具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种无线网络规划平台利用三维地图、地图上标定的站址和天线高度、地图中三维建筑物信息，采用自动模糊匹配，实现仿真区域内小区“天线种类选择”、“小区广播波束覆盖方式”，以及“每个广播波束水平/垂直覆盖范围、波束半功率角、下倾角、水平/垂直维的波束数量”等多个关键参数的自动寻优的方法。

图1为本发明实施例提供的基站天线选择和广播波束规划方法的流程示意图，包括：

S100、根据三维地图、所述三维地图上标定的站址和天线高度，以及所述三维地图中的三维建筑物信息，为仿真区域内的每个小区建立一个射线投影栅格模型；

具体地，根据三维地图、所述三维地图上标定的站址和天线高度，以及所述三维地图中的三维建筑物信息，在每个小区建立一个射线投影栅格模型。图2为本发明实施例提供的射线投影栅格模型示意图。如图2所示，将当前覆盖区域内建筑和地貌投影到栅格中。投影区域中心为天线面初始配置的法线位置。天线中心法线矢量将在后续广播波束配置迭代优化过程中进行迭代调整。

各小区中的栅格区域范围应以待选天线中合成波束垂直和水平波瓣最宽者为边界，按一定标定尺度划分栅格。对于栅格区域之外，仍处于本小区覆盖范围内的部分，例如图2中高层建筑顶层超出了广播波束仰角的范围。这种情况下，对于无法覆盖的区域，可以选择使用数字室分等技术补充覆盖。

现网天线中，可选类型一般包括64T，32T(16H2V)，32T(8H4V)等多种。每种天线类型能够提供不同的广播波束扫描模式。图3至图5为不同广播波束扫描模式的示意图。

每个广播波束参数都包括主瓣方向矢量以及水平和垂直3dB半功率波瓣宽度，水平和垂直方向图等参数，以及配套的对应权值向量。当某小区选定适合的广播波束组后，通过在相应的SSB等时频位置，在各天线端口乘以相应的权值向量，即可实现对既定方向的广播波束赋形。

S101、基于候选天线对应的多种广播波束配置，对所述仿真区域内的每个小区的射线投影栅格模型进行栅格简并；

具体地，本实施例中，在对所述仿真区域内的每个小区的射线投影栅格模型进行栅格简并时，简并方式参考候选天线对应的多种广播波束配置。

S102、计算各种栅格简并方式对应的代价函数，选择代价函数增益最大的栅格简并方式所对应的候选天线作为选定的天线；

具体地，逐一加载多款候选天线提供的如图3至图5所示的多种广播波束模式，计算每种天线的每一个广播波束(这里设为l)，即主瓣l区域的代价函数。

选择代价函数增益最大的栅格简并方式所对应的候选天线作为选定的天线。

本发明实施例利用三维地图和覆盖分析计算能力，对现实场景下小区波束配置和编排效果进行仿真，评估不同覆盖场景下多种广播波束对系统性能的影响，并对多种候选天线效果进行粗评估，最终确定了选定的天线。

S103、将所述选定的天线所对应的多种广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，通过反复迭代优化，获得所述仿真区域内各基站最优广播波束配置。

具体地，基于选定的天线，将计算得到的各基站广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，通过对RSRP(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率)、SNR(Signal Noise Ratio，信噪比)、各小区下行平均吞吐量、小区边缘吞吐量等仿真结果进行分析，对性能较差的基站天线配置进行人工干预等方法，可以在较短时间内完成对给定站址的NR基站进行天线匹配和天线广播波束参数选择等规划工作。

本发明实施例提供的基站天线选择和广播波束规划方法，考虑三维地图中的站址和天线高度、地图中三维建筑物信息等影响因素，实现了仿真区域内小区天线选择，并针对选定的天线，通过将不同覆盖场景下多种广播波束配置代入到系统级仿真平台进行仿真，实现了对该天线广播波束配置的相关参数进行自动寻优。

基于上述实施例的内容，所述根据三维地图、所述三维地图上标定的站址和天线高度，以及所述三维地图中的三维建筑物信息，为仿真区域内的每个小区建立一个射线投影栅格模型，具体为：

对于仿真区域内每个小区，根据三维地图、所述三维地图上标定的站址和天线高度，以及所述三维地图中的三维建筑物信息，将所述小区的建筑和地貌投影到栅格中，获得所述小区的射线投影栅格模型；

