TD-LTE基站規(guī)劃方法探究范文

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《移動(dòng)通信雜志》2014年第z1期

1算法流程

決策樹(shù)方法的過(guò)程通常分為2部分：決策樹(shù)學(xué)習(xí)和決策樹(shù)分類。決策樹(shù)學(xué)習(xí)是通過(guò)對(duì)訓(xùn)練樣本進(jìn)行歸納學(xué)習(xí)（InductiveLearning），生成以決策樹(shù)形式表示的分類規(guī)則的機(jī)器學(xué)習(xí)（MachineLearning）過(guò)程[6]，算法的輸入是由屬性和屬性值表示的訓(xùn)練樣本集，輸出是一棵樹(shù)形的分類結(jié)果。原則上講，給定的屬性集可以構(gòu)造的決策樹(shù)的數(shù)目達(dá)到指數(shù)級(jí)，盡管如此，人們還是開(kāi)發(fā)了一些有效的算法能夠在合理的時(shí)間內(nèi)構(gòu)造出相對(duì)準(zhǔn)確的次最優(yōu)決策樹(shù)，這些算法一般都采用貪心算法，流程如圖1所示。

2實(shí)驗(yàn)與分析

本算法的輸入屬性包括最近站間距、平均站間距、基站高度、第一層鄰區(qū)數(shù)量以及實(shí)際測(cè)試下載數(shù)據(jù)。其中，最近站間距描述的是距離樣本站點(diǎn)最近的一個(gè)基站的距離；平均站間距描述的是與樣本基站相鄰的第一層鄰區(qū)的平均距離；基站高度描述的是樣本基站的天線垂直距離水平面的高度；第一層鄰區(qū)數(shù)量描述的是與樣本基站切換關(guān)系最多的基站的數(shù)量；路測(cè)下載數(shù)據(jù)是LTE測(cè)試終端MiFi對(duì)所有基站的測(cè)試PDCP層的傳輸速率，單位為Mbps。

2.1決策樹(shù)建立移動(dòng)通信中的基站站間距描述的是網(wǎng)絡(luò)中基站的密集程度，通常站間距計(jì)算采用的是平均計(jì)算方法，即根據(jù)一定區(qū)域的基站數(shù)量和覆蓋面積計(jì)算出平均每個(gè)基站的覆蓋面積，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的三扇區(qū)覆蓋模型計(jì)算出平均站間距。傳統(tǒng)的距離計(jì)算是按照標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋面積進(jìn)行折算，這種算法對(duì)于統(tǒng)計(jì)的估算較為適用，但是對(duì)于精細(xì)的規(guī)劃缺乏依據(jù)和準(zhǔn)確性。同時(shí)，站間距還必須考慮周邊站點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和分布，因此在此結(jié)果上需要進(jìn)一步的修正才能合理地對(duì)站間距進(jìn)行評(píng)估。本文方法和傳統(tǒng)的距離計(jì)算法的區(qū)別是：本文直接計(jì)算基站的最近基站距離，然后根據(jù)周邊基站的方位角度和距離關(guān)系來(lái)判斷該基站的第一鄰區(qū)歸屬，并計(jì)算出第一鄰區(qū)平均距離，再根據(jù)最近基站距離、平均距離、站高以及第一層緊密鄰區(qū)數(shù)作為決策樹(shù)的主要因素構(gòu)建決策樹(shù)。站間距的計(jì)算流程如圖2所示。距離算子包括平均站間距和最近站間距，另外計(jì)算第一層緊密鄰區(qū)數(shù)量，緊密鄰區(qū)數(shù)是第一層鄰區(qū)數(shù)量，數(shù)據(jù)來(lái)自于OMC網(wǎng)管的切換統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)切換占比超過(guò)總切換數(shù)15%的基站作為第一層鄰區(qū)基站，屬性數(shù)據(jù)模板如表1所示。

2.2決策樹(shù)剪枝在進(jìn)行決策樹(shù)分類時(shí)，為防止決策樹(shù)和訓(xùn)練樣本集過(guò)分?jǐn)M合，特別是存在噪聲數(shù)據(jù)或不規(guī)范屬性時(shí)更為突出，需要對(duì)決策樹(shù)進(jìn)行剪枝[5]。剪枝算法通常利用統(tǒng)計(jì)方法決定是否將一個(gè)分支變?yōu)橐粋€(gè)結(jié)點(diǎn)，通常采用預(yù)先剪枝方法（pre-pruning）和后剪枝方法（post-pruning）進(jìn)行決策樹(shù)剪枝。預(yù)先剪枝方法的優(yōu)點(diǎn)是在樹(shù)生長(zhǎng)的同時(shí)就進(jìn)行了剪枝，因此效率高，但是它可能產(chǎn)生“視覺(jué)界限”，即斷絕了其后繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分支操作的任何可能性；后剪枝方法是當(dāng)決策樹(shù)的生長(zhǎng)過(guò)程完成后再進(jìn)行剪枝，該方法比預(yù)先剪枝方法計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，但是可以獲得一個(gè)分類更準(zhǔn)確的決策樹(shù)。一個(gè)好的折中方法是預(yù)先剪枝也可以與后剪枝相結(jié)合，從而構(gòu)成混合剪枝方法。

