基于克里金插值算法的室內(nèi)分布式移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及分布式移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)參數(shù)場(chǎng)估計(jì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 移動(dòng)通信系統(tǒng)的優(yōu)化工作中，一個(gè)很重要的部分是系統(tǒng)覆蓋的盲區(qū)檢測(cè)。傳統(tǒng)的 檢測(cè)方式包括了實(shí)際的路試和基于軟件的仿真?，F(xiàn)有方法對(duì)于室內(nèi)覆蓋情況無(wú)法很好的檢 測(cè)。而且整個(gè)過(guò)程為集中化管理，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法精確到各個(gè)用戶周邊情況并且無(wú)法適應(yīng) 用戶的靈活需求。而越來(lái)越多的調(diào)查顯示，用戶對(duì)于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用趨于室內(nèi)化，靜態(tài) 化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有盲區(qū)檢測(cè)方法無(wú)法很好的檢測(cè)室內(nèi)覆蓋情況的問(wèn)題，從而 提供一種基于克里金插值算法的室內(nèi)分布式移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋預(yù)測(cè)方法。
[0004] 基于克里金插值算法的室內(nèi)分布式移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋預(yù)測(cè)方法，它由以下步驟實(shí) 現(xiàn)：
[0005] 步驟一、在室內(nèi)布設(shè)Μ個(gè)Femtocell節(jié)點(diǎn)，利用所述Femtocell節(jié)點(diǎn)對(duì)基站的發(fā)射 信號(hào)進(jìn)行采樣，并借助移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)回傳接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI信息；Μ為正整數(shù)；
[0006] 步驟二、將步驟一回傳的接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI信息進(jìn)行分布式處理的方式在 各Femtocell節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行交換，達(dá)成分布式共識(shí)；
[0007] 步驟三、各節(jié)點(diǎn)間利用已達(dá)成分布式共識(shí)的數(shù)據(jù)分別采用克里金插值算法對(duì)未采 樣點(diǎn)的移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果輸出。
[0008] 本發(fā)明利用用戶布設(shè)的Femtocell節(jié)點(diǎn)進(jìn)行基站發(fā)射信號(hào)的采樣，同時(shí)借助用戶 移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)回傳接收信號(hào)強(qiáng)度指示（ReceivedSignalStrengthIndication,RSSI)信 息，這些信息將通過(guò)分布式的信息處理方式在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行交換，完成分布式共識(shí)。在這 一基礎(chǔ)上，各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以利用已達(dá)成共識(shí)的數(shù)據(jù)以及克里金插值算法來(lái)進(jìn)行未采樣點(diǎn)的預(yù) 測(cè)。采用分布式的處理方式實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)得到一致的數(shù)據(jù)，使得后續(xù)各節(jié)點(diǎn)分別實(shí)施插值 的結(jié)果能夠相一致。從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的采樣和覆蓋情況預(yù)測(cè)，檢測(cè)出信號(hào)覆蓋 的盲區(qū)情況，并且不同用戶可以分別在各自所布設(shè)的節(jié)點(diǎn)中得到相同的區(qū)域覆蓋情況，為 進(jìn)一步提尚網(wǎng)絡(luò)覆蓋提供參考。仿真試驗(yàn)顯不，本發(fā)明能夠良好的檢測(cè)室內(nèi)覆蓋情況。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的基于克里金插值算法的室內(nèi)分布式移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋預(yù)測(cè)方法 的流程示意圖；
[0010] 圖2是【具體實(shí)施方式】一中的室內(nèi)區(qū)域分布示意圖；
[0011] 圖3是克里金插值算法的原始數(shù)據(jù)示意圖；
[0012] 圖4是【具體實(shí)施方式】一中步驟一的采樣結(jié)果示意圖；
[0013] 圖5是【具體實(shí)施方式】一中步驟三的插值恢復(fù)結(jié)果示意圖；
[0014] 圖6是采樣點(diǎn)數(shù)為總數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)20%時(shí)插值恢復(fù)結(jié)果示意圖；
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0015] 一、結(jié)合圖1說(shuō)明本，基于克里金插值算法的室內(nèi)分 布式移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋預(yù)測(cè)方法：
