CN1134199C

CN1134199C - 蜂窝状无线电通信网中分析通信量探测的方法

Info

Publication number: CN1134199C
Application number: CNB971939152A
Authority: CN
Inventors: ��ΰ��; 奥里弗·何阿楚
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 2004-01-07
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: US5828962A; DE69727214D1; FR2747874A1; ES2214617T3; HK1017965A1; WO1997039598A1; CA2252006C; EP0894412A1; FR2747874B1; DE69727214T2; ZA973351B; DK0894412T3; CN1216667A; EP0894412B1; CA2252006A1; PL183086B1; BR9708698A; PL329334A1

Abstract

为了分析蜂窝状无线电通信网中基站支持的通信量探测，本发明方法利用了移动站相对于该基站和邻近基站所作的无线电参数测量。借助于被测参数的测绘数据，通过对这些测量所作的统计处理，可以至少在通信量密度大的区域内确定该蜂窝区范围内的通信量密度，从而让网络经营者选择安装新基站的最佳地点，这种方法尤其适用于微蜂窝结构。

Description

蜂窝状无线电通信网中分析通信量探测的方法

技术领域

本发明涉及对蜂窝状无线电通信网中基站支持的通信量探测(thelocalization of the treffic)进行分析的过程。

背景技术

在蜂窝状通信网中，蜂窝区内的通信量探测是个重要的问题。网络稠密度高于某一级别，微蜂窝化就不可避免。在微蜂窝网中，使用短距离基站形成包含在大型蜂窝区(伞形蜂窝区)内的小型蜂窝区(微蜂窝或微微蜂窝)。这类微蜂窝可以在局部通信量密度大的区域内减轻伞形蜂窝区负担。实际上，微蜂窝网的安装通常可通过把微蜂窝加到原有的较大型蜂窝网而实现。于是经营者就遇到了要对微蜂窝区确定最佳区站的问题。

这样，经营者需要某种能确定通信量密度大的区域的方法。通常，经营者根据其自己的市场数据来“推测”通信量密度大的区域，这样就把微蜂窝区设置在商业中心等附近的繁华街道上。实践表明，这种经验方法往往是无效的。

在带扇形天线的蜂窝区中，可以分析各种扇区的通信量分布，并通过扇区的旋转处理推断跨越连续方位角的通信量分布。该方法的缺点是实施较麻烦，而且在都市网中提供的结果很不精确。

另一种可能性是使用仿真基站，该仿真基站一面在蜂窝区内来回移动，一面统计试图与之登录的移动站。虽然此法可能是有效的，但是需要庞大的设施，故难以实施。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种探测蜂窝区内实际通信量的方法，以降低饱和度或微蜂窝化的观点指导无线电通信网的设计。

因此，本发明提出的一种用于分析蜂窝状无线电通信网中指定基站支持的通信量探测的方法，接受所述指定基站服务的每个移动站定期向所述指定基站发送测量样本，而每个测量样本包含了由所述移动站测量的无线电参数值，其中测量相对于所述指定基站和一组预定基站(邻近所述指定基站)中认同的若干邻近基站进行。该过程包括以下步骤：

—汇集所述指定基站接收的测量样本；

—以这样一种方式处理汇集的测量样本，即根据移动站发射的每个测量样本产生经处理的p个数据组的样本，每个数据组包含所述预定组中邻近基站之一的标识符和依赖于无线电参数值(由移动站相对于认同的邻近基站测得)的测量数据，对每个被处理样本的数据组排序，使排序为i(1≤i≤p)的组对应于相对所述组邻近基站测得的第i个最大无线电参数值；

-对被处理样本分类，对于在1与p之间的每个整数i，使每一类与一对排序i相关联，而排序i对由所述预定组中某基站的标识符和变化区间组成；对于在1与p之间的每个整数i，一方面当所述被处理样本中排序为i的数据组的基站标识符与同所述分类相关联的排序为i的成对基站标识符一致时，把被处理样本指定给该类别，另一方面，所述被处理样本中排序为i的数据组的测量数据位于同所述类别相关联的排序为i的成对之变化区间内；

