一種自動(dòng)識(shí)別越區(qū)覆蓋動(dòng)態(tài)提升TD-LTE下載速率的工具

成果上報(bào)申請(qǐng)書(shū)成果名稱(chēng)一種自動(dòng)識(shí)別越區(qū)覆蓋動(dòng)態(tài)提升TD-LTE下載速率的工具成果申報(bào)單位湖北移動(dòng)成果承擔(dān)部門(mén)/分公司網(wǎng)優(yōu)中心部門(mén)/分公司成果專(zhuān)業(yè)類(lèi)別*無(wú)線所屬專(zhuān)業(yè)部門(mén)*規(guī)劃計(jì)劃線條成果研究類(lèi)別*新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)省內(nèi)評(píng)審結(jié)果*優(yōu)秀關(guān)鍵詞索引（3～5個(gè)）路測(cè)越區(qū)覆蓋重疊覆蓋動(dòng)態(tài)穩(wěn)定迭代調(diào)整基站功率應(yīng)用投資1萬(wàn)元（指別的省引入應(yīng)用大致需要的投資金額）產(chǎn)品版權(quán)歸屬單位湖北移動(dòng)對(duì)企業(yè)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的符合度：（按填寫(xiě)說(shuō)明5）中移技[2010]104號(hào)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試規(guī)范中移技[2013]24號(hào)TD-LTE路測(cè)儀表技術(shù)規(guī)范——測(cè)試終端分冊(cè)成果來(lái)源：如果該成果來(lái)源于集團(tuán)研發(fā)計(jì)劃內(nèi)項(xiàng)目，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)研發(fā)項(xiàng)目年度、項(xiàng)目名稱(chēng)及類(lèi)型；否則填寫(xiě)“計(jì)劃外項(xiàng)目”（按填寫(xiě)說(shuō)明6）省內(nèi)自立項(xiàng)目專(zhuān)利情況：如果該成果產(chǎn)出相關(guān)專(zhuān)利，且專(zhuān)利處于國(guó)知局專(zhuān)利申請(qǐng)審查階段或已授權(quán)，請(qǐng)說(shuō)明專(zhuān)利名稱(chēng)、類(lèi)型、申請(qǐng)?zhí)枴顟B(tài)、是否海外申請(qǐng)等情況。（按填寫(xiě)說(shuō)明7）一種自動(dòng)識(shí)別路測(cè)越區(qū)覆蓋小區(qū)場(chǎng)景并動(dòng)態(tài)穩(wěn)定迭代優(yōu)化基站功率的裝置成果簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)要描述成果目的和意義，解決的問(wèn)題，取得的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。TD-LTE同頻組網(wǎng)情況下，重疊覆蓋對(duì)下載速率影響嚴(yán)重，減小重疊覆蓋度、提升下載速率即為本項(xiàng)目的目標(biāo)。為了提升TD-LTE下載速率，就必須要減小重疊覆蓋度，減小重疊覆蓋基站的發(fā)射功率；但是一味的減小重疊覆蓋、降低功率，又會(huì)使小區(qū)半徑縮小，可能造成弱覆蓋的產(chǎn)生，反而弱覆蓋也會(huì)導(dǎo)致下載速率的降低。因此，就必須找到既不導(dǎo)致弱覆蓋、又不出現(xiàn)重疊覆蓋的基站發(fā)射功率的最優(yōu)解。本項(xiàng)目的目的就是運(yùn)用動(dòng)態(tài)尋優(yōu)算法智能收斂出基站的發(fā)射功率最優(yōu)配置。