CN1094303C - 一种为了增加一个用于移动电话的发射机和接收机网络的密度的方法 - Google Patents

Abstract

一种为了增加一个用于移动电话的发射机和接收机网络的密度的方法，该网络包含许多基站，每个基站都有三个小区，这些小区的方向相互分开120度，其中至少四个不同的基站在诸小区中有相互不同的频率集，并且其中以一种重复的方式，即一种所谓的4/12频率模式放置不同频率集的诸基站。通过使一个中心基站(10)的频率集改变到和位于平行四边形图案(7)的诸角上的诸基站(11-14)相同的频率集，中心基站(10)原有一个第一个频率集(G)和位于一个一般是平行四边形的图案中；通过将增加的诸基站(15-22)安排在平行四边形图案(7)的边界内部；和通过选择增加的诸基站(15-22)各自的频率集，使得它们的诸小区的频率或诸频率将偏离最近的诸基站的诸小区的频率或诸频率，来实现一个第一次密度增加。

Description

一种为了增加一个用于移动电话的 发射机和接收机网络的密度的方法

本发明涉及一种为了增加一个用于移动电话的发射机和接收机网络的密度的方法。

虽然本发明能用于诸不同类型的移动电话系统，但是下面将关于一个GSM移动电话系统描述本发明。

一个移动电话系统的容量受到在诸不同的发射机和接收机单元之间的诸干扰的限制。每个发射机和接收机单元包括一个天线，用它向一个移动电话发射诸信号和接收来自一个移动电话的诸信号。在不同的预先确定的诸频率，即诸信道上实施通信。

当设计一个天线网络，特别是在诸城市环境中设计一个天线网络时，必须考虑两种不同类型的干扰。在同一频率上的两个信道之间的干扰是一种类型的干扰。在GSM系统的情形中，这种类型的干扰意味着载波信号必须比干扰信号强9db以上。当不满足这个标准时，语音质量很差并且有丢失呼叫，即切断通信的危险。

另一种类型的干扰是由于载波信号受到一个非常靠近的信道的扰动引起的。我们对在GSM系统中允许的不同的诸信道进行计数。例如，信道72可能受到信道71或73的扰动。在这种类型的干扰的情形中，在GSM系统中载波信号必须不比一个非常靠近的信道弱9db以上。

当设计一个工作在许多不同信道上的有许多天线的网络时，需要考虑上述的诸干扰。这主要用于诸城市环境，在这些环境中为了实现大量的同时呼叫而达到一个高的通信密度，将诸天线放置得相当接近。

有许多不同的被人们接受的成为网络基础的模型。这些模型的大多数都包括所谓的三个扇面点，意味着一个基站装备有三个定向天线，通常是60度天线，这些天线的方向相互分开120度。每个天线都有一个或多个信道并且形成一个所谓的地理小区。属于一个基站的诸天线有不同的诸频率。按照一种图案放置诸基站，在该图案中诸小区形成一个六角形的配置。哪些信道在哪些天线中被发射出去是由选择的频率模式确定的。

一个典型的频率模式是一种4/12模式。在这种情形中，在包含12个小区的4个基站上将所有可用的频率使用一次。以一种重复的方式和形成所说的六角形配置的诸小区一起，如此地重复诸基站的安置和诸小区的频率，使得每个有一个特定频率的小区将被放在离开一个有同样频率的相邻小区尽可能远的位置上。换句话说，这要求为了得到一种每个小区有一个信道的4/12模式至少需要12个信道。如果有24个信道可被利用，则每个小区能够有两个信道。

当容量不足时，能够选择一个较密的频率模式。一个这样的频率模式是一个3/9模式，意味着包含9个小区的三个基站上已经使用了所有可利用的频率一次。这样，为了比一个有24个信道的4/12模式增加容量，要用27个信道，每个小区都备有三个信道。因为有将发生接着使语音质量变坏的诸干扰问题的一系列危险，所以关于一个3/9模式的功能存在大量的不确定性。

已经描述了一种进一步的模式，即一个2/12模式。在这个模式中，每个基站有六个扇区(secter)并且按照一个给定的模式终止诸信道。2/12模式非常容易引起诸干扰问题。

当需要增加一个移动网络的容量时，能够采取许多不同的措施。在这种考虑中，第一步是如果还有更多信道可用，则加上一个信道。在一个4/12模式的情形，对36个信道的访问将意味着每个小区能用三个信道。

