一種計算全網絡覆蓋的方法、裝置和通信網絡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種計算全網絡覆蓋的方法、裝置和通信網絡，方法包括：根據全網絡各個基站的位置在二維平面上繪制全網絡的基站點狀分布圖，采用全網基站點集存放基站點狀分布圖；對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格；將路線映射到三角形網格中，得到路線影響到的各個影響三角形，根據路線與各個影響三角形的交點對路線進行分段，確定路線在各個影響三角形中的關聯(lián)線段；計算出線段的近似曲線函數；在不同的關聯(lián)線段上根據近似曲線函數進行積分，對積分數值進行排序，確定關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站。對路線進行分段形成關聯(lián)線段以降低問題復雜度，提高了高速公路、鐵路和城市主干道整體通信網絡覆蓋質量。
【專利說明】一種計算全網絡覆蓋的方法、裝置和通信網絡
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通信網絡技術，特別是指一種計算全網絡覆蓋的方法、裝置和通信網絡。
【背景技術】
[0002]高速公路、高速鐵路和城市主干道的移動通信網絡存在著部分區(qū)域覆蓋效果較差導致網絡接通率低，網絡切換頻繁，掉話率較高的問題，這些網絡問題影響了語音通話的質量和數據業(yè)務的服務水平，降低了網絡質量和用戶的感知度，現(xiàn)有的問題大多跟這些區(qū)域的網絡覆蓋規(guī)劃有關。
[0003]目前計算和調整高速公路、高速鐵路和城市主干道覆蓋范圍的方法大多是基于傳播模型或以人工路測實現(xiàn)的，其涉及的參數繁多，計算方法復雜，并且依賴于高精度的地形地貌的數據或者人工多次路測，導致效率非常低。這些因素的存在導致實際覆蓋與理想模型存在較大偏差，造成一些區(qū)域信號較強，一些區(qū)域信號較弱，而由于缺乏對合理覆蓋范圍的把握，日常的調整方法只能依靠對實際覆蓋區(qū)域信號強弱以及話務指標的測量。
[0004]現(xiàn)有技術存在如下問題:采用人工測量或路測方式核查網絡覆蓋耗時耗力，導致了高速公路、高速鐵路和城市主干道網絡中存在較多過覆蓋、弱覆蓋以及干擾等現(xiàn)象，嚴重影響網絡通信質量。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種計算全網絡覆蓋的方法、裝置和通信網絡，解決現(xiàn)有技術中，采用人工測量或路測方式核查網絡覆蓋耗時耗力，導致了高速公路、高速鐵路和城市主干道網絡中存在較多過覆蓋、弱覆蓋以及干擾的缺陷。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明的實施例提供一種計算全網絡覆蓋的方法，應用于通信網絡，方法包括:根據全網絡各個基站的位置在二維平面上繪制全網絡的基站點狀分布圖，采用全網基站點集存放所述基站點狀分布圖；對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格；將路線映射到三角形網格中，得到路線影響到的各個影響三角形，根據路線與各個所述影響三角形的交點對路線進行分段，確定路線在各個影響三角形中的關聯(lián)線段；計算出線段的近似曲線函數；在不同的關聯(lián)線段上根據近似曲線函數進行積分，對積分數值進行排序，確定所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站。
[0007]所述的方法中，對全網基站點集進行三角剖分之前包括根據全網基站點集形成凸包；所述根據全網基站點集形成凸包包括:選取三個或三個以上的初始基站點形成初始基站點集，根據所述初始基站點集形成初始凸包；確定初始凸包中滿足空圓特性的三角形，將所述三角形加入三角形鏈表；將除初始基站點以外的其他基站點依次插入到初始基站點集以形成對應的當前基站點集，每新插入一個后增基站點后形成當前基站點集的當前凸包。
[0008]所述的方法中，對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格包括:在三角形鏈表中刪除與后增基站點相關的三角形，依次將該三角形中的三條邊確定為目的邊；對所述目的邊進行剖分操作。
[0009]所述的方法中，在三角形鏈表中刪除與后增基站點相關的三角形，依次將該三角形中的三條邊確定為目的邊包括:當所述后增基站點在所述當前凸包內部，并且在所述當前凸包包含的三角形的內部時，在三角形鏈表中刪除所述三角形，依次將該三角形中的三條邊確定為目的邊；當所述后增基站點在所述當前凸包內部，并且在所述當前凸包包含的三角形邊上時，在三角形鏈表中刪除所述三角形，依次將該三角形中除后增基站點所在邊以外的邊確定為目的邊；當所述后增基站點在所述當前凸包邊上時，在三角形鏈表中刪除包含后增基站點的三角形，將該三角形中除后增基站點所在邊以外的邊確定為目的邊；當所述后增基站點在所述當前凸包的外部時，以當前凸包上的任意一點為起始點，沿所述當前凸包逆時針找到使所述后增基站點在所述當前凸包右側的邊；當右側的邊的數量為一個時，確定該邊為目的邊，將所述目的邊的兩端點與所述后增基站點相連形成新的當前凸包，并對所述目的邊進行剖分；當右側的邊的數量為兩個或兩個以上時，選取所述邊形成的邊鏈的端點，將所述端點與所述后增基站點相連形成新的當前凸包，并依次確定所述邊為目的邊。
