考虑了全向基站，而未考虑实际具体的定向基站的布局，再者，对于选定的基站点未能给出建设优先级的合理建议，不利于基站建设工作的开展，不能及时为网络需求量大的区域提供网络覆盖。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的基站站址选择往往不经过科学的论证和分析，只是凭经验和直觉进行选择，基站规划未能充分考虑全向基站布局和定向基站布局以及基站建设优先级的问题，提供了一种电力基站选择和布局方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电力基站选择和布局方法，包括：步骤1，将已有电力终端的经纬度对应的位置点信息映射成平面上的全终端点集；步骤2，计算单位面积内的终端的分布密度；步骤3，所述分布密度与设定阈值进行对比，在分布密度大于设定阈值的区域内设置一级基站，一级基站为全向基站；步骤4，计算设定一级基站的传输距离，绘制每个一级基站的覆盖区域；步骤5，统计每个一级基站实际包含的终端个数及编号；步骤6，对未被一级基站覆盖的终端进行图形勾勒，形成不规则多边形；步骤7，根据所述不规则多边形的形状，确定选择定向基站还是全向基站作为二级基站；步骤8，对未被覆盖的终端进行优化；步骤9，计算每个基站的流量密度；步骤10，根据流量密度确定基站建设优先级。
本发明中，将已有电力终端的位置绘制成平面图，通过统计计算得到不同区域的终端的分布密度，人为设定分布密度阈值，该阈值通过实际终端的分布情况进行确定，原则是使得预设的一级基站与相邻基站的重复覆盖率控制在允许范围内，由此得到初步的一级基站的位置，这些基站选用全向天线，对于未被一级基站覆盖的终端，通过图形勾勒的方式确定选用定向基站还是全向基站，勾勒多边形与圆形、扇形的对比通过计算机软件实现，对于近似圆形的多边形覆盖区域规划全向基站，对于近似扇形的多边形覆盖区域规划定向基站，再通过不同基站覆盖范围内终端所需的流量密度安排基站建设的优先级。
作为优选，所述步骤3，设定重复覆盖率阈值，所选择的一级基站的重复覆盖率小于所述重复覆盖率阈值。
作为优选，所述重复覆盖率＝同时落入两个或两个以上一级基站的终端的个数/总的终端个数。
本发明中，基站建设时允许一定程度的重复覆盖率，原则上该重复覆盖率的值越低越好，基站之间的信号干扰也会相应降低。
作为优选，所述步骤4，基站的传输距离d由式
Pr(dBm)＝Pt(dBm)-Ct(dB)+Gt(dB)-LFS(dB)+Gr(dB)-Cr(dB)以及式LFS(dB)＝32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)计算求得，其中Pr：接收端灵敏度；Pt:发送端功率；Cr:接收端接头和电缆损耗；Ct:发送端接头和电缆损耗；Gr:接收端天线增益；Gt:发送端天线增益；LFS:自由空间损耗，f为基站频率。
作为优选，所述步骤7包括：步骤71，计算不规则多边形的中心点，以中心点为圆心绘制不同半径的圆形，根据所包含的终端数确定最优半径，统计落入最优半径对应圆形的终端数；步骤72，从不规则多边形的顶点出发做相邻一级基站覆盖区域的切线，所述顶点与所述切线形成若干扇形区域，从中选择覆盖终端数最多的扇形作为优选扇形；步骤73，对步骤71所做圆形和步骤72所选扇形进行修正调整；步骤74，对比步骤73得到的圆形和步扇形所包含的终端数，确定选择全向天线还是定向天线作为二级基站。
本发明中，通过计算机软件算法实现不规则多边形与圆形和扇形的匹配。
作为优选，所述步骤8，所述优化通过增加微基站进行补盲，增加中继设备延伸覆盖。
作为优选，所述步骤9，所述流量密度
Figure BDA0001349967780000031
其中：Tc:是业务c的单终端速率需求，n为电力业务类型数，c∈n；Kc：是业务c的并发系数；Nc:是基站i范围内不同业务的终端数目，与Tc相对应；S：基站i覆盖范围总面积。
本发明中，将电力业务类型进行了细分，考虑不同电力终端的并发情况以及对流量的需求情况，针对不同基站覆盖范围内所包含的终端所需流量的大小来决定基站建设的优先级。
本发明的实质性效果：(1)通过对实际终端布局情况的统计分析，针对不同区域考虑不同的基站类型，对于终端布局密集的区域，选用全向基站，对于分布在一定范围内的终端选用定向基站，将辐射范围和频率利用率有效结合；(2)在基站规划时充分考虑用户的实际需求，根据计算不同区域的流量需求评估各基站的建设优先级。由此所作出的规划方案从合理性和可行性上都远远优于之前未经科学论证和分析就得出的基站规划方案，对基站的规划提供了理论依据和可评估的依据，具有一定的前瞻性。
附图说明
图1为本发明的一种方法流程图；
图2为本发明的一种一级基站覆盖图；
图3为本发明的一种一级和二级基站覆盖图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
一种电力基站选择和布局方法，如图1所示，包括：
步骤1，将已有电力终端的经纬度对应的位置点信息映射成平面上的全终端点集，并对每个终端进行编号；
步骤2，计算单位面积内的终端的分布密度；
步骤3，如图2所示，所述分布密度与设定阈值进行对比，在分布密度大于设定阈值的区域内设置一级基站，一级基站为全向基站；
