CN115941088A
审中
一种基于5G通信网络的数据调控系统
技术领域
[0001]本发明涉及移动网络技术领域，具体为一种基于5G通信网络的数据调控系统。
背景技术
[0002]在无线通信技术中，携带数据的信号通过电磁波的形式发射出来，到达接收机后经过一系列转换，形成设备可识别的信号，并提取出其携带的数据信息，这一过程就是信号的传输过程，广泛应用于5G通信网络中。但是，电磁波遇到比波长大得多的物体时会发生反射，尤其是对于5G移动网络的高频率短波长的特点，反射情况更普遍，常见的反射场景有地球表面、建筑物表面、玻璃表面，而由于这些反射面的反射系数、反射角度均有差异，对实现信号的优化措施难以统一建立，且在不同时间段，信号强度会随着信道内用户数量变多而降低，传统的信号优化方法难以适用，对于波长较短的5G通信来说，优化过程需投入大量经费，因此，设计适应短波长情况和低成本实现的一种基于5G通信网络的数据调控系统是很有必要的。
发明内容
[0003]本发明的目的在于提供一种基于5G通信网络的数据调控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于5G通信网络的数据调控系统，包括信号发射模块、通信优化模型、接收模块，所述信号发射端模块用于在信号发射基站处采取信号在发射端的识别与分析，所述通信优化模型用于建立一种基于5G频段的信号反射模型，所述接收模块用于在带有接收功能的移动设备端进行信号接收优化，所述信号发射端模块包括高度检测单元一、定位单元一、发射功率记录模块、路径规划模块，所述高度检测单元一用于获取基站发射处的垂直海拔高度，所述定位单元一用于根据卫星对基站发射处所在位置进行精确定位，所述发射功率记录模块用于记录每一次基站发射信号时的功率，所述路径规划模块用于对信号的传输路径进行规划，具体为对中转站的选择，所述信号发射端模块与接收模块电连接，所述高度检测单元一、定位单元一与发射功率记录模块、路径规划模块电连接。
[0005]根据上述技术方案，所述通信优化模型包括通信衰落计算模块、反射损失计算模块、中转优化模块，所述通信衰落计算模块用于计算信号在没有反射损失的情况下的正常衰落，所述反射损失计算模块用于计算信号受到反射而造成的额外中转带来的损耗，所述中转优化模块用于对出现的中转损耗进行优化，具体为改变信号传播路径减少中转损耗；所述接收模块包括高度检测单元二、定位单元二、频移优化模块，所述高度检测单元二用于对移动设备端接收天线所在高度进行检测，所述定位单元二用于根据移动设备提供的位置权限进行区域定位，所述频移优化模块用于对移动设备在快速移动场景下产生的多普勒频移现象进行优化；所述通信衰落计算模块、反射损失计算模块与中转优化模块电连接，所述高度检测单元二、定位单元二与频移优化模块电连接。
[0006]根据上述技术方案，所述基于通信优化模型的信号优化系统的运行方法包括以下步骤：
[0007]步骤S1：在基站发射接口处布局信号发射模块；
[0008]步骤S2：建立通信优化模型，并基于该模型进行数据计算；
[0009]步骤S3：在移动设备端安装信号接收模块；
[0010]步骤S4：基于计算数据对无线信号进行中转优化。
[0011]根据上述技术方案，所述步骤S1和S3中，信号发射模块的布局方法和信号接收模块的安装方法包括以下步骤：
[0012]步骤A：将高度检测单元一与定位单元一放置于基站的信号发射天线处，用于对信号发射起点的水平高度与定位范围进行检测；
[0013]步骤B：在信号发出口设定功率检测仪器，对每一段信号的发射功率进行识别与记录，记录结果为Pi，其中i为功率组数值；
[0014]步骤C：获取移动设备的定位权限，并进行所在位置的高度检测与定位周期检测t；
[0015]步骤D：当移动设备的移动速度超过设定阈值时，启动频移优化模块。
[0016]根据上述技术方案，所述步骤S2中，通信优化模型的建立方法以及基于该模型的数据计算步骤包括以下步骤：