[0010]所述的方法中，對所述目的邊進行剖分操作具體包括:當所述目的邊在所述當前凸包邊上時，將所述目的邊與所述后增基站點形成的三角形加入到三角形鏈表中；當所述目的邊在所述當前凸包內部時，從三角形鏈表中獲取包含所述目的邊的三角形；當該三角形不在所述目的邊與后增基站點形成的三角形的外接圓中時，將所述目的邊與后增基站點形成的三角形加入到三角形鏈表中，否則，當該三角形在所述目的邊與后增基站點形成的三角形的外接圓中時，取消原目的邊，確定該三角形中的目的邊之外的兩條邊為目的邊，依次對所述目的邊繼續(xù)進行剖分，并從三角形鏈表中刪除該三角形。
[0011]所述的方法中，計算出線段的近似曲線函數包括:在各關聯(lián)線段中選取若干坐標點，構建選取的坐標點的坐標矢量，并將坐標矢量映射在二維空間，利用變量偏導得到所述坐標矢量的k階方程組；使用三角分解求出所述k階方程組的多項式曲線表達式并修正所述多項式曲線表達式。
[0012]所述的方法中，在各關聯(lián)線段中選取若干坐標點，構建選取的坐標點的坐標矢量，并將坐標矢量映射在二維空間，利用變量偏導得到所述坐標矢量的k階方程組具體包括:在關聯(lián)線段中按X坐標等距選取η個點，以及選取關聯(lián)線段的所有拐點；建立多項式表示坐標矢量在不同區(qū)間內變化的函數，得到預測數列與樣本值的誤差A ;令A對每個變量偏導數
T為零得到k階方程組；將k階方程組寫成矩陣形式的k階方程組A' X = b，所述k階方ca
程組用于求解得到曲線多項式函數的系數。
[0013]所述的方法中，使用三角分解求出所述k階方程組的多項式曲線表達式并修正所述多項式曲線表達式包括:利用Doolittle分解把矩陣A'寫成兩個矩陣相乘:A' = LU，其中，L為下三角矩陣，U為上三角矩陣，將線性方程組A' x = b寫成A' X=(LU)x =L(Ux) = b,令Ux = y,則原線性方程組A' = LU化為兩個簡單三角方程組:Ux = y和Ly =b ;求解Ly = b得到向量y,然后求解Ux = y從而求解出線性方程組A' x = b。
[0014]所述的方法中，在不同的關聯(lián)線段上根據近似曲線函數進行積分包括:對各個基站點到所述影響三角形的關聯(lián)線段的長度進行積分，得到各個基站點到影響三角形的關聯(lián)線段的總距離。
[0015]所述的方法中，對積分數值進行排序，確定所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站具體包括:在計算出影響三角形各基站點到關聯(lián)線段的長度積分值后，將影響三角形中到關聯(lián)線段長度積分值最小的基站點所代表的基站確定為所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站。
[0016]所述的方法中，還包括:根據各關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站，以及影響三角形和關聯(lián)線段的相對位置確定主覆蓋基站和輔覆蓋基站的小區(qū)方向線和方位角。
[0017]所述的方法中，還包括:若兩個或多個連續(xù)的關聯(lián)線段的主覆蓋基站相同，計算主覆蓋基站點與連續(xù)線段兩端端點的夾角大小:若夾角小于120度，作連續(xù)的關聯(lián)線段兩端端點的連線，將基站點到所述連線中點的方向確定為基站小區(qū)的方向線；當夾角大于等于120度時，利用主覆蓋基站的兩個小區(qū)覆蓋所述關聯(lián)線段，令所述夾角為α，則將主覆蓋基
站點與起始端點的連線順時針旋轉f的方向確定為主覆蓋基站第一小區(qū)的方向線，將主覆
蓋基站點與起始端點的連線順時針旋轉$的方向確定為主覆蓋基站第二小區(qū)的方向線；
當兩個連續(xù)的關聯(lián)線段的主覆蓋基站不同時，找出所述影響三角形的外接圓圓心，將基站點與外接圓圓心的連線方向確定為小區(qū)的方向線。
[0018]所述的方法中，還包括:若一個關聯(lián)線段的主覆蓋基站與其前后關聯(lián)線段的主覆蓋基站互不相同，確定主覆蓋基站小區(qū)方向線包括:找出所述影響三角形的外接圓圓心，將基站點與外接圓圓心的連線方向確定為主覆蓋基站小區(qū)的方向線。
[0019]一種計算全網絡覆蓋的裝置，包括:點狀分布單元，用于根據全網絡各個基站的位置在二維平面上繪制全網絡的基站點狀分布圖，采用全網基站點集存放所述基站點狀分布圖；三角剖分單元，用于對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格；關聯(lián)線段單元，用于將路線映射到三角形網格中，得到路線影響到的各個影響三角形，根據路線與各個所述影響三角形的交點對路線進行分段，確定路線在各個影響三角形中的關聯(lián)線段；近似曲線單元，用于計算出線段的近似曲線函數；覆蓋基站定位單元，用于在不同的關聯(lián)線段上根據近似曲線函數進行積分，對積分數值進行排序，確定所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站。
