专利名称：无线接入网覆盖异常自侦测系统及方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线接入网覆盖异常自侦测系统 及方法。
背景技术：
城市无线通信环境具备复杂，动态变化性高的特性。部署后的城市无线接入 网，当具体的地理环境发生变化时，会对城市无线覆盖产生影响甚至发生异常。如新建 高大建筑物的阴影效应会导致覆盖间隙的产生。处于覆盖异常区域的用户服务质量下 降，甚至出现通信中断的现象。如何快速准确的侦测到覆盖异常的区域，成为覆盖优化 和补偿的先决条件。目前，传统的城区无线网络覆盖异常的侦测，主要是由测试人员携带专用测试 仪器如空中接口测试工具、路测仪表、测试终端、GPS接收机等等，在特定的时间内对 某一区域进行大量路测。但是通过人工方法进行覆盖异常的侦测在人力、物力上都有很 大的消耗，采集方法成本高，采集到的只能反映到部分区域的网络覆盖情况，具有一定 的局限性，并且数据量少，缺乏实时性，发现和解决的周期长。随着城市话务量的不断 提高，使得城市中的小区部署更加密集，且部署情况更加复杂，人工侦测方法很难适应 这种情况，有必要引入一种通过自主管理的方式对无线网络覆盖异常进行自侦测。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明所要解决的技术问题是提供一种无线接入网小区覆盖异常自侦测系统 及方法，以降低侦测成本、提高侦测的实时性与准确性。( 二 )技术方案为解决上述问题，本发明提供了一种无线接入网覆盖异常自侦测系统，该系统 包括信息采集模块，用于实时采集小区信息以及城区环境信息；覆盖评估模块，与所 述信息采集模块相连，用于根据所述小区信息以及城区环境信息进行城区环境评估及小 区覆盖评估，并确定小区覆盖等级，制定数据采集策略；用户数据分析处理模块，与所 述覆盖评估模块相连，用于采集筛选的用户的通信数据，统计通话信息及数据信息，记 录用户通信异常时的地理坐标并加入时间戳，生成覆盖异常反应区域图。其中，该系统还包括进程控制增强模块，与所述信息采集模块以及覆盖评估 模块相连，用于根据所述数据采集策略以及用户的通信频率和活动范围，筛选用户，确 定数据采集对象，同时为作为数据采集对象的用户提供地理定位支持。其中，该系统还包括支撑模块，与所述信息采集模块以及覆盖评估模块相 连，用于存储所述信息采集模块采集的数据以及所述覆盖评估模块确定的小区覆盖等级 fn息ο其中，所述覆盖评估模块进一步包括城区环境评估单元，用于根据城区环境信息进行城区环境评估；小区覆盖评估单元，用于根据小区信息进行小区覆盖评估；综 合评估单元，用于根据所述城区环境评估及小区覆盖评估结果，确定小区覆盖等级，制 定覆盖策略。本发明还提供了一种基于上述系统的无线接入网覆盖异常自侦测方法，该方法 包括步骤Si.实时采集小区信息以及城区环境信息；S2.根据所述小区信息以及城区环境信息进行城区环境评估及小区覆盖评估，并 确定小区覆盖等级，制定采集策略；S3.采集筛选出的用户的通信数据，判断是否存在通信异常，若存在，则执行步 骤S4，否则，结束侦测过程；S4.记录通信异常发生的位置和时间，对异常区域进行分析迭代，生成覆盖异常 反应区域图。其中，步骤S2进一步包括S2.1根据所述城区环境信息，进行城区环境评估；S2.2根据所述小区信息，进行小区覆盖评估；S2.3根据所述城区环境评估及小区覆盖评估结果，确定小区覆盖等级，制定覆
盖策略。其中，在步骤S3与步骤S4之间还包括根据所述小区覆盖等级以及用户的通信频 率和活动范围，筛选用户，确定数据采集对象的步骤。其中，步骤S2.1进一步包括S2.ll计算建筑物遮挡区域直径，计算公式为
_ diBhiB
n _ h +h -h Γπnia 卞 Hih niB<,
ra =—r~
.d,B其中，ru为小区i的基站形成的遮挡区域的长直径，dlB为小区i的基站与建筑物 的水平距离，hlB为建筑物高度，hm为小区i的基站天线的基本高度，hlh为小区i的基站 天线的地理高度，rl2表示小区i的基站形成的遮挡区域的短遮挡半径，1^为建筑物的平均 宽度，d',为小区i的基站到遮挡区域中心的距离；S2.12计算建筑物遮挡区域面积，计算公式为