其中，所述栅格是以候选天线中合成波束垂直和水平波瓣最宽者为边界，按照预设标定尺度划分得到；

所述射线投影栅格模型的中心为候选天线面初始配置的法线位置。

具体地，栅格是以候选天线中合成波束垂直和水平波瓣最宽者为边界，按照预设标定尺度划分得到；所述射线投影栅格模型的中心为候选天线面初始配置的法线位置，对于仿真区域内每个小区，根据三维地图、所述三维地图上标定的站址和天线高度，以及所述三维地图中的三维建筑物信息，将所述小区的建筑和地貌投影到划分好的栅格中，获得所述小区的射线投影栅格模型。

本发明实施例提供的基站天线选择和广播波束规划方法，考虑了三维地图中的站址和天线高度、地图中三维建筑物信息等影响因素，可以实现提升仿真区域内小区多个关键参数的自动寻优的有效性。

基于上述实施例的内容，所述基于候选天线对应的多种广播波束配置，对所述仿真区域内的每个小区的射线投影栅格模型进行栅格简并，具体为：

基于所述射线投影栅格模型，将所述射线投影栅格模型中的每个栅格对应到一类区域特性，并用经验加权因子对区域特性进行表征；

逐一加载所述候选天线对应的多种广播波束配置，计算候选天线的每一个广播波束。

具体地，投影区域以一定垂直和水平夹角划分栅格，每个栅格根据射线投影区域，利用占用投影面积等方法，将每个栅格对应到一类区域特性，用经验加权因子表征。

在一个实施例中，区域特性与加权因子取值关系如表1所示。

表1区域特性与加权因子取值关系

对于超出覆盖范围的栅格，例如高层建筑超过30米后楼两侧的天空，以及小区边缘超出小区覆盖距离的部分栅格，都可通过ω＝0将这类栅格标定为无效状态。

然后，逐一加载所述候选天线对应的多种广播波束配置，计算候选天线的每一个广播波束。

基于上述实施例的内容，所述计算各种栅格简并方式对应的代价函数，具体为：

采用如下公式计算各种栅格简并方式对应的代价函数：

CF(k,l)＝∑_i,jω_i,j·G_i,j

其中，ω_i,j为不同广播波束l对应栅格(i,j)不同地物特征而取得的加权因子；G_i,j为所述栅格(i,j)地物到候选天线k的距离所对应的天线增益。

具体地，ω_i,j是不同广播波束l对应栅格(i,j)不同地物特征而取得的加权因子，例如“地面/道路/开阔地”加权因子为ω＝1；G_i,j则是该栅格地物到天线的距离所对应的天线增益，当距离相同时，波束越窄，G_i,j越大；同一波束，对应地物距离天线越近，G_i,j越大。

基于上述实施例的内容，所述选择代价函数增益最大的栅格简并方式所对应的候选天线作为选定的天线，具体为：

根据计算得到的各种栅格简并方式对应的代价函数，在每一个小区比较不同候选天线的代价函数，选择使所述代价函数增益最大的栅格简并方式所对应的候选天线作为选定的天线；

基于所述选定的天线所对应的代价函数对各波瓣进行筛选。

具体地，根据计算得到的各种栅格简并方式对应的代价函数CF(k,l)，在每一个小区比较不同候选天线的代价函数，选择使所述代价函数增益argmaxCF(k,l)最大的栅格简并方式所对应的候选天线k作为选定的天线，再从CF(l)中对各波瓣进行筛选，对于CF(l)趋近于0的波瓣，主要是含“超出覆盖范围的栅格”较多的波瓣，按照预设门限做失效disable处理；理论上，广播波束波瓣越窄，越有利于提高小区公共信道覆盖增益，disable掉的多余广播波瓣越多，在组网条件下，越有利于小区间公共信道的干扰协调和邻区管理。

基于上述实施例的内容，将所述选定的天线所对应的多种广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，通过反复迭代优化，获得所述仿真区域内各基站最优广播波束配置，具体为：

将所述选定的天线所对应的多种广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，评估各小区上下行平均吞吐量和边缘吞吐量、终端接入时延和掉线率，通过反复迭代优化，获得所述仿真区域内各基站最优广播波束配置。