[0020]所述的裝置中，還包括:方向方位調整單元，用于根據各關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站，以及影響三角形和關聯(lián)線段的相對位置確定主覆蓋基站和輔覆蓋基站的小區(qū)方向線和方位角。
[0021]一種通信網絡，包括基站和計算全網絡覆蓋的裝置，裝置包括:點狀分布單元，用于根據全網絡各個基站的位置在二維平面上繪制全網絡的基站點狀分布圖，采用全網基站點集存放所述基站點狀分布圖；三角剖分單元，用于對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格；關聯(lián)線段單元，用于將路線映射到三角形網格中，得到路線影響到的各個影響三角形，根據路線與各個所述影響三角形的交點對路線進行分段，確定路線在各個影響三角形中的關聯(lián)線段；近似曲線單元，用于計算出線段的近似曲線函數；覆蓋基站定位單元，用于在不同的關聯(lián)線段上根據近似曲線函數進行積分，對積分數值進行排序，確定所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站。
[0022]本發(fā)明的上述技術方案的有益效果如下:對路線進行分段簡化形成關聯(lián)線段以降低問題復雜度，根據積分數值大小進行排序以準確確定關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站，充分利用現(xiàn)有資源選擇最優(yōu)覆蓋方案，同時可以對新增站點的選址進行指導，確定覆蓋路線的最佳選址位置，能夠以簡單而高效率的方法確定高速公路、高速鐵路和城市主干道的連續(xù)覆蓋方案，提高高速公路、高速鐵路和城市主干道區(qū)域整體通信網絡覆蓋質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1表示一種計算全網絡覆蓋的方法流程示意圖；
[0024]圖2表示將全基站點集處理成剖分三角網格的流程示意圖；
[0025]圖3表示建立點集凸包的流程示意圖；
[0026]圖4表示初始凸包示意圖；
[0027]圖5表示初始凸包AB⑶中包含初始剖分三角形的情形示意圖；
[0028]圖6表示后增基站點E在凸包AB⑶的內部示意圖；
[0029]圖7表示三角形A⑶不在三角形ACE的外接圓中的示意圖；
[0030]圖8表示三角形A⑶在三角形ACE的外接圓中的示意圖；
[0031]圖9表示后增基站點E在凸包中某兩個相鄰三角形的公共邊上的示意圖；
[0032]圖10表示邊AB、BC、⑶和DA均在凸包邊的示意圖；
[0033]圖11表示后增基站點E在凸包AB⑶的邊上的示意圖；
[0034]圖12表示三角形A⑶的D點不在E與AC形成的三角形AEC的外接圓中的示意圖；
[0035]圖13表示三角形A⑶的D在E與AC形成的三角形AEC的外接圓中的示意圖；
[0036]圖14表示包含AB的三角形ABC不包含在E和AB形成的三角形AEB的外接圓中的不意圖；
[0037]圖15表示C和AB的三角形ABC包含在E和AB形成的三角形AEB的外接圓中的示意圖；
[0038]圖16表示三角形A⑶不包含在E與CA形成的三角形AEC的外接圓中的示意圖；
[0039]圖17表不后增基站點E在BC、⑶的右側的不意圖；
[0040]圖18表示包含⑶的三角形A⑶不包含在E和⑶形成的三角形CED的外接圓中的不意圖；
[0041]圖19表不二維平面基站點集的不意圖；
[0042]圖20表示三角形網格的示意圖；
[0043]圖21表示將待進行覆蓋規(guī)劃的線路映射到三角形網格的流程示意圖；
[0044]圖22表示待進行覆蓋規(guī)劃的線路映射到三角形網格的效果示意圖；
[0045]圖23表不確定基站的小區(qū)方向線的不意圖。
【具體實施方式】
[0046]為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0047]本發(fā)明中對各種的路線進行分段簡化處理降低問題復雜度，根據積分大小進行排序準確確定所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站。[0048]本發(fā)明實施例提供一種計算全網絡覆蓋的方法，如圖1所示，包括:
[0049]步驟101，根據全網絡各個基站的位置在二維平面上繪制全網絡的基站點狀分布圖，采用全網基站點集存放所述基站點狀分布圖；
[0050]步驟102，對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格；
[0051]步驟103，將路線映射到三角形網格中，得到路線影響到的各個影響三角形，根據路線與各個所述影響三角形的交點對路線進行分段，確定路線在各個影響三角形中的關聯(lián)線段；
[0052]步驟104，計算出線段的近似曲線函數；
[0053]步驟105，在不同的關聯(lián)線段上根據近似曲線函數進行積分，對積分數值進行排序，確定所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站。