(^β+ηι^Β+ηι)A1 = YuAbm其中，(xB，yB)为建筑物的位置坐标，(χΒ+Γι1，yB+rl2)遮挡区域的最远遮挡点的 位置坐标，A1为所有满足条件的区域的面积和；S2.13计算城区环境信息覆盖异常区域面积Ab，计算公式为Ab = minoverlap (AL..k)其中，Inin0verIap(Au)为城区内所有基站的最小阴影交叠面积，k为建筑物后 的块的个数，Abm为每个块的基本面积。其中，步骤S2.2进一步包括
S2.21利用莱斯衰落模型，计算小区内指定区域接收信号强度高于设定的门限值 的概率，计算公式为
1 Px>_xa = JiixJ—exp
% οΛ
(2x + A2)J1OX
ξ
exp
Χ^2πσ2
(ξ2(\ηΧ-Ιημ)2^
J
dx其中，Xtl为所述设定的门限值，单位为瓦特，A为平均主传输路径，X为小区 平均传输功率，σ (dB)表示本地平均标准差，μ为平均路径损耗，ξ = 10/lnl0 ；S2.22计算小区覆盖异常区域面积Ac,计算公式为
gu = wO · Px>x() ■ G, gaccept = max^l.,
^C = /Abin
6 accept < 卯其中，&为块k从小区i接收到的增益的评估，G1为小区i的基本天线增益，W。 为调整因子，ga。_为块k的最终接受增益，&为最低通信门限，Abm为每个块的基本面 积。其中，步骤S2.3进一步包括S2.31根据所述城区环境评估及小区覆盖评估结果计算建筑物后的每一个块的综 合评估值，计算公式为 Valuek =
W1Ac+W2A3
^bin其中，W1和W2为权重调整因子；S2.32根据所述综合评估值，将块分级，并根据分级确定作为数据采集对象的用 户的个数。(三)有益效果本发明的系统及方法引入城区环境评估和小区覆盖评估结合的方式，较为准确 的预测城市高概率覆盖异常区域，从而有针对性的采集和分析该区域用户的通信信息， 最终通过迭代的方式更精确的发现城市小区覆盖异常。通过覆盖评估和用户筛选，可减 少采集用户数据对网络带来的流量负担。通过记录用户通信异常的位置和时间，可较为 准确和及时的发现覆盖异常区域。
图1为依照本发明一种实施方式的无线接入网覆盖异常自侦测系统结构图；图2为依照本发明一种实施方式的无线接入网覆盖异常自侦测系统中覆盖评估 模块结构图；图3为依照本发明一种实施方式的无线接入网覆盖异常自侦测方法流程图。
具体实施例方式对于本发明所提出的无线接入网覆盖异常自侦测系统及方法，结合附图和实施 例详细说明。如图1所示，依照本发明一种实施方式的无线接入网覆盖异常自侦测系统，包括信息采集模块101，用于实时采集小区信息以及城区环境信息，小区基本信息包 括基站增益、传输功率、小区ID、用户ID、以及天线高度等，城区环境信息包括建 筑物高度、建筑物密度、以及地理坐标等，为覆盖评估模块102提供监测数据。覆盖评估模块102，与信息采集模块101相连，用于根据采集的小区信息以及城 区环境信息触发城市环境评估及小区覆盖评估，对不同的区域，获取综合覆盖不确定性 和稳定性评估值，并确定小区覆盖等级，制定数据采集策略。与支撑模块105相连，更 新系统数据库。用户数据分析处理模块103，与覆盖评估模块102相连，接收到覆盖评估模块 102发送的数据采集策略后，采集筛选的用户的通信数据，统计通话信息(掉话率以及切 换率)及数据信息(吞吐率以及误比特率)，记录用户通信异常时的地理坐标并加入时间 戳，结合电子地图，生成覆盖异常反应区域图。进程控制增强模块104，与信息采集模块101以及覆盖评估模块102相连，用 于根据数据采集策略，筛选用户，选取通信频率大和活动范围广的用户作为数据采集对 象，同时为作为数据采集对象的用户提供地理定位支持。支撑模块105，与信息采集模块101以及覆盖评估模块102相连，存储侦测信 息，并实现系统级别的策略支持和更新。