BRPI0418502B1

BRPI0418502B1 - "método para planejar uma rede de radiocomunicação, e, sistema de processamento programado"

Info

Publication number: BRPI0418502B1
Application number: BRPI0418502-1A
Authority: BR
Inventors: Lanzo Roberto; Leoni Alessandro; Stola Loris
Original assignee: Telecom Italia S.P.A.
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2018-03-20
Also published as: EP1714512B1; US20070270153A1; EP1714512A1; BRPI0418502A; US7873361B2; DE602004013047D1; ES2306984T3; ATE392102T1; WO2005076646A1; DE602004013047T2

Abstract

método para planejar uma rede de radiocomunicação, sistema de processamento progamado, e, módulos de programa de computação um método para planejar uma rede de radiocomunicação inclui computar cobertura por sua vez incluindo dividir uma região ao redor de uma estação base de rádio (rbs) em vários pixéis ambientais grandes (lep), dividir cada pixel ambiental grande (lep) em vários pixéis ambientais pequenos (sep), e, para cada pixel ambiental pequeno visado (sep), computar uma segunda indicativa da cobertura dentro do pixel ambiental pequeno visado (sep), em que cada segunda quantidade é computada para o pixel ambiental pequeno visado respecivo (sep) como uma função de um perfil ambiental misto descrevendo o ambiente entre a estação base de rádio (rbs) e o pixel ambiental pequeno visado (sep) ao longo de um trajeto de propagação de um sinal radioelétrico irradiando fora da estação base de rádio (rbs) e passando pelo pixel ambiental pequeno visado(sep), em que o perfil ambiental misto descreve o ambiente dentro de pixéis ambientais pequenos(sep) perto da estação base de rádio (rbs) e do pixel ambiental pequeno visado (sep), e dentro de pixéis ambientais grandes (lep) ao longo da extensão restante do trajeto de propagação de sinal radiolétrico.

Description

(54) Título: MÉTODO PARA PLANEJAR UMA REDE DE RADIOCOMUNICAÇÃO, E, SISTEMA DE

PROCESSAMENTO PROGRAMADO (73) Titular: TELECOM ITALIA S.P.A., Companhia Italiana. Endereço: Piazza Degli Affari, 2,1-20123, Milão, ITÁLIA(IT) (72) Inventor: ROBERTO LANZO; ALESSANDRO LEONI; LORIS STOLA

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 20/03/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 20/03/2018

Assinado digitalmente por:

Júlio César Castelo Branco Reis Moreira

Diretor de Patente

1/20 “MÉTODO PARA PLANEJAR UMA REDE DE RADIOCOMUNICAÇÃO,

E, SISTEMA DE PROCESSAMENTO PROGRAMADO”

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção relaciona-se em geral a planejamento de rede de radiocomun icação. Em particular, a presente invenção acha uma aplicação vantajosa, mas não exclusiva, no planejamento de uma rede de radiocomun icação para terminais móveis, incluindo várias células (grandes ou pequenas) distribuídas através de uma área geográfica particular ou território, ao qual o tratamento seguinte será referido explicitamente, sem impor qualquer perda de generalidade.

TÉCNICA ANTERIOR [002] Como é conhecido, a primeira etapa essencial de um processo para projetar e planejar uma rede de radiocomun icação para terminais móveis é computar a denominada cobertura de célula, isto é, extensão e características de uma região ao redor de urna estação base de rádio onde sinais radioelétricos recebidos por um terminal móvel e irradiando fora da estação base de rádio enfrentam dados requisitos.

[003] Geralmente, esta região é o lugar de pontos onde a intensidade, ou uma quantidade relacionada a ela, de um sinal radioelétrico recebido pelo terminal móvel e irradiando fora da estação base de rádio excede um dado limiar. Tal limiar pode ser definido usando critérios diferentes, a maioria adotada de qual são capacidade de detecção de um canal de referência no sinal radioelétrico recebido pelo terminal móvel, e taxa de erro de transmissão mais alta do que um valor de limiar.

[004] Tradieionalmente, um dos métodos mais usados freqüentemente para computar cobertura de célula inclui varrer radial mente a região ao redor da estação base de rádio ao longo da linha de varredura radial angularmente separada uniformemente conectando a estação base de rádio e o ponto onde um das três quantidades seguintes que, consideradas

2/20 singularmente, podem ser consideradas como indicativas da cobertura de célula, é para ser computada: a intensidade pontual do sinal radioelétrico recebido pelo terminal móvel, o meio local da intensidade pontual do sinal radioelétrico, e o valor mediano do meio local da intensidade pontual do sinal radioelétrico.

[005] A intensidade pontual é o valor do módulo (ou envelope) do sinal radioelétrico em um dado ponto da região, as dimensões de ponto sendo substancialmente iguais àquelas do elemento físico que é usado para medir a intensidade pontual do sinal radioelétrico: neste caso, a antena de terminal móvel de poucos centímetros.

[006] O meio local é o valor médio da intensidade pontual do sinal radioelétrico dentro de algumas dezenas de comprimentos de onda de comprimento, que, tendo consideração às freqüências envolvidas em radiocomunicação móvel, resulta em considerar trajetos de 5 a 10 metros de comprimento ou áreas de algumas dezenas de metros quadrados de largura. [007] O valor mediano do meio local da intensidade pontual do sinal radioelétrico é um valor estatístico de reinicio que, para garantir uma confiabilidade satisfatória (confiança) ele, é para ser computado levando em conta um número congruente de meios locais (10 a 20), que resulta em considerar trajetos de 50 a 100 metros de comprimento ou áreas de poucos milhares de metros quadrados de largura.