[0054]應用所提供的技術，對路線進行分段簡化形成關聯(lián)線段以降低問題復雜度，根據積分數值大小進行排序以準確確定關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站，充分利用現(xiàn)有資源選擇最優(yōu)覆蓋方案，同時可以對新增站點的選址進行指導，確定覆蓋路線的最佳選址位置，能夠以簡單而高效率的方法確定高速公路、高速鐵路和城市主干道的連續(xù)覆蓋方案，提高高速公路、高速鐵路和城市主干道區(qū)域整體通信網絡覆蓋質量。
[0055]通過準確把握網絡在不同路線區(qū)域的小區(qū)覆蓋情況，選擇最優(yōu)覆蓋方案提升高速公路、高速鐵路、城市主干道區(qū)域整體通信網絡覆蓋質量，同時可以為調整和提高高速公路、高速鐵路、城市主干道網絡服務質量提供參考數據，從而增強網絡運營競爭能力。
[0056]凸包(Convex Hull)是一個計算幾何(圖形學)中的概念，若給定二維平面上的點集，凸包是指將最外層的點連接起來構成的凸多邊型，它包含了點集中所有的點。
[0057]如圖2所示，其中的步驟201?步驟203對應著在一個優(yōu)選實施例中，對全網基站點集進行三角剖分之前包括根據全網基站點集形成凸包:
[0058]所述根據全網基站點集形成凸包包括:
[0059]選取三個或三個以上的初始基站點形成初始基站點集,根據所述初始基站點集形成初始凸包；
[0060]確定初始凸包中滿足空圓特性的三角形，將所述三角形加入三角形鏈表；
[0061]將除初始基站點以外的其他基站點依次插入到初始基站點集以形成對應的當前基站點集，每新插入一個后增基站點后形成當前基站點集的當前凸包。
[0062]凸包包括初始凸包和當前凸包。初始基站點形成的是初始凸包,每新插入一個后增基站點后形成的則是當前凸包。
[0063]滿足空圓特性的三角形是指:該三角形外接圓范圍內不包含除構成該三角形的頂點之外的其他點。并且形成三角形鏈表的過程中，首先是在初始凸包點中選擇滿足空圓特性的三角形形成初始三角形鏈表，后續(xù)根據新插入的基站點進行邊的刪除和新增，形成三角形。
[0064]在一個應用場景中，如圖3所示，每新插入一個后增基站點后形成當前基站點集的當前凸包包括:
[0065]建立平面的二維坐標軸xy，
[0066]找到所有點中最左邊的(y坐標最小的)點，如果兩點y坐標相同則找出其中X坐標最小的點，以這個點為基準點，并規(guī)定基準點的平面坐標(x0, y0),[0067]根據各個點的平面坐標(x,y)求出各個點的極角T=(atan2(y_y0, x-xO)),按照極角對這些點排序，前述基準點(xO，yO)在最前面，設這些點為P[0]....P[n-1]；
[0068]建立一個棧，初始時P [O]、P [I]和P [2]進棧，對于P [3]....P[n_l]的每個點，若棧頂的兩個點與它不構成“向左轉”的關系，則將棧頂的點出棧，直至沒有點需要出棧以后將當前點進棧，所有點處理完之后棧中保存的點形成當前凸包。
[0069]棧作為一種數據結構，是只能在某一端插入和刪除的特殊線性表，按照后進先出的原則存儲數據，先進入的數據被壓入棧底，最后的數據在棧頂，需要讀數據的時候從棧頂先彈出數據，即最后一個進棧的數據被第一個讀出來。
[0070]在一個優(yōu)選實施例中，判斷三個基站點B、C與A構成向左轉關系包括:
[0071]如果B-A與C-A的叉乘小于O則不構成向左轉關系，否則構成向左轉關系。叉乘是指向量的外積，如A與B的叉乘計算方法為Ax*By_Ay*Bx。其中,Ax表示A點的x平面坐標，Ay表示A點的y平面坐標。
[0072]步驟102中，對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格包括:在三角形鏈表中刪除與后增基站點相關的三角形，依次將該三角形中的三條邊確定為目的邊；
[0073]對所述目的邊進行剖分操作。
[0074]如圖2所示，其中的步驟204?步驟211對應著在一個優(yōu)選實施例中，在三角形鏈表中刪除與后增基站點相關的三角形，依次將該三角形中的三條邊確定為目的邊包括:
[0075]當所述后增基站點在所述當前凸包內部，并且在所述當前凸包包含的三角形的內部時，在三角形鏈表中刪除所述三角形，依次將該三角形中的三條邊確定為目的邊；
[0076]當所述后增基站點在所述當前凸包內部，并且在所述當前凸包包含的三角形邊上時，在三角形鏈表中刪除所述三角形，依次將該三角形中除后增基站點所在邊以外的邊確定為目的邊；
[0077]當所述后增基站點在所述當前凸包邊上時，在三角形鏈表中刪除包含后增基站點的三角形，將該三角形中除后增基站點所在邊以外的邊確定為目的邊；
[0078]當所述后增基站點在所述當前凸包的外部時，以當前凸包上的任意一點為起始點，沿所述當前凸包逆時針找到使所述后增基站點在所述當前凸包右側的邊；當右側的邊的數量為一個時，確定該邊為目的邊，將所述目的邊的兩端點與所述后增基站點相連形成新的當前凸包，并對所述目的邊進行剖分；當右側的邊的數量為兩個或兩個以上時，選取所述邊形成的邊鏈的端點，將所述端點與所述后增基站點相連形成新的當前凸包，并依次確定所述邊為目的邊。