[0017]步骤S21：对发射出的信号进行功率记录后，将同功率的信号组整合发送，并由通信优化模型接收；同一种功率强度下的信号强度相同，因此整合到一起后发射到5G通信模型中，不同功率下的最强信号点不同，5G通信模型的位置位于每一功率组下信号的最强信号点处，在最强信号点处计算的数值更有效；
[0018]步骤S22：对通信优化模型中接收到的信号强度进行监测，监测结果为Ei；
[0019]步骤S23：设置功率转换因子b，并计算第i处信号组的常衰落指数q；
[0020]步骤S24：根据发射端与移动设备端的检测高度与位置信息，将信号赋予方向向量并置于通信优化模型中，其中方向向量的大小为常衰落指数，方向为信号发射端垂直方向与信号发射天线和移动设备所在位置形成的夹角；
[0021]步骤S25：根据计算结果进行中转优化。
[0022]根据上述技术方案，所述步骤S23中，第i处信号组的常衰落指数q的计算公式为：
[0023]
[0024]式中，Pi为每一段信号的发射功率，单位为W，Ei为通信优化模型中接收到的信号强度，单位为db，t为移动设备的定位周期，单位为秒，b为功率转换因子，值为常数，单位为db/W。计算出信号在未经过反射情况下的常衰落指数，避免因常衰落导致数据不准确，反射因素影响比例虚高的问题。
[0025]根据上述技术方案，所述步骤S25中，中转优化操作包括以下措施：
[0026]根据常衰落指数在相同范围内的信号进行标记，并在5G通信模型中生成对应数值的专项信道，将标记的信号组放置进专项信道中，并自动搜索附近距离最近，角度相匹配的同功率范围的中转基站，并重复该操作，直到移动设备接收到对应信号为止。对同样类型的信号进行打包并建立专项信道传输，有效减少强度不同的信号在同信道中传输时造成干扰的情况，并匹配同功率范围的中转基站，减少信号直线传播过程中经历的反射，减少信号损失。
[0027]根据上述技术方案，所述步骤S24中，对信号进行方向向量赋予的具体方法为：
[0028]以首个天线发射端的基站所在直线为z轴，建立空间坐标系，且起点为发射天线所在位置，终点为移动设备所在位置，方向夹角为信号发射端垂直方向与信号发射天线和移动设备所在位置形成的夹角，范围为
在常衰落指数数值一定的情况下规定向量方向，使得信号不仅包含大小，还有方向信息，杜绝出现同强度信号在信道内产生的干扰。
[0029]与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有信号发射模块，并构建5G通信模型，同一种功率强度下的信号强度相同，因此整合到一起后发射到5G通信模型中，不同功率下的最强信号点不同，5G通信模型的位置位于每一功率组下信号的最强信号点处，在最强信号点处计算的数值更有效；通过设置有常衰落计算模块，计算出信号在未经过反射情况下的常衰落指数，避免因常衰落导致数据不准确，反射因素影响比例虚高的问题。
附图说明
[0030]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0031]图1是本发明的系统模块组成示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]请参阅图1，本发明提供技术方案：一种基于5G通信网络的数据调控系统，包括信号发射模块、通信优化模型、接收模块，信号发射端模块用于在信号发射基站处采取信号在发射端的识别与分析，通信优化模型用于建立一种基于5G频段的信号反射模型，接收模块用于在带有接收功能的移动设备端进行信号接收优化，信号发射端模块包括高度检测单元一、定位单元一、发射功率记录模块、路径规划模块，高度检测单元一用于获取基站发射处的垂直海拔高度，定位单元一用于根据卫星对基站发射处所在位置进行精确定位，发射功率记录模块用于记录每一次基站发射信号时的功率，路径规划模块用于对信号的传输路径进行规划，具体为对中转站的选择，信号发射端模块与接收模块电连接，高度检测单元一、定位单元一与发射功率记录模块、路径规划模块电连接。