[008] Medir a intensidade pontual do sinal radioelétrico não é presentemente um dos pontos fundamentais no desenvolvimento de ferramentas de planejamento de rede de radiocomunicação por causa da variabilidade espacial extrema da intensidade de sinal radioelétrico devido à estrutura fina (ordem de magnitude do centímetro) do ambiente circunvizinho.

[009] Computar o meio local da intensidade pontual do sinal radioelétrico é, hoje em dia, ainda marginal em planejamento de rede de

3/20 radiocomunicação móvel devido à complexidade de modelagem e computação e à enorme quantidade de dados ambientais (banco de dados cartográfico) a serem processados.

[0010] Esta quantidade é geralmente levada em conta só durante a computação de cobertura para micro-células (células com estações base de rádio arranjadas a poucos metros do solo), que são caracterizadas por extensões territoriais estreitas (diâmetro de algumas centenas de metros) e que são a minoria (cerca de 10%) das células formando uma rede de radiocomunicação móvel típica.

[0011] Computação desta quantidade é realmente difícil de efetuar para células tradicionais, isto é, células tendo uma área de cobertura com um diâmetro de vários quilômetros, tais como células grandes (células com estações base de rádio arranjadas em mastros isolados) ou células pequenas (células com estações base de rádio arranjadas em telhados de prédios), devido ao alto tempo de computação e, acima de tudo, à baixa confiabilidade dos resultados a estas distâncias.

[0012] Pelo contrário, computar o valor mediano do meio local da intensidade pontual do sinal radioelétrico desempenha um papel principal no desenvolvimento de ferramentas de planejamento de rede de radiocomunicação porque na maioria dos casos esta quantidade representa o parâmetro físico associado com o conceito de cobertura de célula. Portanto, hoje em dia o projeto de uma rede de radiocomunicação móvel é baseado substancialmente em uma predição de cobertura eletromagnética baseada nos valores medianos do meio local.

[0013] Uma computação de cobertura de célula tradicional, às vezes também referida como predição de cobertura de célula, é efetuada usando uma baixa resolução ambiental, isto é, levando em conta dados descrevendo as características do ambiente dentro de áreas elementares, geralmente conhecidas como pixéis, tendo um lado de 50 ou 100 metros.

4/20 [0014] Os valores medianos do meio local da intensidade pontual do sinal radioelétrico ao longo das linhas de varredura são computados levando em conta a potência irradiando fora da estação base de rádio, uma curva de propagação ambiental aberta, um fator morfológico, um fator de urbanização e um fator orográfico (difração em obstáculos naturais).

[0015] Em particular, a curva de propagação ambiental aberta é indicativa da atenuação de intensidade de sinal radioelétrico, também conhecida como perda de propagação, em uma área aberta, isto é, uma área vazia de árvores, construções ou estruturas arquitetônicas feitas por seres humanos, e geralmente é expressa como uma relação semi-empírica como uma função da potência irradiando da antena de estação base de rádio, padrão de irradiação de antena, distância da estação base de rádio e do terminal móvel, inclinação de antena, freqüência de irradiação, e altura de antena efetiva com respeito ao solo.

[0016] O fator orográfico, fator de urbanização e o fator morfológico são fatores de correção para a curva de propagação ambiental aberta e descrevem, respectivamente, as características de altitude da área geográfica, as características de edifício dentro de áreas tendo tamanhos selecionáveis (por exemplo, 50 por 50 metros), e a área geográfica em termos de classes morfológicas (arborizada, ao lado de lagos, etc.), que, como é conhecido, influenciam a propagação de sinal radioelétrico.

[0017] Em alguns casos, só características morfológicas e de urbanização dentro do pixel para qual a computação do meio local da intensidade de sinal radioelétrico é levada em conta, enquanto em outros casos, caracterizado por uma aproximação mais refinada, estas características todas ao longo das linhas de varredura são levadas em conta.

[0018] Finalmente, computar difração em obstáculos naturais é o aspecto que requer um processamento mais complexo dos dados cartográficos. A partir da orografia, um perfil altimétrico é determinado ao

5/20 longo de cada linha de varredura, e os efeitos de interação (atenuação de sinal) com os obstáculos naturais possíveis arranjados ao longo das linhas de varredura são computados recorrendo à teoria de Huyghens-Fresnel clássica, de acordo com a qual tais efeitos de interação podem ser avaliados com confiabilidade adequada substituindo cada obstáculo natural com um obstáculo virtual equivalente (tela) tendo uma forma de gume de faca, uma altura igual ao obstáculo natural, uma espessura infinitesimal, se estendendo infinitamente perpendicularmente à direção de propagação, e absorvendo perfeitamente o sinal eletromagnético incidente.

[0019] Outras aproximações mais avançadas são providas, em vez disso, para computar a difração em obstáculos naturais recorrendo, em vez de uma tela grossa infinitesimal, a uma tela grossa finita tendo uma borda arredondada. Porém, as aproximações baseadas em uma tela grossa infinitesimal são as mais freqüentemente usadas porque elas são simples e são adaptadas para este problema específico na base de alguns algoritmos conhecidos que foram derivados da literatura e modificados apropriadamente e otimizados para levar em conta os efeitos devido a múltiplos obstáculos. Exemplos de tais algoritmos conhecidos são o método de Epstein-Peterson, o método de Deygout e o método da corda esticada, o anterior sendo recomendado por ITU-R 526 e sendo o melhor compromisso entre confiabilidade de resultado e velocidade computacional de algoritmo e assim o mais freqüentemente usado.

