[发明专利]一种基于随机几何的电力无线专网性能分析方法

说明书

本发明公开了一种基于随机几何的电力无线专网性能分析方法，利用随机几何理论对电力无线专网的网络性能进行分析，分为网络覆盖性能分析和系统容量分析两方面；网络覆盖性能分析包括基于随机几何的电力无限专网基站空间分布模型以及网络覆盖概率的估算公式，将网络基站密度代入即可估算出电力无线专网的覆盖性能；系统容量分析包括则在网络覆盖性能分析的基础上，引入系统带宽和基站连接用户数，代入容量分析的计算公式即可估算出电力无线专网的系统容量。本发明解决了传统蜂窝网络性能分析方法过于理性化和结果不够准确的问题。

技术领域

本发明涉及一种电力无线专网网络性能分析，具体说是一种基于随机几何的电力无线专网 性能分析方法。

背景技术

随着时代的发展，电力行业对电力无线专网的需求日益增加。业务需求爆发增长、公网 安全性有待增加、光缆建设成本高、各专业分散建设是目前电力无线专网面临的主要问题。基 于目前4G无线通信以及即将到来的5G无线通信的电力无线专网是终端通信接入网一种重要的 通信方式。因此，对电力无线专网进行性能分析具有重要的学术价值和广阔的应用前景，逐渐 成为电力行业和无线通信行业共同的研究热点。

网络性能分析是通过计算机并结合相应的数学工具对网络的关键性能指标进行估算的过 程，它使得计算机能够从网络的表象中分析出其内在的特性，为进一步的网络优化提供依据。 电力无线专网性能分析主要包括网络覆盖性能(覆盖概率)、系统容量(传输速率)等。

基站分布描述是电力无线专网性能分析的一个非常重要的环节，是提高网络性能指标估 算的关键步骤。在诸多基站分布描述方法中，网格分析法是比较常见的一种方法，具有直观简 便的特点，其中六边形网格分析是该方法的典型代表。六边形网格分析方法的优点在于网络结 构比较简单，影响小区干扰的因素仅有小区大小和基站的发射功率两个，在2G/3G移动通信时 代被广泛应用于蜂窝网络性能分析中，并且在其他网络领域的应用越来越广阔。然而，随着无 线通信的发展，网格分析法存在以下缺点：

1、过于理想化，即使是单层网络，这种六边形小区结构与基站的实际覆盖也存在较大的 偏差，不能准确地描述基站的实际分布特性，只有在基站分布非常密集的情况下，才能表现出 近似六边形的规则性；

2、不具有数学可分析性，只能通过蒙特卡洛仿真获得相应的结果，不利于后期网络性能 优化。

发明内容

基于以上情况，本发明的目的是提供一种基于随机几何的电力无线专网性能分析方法， 利用随机几何理论对电力无线专网中目标用户的接收信干比的概率分布进行描述，它综合考虑 了基站的空间分布情况以及目标用户接收信号和干扰的分布情况，区别于传统网格分析法小区 大小为固定值，最终得出网络的覆盖性能指标值(覆盖概率)；在覆盖性能分析的基础上进一 步分析网络容量(传输速率)，得出网络传输速率的解析表达式，代入网络基本参数后可直接 计算出结果，具有很强的实用性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于随机几何的电力无线专网性能分析方法，其特征在于：该方法利用随机几何理论 对电力无线专网的网络性能进行分析，分为网络覆盖性能分析和系统容量分析两方面；其中：

覆盖性能分析包括基于随机几何的电力无限专网基站空间分布模型以及网络覆盖概率的 估算公式，将网络基站密度代入即可估算出电力无线专网的覆盖性能；

系统容量分析包括则在网络覆盖性能分析的基础上，引入系统带宽和基站连接用户数， 代入容量分析的计算公式即可估算出电力无线专网的系统容量。

具体如下：

1)网络覆盖性能分析

基于随机几何的空间分布模型，根据一定空间中的基站数量构建基站的分布模型；

假设目标用户位于中心原点，则距离其最近的基站为通信基站，其余基站为干扰基站，通 信基站距离目标用户的距离为r，其概率密度函数为