其中，覆盖评估模块102是本系统的核心，如图2所示，该模块进一步包括城区环境信息数据库201，主要存储城市地理数据的基本信息，包括建筑物密 度、平均高度、街道宽度、海拔等，与城区环境评估单元203相连，为其提供基本数 据。小区信息数据库202，主要存储小区基站的基本数据信息，包括基站高度、天线 仰角倾角、天线增益、平均小区负载数等，与小区覆盖评估单元204相连，为其提供基 本数据。城区环境评估单元203，用于根据城区环境信息进行城区环境评估，和城区环境 信息数据库201和城区环境评估数据库205相连。城区环境评估主要从城市具体地理环 境的角度对覆盖的稳定性进行评估。当基站周围新建一个高大的建筑物，在建筑物后的 块，由于建筑物遮挡产生的阴影效应，可能会出现覆盖间隙，而这些区域无法通过小区 覆盖评估获得。其进行城区环境评估的方法如下首先，从视距的角度，计算建筑物遮挡区域直径，计算公式为
— d iBhiB
n 一 h +h -h Γπnia 卞 rlih niB( 1 、,C 1 ； ra =—r~其中，ru为小区i的基站形成的遮挡区域的长直径，dlB为小区i的基站与建筑物 的水平距离，hlB为建筑物高度，hm为小区i的基站天线的基本高度，即天线从底部到顶 部的长度，hlh为小区i的基站天线的地理高度，rl2表示小区i的基站形成的遮挡区域的短 遮挡半径，rlB为建筑物的平均宽度，d',为小区i的基站到遮挡区域中心的距离；
然后，计算建筑物形成的遮挡块的面积A1和，计算公式为
(^Β+^η^Β+ηι)A1= Y^Abm(2)其中，(xB，yB)为建筑物的位置坐标，(Χβ+Γι1，yB+rl2)遮挡区域的最远遮挡点的 位置坐标，Abm为每个遮挡块的基本面积；最后，计算城区环境信息覆盖异常区域面积Ab，计算公式为Ab = minoverlap (AL..k) (3)其中，Inin0verIap(Au)为城区内所有基站的最小阴影交叠面积，k为建筑物后 的块的个数。小区覆盖评估单元204，与小区信息数据库202和小区覆盖评估数据库206相 连，主要根据小区配置信息，从平均的角度评估各个遮挡块的覆盖不确定性和稳定性， 即进行小区覆盖评估。其进行小区覆盖评估的方法包括首先，利用莱斯衰落模型，计算小区内指定区域接收信号强度高于设定的门限 值的概率，计算公式为
权利要求
1.一种无线接入网覆盖异常自侦测系统，其特征在于，该系统包括 信息采集模块，用于实时采集小区信息以及城区环境信息；覆盖评估模块，与所述信息采集模块相连，用于根据所述小区信息以及城区环境信 息进行城区环境评估及小区覆盖评估，并确定小区覆盖等级，制定数据采集策略；用户数据分析处理模块，与所述覆盖评估模块相连，用于采集筛选的用户的通信数 据，统计通话信息及数据信息，记录用户通信异常时的地理坐标并加入时间戳，生成覆 盖异常反应区域图。
2.如权利要求1所述的无线接入网覆盖异常自侦测系统，其特征在于，该系统还包括进程控制增强模块，与所述信息采集模块以及覆盖评估模块相连，用于根据所述数 据采集策略以及用户的通信频率和活动范围，筛选用户，确定数据采集对象，同时为作 为数据采集对象的用户提供地理定位支持。
3.如权利要求1所述的无线接入网覆盖异常自侦测系统，其特征在于，该系统还包括支撑模块，与所述信息采集模块以及覆盖评估模块相连，用于存储所述信息采集模 块采集的数据以及所述覆盖评估模块确定的小区覆盖等级信息。
4.如权利要求1所述的无线接入网覆盖异常自侦测系统，其特征在于，所述覆盖评估 模块进一步包括城区环境评估单元，用于根据城区环境信息进行城区环境评估； 小区覆盖评估单元，用于根据小区信息进行小区覆盖评估；综合评估单元，用于根据所述城区环境评估及小区覆盖评估结果，确定小区覆盖等 级，制定覆盖策略。
5.—种基于权利要求1-4任一项所述的无线接入网覆盖异常自侦测系统的无线接入网 覆盖异常自侦测方法，其特征在于，该方法包括步骤51.实时采集小区信息以及城区环境信息；52.根据所述小区信息以及城区环境信息进行城区环境评估及小区覆盖评估，并确定 小区覆盖等级，制定采集策略；53.采集筛选出的用户的通信数据，判断是否存在通信异常，若存在，则执行步骤 S4，否则，结束侦测过程；54.记录通信异常发生的位置和时间，对异常区域进行分析迭代，生成覆盖异常反应 区域图。