[0020] Para uma discussão mais detalhada da computação de cobertura de célula de baixa resolução ambiental, o leitor é referido às publicações seguintes, que estão incorporadas aqui por referência, em sua totalidade:

1) M. Hata, Empirical formula for propagation loss in land mobile Services, IEEE Trans. sobre Tecnologia Veicular, Vol. 29, 1980;

2) E. Damosso, L. Stola, Radiopropagazione, Scuola

6/20

Superiore Guglielmo Reiss Romoli, L'Aquila, 1992;

3) ITU-Reccommendations Rec. P. 526-3, Propagation by diffraction;

4) G. Bussolino, R. Lanzo, M. Perucca, Rasputin: a field strength prediction model for large and small cell mobile system using territorial database, 7° Simpósio de Planejamento de Rede Internacional, Sidney 1996;

5) COST 235 Radiowave propagation effects on next generation fixed Service terrestrial telecommunication systems, Cap. 4, Relatório Final EUR 16992 En, 1996.

[0021] A necessidade por um número crescente de estações base de rádio, junto com a necessidade por serviços mais completos, em particular serviços tendo características cada vez mais detalhadas sobre um nível territorial, forçou os provedores de rede de radiocomunicação móvel de segunda e terceira geração a recorrer a um projeto de rede de alta resolução ambiental que habilita a definição de parâmetros de projeto específicos para elementos territoriais muito estreitos. Por exemplo, ao longo de uma estrada ou em uma praça dados serviços podem ser providos no lugar de outros e, em qualquer caso, serviços com um nível apropriado para a realidade especifica territorial, social e municipal.

[0022] A baixa resolução ambiental, que é típica de projeto e planejamento de rede de radiocomunicação móvel tradicional, é evidentemente inadequada para enfrentar as necessidades acima mencionadas, que podem ao invés serem satisfeitas parcialmente usando uma alta resolução ambiental, isto é levando em conta dados que descrevem as características do ambiente dentro de pixéis tendo um lado de 5 ou 10 metros, qual alta resolução ambiental é mais consistente com as dimensões dos elementos de cidade e, ao mesmo tempo, permite computar o meio local da intensidade pontual do sinal radioelétrico.

7/20 [0023] Várias metodologias diferentes para computar cobertura de célula ambiental de alta resolução na base do meio local da intensidade pontual do sinal radioelétrico foram propostas.

[0024] Para uma discussão detalhada destas metodologias, o leitor é referido às publicações seguintes, que estão incorporadas aqui por referência, em sua totalidade:

1) EP-A-1-292 163, Method for determining the values of the electromagnetic field generated by a radio base station in an urban environment;

2) M. Perucca, M. Signetti, Small cells planning analysis of electromagnetic models from measurements at 1800 MHz, ICAP 1997;

3) COST Action 231, Digital mobile radio towards future generation systems, Cap. 4, Relatório Final EUR 18957, 1999;

4) ITU-R Rec. 1411, Propagation data and prediction methods for the planning of short range outdoor radio communication systems and radio local area networks in a frequency range 300 MHz to 100 GHz;

5) US-A-2001/0041565, Method and apparatus for network planning.

[0025] Todas estas metodologias, porém, foram projetadas e desenvolvidas para distâncias curtas da estação base de rádio, em particular distâncias mais curtas do que 1 ou 2 quilômetros, e conseqüentemente elas envolvem uma análise territorial que é efetuada completamente usando uma alta resolução ambiental, isto é, considerando pixéis tendo um lado de 5 ou 10 metros.

[0026] Portanto, um problema principal experimentado geralmente ao estender estas aproximações a distâncias grandes (10-20 km) é representado pelo tempo de computação e, acima de tudo, pela confiabilidade de resultado. Em particular, uma vez que o nível de refinamento do modelo de computação tenha sido fixado, a confiabilidade de resultado depende principalmente do

8/20 número de interações com o ambiente circunvizinho ao longo da linha de varredura que ocorre durante a computação do meio local da intensidade pontual do sinal radioelétrico para o pixel considerado. Inevitavelmente, cada interação com o ambiente circunvizinho envolve uma dada aproximação de computação e conseqüentemente um erro de computação que provém durante a computação.

[0027] Outra dificuldade encontrada geral mente em estender estas aproximações a distâncias grandes é obter uma cartografia digital de alta resolução que, devido a custo e ocupação de memória, só está geralmente disponível para áreas urbanas principais.. Portanto, acontece frequentemente que dados ambientais de alta resolução não estão disponíveis para parte da área para qual computação de cobertura de alta resolução ambiental é precisada.

OBJETIVO E SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0028] O objetivo da presente invenção é prover um método, um sistema e um módulo de programa de computação para planejar uma rede de radi oco muni cação que provê uma computação de alta eficiência dentro dessas áreas para quais dados de alta resolução ambiental estão disponíveis e uma operatividade adaptável objetiva dentro das áreas de transição de alta para baixa resolução ambiental.

[0029] Este objetivo é alcançado pela presente invenção visto que se relaciona a um método, um sistema e um módulo de programa de computação para planejar uma rede de radiocomunicação para terminais móveis, como definido nas reivindicações 1, ló e 17,. respectivamente.

