一种考虑校正信号传播模型的电力5G基站布局方法技术

本发明专利技术提供了一种考虑校正信号传播模型的电力5G基站布局方法，同时加入信号传播模型校正方法和链路预算公式进行电力系统的无线网络规划，得到规划区域的基站覆盖半径和所需基站的数量范围，并基于遗传算法对基站布局进行优化，将真实的三维数据导入到算法中，最终得到基站布局图，为实际工作提供理论指导意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑校正信号传播模型的电力5G基站布局方法


[0001]本专利技术涉及一种考虑校正信号传播模型的电力5G基站布局方法，属于电力规划设计


技术介绍

[0002]在智能电网深化建设的快速发展中，第五代移动通信技术因具有高带宽，高容量，高可靠性，低时延，低功耗的特点，将成为引领和支撑电力系统技术创新的关键，电力系统本身的特点以及其对通信的要求决定了5G通信技术在某些特定领域能够发挥关键性的支撑作用。
[0003]5G基站布局选择和优化是电力系统需要重点解决的问题。目前现有基站布局方法为基于带权极小模理想点法的5G网络基站选址优化方法，它的主要内容包括5G网络基站选址优化数学模型和带权极小模理想点算法求解基站选址两部分；5G网络基站选址优化数学模型是将5G网络基站选址优化多目标问题分解为三个子目标函数，包括5G网络基站建设总代价、测试点的覆盖率和网络容量；带权极小模理想点算法求解基站选址，通常采用带权极小模理想点法将5G网络基站建设总代价、测试点的覆盖率和网络容量，三个子目标函数进行组合后形成但目标函数，最终决定基站最优选择。就上述基站布局方法而言，存在以下几个问题：(1)智能优化法和链路预算的方法中由于缺乏对5G网络中基站站址的数学模型进行相应的研究，因此没有形成统一的标准，与实际工作中的建设存在许多差异；(2)在利用算法对基站进行布局时，所选的候选基站和测试点数目过少，使得到的基站布局图误差较大；(3)在对基站进行布局时，没有将真实地形数据导入到算法中，使得到的基站布局图缺少理论研究。
专利
技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种考虑校正信号传播模型的电力5G基站布局方法，同时加入信号传播模型校正方法和链路预算公式进行电力系统的无线网络规划，得到规划区域的基站覆盖半径和所需基站的数量范围，并基于遗传算法对基站布局进行优化，将真实的三维数据导入到算法中，最终得到基站布局图，为实际工作提供理论指导意义。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种考虑校正信号传播模型的电力5G基站布局方法，其同时结合了信号传播模型校正方法和基站选址方法，包括如下步骤：
[0007]S1、利用CW测试得到的实际环境的路径损耗值，代入校正公式利用校正公式对信号传播模型中的参数进行校正，进而简化信号传播模型；其中，a和b分别为信号传播模型中需要校正的K值，a表示与信号强度相关的校正因子，b表示与距离相关的校正因子；
[0008]S2、利用Matlab对路测数据进行拟合，将路测数据代入信号传播模型中信号传播模型校正；
[0009]S3、将规划区域的height地图数据，clutter地图数据，vector地图数据，天线相关数据，基站数据以及路测数据导入到ATOLL软件中，选中UMa模型，对路测数据进行筛选和过滤，然后利用ATOLL软件自动校正模型，验证信号传播模型校正的结果，若达标则进入后续步骤，若不达标则返回步骤S2再次导入路测数据；
[0010]S4、利用经过步骤S3校正后的信号传播模型进行相关计算得到规划区域内基站的覆盖半径和所需的基站数量，再结合真实的三维数据，导入遗传算法，利用遗传算法进行5G的基站布局优化，最终得到最优的基站布局；
[0011]S5、利用ATOLL软件，对得到的最优基站布局的准确性效果进行验证。
[0012]优选地，所述步骤S1中选择的信号传播模型为UMa模型，模型公式为PL＝K1+K2log
10
{d
3D
}+K3log
10
{f
c
}
‑
0.6({h
UT
}
‑
1.5)；所述UMa模型信道测量频率范围为0.5
‑
100GHz，信号传输的有效距离为10
‑
5000m；其中，PL表示规划区域内的路径损耗，K1表示与信号强度相关的校正因子，K2表示与距离相关的校正因子，d
3D
表示移动终端至基站端的直线距离，K3表示与频率相关的校正因子，f
c
表示基站所采用的信号频率，h
UT
表示移动终端天线的有效高度。
[0013]优选地，电力系统中5G规划区域内频率为3.5GHz，与频率相关的校正因子K3＝20，规划区域内移动终端天线的有效高度h
UT
＝1.55，另a＝K2，b＝K1+20log{d
3D
}
‑
0.6({h
UT
}
‑
1.5)，将UMa模型化简得到公式L(dB)＝alog
10
{d
3D
}+b。