2.3結(jié)果與分析本文采用的決策樹(shù)生成實(shí)驗(yàn)工具是Matlab7.0，訓(xùn)練樣本集為浙江td-lte某試商用城市先期開(kāi)通的401個(gè)TD-LTE室外站點(diǎn)，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)集為后期開(kāi)通的98個(gè)新TD-LTE站點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)TD-LTE系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)置為：系統(tǒng)帶寬20M，采用F頻段，上下行配比為1:3，特殊子幀配比為9:3:2，MIMO方式為2*2。運(yùn)用Matlab7.0自帶的決策樹(shù)算法，輸出結(jié)果如圖3所示，原始數(shù)據(jù)分為10個(gè)類，其中△表示根節(jié)點(diǎn)，○表示葉子節(jié)點(diǎn)，左向箭頭判斷為“是”，右向箭頭判斷為“否”。為了更好地表征分類結(jié)果，本文采用了事后修剪方法，將之前決策樹(shù)建立的10個(gè)類按照結(jié)果速率的大小進(jìn)行了類的合并，最終形成了5個(gè)類，分別對(duì)應(yīng)低速率、較低速率、中等速率、較高速率和高速率，具體如表2所示。運(yùn)用前面的決策樹(shù)分類依據(jù)，對(duì)新建設(shè)的98個(gè)TD-LTE站點(diǎn)進(jìn)行了PDCP層下載速率預(yù)評(píng)估，在站點(diǎn)全部開(kāi)通后又采用MiFi測(cè)試終端進(jìn)行了拉網(wǎng)速率測(cè)試，然后將預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)據(jù)進(jìn)行分類精度檢驗(yàn)，結(jié)果如表3所示：從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，總體精度達(dá)到了81.6%，對(duì)低速率第1類和第2類的識(shí)別準(zhǔn)確性還是比較高，而對(duì)第3類和第4類的識(shí)別有些偏差，即存在規(guī)劃問(wèn)題的站點(diǎn)測(cè)試速率較差，但滿足高速率條件的規(guī)劃站點(diǎn)不一定達(dá)到高速率要求，這說(shuō)明還存在其他的因素影響實(shí)際測(cè)試速率。

3總結(jié)

本文以TD-LTE基站的最近站間距、平均站間距、站高、第一層緊密鄰區(qū)數(shù)作為分類的特征數(shù)據(jù)，以每個(gè)基站實(shí)際測(cè)試PDCP層下載速率為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建了決策樹(shù)算法，將基站類型分為5類。從分類的結(jié)果可以看出：（1）在TD-LTE建網(wǎng)初期，平均站間距是影響速率的主要因素，必須保證站間距在一定的合理范圍之內(nèi)，本試點(diǎn)區(qū)域的理想門限是415m。（2）站高要合理。站間距較小時(shí)，站高需要控制較低；而站間距較大時(shí)，站高可以適當(dāng)高一些。（3）最近站間距不能太小。（4）緊密鄰區(qū)數(shù)在平均站間距不大時(shí)也需要進(jìn)行控制。需要注意的是，不同城市的場(chǎng)景有所差異，本文所在城市環(huán)境得出的結(jié)果對(duì)相似環(huán)境的地區(qū)有參考意義，而對(duì)差別較大的區(qū)域則需要根據(jù)實(shí)地情況進(jìn)行決策樹(shù)分析。此外，從后續(xù)的歸類錯(cuò)誤的站點(diǎn)問(wèn)題原因分析可知，要保證網(wǎng)絡(luò)的高速率，除了基站的規(guī)劃建設(shè)要求達(dá)標(biāo)之外，參數(shù)設(shè)置、PCI規(guī)劃、鄰區(qū)配置、終端性能都會(huì)帶來(lái)一定的影響，這也是后續(xù)繼續(xù)深入研究的方向。

作者：郭超潘紅艷單位：中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)浙江有限公司溫州分公司溫州大學(xué)