最終實(shí)現(xiàn)保證良好覆蓋的情況下降低重疊覆蓋度，提升用戶(hù)下載速率。通過(guò)本項(xiàng)目，在武漢漢口區(qū)域連續(xù)某幾個(gè)簇進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用本項(xiàng)目結(jié)果后，平均下載速率從25Mbps提升到30Mbps，提升幅度20%。省內(nèi)試運(yùn)行效果：描述成果引入后在本省試運(yùn)行方案、取得的效果、推廣價(jià)值和建議等。通過(guò)本項(xiàng)目，在武漢漢口區(qū)域連續(xù)某幾個(gè)簇進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用本項(xiàng)目結(jié)果后，平均下載速率從25Mbps提升到30Mbps，提升幅度20%。由于可以使下載速率大幅提升，因此可以極大限度的滿足TD-LTE建網(wǎng)初期移動(dòng)用戶(hù)的容量需求，在非容量熱點(diǎn)區(qū)域可以進(jìn)行F頻段基站組網(wǎng)，在熱點(diǎn)區(qū)域才考慮建設(shè)D頻段基站。節(jié)省大量的D頻段基站的投資。測(cè)試下載>20M占比下載>40M占比RSRP>=-100dBm比例SINR>=-3dB比例AVGRSRPAVGSINR平均下載速率日期功率優(yōu)化前64.68%15.13%98.68%97.39%-80.5811.1725.5M功率優(yōu)化后86.46%41.11%98.50%99.07%-82.0313.4130.1M文章主體（3000字以上，可附在表格后）：根據(jù)成果研究類(lèi)別，主體內(nèi)容的要求有差異，具體要求見(jiàn)表格后的“填寫(xiě)說(shuō)明8”。項(xiàng)目的目的和意義：TD-LTE屬于同頻組網(wǎng)系統(tǒng)，與TD-SCDMAN頻點(diǎn)組網(wǎng)相比，對(duì)重疊覆蓋的容忍度更低，受重疊覆蓋影響更大，當(dāng)存在相同數(shù)目的重疊覆蓋強(qiáng)鄰區(qū)時(shí)，TD-LTE性能下降程度較TD-SCDMA高10%~15%。在武漢密集城區(qū)進(jìn)行了7個(gè)簇的連片DT測(cè)試，統(tǒng)計(jì)TD-LTE鄰區(qū)信號(hào)RSRP在主服務(wù)小區(qū)RSRP-6dB范圍內(nèi)的路測(cè)點(diǎn)定為重疊覆蓋路測(cè)點(diǎn)，該點(diǎn)上重疊覆蓋鄰區(qū)個(gè)數(shù)N+1定為重疊覆蓋度。統(tǒng)計(jì)密集城區(qū)重疊覆蓋度和下載速率的關(guān)系如下：重疊覆蓋的增加對(duì)下載速率的影響如下：當(dāng)重疊覆蓋度從無(wú)重疊增加為2重疊時(shí)，平均下載速率下降50%。當(dāng)重疊覆蓋度從2重疊增加為3重疊時(shí)，平均下載速率下降30%。當(dāng)重疊覆蓋度從3重疊增加為4重疊時(shí)，平均下載速率下降24%。當(dāng)重疊覆蓋度從4重疊增加為5重疊時(shí)，平均下載速率下降14%。TD-LTE同頻組網(wǎng)情況下，重疊覆蓋對(duì)下載速率影響嚴(yán)重，減小重疊覆蓋度、提升下載速率即為本項(xiàng)目的目標(biāo)。項(xiàng)目要解決的問(wèn)題：為了提升TD-LTE下載速率，就必須要減小重疊覆蓋度，減小重疊覆蓋基站的發(fā)射功率；但是一味的減小重疊覆蓋、降低功率，又會(huì)使小區(qū)半徑縮小，可能造成弱覆蓋的產(chǎn)生，反而弱覆蓋也會(huì)導(dǎo)致下載速率的降低。用戶(hù)下載速率與基站發(fā)射功率的關(guān)系如以下正態(tài)分布圖所示。為了提升TD-LTE下載速率，就必須找到既不導(dǎo)致弱覆蓋、又不出現(xiàn)重疊覆蓋的基站發(fā)射功率的最優(yōu)解。