[0079]在一個應用場景中，不失一般性，初始凸包如圖4所示，連接所述凸包中的各個基站點形成一個或多個三角形，當三角形中包含其他基站點時，將三角形刪除，否則將所述三角形確定為滿足空圓特性的三角形，并將所述三角形加入三角形鏈表中。
[0080]如圖5所示，將滿足空圓特性的三角形ABC、三角形A⑶加入到三角形鏈表中，則初始凸包AB⑶包含初始剖分三角形ABC和三角形A⑶兩個三角形。
[0081]依次將除初始基站點以外的其他基站點作為后增基站點而插入到當前基站點集，每新插入一個后增基站點，記錄后增基站點的位置。
[0082](a)當所述后增基站點在所述凸包邊上時，所述后增基站點必然在所述凸包中的某個三角形的邊上，則從三角形鏈表中找到包含所述后增基站點的三角形，在三角形鏈表中刪除所述三角形，并將被刪除三角形中所述后增基站點所在的邊以外的兩條邊確定為候選目的邊。
[0083](b)當所述后增基站點在所述凸包內部時，存在兩種情況:
[0084]后增基站點在某個三角形邊上，這時，在三角形鏈表中刪除所述三角形，并將被刪除三角形的三條邊確定為候選目的邊。
[0085]后增基站點在某兩個相鄰三角形的公共邊上，這時，在三角形鏈表中刪除所述兩個相鄰三角形，并將所述三角形中的所述后增基站點所在的邊以外的4條邊確定為候選目的邊。
[0086]如圖2所示，其中的步驟212?步驟220對應著在一個優(yōu)選實施例中，對所述目的邊進行剖分操作具體包括:
[0087]當所述目的邊在所述當前凸包邊上時，將所述目的邊與所述后增基站點形成的三角形加入到三角形鏈表中；
[0088]當所述目的邊在所述當前凸包內部時，從三角形鏈表中獲取包含所述目的邊的三角形；
[0089]當該三角形不在所述目的邊與后增基站點形成的三角形的外接圓中時，將所述目的邊與后增基站點形成的三角形加入到三角形鏈表中，否則，當該三角形在所述目的邊與后增基站點形成的三角形的外接圓中時，取消原目的邊，確定該三角形中的目的邊之外的兩條邊為目的邊，依次對所述目的邊繼續(xù)進行剖分，并從三角形鏈表中刪除該三角形。最終輸出三角形網格(步驟220)。
[0090]在一個應用場景中，對邊的剖分過程進行詳細描述。在初始凸包ABCD和初始剖分三角形ABC、初始剖分三角形ACD的基礎上插入后增基站點E，當插入后增基站點E時，根據后增基站點E的位置不同而存在多種剖分情況:
[0091]如圖6所示，后增基站點E在凸包AB⑶的內部，從三角形鏈表中找到包含后增基站點E的三角形ABC，在三角形鏈表中刪除三角形ABC，依次將該三角形的三條邊AB、BC、CA確定為目的邊，對其進行剖分操作:由于目的邊AB和BC均在凸包ABCD邊上，所以將E與AB形成的三角形ABE、E與BC形成的三角形BCE加入到三角形鏈表中，而目的邊AC在凸包AB⑶內部，從三角形鏈表中獲取包含AC的三角形ACD，如圖7所示，當三角形A⑶不在E與AC形成的三角形ACE的外接圓中時，將三角形ACE加入三角形鏈表中。
[0092]如圖8所示，包含AC的三角形A⑶在E與AC形成的三角形ACE的外接圓中時，則刪除目的邊AC，同時并將三角形A⑶的另外兩條邊⑶、DA確定為目的邊，由于⑶、DA均在凸包AB⑶邊上，所以將E與⑶、DA形成的三角形⑶E、EDA加入到三角形鏈表中。
[0093]如圖9所示，后增基站點E在凸包中某兩個相鄰三角形的公共邊上，后增基站點E在邊AC上，則將三角形ABC和A⑶從三角形鏈表中刪除，并依次確定邊AB、BC、⑶和DA為目的邊，如圖10所示，由于邊AB、BC、⑶和DA均在凸包邊上，則分別作E與邊AB、BC、⑶和DA的三角形，同時將三角形ABE、EBC、E⑶和AED加入到三角形鏈表中。
[0094]如圖11所示，后增基站點E在凸包AB⑶的邊上，由于BC在凸包AB⑶邊上，也在三角形ABC的邊上，從三角形鏈表中找到包含后增基站點E的三角形ABC，在三角形鏈表中刪除三角形ABC，依次將該三角形ABC的兩條邊BC和CA確定為目的邊，并對其實施剖分操作。由于目的邊BC在凸包AB⑶邊上，所以將E與BC形成的三角形BCE加入到三角形鏈表中。
[0095]而目的邊CA在凸包AB⑶內部，從三角形鏈表中獲取包含CA的三角形A⑶，如圖12所示，當三角形A⑶的D點不在E與AC形成的三角形AEC的外接圓中時，將三角形AEC加入三角形鏈表中。
[0096]如圖13所示，三角形A⑶的D在E與AC形成的三角形AEC的外接圓中，則刪除目的邊AC，將三角形A⑶的另外兩條邊⑶、DA確定為目的邊，由于⑶、DA均在凸包AB⑶邊上，所以將E與⑶、DA形成的三角形E⑶、EDA加入到三角形鏈表中。
[0097]后增基站點E在凸包ABCD的外部，則以逆時針方向為正方向，當使E在其右側的邊只有AB時，確定AB為目的邊，則BEADC為新的當前凸包，對AB進行剖分操作。如圖14所示，當包含AB的三角形ABC不包含在E和AB形成的三角形AEB的外接圓中，則將三角形AEB加入三角形鏈表中。
[0098]如圖15所示，C和AB的三角形ABC包含在E和AB形成的三角形AEB的外接圓中，則刪除目的邊AB，并依次將三角形ABC的另外兩條邊BC、CA確定為目的邊，繼續(xù)實施剖分操作，由于BC在當前凸包BEADC邊上，所以將三角形BCE加入到三角形鏈表中，而CA在當前凸包BEADC內部，從三角形鏈表中獲取包含CA的三角形ACD，如圖16所示，當三角形A⑶不包含在E與CA形成的三角形AEC的外接圓中時，將三角形AEC加入到三角形鏈表中。