[0030] Em particular, planejamento dc rede de radiocomunicação de acordo com a presente invenção contempla dividir a região ao redor da estação base de rádio em vários pixéis ambientais grandes, dividir os pixéis ambientais grandes em vários pixéis ambientais pequenos, e então computar, para cada pixel ambiental pequeno visado para qual computação de cobertura

9/20 de alta resolução ambiental é precisada, uma quantidade indicativa da cobertura dentro do pixel ambiental pequeno visado, uma tal quantidade sendo computada para um dado pixel ambiental pequeno visado como uma função de dados descrevendo o ambiente dentro de pixéis ambientais pequenos perto do pixel ambiental pequeno visado (onde o terminal móvel é suposto estar localizado) e a estação base de rádio ao longo do trajeto de propagação de um sinal radioelétrico irradiando fora da estação base de rádio e passando pelo pixel ambiental pequeno visado, e como uma função de dados descrevendo o ambiente dentro de pixéis ambientais grandes na extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0031] Para um entendimento melhor da presente invenção, uma concretização preferida, que é pretendida puramente por meio de exemplo e não é para ser interpretada como limitante, será descrita agora com referência aos desenhos anexos, em que:

Figura 1 mostra um posto de trabalho programado para permitir planejamento de rede de radiocomunicação de acordo com a presente invenção;

Figura 2 mostra esquematicamente um exemplo de ambiente entre a estação base de rádio e o terminal móvel;

Figura 3 mostra três cenários possíveis que podem ser encontrados durante computação de cobertura ambiental de alta resolução de acordo com a presente invenção;

Figura 4 mostra um fluxograma do método de planejamento de rede de radiocomunicação da presente invenção;

Figuras 5-8 mostram perfis ambientais intermediários diferentes computados durante computação de cobertura ambiental de alta resolução de acordo com a presente invenção; e

Figura 9 mostra pixéis ambientais pequenos ocupados por um

10/20 edifício e para quais cobertura de alta resolução ambiental é computada. DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS DA

INVENÇÃO [0032] A discussão seguinte é apresentada para permitir a uma pessoa qualificada na técnica fazer e usar a invenção. Várias modificações às concretizações serão aparentes prontamente àqueles qualificados na técnica, e os princípios genéricos aqui podem ser aplicados a outras concretizações e aplicações sem partir do espírito e extensão da presente invenção. Assim, a presente invenção não é pretendida ser limitada às concretizações mostradas, mas é para ser outorgada a extensão mais ampla consistente com os princípios e características expostas aqui e definidas nas reivindicações anexas.

[0033] Figura 1 mostra um sistema de processamento para planejar uma rede de radi oco muni cação para terminais móveis. O sistema de processamento, designado como um todo por 1, inclui essencialmente um posto de trabalho 2, por exemplo um 'Hewlett Packard J5ÍXJ0’ com uma CPU de 450 MHz, 1 Gbyte de RAM, 18 Gbyte de disco rígido e sistema operacional UNIX, tendo uma unidade de processamento central 3 conectada a uma rede de área local 4, um disco rígido interno (não mostrado) armazenando bancos de dados de referência, um monitor 5, uni teclado 6 e um mouse 7. Se os bancos de dados excederem a capacidade de armazenamento de disco rígido, o posto de trabalho 2 também pode ser provido com um disco rígido externo 8 conectado à unidade de processamento central 3 diretamente ou pela rede de área local 4.

[0034] O posto de trabalho 2 é configurado para permitir planejamento de rede de radiocomunicação na base de módulos de programa de computação que correm na unidade de processamento central 3 e implementando o método de planejamento de acordo com a presente invenção, com a ajuda dos bancos de dados de referência armazenados no disco rígido interno ou no disco rígido externo 8.

11/20 [0035] A presente invenção se origina das considerações seguintes relacionadas à fenomenologia de propagação em canais móveis.

[0036] A primeira consideração é que o valor mediano da intensidade pontual de um sinal radioelétrico dentro de uma área de um dado tamanho é aproximadamente sujeito às características ambientais médias dentro de tal área, isto é, há uma correlação entre resolução cartográfica e tamanho das áreas dentro das quais a cobertura é para ser computada. Em outras palavras, isto significa que para computar o meio local da intensidade pontual de um sinal radioelétrico dentro de áreas tendo um lado de algumas dezenas de comprimentos de onda, é estritamente necessário ter uma resolução cartográfica que permita a descrição do ambiente dentro de áreas do mesmo tamanho, isto é, em vista da banda de freqüência envolvida em comunicação móvel (900-2200 MHz), dentro de pixéis ambientais tendo um lado de 5-10 metros.

[0037] A segunda consideração é que, indiferente da resolução cartográfica, computação de cobertura é principalmente influenciada pelo ambiente perto do terminal móvel e pela estação base de rádio. Tendo considerado a posição média do terminal fixo, isto é, a estação base de rádio (pelo menos em nível de telhado de prédio) e do terminal móvel (qualquer posição), está claro que o ambiente perto do terminal móvel interage até mesmo mais intensamente com o anterior e é portanto o no qual atenção deve ser focalizada. Porém, o ambiente perto do terminal fixo, em particular dentro de áreas urbanas com uma alta concentração de construções, desempenha um papel importante porque é operativamente impossível garantir ausência de obstáculos próximos (principalmente construções) e, portanto, é apropriado tratar o ambiente perto do terminal fixo da mesma maneira como o ambiente perto do terminal móvel.

[0038] Figura 2 mostra esquematicamente um exemplo de ambiente entre a estação base de rádio RBS e um terminal móvel MT: é evidente como

12/20 construções e vegetação perto da estação base de rádio RBS e do terminal móvel MT influenciam altamente a propagação de sinal radioelétrico, e como difração no solo é o efeito predominante na extensão intermediária do trajeto de propagação de sinal radioelétrico.

[0039] Em vista do antecedente, falando em termos gerais, a inspiração na base da presente invenção é computar cobertura de célula usando uma resolução ambiental dupla, isto é, usando uma alta resolução ambiental (pixéis ambientais pequenos, por exemplo de 10 por 10 metros) perto do terminal móvel e da estação base de rádio, assim para levar em conta a influência mais alta na computação de cobertura do ambiente perto dos terminais fixos e móveis, e uma baixa resolução ambiental (pixéis ambientais grandes, por exemplo de 50 por 50 metros) na extensão intermediária restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico, em que perto significa uma extensão do trajeto de propagação de sinal radioelétrico na ordem de algumas centenas de metros.