本項(xiàng)目的目的就是運(yùn)用動(dòng)態(tài)尋優(yōu)算法智能收斂出基站的發(fā)射功率最優(yōu)配置。最終實(shí)現(xiàn)保證良好覆蓋的情況下降低重疊覆蓋度，提升用戶(hù)下載速率。項(xiàng)目核心算法：穩(wěn)定性理論是19世紀(jì)80年代由俄國(guó)數(shù)學(xué)家Lyapunov創(chuàng)建的，它在自動(dòng)控制、航空技術(shù)、生態(tài)生物、生化反應(yīng)等自然科學(xué)和工程技術(shù)等方面有著廣泛的應(yīng)用，其概念和理念也發(fā)展得十分迅速。其核心思路是：設(shè)系統(tǒng)的狀態(tài)方程為x’=f(x,t),其中x0=0為其平衡態(tài)。若存在一個(gè)有連續(xù)一階偏導(dǎo)數(shù)的正定函數(shù)V(x,t),滿足下述條件:1)V’(x,t)為非正定(半負(fù)定)的,則該系統(tǒng)在原點(diǎn)處的平衡態(tài)是一致穩(wěn)定的；2)更進(jìn)一步,若V(x,t)的定義域_為Rn,對(duì)任意的t0和任意x(t0)≠0,V’(x,t)在t>t0時(shí)不恒為零,那么該系統(tǒng)在原點(diǎn)處的平衡態(tài)是一致漸近穩(wěn)定的,否則將僅是一致穩(wěn)定而非一致漸近穩(wěn)定。此時(shí),隨著||x||→∞,有V(x,t)→∞,則該系統(tǒng)在原點(diǎn)處的一致漸近穩(wěn)定平衡態(tài)是大范圍一致漸近穩(wěn)定的。根據(jù)路測(cè)數(shù)據(jù)和小區(qū)覆蓋范圍來(lái)判斷出存在越區(qū)覆蓋的小區(qū)并進(jìn)行功率調(diào)整，就是要找到功率配置的漸進(jìn)穩(wěn)定的最優(yōu)解。如下為本項(xiàng)目總體的流程圖。繪制小區(qū)級(jí)繪制小區(qū)級(jí)Voronoi圖（泰森圖）路測(cè)點(diǎn)鄰接覆蓋、越區(qū)覆蓋聚類(lèi)分析結(jié)束路測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入開(kāi)始關(guān)聯(lián)弱覆蓋、重疊覆蓋度，“鄰接重疊”、“越區(qū)重疊”、“鄰接弱覆蓋”、“越區(qū)弱覆蓋”場(chǎng)景功率配置迭代尋優(yōu)是否非弱覆蓋最優(yōu)是否非重疊覆蓋最優(yōu)否否輸出小區(qū)功率調(diào)整最優(yōu)解圖1精品網(wǎng)迭代算法流程圖1.路測(cè)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入需要導(dǎo)入的信息有：1)路測(cè)數(shù)據(jù)文件；2)基站信息表。2.繪制小區(qū)級(jí)Voronoi圖（泰森圖）如圖2所示，基站1和基站2為相鄰基站，對(duì)它們之間的連線3做垂直平分線4，采用同樣的方式對(duì)基站1的相鄰基站繪制垂直平分線4,就得到了圍繞基站1的一個(gè)覆蓋范圍5,再根據(jù)小區(qū)6和同基站相鄰小區(qū)7的方向角之間的角平分線切割覆蓋范圍5,就形成了小區(qū)6的覆蓋區(qū)域9。對(duì)整個(gè)區(qū)域內(nèi)的小區(qū)，進(jìn)行劃分，可以得到整個(gè)區(qū)域內(nèi)各小區(qū)的覆蓋范圍。圖2小區(qū)的覆蓋范圍3.路測(cè)點(diǎn)鄰接覆蓋、越區(qū)覆蓋的聚類(lèi)分析結(jié)合小區(qū)的覆蓋范圍和路測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)分析越區(qū)覆蓋小區(qū)，如果根據(jù)路測(cè)點(diǎn)與主服務(wù)小區(qū)的連線穿越多個(gè)小區(qū)的覆蓋范圍，并且數(shù)量超過(guò)設(shè)置的越區(qū)覆蓋判決門(mén)限，就判定該小區(qū)是越區(qū)覆蓋小區(qū)。