[0099]包含CA的三角形A⑶包含在E與CA形成的三角形AEC的外接圓中，則刪除目的邊CA，并將三角形A⑶的另外兩條邊⑶、DA確定為目的邊，由于⑶、DA均在凸包BEADC邊上，所以將E與⑶、DA形成的三角形E⑶、EDA加入到三角形鏈表中。
[0100]當使E在其右側的邊有多條時，如圖17所示，后增基站點E在BC、CD的右側，則選取BC、⑶形成的邊鏈B⑶的端點B和D，分別連接E點和B點、E點和D點，以形成新的當前凸包ABED，然后依次將BC、CD確定為目的邊同時實施剖分操作，目的邊BC、CD都在當前凸包ABED的內部，由于包含BC的三角形ABC不包含在E和BC形成的三角形BEC的外接圓中，所以將三角形BEC加入到三角形鏈表中，如圖18所示，由于包含⑶的三角形A⑶不包含在E和⑶形成的三角形CED的外接圓中，所有將三角形A⑶加入到三角形鏈表中。
[0101]經過上述三角剖分得到的多邊形網格以最近臨的三點形成三角形，且各線段(三角形的邊)皆不相交。而且不論從網絡區(qū)域何處開始構建三角形網格，最終都將得到一致的結果。任意兩個相鄰三角形形成的凸四邊形的對角線如果可以互換，那么兩個三角形六個內角中最小的角度不會變大，新增、刪除或者移動某一個頂點時只會影響臨近的三角形。
[0102]應用這一剖分技術對圖19所示的二維平面基站點集實施三角剖分，可以得到如圖20所示的三角形網格。
[0103]步驟103中，將路線映射到三角形網格中，得到路線影響到的各個影響三角形，根據路線與各個所述影響三角形的交點對路線進行分段，確定路線在各個影響三角形中的關聯(lián)線段。
[0104]如圖21所示，其中的步驟401?步驟403包括:將待進行覆蓋及鄰區(qū)規(guī)劃的路線映射到二維平面，與三角形網格進行結合，路線通過三角形網格中的部分三角形，將這部分三角形確定為該路線的影響三角形，根據路線與影響三角形各邊的交點將路線進行分段處理，將路線在被影響三角形所截斷的部分確定為所述影響三角形的關聯(lián)線段。[0105]在一個應用場景中，將待進行覆蓋規(guī)劃的線路映射到如圖20所示的三角形網格，與三角形網格進行結合，得到如圖22所示的結果。
[0106]路線通過三角形網格中的部分三角形，將這部分三角形確定為該路線的影響三角形，例如，路線分別經過三角形AB1、AN1、NIJ、NKJ、KJE和KME，則將三角形AB1、AN1、NIJ、NKJ、KJE和KME確定為該路線的影響三角形。路線與影響三角形各邊存在交點，被各影響三角形的各邊所截斷，根據路線與影響三角形各邊的交點將路線進行分段處理，將路線在被影響三角形所截斷的部分確定為所述影響三角形的關聯(lián)線段。
[0107]如圖22所示，路線分別與其影響三角形AB1、AN1、NIJ、NKJ、KJE和KME存在交點P1、P2、P3、P4、P5、P6和P7，根據各實施例中所描述的方法將線段P1P2、P2P3、P3P4、P4P5、P5P6和P6P7分別確定為影響三角形AB1、AN1、NIJ、NKJ、KJE和KME的關聯(lián)線段。
[0108]步驟104中，計算出線段的近似曲線函數。建立平面二維坐標系，得到各個基站點以及線路與各個影響三角形的交點的平面坐標，然后利用矢量映射和三角分解求出各個關聯(lián)線段的近似曲線函數。
[0109]如圖21所示，圖21中的步驟404對應著在一個優(yōu)選實施例中，計算出線段的近似曲線函數包括:
[0110]在各關聯(lián)線段中選取若干坐標點，構建選取的坐標點的坐標矢量，并將坐標矢量映射在二維空間，利用變量偏導得到所述坐標矢量的k階方程組；
[0111]使用三角分解求出所述k階方程組的多項式曲線表達式并修正所述多項式曲線表達式。
[0112]在一個優(yōu)選實施例中，在各關聯(lián)線段中選取若干坐標點，構建選取的坐標點的坐標矢量，并將坐標矢量映射在二維空間，利用變量偏導得到所述坐標矢量的k階方程組具體包括:
[0113]在關聯(lián)線段中按X坐標等距選取η個點，以及選取關聯(lián)線段的所有拐點；
[0114]建立多項式表示坐標矢量在不同區(qū)間內變化的函數，得到預測數列與樣本值的誤差A ；
[0115]令A對每個變量偏導數為零得到k階方程組；
[0116]將k階方程組寫成矩陣形式的k階方程組，所述k階方程組用于求解得到曲線多項式函數的系數。
[0117]具體地，在各關聯(lián)線段中選取若干坐標點，根據選取的坐標點構建坐標矢量并將坐標矢量映射在二維空間，利用變量偏導得到所述坐標矢量的k階方程組包括:
[0118]在關聯(lián)線段中選取η個點(η為預設值)，η個點可以在關聯(lián)線段中按χ坐標進行等距選取，選取關聯(lián)線段(曲線)的所有拐點，拐點是指改變曲線向上或向下方向的點。
[0119]令關聯(lián)線段的曲線函數為y，設已知函數y以及自變量的一系列互不相等的xO, xl,…，xn(即在i關j時，xi古xj)的值yi,即選取關聯(lián)線段上互不相等的橫坐標分別為xO，xl,…，xn的點，其縱坐標分別為yO，yl，…yn，則給定的樣本點以矢量形式將其分解在X、y軸上的坐標表示為公式:
[0121]建立多項式表示曲線矢量的變化形式，再將η+1個樣本值代入可計算出多項式的各項系數。