[0040] Portanto, de acordo com a presente invenção, computação de cobertura de célula de alta resolução ambiental contempla dividir a região ao redor da estação base de rádio em vários pixéis ambientais grandes (por exemplo de 50 por 50 metros), dividir os pixéis ambientais grandes em vários pixéis ambientais pequenos (por exemplo de 10 por 10 metros), e então computar, para cada pixel ambiental pequeno para o qual computação de cobertura de alta resolução ambiental é precisada, uma quantidade indicativa da cobertura dentro do pixel ambiental pequeno. Em particular, para um dado pixel ambiental pequeno visado, uma tal quantidade é computada como uma função de dados descrevendo o ambiente entre a estação base de rádio e o pixel ambiental pequeno visado ao longo do trajeto de propagação de um sinal radioelétrico irradiando fora da estação base de rádio e passando pelo pixel ambiental pequeno visado, e em particular como uma função de dados descrevendo o ambiente dentro de pixéis ambiental pequenos perto do pixel

13/20 ambiental pequeno visado (isto é, o terminal móvel) e/ou a estação base de rádio ao longo do trajeto de propagação de sinal radioelétrico, e como uma função de dados descrevendo o ambiente dentro de pixéis ambientais grandes na extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico.

[0041] Em particular, primeiramente a disponibilidade de dados descrevendo o ambiente dentro de pixéis ambientais pequenos perto da estação base de rádio e do pixel ambiental pequeno visado ao longo do trajeto de propagação de sinal radioelétrico é verificada, e então um perfil ambiental de resolução mista é formado que descreve o ambiente dentro de pixéis ambientais pequenos perto da estação base de rádio e/ou do pixel ambiental pequeno visado dependendo de disponibilidade de dados descritivos ambientais, e dentro de pixéis ambientais grandes ao longo da extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico. Em outras palavras, em computação de cobertura de alta resolução ambiental para um dado pixel ambiental pequeno visado, o ambiente entre a estação base de rádio e o pixel ambiental pequeno visado ao longo do trajeto de propagação de sinal radioelétrico é descrito usando uma alta resolução perto da estação base de rádio e do terminal móvel e uma baixa resolução na extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico.

[0042] Deste modo, um mapa de cobertura de resolução múltipla é provido que contém dados de cobertura de alta resolução ambiental (meio local) para aquelas áreas para as quais dados ambientais de alta resolução estão disponíveis e dados de cobertura de baixa resolução (valores medianos) para aquelas áreas para as quais só dados ambientais de baixa resolução estão disponíveis.

[0043] Computação de cobertura de alta resolução ambiental de acordo com a presente invenção será descrita agora com referência às Figuras 3-9 e a uma concretização preferida não limitante, em que os pixéis ambientais grandes têm um tamanho de 50 por 50 metros, os pixéis

14/20 ambientais pequenos têm um tamanho de 10 por 10 metros. Ao longo do trajeto de propagação de sinal radioelétrico, descrição de alta resolução ambiental será usada dentro de uma extensão de 500 metros do terminal móvel e dentro de uma extensão de 1 km da estação base de rádio, enquanto descrição de baixa resolução ambiental será usada na extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico.

[0044] Figura 3 mostra três cenários possíveis que podem ser encontrados durante computação de cobertura de alta resolução ambiental, em que pixéis ambientais grandes e pequenos são denotados por LEP e SEP, respectivamente.

[0045] Levando em conta as distâncias de cálculo, que podem ser diferentes para cada célula e que são mostradas como círculos na Figura 3, no primeiro cenário, a estação base de rádio (RBS1) está localizada fora da área para a qual computação de cobertura de alta resolução ambiental é precisada e para parte desta área, dados de alta resolução ambiental estão disponíveis, no segundo cenário, a estação base de rádio (RBS2) está localizada dentro da área para a qual computação de cobertura de alta resolução ambiental é precisada, mas para parte desta área, só dados de baixa resolução ambiental estão disponíveis, e no terceiro cenário, a estação base de rádio (RBS3) está localizada dentro da área para a qual computação de cobertura de alta resolução ambiental é precisada, e para a área inteira, dados de alta resolução ambiental estão disponíveis.

[0046] Figura 4 mostra um fluxograma da computação de cobertura de alta resolução ambiental da presente invenção, qual computação envolve executar as etapas seguintes, que tem que ser repetidas para cada pixel ambiental pequeno para o qual computação de cobertura de alta resolução ambiental é desejada (pixel ambiental pequeno visado).

[0047] A primeira etapa é verificar disponibilidade de dados descrevendo o ambiente dentro de pixéis ambientais pequenos perto da

15/20 estação base de rádio (1 km) e o pixel ambiental pequeno visado (500 metros) ao longo do trajeto de propagação de sinal radioelétrico (bloco 100). Em particular, os dados de alta resolução ambiental seguintes perto da estação base de rádio e do pixel ambiental pequeno visado são para estarem disponíveis: altimetria de solo média (altitude de solo com respeito ao nível do mar) dentro do pixel ambiental pequeno, informação sobre a presença de um edifício, vegetação ou nada dentro do pixel ambiental pequeno, e altura do edifício ou vegetação dentro do pixel ambiental pequeno.