系統(tǒng)的識(shí)別算法主要步驟如下：提取單個(gè)路測(cè)點(diǎn)信息。繪制路測(cè)點(diǎn)和小區(qū)的連線。設(shè)定鄰接覆蓋層門(mén)限和越區(qū)覆蓋層門(mén)限，其中越區(qū)覆蓋層門(mén)限=鄰接覆蓋層門(mén)限+1；根據(jù)小區(qū)級(jí)Voronoi圖切割算法，計(jì)算此連線穿越的小區(qū)的覆蓋范圍的數(shù)量N。如果N中有N1個(gè)在主覆蓋區(qū)域中，記為N主覆蓋；N2個(gè)路測(cè)點(diǎn)在鄰接覆蓋層門(mén)限中，記為N鄰接；N3個(gè)路測(cè)點(diǎn)在越區(qū)覆蓋層門(mén)限以上，記為N越區(qū)判斷路測(cè)點(diǎn)是否遍歷完，如果還有路測(cè)點(diǎn)未分析，就返回到第一步，直到所有的路測(cè)點(diǎn)都遍歷完。圖3為“鄰接覆蓋”路測(cè)點(diǎn)的分析示意圖，道路上有一系列路測(cè)點(diǎn)，其中一些路測(cè)點(diǎn)與主服務(wù)小區(qū)的連線穿越了主服務(wù)小區(qū)覆蓋范圍0，到達(dá)了覆蓋范圍1,那么判定這些路測(cè)點(diǎn)為“鄰接覆蓋”路測(cè)點(diǎn)；圖3鄰接覆蓋路測(cè)點(diǎn)的判別圖4為“越區(qū)覆蓋”路測(cè)點(diǎn)的分析示意圖，道路上有一系列路測(cè)點(diǎn)，其中一些路測(cè)點(diǎn)與主服務(wù)小區(qū)的連線穿越了主服務(wù)小區(qū)覆蓋范圍0、以及鄰接覆蓋范圍1，到達(dá)了覆蓋范圍2,那么判定這些路測(cè)點(diǎn)為“越區(qū)覆蓋”路測(cè)點(diǎn)；圖4越區(qū)覆蓋路測(cè)點(diǎn)的判別若定義鄰接覆蓋層門(mén)限為1，越區(qū)覆蓋層門(mén)限為2。則越區(qū)“鄰接覆蓋”路測(cè)點(diǎn)范圍如圖5中綠色區(qū)域所示，“越區(qū)覆蓋”路測(cè)點(diǎn)范圍如圖5中黃色區(qū)域所示。圖5鄰接覆蓋層、越區(qū)覆蓋層4.關(guān)聯(lián)重疊覆蓋度，辨識(shí)“鄰接重疊”、“越區(qū)重疊”、“鄰接弱覆蓋”、“越區(qū)弱覆蓋”場(chǎng)景重疊覆蓋度是指該路測(cè)點(diǎn)中最強(qiáng)信號(hào)RSRP-6dB范圍內(nèi)的信號(hào)個(gè)數(shù)。若有路測(cè)點(diǎn)落入鄰接覆蓋層，則將鄰接重疊的樣本點(diǎn)數(shù)記為N鄰接最強(qiáng)-若有路測(cè)點(diǎn)落入越區(qū)覆蓋層，則將越區(qū)重疊的樣本點(diǎn)數(shù)記為N越區(qū)最強(qiáng)-道路弱覆蓋是指該路測(cè)點(diǎn)中最強(qiáng)信號(hào)RSRP<=弱覆蓋門(mén)限范圍內(nèi)的信號(hào)個(gè)數(shù)。若取弱覆蓋門(mén)限為-100dBm，則道路弱覆蓋場(chǎng)景為RSRP<=-100dBm。若有路測(cè)點(diǎn)落入鄰接覆蓋層，則將鄰接弱覆蓋的樣本點(diǎn)數(shù)記為N鄰接弱覆蓋，則小區(qū)i的鄰接弱覆蓋比例記為若有路測(cè)點(diǎn)落入越區(qū)覆蓋層，則將越區(qū)弱覆蓋的樣本點(diǎn)數(shù)記為N越區(qū)弱覆蓋，則小區(qū)i的越區(qū)弱覆蓋比例記為5.功率配置迭代尋優(yōu)算法設(shè)定全網(wǎng)路測(cè)的重疊覆蓋度目標(biāo)函數(shù)為：FM總體收斂目標(biāo)值是求最小值的最優(yōu)解