假设在一个4/12模式中用了24个信道，通过转换到一个3/9模式能够增加容量而不需要建立新的诸基站。当只有24个信道可用时，就不能充分利用一个需要27个信道的3/9模式。然而，这意味着更经常地重复使用诸频率，而这又导致质量的恶化。

在这种考虑中采用的另一个方法涉及诸微小区的使用。诸微小区是有限作用范围的小的诸基站，例如放置在诸建筑物的墙上，高出路面约5一10米。大量微小区能够替换一个优良的网络，即诸标准的基站。微小区的一个缺点是它们仅仅复盖一个小的区域，这导致在一位在诸小区之间快速移动的用户的装置上信号强度发生一个变化，因为当在诸街道拐角处拐弯时会在信号强度中发生大的诸变化。另一个缺点在于每个微小区的价格昂贵。由一个微小区提供的户内复盖也很差。

本发明解决显著地增加在一个希望的地理区域中的网络容量而只需要有限数量的信道的问题。

这样，本发明涉及一种为了增加一个用于移动电话的发射机和接收机网络的密度的方法，所说的网络包含许多基站，每个基站都有三个小区，这些小区的方向相互分开120度，其中一个属于三个小区的基站工作在相互不同的诸信道，即诸频率上，其中至少四个不同的基站在诸小区中有相互不同的诸频率集，所以四个基站的所说的诸小区中的每一个都工作在不同的诸频率，其中在彼此的关系中如此地放置诸基站，使得诸小区形成一个六角形图案，以重复的方式，即一种所谓的4/12频率模式，放置不同频率集的诸基站，其中将诸基站一般地彼此等距离地沿两条或更多条一般是平行的直线放置，其中在第一条直线中的每一个相隔一个的基站有一个给定的第一个频率集且每一个其它的基站有一个给定的第二个频率集，其中沿着第二条直线的每一个相隔一个的基站有一个给定的第三个频率集且沿着所说的第二条直线的每一个其它的基站有一个给定的第四个频率集，其中由于六角形图案，沿一条直线的诸基站相对于在一条相邻直线上的诸基站位移一个距离，该距离一般地对应于沿同一条直线放置的两个基站之间的距离的一半，其中本方法的特征在于通过使一个中心基站的频率集改变成和位于所说的平行四边形图案的诸角上的所说的诸基站相同的频率集，该中心基站原有一个第一个频率集(G)和位于一个一般是平行四边形的图案中，该平行四边形的诸角由四个基站组成，它们离中心基站最近并且相互有同样的频率集，即一个第二个频率集；通过将增加的诸基站安排在所说的平行四边形图案的边界内部；和通过选择增加的诸基站各自的诸频率集，使得它们的诸小区的频率或诸频率将偏离最近的诸基站的诸小区的频率或诸频率，来实现一个第一次密度增加。

现在我们将参照本发明中的举例说明的诸例子以及所附的诸图较详细地描述本发明，其中

图1说明根据一个4/12模式的一个小区结构；

图2以较大的尺度说明图1中的一部分小区结构，其中根据本发明实现了在第一阶段中的密度增加。和

图3以较大的尺度说明图1中的一部分小区结构，其中根据本发明实现了在第一和第二阶段中的密度增加。

图1说明一个上述类型的常规的4/12模式。参考数字1表示一个基站，每个基站都被三个六角形小区2，3，4包围。这样，诸小区形成上述的六角形图案。在不同的诸小区的诸中心标记的数字1到12表示在各个小区发射的信道组，或频率集。每个信道组可能由一个频率或两个或更多的频率组成，这依赖于网络操作者可用的频率数量。

本发明涉及这样一个用于移动电话的网络。于是，该网络包括大量的基站1，每个基站都有三个小区2，3，4，它们的方向相互分开120度，其中属于一个基站的三个小区工作在相互不同的诸信道，即诸频率上。该网络包括至少四个不同的基站，它们的诸小区有相互不同的诸频率集，所以四个基站的诸小区中的每一个将工作在一个不同于其它小区的频率。诸基站1彼此相关地放置，使得在网络中的诸小区2，3，4形成一个六角形图案，以重复的方式，即一种所谓的4/12频率模式，放置有不同频率集的诸基站。