具体地，将计算得到的各基站广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，评估各小区上下行平均吞吐量和边缘吞吐量，终端接入时延和掉线率等指标，通过反复迭代优化，获得仿真区域内各基站最优广播波束配置。

基于上述实施例的内容，将所述选定的天线所对应的多种广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，通过反复迭代优化，获得所述仿真区域内各基站最优广播波束配置，还包括：

对于不同小区覆盖场景，根据所述选定的天线所对应的波束区域，进行栅格聚类和波束中心位置微调。

具体地，对于不同小区覆盖场景，例如：超高层区域，连片高层建筑，高底层混合建筑，底层/平方区域等密集城区场景，还需要进一步根据CF(k,l)对应的波束区域，进行栅格聚类和波束中心位置微调，具体做法包括：对于单个波束区域内的非规则分布栅格，进行基于栅格ω_i,j·G_i,j的聚类，计算其聚类中心，并将相应的单波束中心矢量向该聚类中心矢量方向做修正，因单波束可调整范围有限，修正量只要能趋向于聚类中心即可。

根据上述步骤，为仿真区域内基站选择好匹配天线以及相应的天线配置参数后，即可进行系统级仿真，通过对RSRP、SNR、各小区下行平均吞吐量、小区边缘吞吐量等仿真结果进行分析，对性能较差的基站天线配置进行人工干预等方法，可以在较短时间内完成对给定站址的NR基站进行天线匹配和天线广播波束参数选择等规划工作。

图6为本发明实施例提供的基站天线选择和广播波束规划装置的结构示意图，包括：投影模块610、栅格简并模块620、天线选择模块630和广播波束参数确定模块640，其中，

投影模块610，用于根据三维地图、所述三维地图上标定的站址和天线高度，以及所述三维地图中的三维建筑物信息，为仿真区域内的每个小区建立一个射线投影栅格模型；

具体地，根据三维地图、所述三维地图上标定的站址和天线高度，以及所述三维地图中的三维建筑物信息，在每个小区建立一个射线投影栅格模型。图2为本发明实施例提供的射线投影栅格模型示意图。如图2所示，将当前覆盖区域内建筑和地貌投影到栅格中。投影区域中心为天线面初始配置的法线位置。天线中心法线矢量将在后续广播波束配置迭代优化过程中进行迭代调整。

各小区中的栅格区域范围应以待选天线中合成波束垂直和水平波瓣最宽者为边界，按一定标定尺度划分栅格。对于栅格区域之外，仍处于本小区覆盖范围内的部分，例如图2中高层建筑顶层超出了广播波束仰角的范围。这种情况下，对于无法覆盖的区域，可以选择使用数字室分等技术补充覆盖。

现网天线中，可选类型一般包括64T，32T(16H2V)，32T(8H4V)等多种。每种天线类型能够提供不同的广播波束扫描模式。图3至图5为不同广播波束扫描模式的示意图。

每个广播波束参数都包括主瓣方向矢量以及水平和垂直3dB半功率波瓣宽度，水平和垂直方向图等参数，以及配套的对应权值向量。当某小区选定适合的广播波束组后，通过在相应的SSB等时频位置，在各天线端口乘以相应的权值向量，即可实现对既定方向的广播波束赋形。

栅格简并模块620，用于基于候选天线对应的多种广播波束配置，对所述仿真区域内的每个小区的射线投影栅格模型进行栅格简并；

具体地，本实施例中，栅格简并模块620在对所述仿真区域内的每个小区的射线投影栅格模型进行栅格简并时，简并方式参考候选天线对应的多种广播波束配置。

天线选择模块630，用于计算各种栅格简并方式对应的代价函数，选择代价函数增益最大的栅格简并方式所对应的候选天线作为选定的天线；

具体地，天线选择模块630逐一加载多款候选天线提供的如图3至图5所示的多种广播波束模式，计算每种天线的每一个广播波束(这里设为l)，即主瓣l区域的代价函数，然后，选择代价函数增益最大的栅格简并方式所对应的候选天线作为选定的天线。

本发明实施例利用三维地图和覆盖分析计算能力，对现实场景下小区波束配置和编排效果进行仿真，评估不同覆盖场景下多种广播波束对系统性能的影响，并对多种候选天线效果进行粗评估，最终确定了选定的天线。