[0122]首先用多項式表示曲線在點Xj_n至點Xj的區(qū)間內變化的函數，多項式^表不為:S燦—a0 + axi + a2i2 —\-akik (k〈 n, j-n ≤ i ≤ j)
[0123]設Ti表示第i個樣本點的xi坐標值，且Tj_n ^ Ti ^ T」，此時曲線函數的Y坐標值
[0124]
【權利要求】
1.一種計算全網絡覆蓋的方法，應用于通信網絡，其特征在于，方法包括: 根據全網絡各個基站的位置在二維平面上繪制全網絡的基站點狀分布圖，采用全網基站點集存放所述基站點狀分布圖； 對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格； 將路線映射到三角形網格中，得到路線影響到的各個影響三角形，根據路線與各個所述影響三角形的交點對路線進行分段，確定路線在各個影響三角形中的關聯(lián)線段； 計算出線段的近似曲線函數； 在不同的關聯(lián)線段上根據近似曲線函數進行積分，對積分數值進行排序，確定所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對全網基站點集進行三角剖分之前包括根據全網基站點集形成凸包； 所述根據全網基站點集形成凸包包括: 選取三個或三個以上的初始基站點形成初始基站點集，根據所述初始基站點集形成初始凸包； 確定初始凸包中滿足空圓特性的三角形，將所述三角形加入三角形鏈表; 將除初始基站點以外的其他基站點依次插入到初始基站點集以形成對應的當如基站點集，每新插入一個后增基站點后形成當前基站點集的當前凸包。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格包括: 在三角形鏈表中刪除與后增基站點相關的三角形，依次將該三角形中的三條邊確定為目的邊； 對所述目的邊進行剖分操作。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在三角形鏈表中刪除與后增基站點相關的三角形，依次將該三角形中的三條邊確定為目的邊包括: 當所述后增基站點在所述當前凸包內部，并且在所述當前凸包包含的三角形的內部時，在三角形鏈表中刪除所述三角形，依次將該三角形中的三條邊確定為目的邊； 當所述后增基站點在所述當前凸包內部，并且在所述當前凸包包含的三角形邊上時，在三角形鏈表中刪除所述三角形，依次將該三角形中除后增基站點所在邊以外的邊確定為目的邊； 當所述后增基站點在所述當前凸包邊上時，在三角形鏈表中刪除包含后增基站點的三角形，將該三角形中除后增基站點所在邊以外的邊確定為目的邊； 當所述后增基站點在所述當前凸包的外部時，以當前凸包上的任意一點為起始點，沿所述當前凸包逆時針找到使所述后增基站點在所述當前凸包右側的邊；當右側的邊的數量為一個時，確定該邊為目的邊，將所述目的邊的兩端點與所述后增基站點相連形成新的當前凸包，并對所述目的邊進行剖分；當右側的邊的數量為兩個或兩個以上時，選取所述邊形成的邊鏈的端點，將所述端點與所述后增基站點相連形成新的當前凸包，并依次確定所述邊為目的邊。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述目的邊進行剖分操作具體包括: 當所述目的邊在所述當前凸包邊上時，將所述目的邊與所述后增基站點形成的三角形加入到三角形鏈表中； 當所述目的邊在所述當前凸包內部時，從三角形鏈表中獲取包含所述目的邊的三角形； 當該三角形不在所述目的邊與后增基站點形成的三角形的外接圓中時，將所述目的邊與后增基站點形成的三角形加入到三角形鏈表中，否則，當該三角形在所述目的邊與后增基站點形成的三角形的外接圓中時，取消原目的邊，確定該三角形中的目的邊之外的兩條邊為目的邊，依次對所述目的邊繼續(xù)進行剖分，并從三角形鏈表中刪除該三角形。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計算出線段的近似曲線函數包括: 在各關聯(lián)線段中選取若干坐標點，構建選取的坐標點的坐標矢量，并將坐標矢量映射在二維空間，利用變量偏導得到所述坐標矢量的k階方程組； 使用三角分解求出所述k階方程組的多項式曲線表達式并修正所述多項式曲線表達式。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在各關聯(lián)線段中選取若干坐標點，構建選取的坐標點的坐標矢量，并將坐標矢量映射在二維空間，利用變量偏導得到所述坐標矢量的k階方程組具體包括: 在關聯(lián)線段中按X坐標等距選取η個點，以及選取關聯(lián)線段的所有拐點； 建立多項式表示坐標矢量在不同區(qū)間內變化的函數，得到預測數列與樣本值的誤差??； 令A對每個變量偏導數;為零得到k階方程組；