将诸基站一般地彼此等距离地沿两条或更多条一般是平行和直的线放置。这些直线在图1中由5和6标记。沿着第一条直线5的每一个相隔一个的基站有一个给定的第一个频率集且沿着所说的直线的每一个其它的基站有一个给定的第二个频率集。沿着第二条直线6的每一个相隔一个的基站有一个给定的第三个频率集且每一个其它的基站有一个给定的第四个频率集。作为六角形图案的一个结果，在第一条直线5上的诸基站相对于在一条相邻的第二条直线6上的诸基站在该直线的纵向位移一个距离，该距离基本上对应于放置在同一条直线上的两个基站之间的距离的一半。

我们在前面已经说过诸基站一般地彼此等距离地沿着两条或更多条基本上平行的直线放置。我们也已经说过沿相邻诸直线的诸基站的相互位移基本上对应于位于同一条直线上的两个基站之间的距离的一半。图1说明一个理想的4/12模式。在实践中，一个基站由一个携带诸天线的天线塔组成。我们将会明白以一个理想的模式竖立诸基站是很困难的，或十分不可能的，特别是在建筑密度很高的区域中，这是由于诸建筑物的不可接近性和缺少放置诸基站的地方。所以在一个有效的网络中的诸基站的诸位置将或多或少地不同于图1所说的理想的诸位置。

根据本发明，通过使一个中心基站10的频率集G改变成和在所说的平行四边形图案的诸角上的诸基站11-14相同的频率集R，中心基站10原有一个第一个频率集G和位于一个一般是平行四边形的图案7中，平行四边形的诸角由四个基站11-14组成，这些基站处在最接近中心基站的位置上并且相互间有同样的第二个频率集R，来实现网络的一个第一次密度增加。

诸基站的四个不同的频率集在图1中标记为G，R，B和S。除了有频率集R并位于平行四边形图案的诸角中的诸基站，在平行四边形的各对相对的边上还能找到基站23-26。这些基站分别有频率集S和B。

自然地，在4/12模式中由相互间有相同的频率集的诸基站形成的每个平行四边形都能被选择来增加在该平行四边形内的网络的密度。

根据本发明，请参见图2，在平行四边形7中安排增加的诸基站15-22。图2以较大的尺度表示图1的平行四边形。选择各增加的基站15-22的诸频率集G，R，B和S，使得它们的不同的诸小区的频率或诸频率将不同于离它们最近的诸基站的诸小区的频率或诸频率。

令人惊奇地我们已经发现能够以这种方式增加一个4/12网络的密度而不会遭遇在引言中提到的诸干扰问题。通过将中心基站10的频率集改变成位于平行四边形的各个角中的诸基站的频率集，可以为增加的诸基站选择诸频率集，这些频率集不同于中心基站10和角上基站11-14的诸频率集，它们也和包括增加的基站15-22在内的最近的诸基站15-26的不同。

在语音通信中，每个基站的小区将复盖一个地理区域，它比每个原来的小区复盖的区域小，在该区域中有关的基站将是最强的基站并且控制处在周围的诸基站的诸小区。

这样，作为这种密度增加的一个结果，能够将大量的基站和与它们相关的诸小区用于在增加了密度的区域内的通信。

增加的诸基站的诸相互位置和它们的相对于原来的诸基站的诸位置不是绝对地临界的，并且能够被改变。也能够改变增加的诸基站的数量。

然而，根据本发明的另一个优先的实施例，增加的基站15-22数量上是8个。将增加的诸基站15-22以一个平行四边形图案安排在平行四边形7的内部，这个平行四边形图案和平行四边形7同心，它的一个边长基本上等于较大的平行四边形的边长的一半。于是，在图2中，诸基站15，17，19和21形成同心的较小的平行四边形。

根据这个实施例，在同心的平行四边形图案中各个增加的诸基站15-22的频率集和由原来的诸基站形成的一个平行四边形中的诸频率集相同。这个平行四边形和最先提到的平行四边形7平行地位移，并且有一个中心基站，该中心基站有一个所说的第二个频率集，即中心基站有的频率集R。请参见图1，例如，由原来的诸基站10，36-38形成这样一个平行四边形。所有的这些基站原来都有频率集G。

