[发明专利]一种考虑信号阻隔效应的城市空间5G基站选址优化方法

说明书

本发明提供了一种考虑信号阻隔效应的城市空间5G基站选址优化方法，构建5G通信基站的人工免疫智能优化模型，在考虑城市建筑物对通信信号阻隔效应的前提下，优化通信基站的数量和空间布局，实现合理控制基站数量及其信号覆盖范围的最大化。本发明采用CSA算法作为寻优决策算法，针对5G通信基站空间布局优化问题的基本特点和求解需求，提出一种计算效率高、结果可行性强的空间布局优化技术，实现了5G通信基站的自动化和智能化空间布局选址；本发明通过采用GIS技术耦合多源地理数据和空间优化决策方法，有效改善了5G信号服务质量，降低了基站部署建设的成本和基站运行经济成本，为未来5G通信基站的规划建设提供决策依据和技术支持。

技术领域

本发明属于通信基站空间部署技术领域，具体涉及一种考虑信号阻隔效应的城市空间5G基站选址优化方法。

背景技术

5G通信技术，也称为第五代移动通信技术(5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，简称5G或5G技术)，是当前最新一代蜂窝移动通信技术。相对于现有的2G、3G和4G通信技术，5G通信技术在数据传输速率、降低数据延迟、节约能源、提高系统容量等方面，有了质的飞跃。因此，5G技术的发展对车联网与自动驾驶、人工智能技术的发展具有非常重要的意义。近年来，各国政府纷纷加快了对5G通信技术的研发和投入。

不同于4G等传统通信技术，5G通信技术选用毫米波以满足各类新兴应用场景的信号传播需要和速度需要。然而，毫米波的波长更短，对于阻塞特别敏感，更容易受到干扰，有着更大的衰减和穿透损失。毫米波的这一特性使5G基站的覆盖范围极为受限。基于5G频谱和超密集异构网络的特点，目前普遍认为5G微基站的有效覆盖半径为约200m；另一方面，由于城市应用场景的多变性和环境的复杂性，基站间距离将大幅度缩小。海量且密集化的规模将成为5G基站部署的重要特征，其基站布设密度将远超4G基站的部署密度；而基站密度的提升必然带来成本的对应攀升。因此，在5G通信技术已经基本完善的背景下，由于5G信号的传播与衰减特点以及基站布设的成本要求，导致5G技术的商业化运营进程较慢。如何在保证基站覆盖范围和服务质量的基础上降低建设成本是加快5G通信技术推广和商业化运营亟需解决的技术难题，且直接影响到5G技术的用户体验效果。

5G通信基站的空间布局优化设计是根据5G基站的信号传输特点和部署环境限制，在基于地理信息系统(Geographic Information System或Geo－Information system，GIS)的空间信息技术的支持下，耦合多源地理数据和空间优化决策方法对区域内5G通信基站的空间位置布局和选址进行优化。基本目标是在合理控制基站数量规模的基础上追求最优的空间覆盖范围和通信服务质量，以加快5G通信基站的建设，为服务经济高质量发展和人民生活需求提供有力的支撑。从本质上看，5G通信基站的空间布局优化问题属于一类带约束条件的空间选址优化决策问题。

近年来，随着智能优化决策技术和空间信息技术的快速发展，新理论和新方法开始被广泛应用于基站选址工作。在基站空间布局优化设计领域，国内外有关研究者开始基于不同的优化算法对基站选址优化技术进行了探索，并取得了较好的效果，有关文献例如：

[1]郑俊杰,王先峰,罗顺湖.面向5G移动通信的基站选址方法及优化策略研究[J].电信网技术,2017(11):78-81.

[2]Andrews J G,Bai T,Kulkarni M,et al.Modeling and AnalyzingMillimeter Wave Cellular Systems[J].IEEE Transactions on Communications,2016,65(1):403-430.