广播波束参数确定模块640，用于将所述选定的天线所对应的多种广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，通过反复迭代优化，获得所述仿真区域内各基站最优广播波束配置。

具体地，广播波束参数确定模块640基于选定的天线，将计算得到的各基站广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，通过对RSRP、SNR、各小区下行平均吞吐量、小区边缘吞吐量等仿真结果进行分析，对性能较差的基站天线配置进行人工干预等方法，可以在较短时间内完成对给定站址的NR基站进行天线匹配和天线广播波束参数选择等规划工作。

本发明实施例提供的基站天线选择和广播波束规划装置，考虑三维地图中的站址和天线高度、地图中三维建筑物信息等影响因素，实现了仿真区域内小区天线选择，并针对选定的天线，通过将不同覆盖场景下多种广播波束配置代入到系统级仿真平台进行仿真，实现了对该天线广播波束配置的相关参数进行自动寻优。

进一步地，所述投影模块610具体用于：

对于仿真区域内每个小区，根据三维地图、所述三维地图上标定的站址和天线高度，以及所述三维地图中的三维建筑物信息，将所述小区的建筑和地貌投影到栅格中，获得所述小区的射线投影栅格模型；

其中，所述栅格是以候选天线中合成波束垂直和水平波瓣最宽者为边界，按照预设标定尺度划分得到；

所述射线投影栅格模型的中心为候选天线面初始配置的法线位置。

进一步地，所述栅格简并模块620，具体用于：

基于所述射线投影栅格模型，将所述射线投影栅格模型中的每个栅格对应到一类区域特性，并用经验加权因子对区域特性进行表征；

逐一加载所述候选天线对应的多种广播波束配置，计算候选天线的每一个广播波束。

进一步地，所述天线选择模块630，具体用于：

采用如下公式计算各种栅格简并方式对应的代价函数：

CF(k,l)＝∑_i,jω_i,j·G_i,j

其中，ω_i,j为不同广播波束l对应栅格(i,j)不同地物特征而取得的加权因子；G_i,j为所述栅格(i,j)地物到候选天线k的距离所对应的天线增益。

进一步地，所述天线选择模块630，具体用于：

根据计算得到的各种栅格简并方式对应的代价函数，在每一个小区比较不同候选天线的代价函数，选择使所述代价函数增益最大的栅格简并方式所对应的候选天线作为选定的天线；

基于所述选定的天线所对应的代价函数对各波瓣进行筛选。

进一步地，所述广播波束参数确定模块640具体用于：

将所述选定的天线所对应的多种广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，评估各小区上下行平均吞吐量和边缘吞吐量、终端接入时延和掉线率，通过反复迭代优化，获得所述仿真区域内各基站最优广播波束配置。

进一步，所述广播波束参数确定模块640还用于：

对于不同小区覆盖场景，根据所述选定的天线所对应的波束区域，进行栅格聚类和波束中心位置微调。

图7为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储在存储器730上并可在处理器710上运行的计算机程序，以执行上述各方法实施例所提供的基站天线选择和广播波束规划方法，例如包括：根据三维地图、所述三维地图上标定的站址和天线高度，以及所述三维地图中的三维建筑物信息，为仿真区域内的每个小区建立一个射线投影栅格模型；基于候选天线对应的多种广播波束配置，对所述仿真区域内的每个小区的射线投影栅格模型进行栅格简并；计算各种栅格简并方式对应的代价函数，选择代价函数增益最大的栅格简并方式所对应的候选天线作为选定的天线；将所述选定的天线所对应的多种广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，通过反复迭代优化，获得所述仿真区域内各基站最优广播波束配置。

此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例提供的基站天线选择和广播波束规划方法，例如包括：根据三维地图、所述三维地图上标定的站址和天线高度，以及所述三维地图中的三维建筑物信息，为仿真区域内的每个小区建立一个射线投影栅格模型；基于候选天线对应的多种广播波束配置，对所述仿真区域内的每个小区的射线投影栅格模型进行栅格简并；计算各种栅格简并方式对应的代价函数，选择代价函数增益最大的栅格简并方式所对应的候选天线作为选定的天线；将所述选定的天线所对应的多种广播波束配置带入系统级仿真平台进行仿真验证，通过反复迭代优化，获得所述仿真区域内各基站最优广播波束配置。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。