6.如权利要求5所述的无线接入网覆盖异常自侦测方法，其特征在于，步骤S2进一 步包括S2.1根据所述城区环境信息，进行城区环境评估； S2.2根据所述小区信息，进行小区覆盖评估；S2.3根据所述城区环境评估及小区覆盖评估结果，确定小区覆盖等级，制定覆盖策略。
7.如权利要求5所述的无线接入网覆盖异常自侦测方法，其特征在于，在步骤S3与 步骤S4之间还包括根据所述小区覆盖等级以及用户的通信频率和活动范围，筛选用户，确定数据采集对象的步骤。
8.如权利要求6所述的无线接入网覆盖异常自侦测方法，其特征在于，步骤S2.1进 一步包括S2.ll计算建筑物遮挡区域直径，计算公式为一 ^iB ^iB1] ~ U + h -hnia ^ nih niB< rib^irn =-r-.d,B其中，ru为小区i的基站形成的遮挡区域的长直径，dlB为小区i的基站与建筑物的水 平距离，hlB为建筑物高度，hm为小区i的基站天线的基本高度，hlh为小区i的基站天线 的地理高度，rl2表示小区i的基站形成的遮挡区域的短遮挡半径，rlB为建筑物的平均宽 度，d',为小区i的基站到遮挡区域中心的距离；S2.12计算建筑物遮挡区域面积，计算公式为A = Σ j^bin(义其中，(％，Yb)为建筑物的位置坐标，(％+。yB+rl2)遮挡区域的最远遮挡点的位置 坐标，A1为所有满足条件的区域的面积和；S2.13计算城区环境信息覆盖异常区域面积Ab，计算公式为Ab = minoverlap (A1 k)其中，Inin0verIap(Au)为城区内所有基站的最小阴影交叠面积，k为建筑物后的块 的个数，Abm为每个块的基本面积。
9.如权利要求6所述的无线接入网覆盖异常自侦测方法，其特征在于，步骤S2.2进 一步包括S2.21利用莱斯衰落模型，计算小区内指定区域接收信号强度高于设定的门限值的概 率，计算公式为aTj xc ι ( 2χ + Α2)τ (42χΑ] ξf ^2(InX-M2VP叫=p — exp ———-I0 —— ·~T=Texp ^^dxχ ix I xJlxJ χ4 πσ2 \)其中，&为所述设定的门限值，单位为瓦特，A为平均主传输路径，X为小区平均 传输功率，σ (dB)表示本地平均标准差，μ为平均路径损耗，ξ = 10/lnl0 ；S2.22计算小区覆盖异常区域面积Ac,计算公式为gk, = ^o · p^xo · G1‘Saccept = max^l.,oaccept-<g[)其中，&为块k从小区i接收到的增益的评估，G1为小区i的基本天线增益，Wtl为 调整因子，为块k的最终接受增益，&为最低通信门限，Abm为每个块的基本面积。
10.如权利要求8或9所述的无线接入网覆盖异常自侦测方法，其特征在于，步骤 S2.3进一步包括S2.31根据所述城区环境评估及小区覆盖评估结果计算建筑物后的每一个块的综合评 估值，计算公式为, W-, Ar jTWtAr Valuek = ——j^bin其中，W1和W2为权重调整因子；S2.32根据所述综合评估值，将块分级，并根据分级确定作为数据采集对象的用户的
全文摘要
本发明公开了一种无线接入网覆盖异常自侦测系统及方法，该系统包括信息采集模块，用于实时采集小区信息以及城区环境信息；覆盖评估模块，与所述信息采集模块相连，用于根据所述小区信息以及城区环境信息进行城区环境评估及小区覆盖评估，并确定小区覆盖等级，制定数据采集策略；用户数据分析处理模块，与所述覆盖评估模块相连，用于采集筛选的用户的通信数据，统计通话信息及数据信息，记录用户通信异常时的地理坐标并加入时间戳，生成覆盖异常反应区域图。本发明的系统及方法侦测成本低、侦测的实时性与准确性高。
文档编号H04W24/00GK102014409SQ20101060809
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者亓峰, 张恒, 李文璟, 杨长一, 王颖, 芮兰兰, 高志鹏 申请人:北京邮电大学