[0034]通信优化模型包括通信衰落计算模块、反射损失计算模块、中转优化模块，通信衰落计算模块用于计算信号在没有反射损失的情况下的正常衰落，反射损失计算模块用于计算信号受到反射而造成的额外中转带来的损耗，中转优化模块用于对出现的中转损耗进行优化，具体为改变信号传播路径减少中转损耗；接收模块包括高度检测单元二、定位单元二、频移优化模块，高度检测单元二用于对移动设备端接收天线所在高度进行检测，定位单元二用于根据移动设备提供的位置权限进行区域定位，频移优化模块用于对移动设备在快速移动场景下产生的多普勒频移现象进行优化；通信衰落计算模块、反射损失计算模块与中转优化模块电连接，高度检测单元二、定位单元二与频移优化模块电连接。
[0035]基于通信优化模型的信号优化系统的运行方法包括以下步骤：
[0036]步骤S1：在基站发射接口处布局信号发射模块；
[0037]步骤S2：建立通信优化模型，并基于该模型进行数据计算；
[0038]步骤S3：在移动设备端安装信号接收模块；
[0039]步骤S4：基于计算数据对无线信号进行中转优化。
[0040]步骤S1和S3中，信号发射模块的布局方法和信号接收模块的安装方法包括以下步骤：
[0041]步骤A：将高度检测单元一与定位单元一放置于基站的信号发射天线处，用于对信号发射起点的水平高度与定位范围进行检测；
[0042]步骤B：在信号发出口设定功率检测仪器，对每一段信号的发射功率进行识别与记录，记录结果为Pi，其中i为功率组数值；
[0043]步骤C：获取移动设备的定位权限，并进行所在位置的高度检测与定位周期检测t；定位周期可以反馈出移动设备的范围，直接检测范围难度较高，而采用定位周期的方式更容易实现移动设备的定位范围；
[0044]步骤D：当移动设备的移动速度超过设定阈值时，启动频移优化模块。
[0045]步骤S2中，通信优化模型的建立方法以及基于该模型的数据计算步骤包括以下步骤：
[0046]步骤S21：对发射出的信号进行功率记录后，将同功率的信号组整合发送，并由通信优化模型接收；同一种功率强度下的信号强度相同，因此整合到一起后发射到5G通信模型中，不同功率下的最强信号点不同，5G通信模型的位置位于每一功率组下信号的最强信号点处，在最强信号点处计算的数值更有效；
[0047]步骤S22：对通信优化模型中接收到的信号强度进行监测，监测结果为Ei；
[0048]步骤S23：设置功率转换因子b，并计算第i处信号组的常衰落指数q；
[0049]步骤S24：根据发射端与移动设备端的检测高度与位置信息，将信号赋予方向向量并置于通信优化模型中，其中方向向量的大小为常衰落指数，方向为信号发射端垂直方向与信号发射天线和移动设备所在位置形成的夹角；在常衰落指数数值一定的情况下规定向量方向，使得信号不仅包含大小，还有方向信息，杜绝出现同强度信号在信道内产生的干扰；
[0050]步骤S25：根据计算结果进行中转优化。
[0051]步骤S23中，第i处信号组的常衰落指数q的计算公式为：
[0052]
[0053]式中，Pi为每一段信号的发射功率，单位为W，Ei为通信优化模型中接收到的信号强度，单位为db，t为移动设备的定位周期，单位为秒，b为功率转换因子，值为常数，单位为db/W。计算出信号在未经过反射情况下的常衰落指数，避免因常衰落导致数据不准确，反射因素影响比例虚高的问题。
[0054]步骤S25中，中转优化操作包括以下措施：
[0055]根据常衰落指数在相同范围内的信号进行标记，并在5G通信模型中生成对应数值的专项信道，将标记的信号组放置进专项信道中，并自动搜索附近距离最近，角度相匹配的同功率范围的中转基站，并重复该操作，直到移动设备接收到对应信号为止。对同样类型的信号进行打包并建立专项信道传输，有效减少强度不同的信号在同信道中传输时造成干扰的情况，并匹配同功率范围的中转基站，减少信号直线传播过程中经历的反射，减少信号损失。
[0056]步骤S24中，对信号进行方向向量赋予的具体方法为：
[0057]以首个天线发射端的基站所在直线为z轴，建立空间坐标系，且起点为发射天线所在位置，终点为移动设备所在位置，方向夹角为信号发射端垂直方向与信号发射天线和移动设备所在位置形成的夹角，范围为