[0014]优选地，所述步骤(2)代入路测数据进行信号传播模型校正后的公式为L(dB)＝
‑
81.3+71log
10
{d
3d
}+20log
10
{f
c
}。
[0015]优选地，所述步骤S4基站的选择包括如下步骤：
[0016]S401、编码：基站的坐标表示为a＝{g1,g2,...,g
c
}，g
i
＝(x
i
,y
i
)表示第i个基站的位置，(x
i
,y
i
)表示基站在数字地图上的坐标，
[0017]S402、进行初始化种群及个体选择方式：初始化种群采用随机的方式产生，以目标区域为{S(x,y):1≤x≤L,1≤y≤W}，其中L和W分别为规划区域的长和宽；个体选择方式采用轮盘赌的方法完成种群选择；
[0018]S403、构造适应度目标函数：分别构建基站建设成本的目标函数f1和基站的覆盖目标函数f2，总体适应度目标函数公式为F＝m1f1+m2f2，其中m1表示代价权重系数，m2表示覆盖损失权重系数；
[0019]S404、交叉和变异操作：交叉采用的是算术杂交方法，变异采用的是实值变异；
[0020]S405、导入三维地形图：在Local Space Viewer软件中下载DEM三维地形数据，DEM数据下载完成后，将其导入到Surfer软件中，转换为.grd文件，其中.grd文件包括三维地形图的经纬度数据以及海拔高度等相关数据，形成符合实际地形的三维地形图，之后将三维地形图导入到遗传算法中；
[0021]S406、将经过步骤S403构造的适应度目标函数和三维地形图数据同时导入遗传算法中，进行代码的编程，最后得到5G基站的最优布局。
[0022]优选地，所述步骤S403中基站建设成本包括新建基站建设成本和共址基站建设成
本，基站建设成本目标函数公式为5G候选基站的集为T＝{1,2,...,t}，初始测试点集为N＝{1,2,...,n}，新建5G基站i的成本为d
i
(i∈T)，5G基站i作为候本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑校正信号传播模型的电力5G基站布局方法，其特征在于：同时结合了信号传播模型校正方法和基站选址方法，包括如下步骤：S1、利用CW测试得到的实际环境的路径损耗值，代入校正公式利用校正公式对信号传播模型中的参数进行校正，进而简化信号传播模型；其中，a和b分别为信号传播模型中需要校正的K值，a表示与信号强度相关的校正因子，b表示与距离相关的校正因子；S2、利用Matlab对路测数据进行拟合，将路测数据代入信号传播模型中信号传播模型校正；S3、将规划区域的height地图数据，clutter地图数据，vector地图数据，天线相关数据，基站数据以及路测数据导入到ATOLL软件中，选中UMa模型，对路测数据进行筛选和过滤，然后利用ATOLL软件自动校正模型，验证信号传播模型校正的结果，若达标则进入后续步骤，若不达标则返回步骤S2再次导入路测数据；S4、利用经过步骤S3校正后的信号传播模型进行相关计算得到规划区域内基站的覆盖半径和所需的基站数量，再结合真实的三维数据，导入遗传算法，利用遗传算法进行5G的基站布局优化，最终得到最优的基站布局；S5、利用ATOLL软件，对得到的最优基站布局的准确性效果进行验证。2.根据权利要求1所述的一种考虑校正信号传播模型的电力5G基站布局方法，其特征在于：所述步骤S1中选择的信号传播模型为UMa模型，模型公式为PL＝K1+K2log
10
{d
3D
}+K3log
10
{f
c
}
‑
0.6({h
UT
}
‑
1.5)；所述UMa模型信道测量频率范围为0.5
‑
100GHz，信号传输的有效距离为10
‑
5000m；其中，PL表示规划区域内的路径损耗，K1表示与信号强度相关的校正因子，K2表示与距离相关的校正因子，d
3D
表示移动终端至基站端的直线距离，K3表示与频率相关的校正因子，f
c
表示基站所采用的信号频率，h
UT
表示移动终端天线的有效高度。3.根据权利要求2所述的一种考虑校正信号传播模型的电力5G基站布局方法，其特征在于：电力系统中5G规划区域内频率为3.5GHz，与频率相关的校正因子K3＝20，规划区域内移动终端天线的有效高度h
UT
＝1.55，另a＝K2，b＝K1+20log{d
3D
}
‑
0.6({h
UT
}
‑
1.5)，将UMa模型化简得到公式L(dB)＝alog
10
{d
3D
}+b。4.根据权利要求1所述的一种考虑校正信号传播模型的电力5G基站布局方法，其特征在于：所述步骤S2代入路测数据进行信号传播模型校正后的公式为L(dB)＝
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文清，吴鹤雯，徐炜璐，陈鸿辉，郑哲艺，黄腾昊，陈曦，方楠，黄永州，欧阳奕欣，杨志平，林毅斌，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司东山县供电公司，
类型：发明
国别省市：