在这个实施例的情形中，较小的平行四边形被如此定向，使得在较小的平行四边形的诸角上的附加的诸基站15，17，19和21有第一个频率集，即基站10原来有的频率集G。

在原来的诸基站之间的一个典型的距离约为1000米。作为上述的密度增加的一个结果，在密度增加的区域中的诸基站之间的距离将约为500米。

图3说明本发明的一个非常优先的例子，在该例子中进一步增加网络的密度。图3说明图2中有关的区域。通过使最先提到的中心基站10回复到它原来的第一个频率集G，实现该中心基站周围的这种进一步的密度增加。此外，在上述的较小的平行四边形，即由诸基站15，17，19和21定义的平行四边形的内部进一步安排8个基站28-35。我们根据和用于第一次密度增加相同的诸原理来实现网络的这种进一步的密度增加。

这样，我们在一个和较小的平行四边形同心的平行四边形图案中实现了进一步的密度增加，于是该平行四边形图案成为最小的平行四边形。最小的同心平行四边形的一个边长基本上等于所说的较小的平行四边形的所说的边长的一半。

放置在最小的同心平行四边形图案中的各个附加的诸基站的频率集是和在一个包含原来的诸基站的平行四边形中的诸频率集相同的，这个平行四边形和最先提到的平行四边形7平行地位移或重合并且有一个有第一个频率集G的中心基站。

我们如此定向最小的平行四边形，使得在最小的平行四边形的诸角上的附加的诸基站28，30，32和34有第二个频率集R。

令人惊奇地我们发现这种高度的密度增加也避免了在引言中提到的诸干扰问题，而尽管有这样一个事实，即在上述的例子中附加的诸基站15-21和28-35之间的距离短到大约250米。

根据本发明的一个优先的实施例，中心的基站和聚集在中心基站周围的附加的诸基站有一个基本上和其余的诸基站的发射功率相同的发射功率。这意味着因为每个小区在它自己的区域内是很强的，所以将有效地避免在两个相邻的有相同频率集的基站之间的诸干扰。网络也将在建立起来的城市区域中提供高度有效的户内复盖。

根据本发明的一个优先的实施例，我们能够用和上述的用于同样大小并以最先提到的平行四边形为边界的一个平行四边形内部的相同的方式在最先提到的在原来的诸基站11-14之间扩展的平行四边形7的外部和附近的一个区域中实现密度增加。自然地，我们能用上述的方式将位于最先提到的平行四边形的外部的任何区域中的网络做得更加稠密。

在前面我们已经说过能够改变诸基站关于彼此和关于原来的诸基站的诸相对位置，并且也能够改变增加的诸基站的数量。

然而，因为如上所述网络的一个第一次密度增加以及网络的一个第二次密度增加提供了一个高密度的网络，在该网络中避免了诸干扰问题，所以上述的诸优先实施例是非常重要的。

根据本发明的一个优先的实施例，我们使一个或更多的中心基站和聚集在它们周围的增加的基站以及其它的诸基站在波瓣斜着指向下面的诸倾斜天线上发射和接收诸信号，从而限制了各个天线的作用范围。

当在另外一些情形中，例如，因为不能以任何其它的方式放置诸天线，从而使两个小区过分靠近，发生诸干扰时，也能够应用本实施例。例如，在一个建筑密度很高的区域中为诸基站选择最佳的诸位置可能是困难的。

也能将本发明用于那样一些例子，在那些例子中，例如，由于在城市建筑区域中存在着航道，根本没有地方能放置一个或两个附加的基站。

上面我们已经描述了根据一个4/12模式增加一个现有网络的密度的方法。然而，显然当建立一个完全新的网络时也能同样好地将本发明的方法用于增加常规的4/12模式的密度。

虽然上面参照本发明的许多用来举例说明的实施例，已经描述了本发明，但是我们应该懂得能够对诸单个基站的发射强度或诸呼叫和对它们的被诸实际情况迫使的诸位置做出许多修改。

因为在下面的权利要求书的范围内能够做出许多变化和修改，所以不能认为本发明被限制在它的上述的和已经说明了的诸实施例中，

Claims (7)