將k階方程組寫成矩陣形式的k階方程組A' X = b，所述k階方程組用于求解得到曲線多項式函數的系數。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，使用三角分解求出所述k階方程組的多項式曲線表達式并修正所述多項式曲線表達式包括: 利用Doolittle分解把矩陣A'寫成兩個矩陣相乘:A' = LU，其中，L為下三角矩陣，U為上三角矩陣,將線性方程組A' x = b寫成A' X = (LU) X = L(Ux) = b, 令Ux = y,則原線性方程組A' = LU化為兩個簡單三角方程組:Ux = y和Ly = b ; 求解Ly = b得到向量y,然后求解Ux = y從而求解出線性方程組A' x = b。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在不同的關聯(lián)線段上根據近似曲線函數進行積分包括: 對各個基站點到所述影響三角形的關聯(lián)線段的長度進行積分，得到各個基站點到影響三角形的關聯(lián)線段的總距離。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對積分數值進行排序，確定所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站具體包括: 在計算出影響三角形各基站點到關聯(lián)線段的長度積分值后，將影響三角形中到關聯(lián)線段長度積分值最小的基站點所代表的基站確定為所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站。
11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 根據各關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站，以及影響三角形和關聯(lián)線段的相對位置確定主覆蓋基站和輔覆蓋基站的小區(qū)方向線和方位角。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括: 若兩個或多個連續(xù)的關聯(lián)線段的主覆蓋基站相同，計算主覆蓋基站點與連續(xù)線段兩端端點的夾角大小: 若夾角小于120度，作連續(xù)的關聯(lián)線段兩端端點的連線，將基站點到所述連線中點的方向確定為基站小區(qū)的方向線； 當夾角大于等于120度時，利用主覆蓋基站的兩個小區(qū)覆蓋所述關聯(lián)線段，令所述夾角為α，則將主覆蓋基站點與起始端點的連線順時針旋轉f的方向確定為主覆蓋基站第一小區(qū)的方向線，將主覆蓋基站點與起始端點的連線順時針旋轉￥的方向確定為主覆蓋基站第二小區(qū)的方向線；當兩個連續(xù)的關聯(lián)線段的主覆蓋基站不同時，找出所述影響三角形的外接圓圓心，將基站點與外接圓圓心的連線方向確定為小區(qū)的方向線。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，還包括: 若一個關聯(lián)線段的主覆蓋基站與其前后關聯(lián)線段的主覆蓋基站互不相同，確定主覆蓋基站小區(qū)方向線包括:找出所述影響三角形的外接圓圓心，將基站點與外接圓圓心的連線方向確定為主覆蓋基站小區(qū)的方向線。
14.一種計算全網絡覆蓋的裝置，其特征在于，包括: 點狀分布單元，用于根據全網絡各個基站的位置在二維平面上繪制全網絡的基站點狀分布圖，采用全網基站點集存放所述基站點狀分布圖； 三角剖分單元，用于對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格； 關聯(lián)線段單元，用于將路線映射到三角形網格中，得到路線影響到的各個影響三角形，根據路線與各個所述影響三角形的交點對路線進行分段，確定路線在各個影響三角形中的關聯(lián)線段； 近似曲線單元，用于計算出線段的近似曲線函數； 覆蓋基站定位單元，用于在不同的關聯(lián)線段上根據近似曲線函數進行積分，對積分數值進行排序，確定所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站。
15.根據權利要求14所述的裝置，其特征在于，還包括: 方向方位調整單元，用于根據各關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站，以及影響三角形和關聯(lián)線段的相對位置確定主覆蓋基站和輔覆蓋基站的小區(qū)方向線和方位角。
16.一種通信網絡，其特征在于，包括基站和計算全網絡覆蓋的裝置，裝置包括: 點狀分布單元，用于根據全網絡各個基站的位置在二維平面上繪制全網絡的基站點狀分布圖，采用全網基站點集存放所述基站點狀分布圖； 三角剖分單元，用于對全網基站點集進行三角剖分，形成由基站點構建而成的三角形網格； 關聯(lián)線段單元，用于將路線映射到三角形網格中，得到路線影響到的各個影響三角形，根據路線與各個所述影響三角形的交點對路線進行分段，確定路線在各個影響三角形中的關聯(lián)線段； 近似曲線單元，用于計算出線段的近似曲線函數；覆蓋基站定位單元，用于在不同的關聯(lián)線段上根據近似曲線函數進行積分，對積分數值進行排序， 確定所述關聯(lián)線段的主覆蓋基站和輔覆蓋基站。
【文檔編號】H04W16/22GK103916876SQ201310753079
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權日:2012年12月31日
【發(fā)明者】陳錦維, 詹亞明, 王琳, 藍斌, 林港斌, 李宇鵬 申請人:中國移動通信集團廣東有限公司