在常衰落指数数值一定的情况下规定向量方向，使得信号不仅包含大小，还有方向信息，杜绝出现同强度信号在信道内产生的干扰。
[0058]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0059]最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0024]式中，Pi为每一段信号的发射功率，单位为W，Ei为通信优化模型中接收到的信号强度，单位为db，t为移动设备的定位周期，单位为秒，b为功率转换因子，值为常数，单位为db/W。计算出信号在未经过反射情况下的常衰落指数，避免因常衰落导致数据不准确，反射因素影响比例虚高的问题。
[0025]根据上述技术方案，所述步骤S25中，中转优化操作包括以下措施：
[0026]根据常衰落指数在相同范围内的信号进行标记，并在5G通信模型中生成对应数值的专项信道，将标记的信号组放置进专项信道中，并自动搜索附近距离最近，角度相匹配的同功率范围的中转基站，并重复该操作，直到移动设备接收到对应信号为止。对同样类型的信号进行打包并建立专项信道传输，有效减少强度不同的信号在同信道中传输时造成干扰的情况，并匹配同功率范围的中转基站，减少信号直线传播过程中经历的反射，减少信号损失。
[0027]根据上述技术方案，所述步骤S24中，对信号进行方向向量赋予的具体方法为：
[0028]以首个天线发射端的基站所在直线为z轴，建立空间坐标系，且起点为发射天线所在位置，终点为移动设备所在位置，方向夹角为信号发射端垂直方向与信号发射天线和移动设备所在位置形成的夹角，范围为在常衰落指数数值一定的情况下规定向量方向，使得信号不仅包含大小，还有方向信息，杜绝出现同强度信号在信道内产生的干扰。
[0029]与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有信号发射模块，并构建5G通信模型，同一种功率强度下的信号强度相同，因此整合到一起后发射到5G通信模型中，不同功率下的最强信号点不同，5G通信模型的位置位于每一功率组下信号的最强信号点处，在最强信号点处计算的数值更有效；通过设置有常衰落计算模块，计算出信号在未经过反射情况下的常衰落指数，避免因常衰落导致数据不准确，反射因素影响比例虚高的问题。
附图说明
[0030]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0031]图1是本发明的系统模块组成示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]请参阅图1，本发明提供技术方案：一种基于5G通信网络的数据调控系统，包括信号发射模块、通信优化模型、接收模块，信号发射端模块用于在信号发射基站处采取信号在发射端的识别与分析，通信优化模型用于建立一种基于5G频段的信号反射模型，接收模块用于在带有接收功能的移动设备端进行信号接收优化，信号发射端模块包括高度检测单元一、定位单元一、发射功率记录模块、路径规划模块，高度检测单元一用于获取基站发射处的垂直海拔高度，定位单元一用于根据卫星对基站发射处所在位置进行精确定位，发射功率记录模块用于记录每一次基站发射信号时的功率，路径规划模块用于对信号的传输路径进行规划，具体为对中转站的选择，信号发射端模块与接收模块电连接，高度检测单元一、定位单元一与发射功率记录模块、路径规划模块电连接。
[0034]通信优化模型包括通信衰落计算模块、反射损失计算模块、中转优化模块，通信衰落计算模块用于计算信号在没有反射损失的情况下的正常衰落，反射损失计算模块用于计算信号受到反射而造成的额外中转带来的损耗，中转优化模块用于对出现的中转损耗进行优化，具体为改变信号传播路径减少中转损耗；接收模块包括高度检测单元二、定位单元二、频移优化模块，高度检测单元二用于对移动设备端接收天线所在高度进行检测，定位单元二用于根据移动设备提供的位置权限进行区域定位，频移优化模块用于对移动设备在快速移动场景下产生的多普勒频移现象进行优化；通信衰落计算模块、反射损失计算模块与中转优化模块电连接，高度检测单元二、定位单元二与频移优化模块电连接。