MIN（F重疊建立小區(qū)i到小區(qū)j之間的鄰接、越區(qū)干擾矩陣：RRR按照穩(wěn)定平衡理論，V’(x,t)在t>t0時(shí)不恒為零,那么該系統(tǒng)在原點(diǎn)處的平衡態(tài)是一致漸近穩(wěn)定的。因此，對(duì)于鄰接重疊覆蓋的迭代規(guī)則是：若?R鄰接重疊(k)若?R鄰接重疊(k)?對(duì)于越區(qū)重疊覆蓋的迭代規(guī)則是：若?R越區(qū)重疊(k)若?R越區(qū)重疊(k)?總體迭代算法過(guò)程如下：結(jié)束結(jié)束開(kāi)始設(shè)定小區(qū)功率調(diào)整步長(zhǎng)設(shè)F重疊（鄰接弱覆蓋<10%越區(qū)弱覆蓋<5%是否輸出小區(qū)功率調(diào)整全局最優(yōu)解FRRR鄰接重疊（kR越區(qū)重疊（kRR

功率k+1=功率k-步長(zhǎng)6．結(jié)果輸出通過(guò)迭代后收斂，得到“鄰接重疊”、“越區(qū)重疊”場(chǎng)景下小區(qū)級(jí)的最優(yōu)配置功率。通過(guò)對(duì)武漢漢口區(qū)域幾個(gè)連續(xù)簇的拉網(wǎng)及最優(yōu)功率配置進(jìn)行迭代尋優(yōu)解的策略。小區(qū)CGI(*)小區(qū)中文名所屬地區(qū)最優(yōu)參考信號(hào)功率460-00-439724-3王府井平安大廈-HLH-3武漢9460-00-439807-2大哥大酒店-HLH-2武漢9460-00-438452-1金源酒店-HLH-1武漢10460-00-439869-3站北新村59號(hào)-HLH-3武漢6460-00-438839-1信韻百分百酒店-HLH-1武漢10460-00-438601-2雄翔工業(yè)園-HLH-2武漢9460-00-438272-2鄂鴻電子-HLH-2武漢6460-00-441524-175310部隊(duì)-ZLH-1武漢12460-00-439821-3鳴天緣服飾-HLH-3武漢8460-00-438292-1監(jiān)利駐漢辦事處-HLH-1武漢9460-00-438461-1市政總公司-HLH-1武漢9460-00-438585-2將軍花園-HLH-2武漢97．結(jié)果驗(yàn)證通過(guò)本項(xiàng)目，在武漢漢口區(qū)域連續(xù)某幾個(gè)簇進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用本項(xiàng)目結(jié)果后，平均下載速率從25Mbps提升到30Mbps，提升幅度20%。測(cè)試下載>20M占比下載>40M占比RSRP>=-100dBm比例SINR>=-3dB比例AVGRSRPAVGSINR平均下載速率日期功率優(yōu)化前64.68%15.13%98.68%97.39%-80.5811.1725.5M功率優(yōu)化后86.46%41.11%98.50%99.07%-82.0313.4130.1M“成果上報(bào)申請(qǐng)書(shū)”的填寫(xiě)說(shuō)明：1、“成果專(zhuān)業(yè)類(lèi)別”指：核心網(wǎng)、無(wú)線、傳輸、IP、網(wǎng)管、業(yè)務(wù)支撐、管理信息系統(tǒng)、市場(chǎng)研究、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、通信電源、空調(diào)、其他。2、“成果研究類(lèi)別”指：超前研究、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)解決方案、現(xiàn)有業(yè)務(wù)優(yōu)化、其他。3、“所屬專(zhuān)業(yè)部門(mén)”指：完成該成果的單位在省公司或地市分公司所屬的專(zhuān)業(yè)部門(mén)線條?？商顚?xiě)：規(guī)劃計(jì)劃線條、網(wǎng)絡(luò)線條、業(yè)務(wù)支撐線條、管理信息系統(tǒng)線條、數(shù)據(jù)線條、市場(chǎng)線條、集團(tuán)客戶(hù)線條、其他。