[0048] A segunda etapa é extrair dados de um banco de dados cartográfico digital, em que dados são extraídos que descrevem o ambiente dentro de pixéis ambientais grandes ao longo do trajeto de propagação de sinal radioelétrico inteiro da estação base de rádio ao pixel ambiental pequeno visado, e, dependendo de disponibilidade de dados descritivos ambientais, que descrevem o ambiente dentro de pixéis ambientais pequenos perto da estação base de rádio e/ou do pixel ambiental pequeno visado (bloco 110). Em particular, para todos os pixéis ambientais grandes entre a estação base de rádio e o pixel ambiental pequeno visado, os dados de baixa resolução ambiental seguintes são extraídos: altimetria de solo (altitude de solo com respeito ao nível do mar) dentro de cada pixel ambiental grande, enquanto para todos os pixéis ambientais pequenos perto da estação base de rádio e do pixel ambiental pequeno visado, os dados de alta resolução ambiental seguintes são extraídos: altimetria de solo (altitude de solo com respeito ao nível do mar) dentro de cada pixel ambiental pequeno, informação sobre a presença de um edifício, vegetação ou nada dentro de cada pixel ambiental pequeno, e altura do edifício ou vegetação dentro de cada pixel ambiental pequeno.

[0049] A terceira etapa é identificar obstáculos entre a estação base de rádio e o pixel ambiental pequeno visado para o qual computação de cobertura está sendo executada, em que obstáculos encontrados dentro de

16/20 pixéis ambientais grandes por um sinal radioelétrico ao longo de seu trajeto de propagação da estação base de rádio ao pixel ambiental pequeno visado são identificados considerando só dados ambientais de baixa resolução ao longo do trajeto de propagação inteiro e usando a denominada técnica de corda esticada, que é definida nas recomendações da ITU acima mencionadas, e de acordo com as quais só aqueles obstáculos que são tocados por uma corda esticada ideal se estendendo entre a estação base de rádio e o pixel ambiental pequeno para o qual computação está sendo efetuada, são identificados (bloco 120). Desde que dados ambientais de baixa resolução só definem a altimetria de solo ao longo do trajeto de propagação inteiro entre a estação base de rádio e o pixel ambiental pequeno visado, o resultado desta etapa é um perfil ambiental intermediário mostrado na Figura 5 formado por vários grupos de obstáculos, denotados por filas na Figura 5, cujos locais correspondem aos pontos onde a corda esticada se estendendo entre a estação base de rádio RBS e um terminal móvel MT hipotético dentro do pixel ambiental pequeno visado toca o perfil altimétrico de solo, e cuja altura é igual à altura de solo nestes pontos.

[0050] A quarta etapa é consolidar ou fundir os obstáculos identificados, durante o que esses obstáculos identificados, que estão espaçados um do outro de uma distância mais baixa do que uma dada distância, por exemplo 500 metros, são consolidados em um único obstáculo, assim reduzindo o número global de obstáculos e formando um grupo pequeno de obstáculos equivalentes (bloco 130). O resultado desta etapa é um perfil ambiental intermediário mostrado na Figura 6 formado por vários obstáculos equivalentes, denotados por filas na Figura 6, cada uma tendo a forma de uma lâmina de faca.

[0051] A quinta etapa é formar um perfil ambiental de resolução mista descrevendo o ambiente entre a estação base de rádio e o pixel ambiental pequeno visado ao longo do trajeto de propagação de sinal

17/20 radioelétrico combinando dados ambientais de alta e baixa resolução (bloco 140). Em particular, como mostrado na Figura 7, o perfil ambiental de resolução mista tem uma ou ambas extremidades descrevendo o ambiente dentro de pixéis ambientais pequenos perto da estação base de rádio RBS e do pixel ambiental pequeno visado dentro do qual o terminal móvel MT hipotético está localizado, dependendo de disponibilidade de dados descritivos ambientais de alta resolução, e uma parte intermediária descrevendo os obstáculos identificados consolidados.

[0052] A sexta etapa é identificar obstáculos entre a estação base de rádio e o pixel ambiental pequeno para o qual computação de cobertura está sendo efetuada, durante o que obstáculos encontrados por um sinal radioelétrico ao longo de seu trajeto de propagação da estação base de rádio ao pixel ambiental pequeno são identificados dentro do perfil ambiental de resolução mista usando a técnica de corda esticada acima mencionada e sem agrupar ou compactar quaisquer obstáculos de um tamanho maior do que uma dada resolução (bloco 150). O resultado desta etapa são vários obstáculos, denotados por filas na Figura 8, cujos locais correspondem aos pontos onde a corda esticada se estendendo da estação base de rádio RBS e do terminal móvel MT hipotético toca o perfil ambiental de resolução mista, e cuja altura é igual à altura destes obstáculos.

[0053] A sétima etapa é computar a atenuação por difração nos obstáculos identificados dentro do perfil ambiental de resolução mista, sem agrupar ou compactar quaisquer obstáculos, de um sinal radioelétrico irradiando fora da estação base de rádio ao longo do trajeto de propagação ao pixel ambiental pequeno (bloco 160). Em particular, computar a atenuação por difração inclui computar uma primeira contribuição devido a obstáculos orográficos, computar uma segunda contribuição devido a construções, computar uma terceira contribuição devido à vegetação, e então a atenuação inteira por difração como uma soma ponderada da primeira, segunda e

18/20 terceira contribuições. Em particular, cada contribuição é ponderada usando um peso respectivo que é indicativo da natureza do obstáculo respectivo (obstáculos orográficos, construções e vegetação).

[0054] Por exemplo, atenuação por difração pode ser computada usando a fórmula seguinte:

Adiff = Po-Ao + p_s.A_s + Pg-Aq = = ^po Í,a_o(i) + P_s ^ab(í) + P_g ^a_g(i) i=l í=l /=1 em que:

A_o, Ab, Ag são atenuações por difração devido a obstáculos orográficos, obstáculos prediais e obstáculos de vegetação, respectivamente;

- s é o número global de obstáculos orográficos;

- q é o número global de obstáculos prediais;

- r é o número global de obstáculos de vegetação;

- p₀, p_s, Pg são os pesos para as três contribuições que podem ser por exemplo iguais a 0,75 0,5 e 0,25, respectivamente.