[0016] 移動(dòng)通信過(guò)程中，基站發(fā)射的電磁波傳播受到建筑物外墻等影響，會(huì)在其內(nèi)部及 周邊形成一定的弱覆蓋區(qū)域。這些區(qū)域中的移動(dòng)用戶，其接收信號(hào)強(qiáng)度指示低于一定的閾 值時(shí)將無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效通信。這樣的區(qū)域被稱(chēng)為覆蓋盲區(qū)。分布式移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋預(yù)測(cè)與 盲區(qū)檢測(cè)的主要功能是利用分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)盲區(qū)的快速檢測(cè)，實(shí)時(shí)的取得移動(dòng)通信信號(hào)的 覆蓋情況。
[0017] 假設(shè)區(qū)域內(nèi)有η個(gè)采樣位置，第i個(gè)位置SieRk的采樣結(jié)果為參數(shù)值ZieR，i =1，…，η(該值通過(guò)區(qū)域內(nèi)的Femtocell節(jié)點(diǎn)采樣得到，并輔助有移動(dòng)終端回傳所在位置 接收信號(hào)強(qiáng)度信息）。R為實(shí)數(shù)；k表示維數(shù)；
[0018] 當(dāng)考察2維平面場(chǎng)時(shí)，取k= 23PSl= (Xl，yi)。將所有節(jié)點(diǎn)采集的參數(shù)值&用 向量的形式表示為Z= [Zl~zJTeRn。利用一定的分布式共識(shí)算法實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各個(gè)分布 式節(jié)點(diǎn)對(duì)于Z的共識(shí)，從而為插值算法提供原始數(shù)據(jù)。隨后利用插值算法實(shí)現(xiàn)覆蓋預(yù)測(cè)并 識(shí)別出盲區(qū)。
[0019] 具體的方法實(shí)現(xiàn)步驟為：
[0020] 步驟一、每個(gè)分布式的Femtocell節(jié)點(diǎn)獨(dú)立采樣，并參考區(qū)域內(nèi)移動(dòng)終端回傳的 接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI值（單位dBm)，得到每個(gè)位置SleRk處的參數(shù)值，將第i個(gè)位置 的參數(shù)值記為IeR,i= 1，…，η;
[0021] 步驟二、利用某種分布式算法實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各節(jié)點(diǎn)能夠得到相同并且完整的向量Ζ =[z!--*zn]TeRn；
[0022] 步驟三、利用克里金插值算法在每個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行插值運(yùn)算預(yù)測(cè)區(qū)域的覆蓋 情況。
[0023] 原理：本發(fā)明利用用戶布設(shè)的Femtocell節(jié)點(diǎn)進(jìn)行基站發(fā)射信號(hào)的采樣， 同時(shí)借助用戶移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)回傳接收信號(hào)強(qiáng)度指示（ReceivedSignalStrength Indication,RSSI)信息，這些信息將通過(guò)分布式的信息處理方式在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行交換， 完成分布式共識(shí)。
[0024] 在這一基礎(chǔ)上，各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以利用已達(dá)成共識(shí)的數(shù)據(jù)以及克里金插值算法來(lái)進(jìn)行 未采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)。采用分布式的處理方式實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)得到一致的數(shù)據(jù)，使得后續(xù)各節(jié)點(diǎn) 分別實(shí)施插值的結(jié)果能夠相一致。從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的采樣和覆蓋情況預(yù)測(cè)，檢 測(cè)出信號(hào)覆蓋的盲區(qū)情況，并且不同用戶可以分別在各自所布設(shè)的節(jié)點(diǎn)中得到相同的區(qū)域 覆蓋情況，為進(jìn)一步提尚網(wǎng)絡(luò)覆蓋提供參考。
[0025] 以下描述本發(fā)明所采用的具體算法：
[0026] 1、分布式共識(shí)
[0027]Gossip算法在分布式信號(hào)處理方面主要是解決分布式共識(shí)問(wèn)題。分布式共識(shí)問(wèn)題 就是網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)能夠通過(guò)與鄰居節(jié)點(diǎn)間本地信息的交換，最終使所有節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)值 相同。如果此狀態(tài)值是節(jié)點(diǎn)初始值的平均值，則稱(chēng)為平均共識(shí)。
[0028] 以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為例，假設(shè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)采集其所 在位置的參數(shù)值。t= 0為初始時(shí)刻，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始值采樣參數(shù)值為Xl(0)eR，i= 1，...，N。Xl(t)表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i的參數(shù)值。將所有初始值寫(xiě)成向量形式有x(0)= [x^O),...,xN(0)]TeRn〇
[0029] 假設(shè)在t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i被隨機(jī)