1.一种为了增加一个用于移动电话的发射机和接收机网络的密度的方法，所说的网络包括诸基站，每个基站都有三个小区，这些小区的方向相互分开120度，其中属于这三个小区的一个基站工作在相互不同的诸信道，即诸频率上，其中至少四个不同的基站在诸小区中有相互不同的诸频率集，所以在四个基站的所说的诸小区中的每一个工作在不同的频率，其中诸基站(1)彼此之间被放置成使诸小区(2，3，4)形成六角形图案，所述六角形图案以一种重复的方式，即一种所谓的4/12频率模式放置不同频率集的诸基站，其中将诸基站彼此之间基本上等距离地沿两条或更多条基本上平行的直线(5，6)放置，其中在第一条直线(5)中的每一个相隔一个的基站有一个给定的第一个频率集且每一个其它的基站有一个给定的第二个频率集，其中沿着第二条直线的每一个相隔一个的基站有一个给定的第三个频率集和沿着所说的第二条直线(6)的每一个其它的基站有一个给定的第四个频率集，其中由于六角形图案，沿一条直线(5)的诸基站相对于在一条相邻直线上的诸基站移动一个距离，该距离一般地对应于沿同一条直线放置的两个基站之间的距离的一半，本方法的特征在于通过使一个中心基站(10)的频率集改变成和位于所说的平行四边形图案(7)的诸角中的所说的诸基站(11-14)相同的频率集(R)，中心基站(10)原有一个第一个频率集(G)并位于一个一般是平行四边形的图案中，该平行四边形的诸角由四个基站(11-14)组成，它们离中心基站最近并且相互有同一个频率集，即一个第二频率集(R)；通过在所说的平行四边形图案(7)的边界内部安排增加的诸基站(15-22)；并且通过选择各个增加的基站(15-22)的诸频率集，使得它们的诸小区的频率或诸频率偏离最近的诸基站的诸小区的频率或诸频率，来实现一个第一次密度增加。

2.一个根据权利要求1的方法，其特征在于用8个增加的基站(15-22)，将这些增加的基站以一种平行四边形的图案安排在平行四边形(7)的内部，这个平行四边形图案和所说的平行四边形图案同心，所说的同心平行四边形的一个边长等于较大的平行四边形(7)的边长的一半；将增加的诸基站(15-22)放置在同心的平行四边形图案中，使得所说的增加的诸基站将有一个各自的频率集，它和原来的诸基站(10，27-29)组成的一个平行四边形中的频率集相同，所说的平行四边形和最先提到的平行四边形(7)平行地位移，并且有一个中心基站(12)，该中心基站有一个所说的第二频率集(R)，其中在较小的平行四边形的诸角上的增加的诸基站(15，17，19，21)有所说的第一频率集(G)。

3.一个根据权利要求2的方法，其特征在于通过使所说的中心基站的频率集转换回到原来的第一个频率集(G)，在最先提到的中心基站(10)周围实现一个第二次的进一步的密度增加；其特征在于将8个增加的诸基站(28-35)以一种平行四边形的图案安排在上述的较小的平行四边形内部，这个平行四边形图案和所说的较小的平行四边形同心；最小的同心平行四边形图案中的增加的诸基站(28-35)有一个相应的频率集，它和由原来的诸基站定义的一个平行四边形中的频率集相同，所说的平行四边形和最先提到的平行四边形平行地位移或和最先提到的平行四边形(7)重合并且有一个中心基站，该中心基站有所说的第一频率集(G)；在最小的平行四边形的诸角上的增加的诸基站(28，30，32，34)有所说的第二频率集(R)。

4.一个根据权利要求1，2或3的方法，其特征在于中心基站和聚集在中心基站周围的增加的诸基站(15-22；28-35)有一个和其余的诸基站的发射功率相同的发射功率。

5.一个根据权利要求1的方法，其特征在于使一个或更多的中心基站(10)和聚集在它们周围的增加的诸基站(15-22；28-35)以及其它的诸基站用波瓣斜着指向下面的诸倾斜天线发射和接收诸信号，从而限制了各个天线的作用。

6.一个根据权利要求1的方法，其特征在于在原来的诸基站(1)之间的距离有1000米的量级；其特征还在于在接着为增加网络密度的两个基站之间的最短的距离约为250米。

7.一个根据权利要求1的方法，其特征在于增加一个区域的密度，该区域以最先提到的平行四边形(7)为边界并在平行四边形(7)的外部，平行四边形(7)是在原来的诸基站(11-14)之间扩展形成的，并增加在一个有相同大小和所说的平行四边形连接的平行四边形内部的一个区域的密度。

Images