[0055] Outro aspecto da presente invenção é o modo de computar a cobertura dentro de um edifício que ocupa alguns pixéis ambientais pequenos. Em vista da complexidade dos fenômenos de propagação induzidos por estas condições físicas particulares, este tópico específico é tratado geralmente na técnica anterior por hipótese, em uma base estatística, de uma única margem de penetração adicional para o edifício inteiro, se necessário diferenciado apropriadamente por tipologia ambiental e/ou tipologia predial, que é adicionada à cobertura (valor mediano do meio local da intensidade pontual do sinal radioelétrico) computado para os pixéis ambientais pequenos, mas considerando o ambiente aberto, isto é, vazio de construções.

[0056] De um ponto de vista experimental, esta aproximação comum contempla medir a intensidade pontual média de sinais radioelétricos fora do edifício (por exemplo, ao longo do perímetro do edifício, a nível de solo) e então adicionar a margem de penetração por hipótese. De um ponto de vista

19/20 de modelagem, ao invés, esta aproximação envolve implicitamente uma computação de cobertura de baixa resolução para os pixéis ambientais grandes ocupados pelo edifício, isto é, envolve computar os valores medianos do meio local da intensidade pontual de um sinal radioelétrico dentro dos pixéis ambientais grandes ocupados pelo edifício usando dados ambientais de baixa resolução (porcentagem de cada pixel ambiental grande ocupado pelo edifício).

[0057] Esta aproximação não é compatível com uma computação de cobertura de alta resolução ambiental porque, em vista do tamanho dos pixéis ambientais pequenos, a porcentagem de cada pixel ambiental pequeno que está ocupado por um edifício seria 0 ou 100% (ausência ou presença de um edifício).

[0058] Portanto, em vez de fazer hipótese de uma única margem de penetração adicional a ser adicionada à cobertura computada para os pixéis ambientais grandes ocupados pelo edifício, como mostrado na Figura 9, a cobertura (média local da intensidade pontual de um sinal radioelétrico) para cada pixel ambiental pequeno SEPB ocupado pelo edifício, descrito com um padrão geométrico, é computado como uma função das coberturas computadas para os pixéis ambientais pequenos SEP AS, descrito em cinza, cercando os pixéis ambientais pequenos SEPB. Em particular, como mostrado na Figura 9, cobertura para um pixel ambiental pequeno SEPB ocupado por um edifício é computada como uma média ponderada das coberturas computadas para os pixéis ambientais pequenos SEPA cercando o pixel ambiental pequeno SEPB, e tais coberturas são ponderadas usando pesos respectivos que podem ser por exemplo inversamente proporcionais às distâncias quadradas (l/r2) entre os centros do pixel ambiental pequeno SEPB e os pixéis ambientais pequenos SEPA cercando o pixel ambiental pequeno SEPB. Obviamente, outros pesos podem ser usados, todos, porém tendo valores que reduzem quando a distância aumenta.

20/20 [0059] Finalmente, está claro que numerosas modificações e variantes podem ser feitas à presente invenção, todas caindo dentro da extensão da invenção, como definida nas reivindicações anexas.

[0060] Por exemplo, computação de cobertura de alta resolução ambiental pode ser efetuada para todos ou só alguns pixéis ambientais pequenos, dependendo das necessidades do provedor de rede de radiocomunicação móvel.

[0061] Além disso, computação de cobertura de alta resolução ambiental para um pixel ambiental pequeno visado pode ser efetuada como uma função de dados descrevendo o ambiente dentro de todos ou só alguns pixéis ambientais pequenos perto da estação base de rádio e do pixel ambiental pequeno visado ao longo do trajeto de propagação de sinal radioelétrico, como também de dados descrevendo o ambiente dentro de todos ou só alguns pixéis ambientais grandes ao longo da extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico, dependendo da confiabilidade que é precisada para a computação de cobertura de alta resolução ambiental. [0062] Finalmente, dados descrevendo o ambiente dentro de pixéis ambientais grandes e pequenos podem ser diferentes dos descritos acima. Por exemplo, dados ambientais de baixa resolução descrevendo o ambiente dentro de pixéis ambientais grandes podem incluir, além de altimetria de solo, também altura de edifício média e morfologia.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para planejar uma rede de radiocomunicação, compreendendo:

computar cobertura de célula, para indicar uma região ao redor de uma estação base de rádio (RBS) onde uni sinal radioelétrico irradiando fora da estação base de rádio (RBS) enfrenta dados requisitos;

em que computar cobertura de célula compreende:

dividir uma região ao redor de dita estação base de rádio (RBS) em várias primeiras áreas (LEP);

dividir pelo menos algumas de ditas primeiras áreas (LEP) em várias segundas áreas (SEP);

para pelo menos algumas segundas áreas visadas de ditas segundas áreas (SEP), computar quantidades respectivas indicativas da cobertura dentro de ditas segundas áreas visadas (SEP),, cada quantidade sendo computada para a segunda área visada respectiva (SEP) como uma função de dados descrevendo o ambiente entre dita estação base de rádio (RBS) e dita segunda área visada (SEP) ao longo de um trajeto de propagação de um sinal radioelétrico irradiando fora de dita estação base de rádio (RBS) e passando por dita segunda área visada (SEP);

caracterizado pelo fato de que cada quantidade é computada para a segunda área visada respectiva (SEP) como uma função de dados descrevendo o ambiente dentro de pelo menos algumas segundas áreas (SEP) perto de pelo menos uma de dita estação base de rádio (RBS) e dita segunda área visada (SEP) ao longo do trajeto de propagação de sinal radioelétrico, e como uma função de dados descrevendo o ambiente dentro dc pelo menos algumas primeiras áreas (LEP) ao longo da extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de computar unia segunda quantidade para uma segunda área visada