[0035]基于通信优化模型的信号优化系统的运行方法包括以下步骤：
[0036]步骤S1：在基站发射接口处布局信号发射模块；
[0037]步骤S2：建立通信优化模型，并基于该模型进行数据计算；
[0038]步骤S3：在移动设备端安装信号接收模块；
[0039]步骤S4：基于计算数据对无线信号进行中转优化。
[0040]步骤S1和S3中，信号发射模块的布局方法和信号接收模块的安装方法包括以下步骤：
[0041]步骤A：将高度检测单元一与定位单元一放置于基站的信号发射天线处，用于对信号发射起点的水平高度与定位范围进行检测；
[0042]步骤B：在信号发出口设定功率检测仪器，对每一段信号的发射功率进行识别与记录，记录结果为Pi，其中i为功率组数值；
[0043]步骤C：获取移动设备的定位权限，并进行所在位置的高度检测与定位周期检测t；定位周期可以反馈出移动设备的范围，直接检测范围难度较高，而采用定位周期的方式更容易实现移动设备的定位范围；
[0044]步骤D：当移动设备的移动速度超过设定阈值时，启动频移优化模块。
[0045]步骤S2中，通信优化模型的建立方法以及基于该模型的数据计算步骤包括以下步骤：
[0046]步骤S21：对发射出的信号进行功率记录后，将同功率的信号组整合发送，并由通信优化模型接收；同一种功率强度下的信号强度相同，因此整合到一起后发射到5G通信模型中，不同功率下的最强信号点不同，5G通信模型的位置位于每一功率组下信号的最强信号点处，在最强信号点处计算的数值更有效；
[0047]步骤S22：对通信优化模型中接收到的信号强度进行监测，监测结果为Ei；
[0048]步骤S23：设置功率转换因子b，并计算第i处信号组的常衰落指数q；
[0049]步骤S24：根据发射端与移动设备端的检测高度与位置信息，将信号赋予方向向量并置于通信优化模型中，其中方向向量的大小为常衰落指数，方向为信号发射端垂直方向与信号发射天线和移动设备所在位置形成的夹角；在常衰落指数数值一定的情况下规定向量方向，使得信号不仅包含大小，还有方向信息，杜绝出现同强度信号在信道内产生的干扰；
[0050]步骤S25：根据计算结果进行中转优化。
[0051]步骤S23中，第i处信号组的常衰落指数q的计算公式为：
[0052]
[0053]式中，Pi为每一段信号的发射功率，单位为W，Ei为通信优化模型中接收到的信号强度，单位为db，t为移动设备的定位周期，单位为秒，b为功率转换因子，值为常数，单位为db/W。计算出信号在未经过反射情况下的常衰落指数，避免因常衰落导致数据不准确，反射因素影响比例虚高的问题。
[0054]步骤S25中，中转优化操作包括以下措施：
[0055]根据常衰落指数在相同范围内的信号进行标记，并在5G通信模型中生成对应数值的专项信道，将标记的信号组放置进专项信道中，并自动搜索附近距离最近，角度相匹配的同功率范围的中转基站，并重复该操作，直到移动设备接收到对应信号为止。对同样类型的信号进行打包并建立专项信道传输，有效减少强度不同的信号在同信道中传输时造成干扰的情况，并匹配同功率范围的中转基站，减少信号直线传播过程中经历的反射，减少信号损失。
[0056]步骤S24中，对信号进行方向向量赋予的具体方法为：
[0057]以首个天线发射端的基站所在直线为z轴，建立空间坐标系，且起点为发射天线所在位置，终点为移动设备所在位置，方向夹角为信号发射端垂直方向与信号发射天线和移动设备所在位置形成的夹角，范围为在常衰落指数数值一定的情况下规定向量方向，使得信号不仅包含大小，还有方向信息，杜绝出现同强度信号在信道内产生的干扰。
[0058]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0059]最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