所述设定阈值是根据实际的基站分布情况来确定，所选择的一级基站的重复覆盖率要小于所设定的重复覆盖率阈值(站建设时允许一定程度的重复覆盖率)，重复覆盖率＝同时落入两个或两个以上一级基站的终端的个数/总的终端个数；
步骤4，计算设定一级基站的传输距离，绘制每个一级基站的覆盖区域；
基站的传输距离d由式Pr(dBm)＝Pt(dBm)-Ct(dB)+Gt(dB)-LFS(dB)+Gr(dB)-Cr(dB)以及式LFS(dB)＝32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)计算求得，其中Pr：接收端灵敏度；Pt:发送端功率；Cr:接收端接头和电缆损耗；Ct:发送端接头和电缆损耗；Gr:接收端天线增益；Gt:发送端天线增益；LFS:自由空间损耗，f为基站频率。
步骤5，统计每个一级基站实际包含的终端个数及编号；
步骤6，对未被一级基站覆盖的终端进行图形勾勒，形成不规则多边形；
步骤7，如图3所示，根据所述不规则多边形的形状，确定选择定向基站还是全向基站作为二级基站；包括：
步骤71，计算不规则多边形的中心点，以中心点为圆心绘制不同半径的圆形，根据所包含的终端数确定最优半径，统计落入最优半径对应圆形的终端数；
步骤72，从不规则多边形的顶点出发做相邻一级基站覆盖区域的切线，所述顶点与所述切线形成若干扇形区域，从中选择覆盖终端数最多的扇形作为优选扇形；通过计算机软件算法实现不规则多边形与圆形和扇形的匹配。
步骤73，对步骤71所做圆形和步骤72所选扇形进行修正调整；
步骤74，对比步骤73得到的圆形和扇形所包含的终端数，确定选择全向天线还是定向天线作为二级基站；
步骤8，对未被覆盖的终端进行优化；
所述优化通过增加微基站进行补盲，增加中继设备延伸覆盖来实现；
步骤9，计算每个基站的流量密度；
所述流量密度
Figure BDA0001349967780000041
其中：Tc:是业务c的单终端速率需求，n为电力业务类型数，c∈n；Kc：是业务c的并发系数；Nc:是基站i范围内不同业务的终端数目，与Tc相对应；S：基站i覆盖范围总面积。
步骤10，根据流量密度确定基站建设优先级；流量密度越大，基站建设的优先级越高。
以上所述实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。

Claims (5)

1.一种电力基站选择和布局方法，其特征在于，包括：
步骤1，将已有电力终端的经纬度对应的位置点信息映射成平面上的全终端点集，并对每个终端进行编号；
步骤2，计算不同区域内的终端的分布密度；
步骤3，所述分布密度与设定阈值进行对比，在分布密度大于设定阈值的区域内设置一级基站，一级基站为全向基站；
步骤4，计算设定一级基站的传输距离，绘制每个一级基站的覆盖区域；
步骤5，统计每个一级基站实际包含的终端个数及编号；
步骤6，对未被一级基站覆盖的终端进行图形勾勒，形成不规则多边形；
步骤7，根据所述不规则多边形的形状，确定选择定向基站还是全向基站作为二级基站；
步骤8，对未被覆盖的终端进行优化；
步骤9，计算每个基站的流量密度；
步骤10，根据流量密度确定基站建设优先级；
所述步骤7包括：
步骤71，计算不规则多边形的中心点，以中心点为圆心绘制不同半径的圆形，根据所包含的终端数确定最优半径，统计落入最优半径对应圆形的终端数；
步骤72，从不规则多边形的顶点出发做相邻一级基站覆盖区域的切线，所述顶点与所述切线形成若干扇形区域，从中选择覆盖终端数最多的扇形；
步骤73，对步骤71所做圆形和步骤72所选扇形进行修正调整；
步骤74，对比步骤73得到的圆形和扇形所包含的终端数，确定选择全向天线还是定向天线作为二级基站；
所述步骤9，所述流量密度
Figure FDA0002734398860000021
其中：Tc:是业务c的单终端速率需求，n为电力业务类型数，c∈n；Kc：是业务c的并发系数；Nc:是基站i范围内不同业务的终端数目，与Tc相对应；S：基站i覆盖范围总面积。
2.根据权利要求1所述的一种电力基站选择和布局方法，其特征在于，所述步骤3，设定重复覆盖率阈值，所选择的一级基站的重复覆盖率小于所述重复覆盖率阈值。
3.根据权利要求2所述的一种电力基站选择和布局方法，其特征在于，所述重复覆盖率＝同时落入两个或两个以上一级基站的终端的个数/总的终端个数。
4.根据权利要求1所述的一种电力基站选择和布局方法，其特征在于，所述步骤4，基站的传输距离d由式Pr(dBm)＝Pt(dBm)-Ct(dB)+Gt(dB)-LFS(dB)+Gr(dB)-Cr(dB)以及式LFS(dB)＝32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)计算求得，其中Pr：接收端灵敏度；Pt:发送端功率；Cr:接收端接头和电缆损耗；Ct:发送端接头和电缆损耗；Gr:接收端天线增益；Gt:发送端天线增益；LFS:自由空间损耗，f为基站频率。
5.根据权利要求1所述的一种电力基站选择和布局方法，其特征在于，所述步骤8，所述优化通过增加微基站进行补盲，增加中继设备延伸覆盖。
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