4、“省內(nèi)評(píng)審結(jié)果”指：優(yōu)秀、通過(guò)。5、“對(duì)企業(yè)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的符合度”指：列舉該成果使用并符合的中國(guó)移動(dòng)統(tǒng)一發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的名稱(chēng)和編號(hào)，詳細(xì)描述該成果在現(xiàn)有的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上所需新增的功能要求（如業(yè)務(wù)流程的改變、設(shè)備新增的功能要求等）。6、成果來(lái)源指：如果該成果來(lái)源于集團(tuán)研發(fā)計(jì)劃內(nèi)項(xiàng)目，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)研發(fā)項(xiàng)目的年度、項(xiàng)目名稱(chēng)和類(lèi)型（類(lèi)型包括：集團(tuán)重大研發(fā)項(xiàng)目、集團(tuán)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、省公司自立項(xiàng)目）。未列入集團(tuán)研發(fā)計(jì)劃的，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)“計(jì)劃外項(xiàng)目”。（集團(tuán)研發(fā)計(jì)劃可登錄科技創(chuàng)新管理平臺(tái)查閱。）7、專(zhuān)利情況指：1)類(lèi)型：發(fā)明、實(shí)用新型、外觀2）名稱(chēng)：該成果申請(qǐng)專(zhuān)利的名稱(chēng)3）申請(qǐng)?zhí)枺河芍R(shí)產(chǎn)權(quán)審查機(jī)構(gòu)授予的該成果專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?）狀態(tài)：申請(qǐng)中、已授權(quán)8、“文章主體”：根據(jù)不同科技成果分類(lèi)實(shí)施不同的主體要求，具體如下：1）超前研究類(lèi)成果主體包括：背景情況技術(shù)特點(diǎn)分析標(biāo)準(zhǔn)化情況其他運(yùn)營(yíng)商應(yīng)用情況（可選）技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)引入策略分析2）相關(guān)網(wǎng)絡(luò)解決方案類(lèi)成果主體包括：背景情況技術(shù)方案：概述、網(wǎng)絡(luò)解決方案（如果涉及到網(wǎng)絡(luò)方面的改造，信令改造，路由改造等，應(yīng)有詳細(xì)的描述）、設(shè)備及系統(tǒng)改造/建設(shè)要求、碼號(hào)資源需求效果（解決了哪些問(wèn)題）本省應(yīng)用推廣情況3）新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)類(lèi)成果主體包括：業(yè)務(wù)及功能簡(jiǎn)介：業(yè)務(wù)概述、業(yè)務(wù)主要功能介紹技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案：包括業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖、相關(guān)系統(tǒng)（平臺(tái)、終端）功能和要求、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)流程、碼號(hào)要求等業(yè)務(wù)