2/5 (SEP) inclui:

- verificar disponibilidade de dados descrevendo o ambiente dentro de pelo menos algumas segundas áreas (SEP) perto de dita estação base de rádio (RBS) e dita segunda área visada (SEP);

- formar um perfil ambiental de resolução mista descrevendo o ambiente entre dita estação base de rádio (RBS) e dita segunda área visada (SEP) ao longo de dito trajeto de propagação de sinal radioelétrico, dito perfil ambiental de resolução mista descrevendo o ambiente dentro de pelo menos algumas segundas áreas (SEP) perto de pelo menos uma de dita estação base de rádio (RBS) e dita segunda área visada (SEP) dependendo de disponibilidade de dados descritivos ambientais, e dentro de pelo menos algumas primeiras áreas (LEP) ao longo da extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico; e

- computar dita quantidade na base de dito perfil ambiental de resolução mista.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de formar um perfil ambiental de resolução mista inclui:

- identificar obstáculos encontrados por dito sinal radioelétrico dentro de pelo menos algumas primeiras áreas (LEP) ao longo do trajeto de propagação de dita estação base de rádio (RBS) para dita segunda área visada (SEP);

- formar a parte do perfil ambiental de resolução mista descrevendo o ambiente dentro de pelo menos algumas primeiras áreas (LEP) ao longo da extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico de forma que dita parte descreva os obstáculos identificados dentro de ditas primeiras áreas (LEP).
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de formar a parte do perfil ambiental de resolução mista descrevendo o ambiente dentro de pelo menos algumas primeiras áreas (LEP)

3/5 ao longo da extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico de forma que dita parte descreva os obstáculos identificados dentro de ditas primeiras áreas (LEP) compreende:

- consolidar obstáculos identificados que estão espaçados separadamente um do outro de uma distância mais baixa do que uma dada distância; e

- formar a parte do perfil ambiental de resolução mista descrevendo o ambiente dentro de pelo menos algumas primeiras áreas (LEP) ao longo da extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico de forma que dita parte descreva ditos obstáculos consolidados.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que obstáculos encontrados por dito sinal radioelétrico dentro de pelo menos algumas primeiras áreas (LEP) ao longo do trajeto de propagação de dita estação base de rádio (RBS) para dita segunda área (SEP) são identificados dc acordo com uma técnica de corda esticada.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a

5, caracterizado pelo fato de formar um perfil ambiental misto inclui:

- formar uma primeira extremidade e urna segunda extremidade de dito perfil ambiental de resolução mista descrevendo o ambiente dentro de pelo menos algumas segundas áreas (SEP) perto de dita estação base de rádio (RBS) e dita segunda área visada (SEP) dependendo de disponibilidade de dados descritivos ambientais.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a

6, caracterizado pelo fato de computar dita quantidade na base de dito perfil ambiental misto inclui:

- identificar obstáculos encontrados por dito sinal radioelétrico ao longo do trajeto de propagação de dita estação base de rádio (RBS) para dita segunda área visada (SEP) na base de dito perfil ambiental de resolução

4/5 mista; e

- computar dita quantidade na base de ditos obstáculos identificados.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que ditos obstáculos são identificados de acordo com uma técnica de corda esticada.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de computar dita quantidade na base de ditos obstáculos identificados compreende:

- computar atenuação por difração em ditos obstáculos identificados de um sinal radioelétrico irradiando fora de dita estação base de rádio (RBS) ao longo do trajeto de propagação para dita segunda área (SEP), em que computar atenuação por difração inclui:

- computar uma primeira contribuição devido a obstáculos orográficos;

- computar uma segunda contribuição devido a construções;

- computar uma terceira contribuição devido à vegetação; e

- computar dita atenuação por difração como uma soma ponderada de dita primeira, segunda e terceira contribuições.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o ambiente dentro de segundas áreas (SEP) perto de dita estação base de rádio (RBS) e dita segunda área visada (SEP) ao longo do trajeto de propagação de sinal radioelétrico é descrito usando uma primeira resolução e o ambiente dentro de primeiras áreas (LEP) ao longo da extensão restante do trajeto de propagação de sinal radioelétrico é descrito usando uma segunda resolução mais baixa do que dita primeira resolução.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ditos dados descrevendo o

5/5 ambiente dentro de ditas segundas áreas (SEP) perto de dita estação base de rádio (RBS) e dita segunda área (SEP) ao longo do trajeto de propagação de sinal radioelétrico incluem altimetria de solo média, informação sobre a presença de um edifício, vegetação ou nada, e altura do edifício ou vegetação.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ditos dados descrevendo o ambiente dentro de ditas primeiras áreas (LEP) ao longo de dita pelo menos parte da extensão restante da propagação de sinal radioelétrico inclui altimetria de solo média.
13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma quantidade para uma segunda área respectiva (SEPB) ocupada por um edifício é computada como uma função de quantidades computadas para segundas áreas (SEPA) cercando a segunda área (SEPB) ocupada pelo edifício.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que uma quantidade para uma segunda área respectiva (SEPB) ocupada por um edifício é computada como uma média ponderada de quantidades computadas para segundas áreas (SEPA) cercando a segunda área (SEPB) ocupada pelo edifício.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que ditas quantidades computadas para segundas áreas (SEPA) cercando a segunda área (SEPB) ocupada pelo edifício são ponderadas usando pesos respectivos que são inversamente proporcionais à distância quadrada entre a segunda área (SEPB) ocupada pelo edifício e as segundas áreas (SEPA) cercando a segunda área (SEPB) ocupada pelo edifício.
16. Sistema de processamento programado, caracterizado pelo fato de ser para implementar o método como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.

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