—根据无线电参数的测绘数据，使各地域至少与某种分类相关联；以及

—根据指定给有关分类的样本数，估算所述地域内的通信量密度。

因此，探测工作依赖于对移动站所作的测量结果的处理，而在无线电资源管理范畴内，这类测量在大多数蜂窝网中无论如何都是必需的。测量结果以实时方式捕获，继而构成统计处理的主体，使之能识别通信量密度大的区域。该方法需要有测绘数据，测绘数据可用经营者现成的预测工具计算，或通过执行测量横移用实验确定。

附图说明

通过下面参照附图对非限制性实施例的描述，可以看出本发明的其它一些特点与优点。

图1是蜂窝状无线电通信网的示意图，另外示出了用于实施本发明的一些装置；

图2是本发明分析过程的总体流程图；以及

图3至图7表示诸如图1所示一种网络中对通信量密度的估算。

具体实施方式

图1示出某蜂窝状无线电话网中的7个基站(BTS)10-16，每个基站10-16的覆盖区作为蜂窝区C0-C6，图1中用六边形示意表示。

在以下的说明中，假设蜂窝网是一种GSM型网络。在这类网中，每个基站都连接至称为基站控制器(BSC)的功能单元，每个BSC能控制一个或多个基站。因此，在图1的情况中，BSC20与基站10、14、15关联。

本发明利用了移动站MS所作的测量工作，并在GSM网中用于无线电链路的控制过程，尤其是控制蜂窝区之间间的转换。在建议GSM05.08(草案pr ETS300578，第二版，1995.3，欧洲电讯标准协会)中详述了有关的测量工作。每个基站向移动站提供一份清单，该清单用于识别准备由移动站监视的一组邻近基站。在GSM系统的情况下，邻近基站的标识符由广播信道(BCCH)载波频率数与6位标识码(BSIC)组成。基站向移动站提供被监视载波频率数。通过检查具有清单中某一频率的BCCH信道，移动站找出相应的标识码(BSIC)。移动站测量从其服务基站和邻近基站接收的功率电平，每个功率电平值按6位(参数RXLEV)以分贝编码，值RXLEV＝0对应于小于-110dBm的功率，值RXLEV＝63对应于大于-48dBm的功率(见建议GSM05.08)。

移动站在称为SACCH(“慢相关控制信道”)的信道中以480ms周期把这些测量结果送回其服务基站，即每隔480ms，移动站发送测量样本(包括与服务基站相关的参数RXLEV)，并且对于至少某些邻近基站发送参数RXLEV和相应的标识符(频率+BSIC)。该测量样本包含在以GSM术语编制的称为“测量_报告”的消息中。对于无线电链路控制方法而言，基站以称为“测量_结果”的消息把这些测量样本发送给BSC。

本发明提出一种对包含在这类“测量结果”消息里的信息进行处理的统计方法。消息记录单元21装在待研研究基站及其BSC之间的接口处(接口A-BIS)，用于检查该接口交换的消息，选录所述基站发送的“测量-结果”消息。在图1例中，假设待研究基站是蜂窝区C0中的基站10，基站组邻近后者，发送给被服务移动站的清单包括蜂窝区C1-C6中的基站11-16。记录装置21包括例如西门子公司销售的K1103型协议测试仪。把有关的测量样本记录在磁盘等存储媒体22上。记录的持续时间取决于分析通信量探测所需的测量样本数N。在大城市蜂窝区的情况下，通常需要数万个测量样本，该样本数的变化范围主要依赖于统计计算在可靠性与复杂性之间的折衷考虑。

如图2的流程图所示，装置21在步骤30汇集“测量-结果”消息。接下去的步骤31-36则由PC机一类的计算器23执行。

第一步包括对汇集的测量样本进行处理31。为了避免考虑因“车内”或“室内”环境所造成的某些衰落现象，把移动站相对于某邻近蜂窝区测得的功率电平RXLEV_NCELL(n)，表示为相对于该移动站从服务基站测得的场电平RXLEV_DL的相对值。于是，对于邻接n而言，可由CMC(n)＝RXLEV_DL-RXLEV_NCELL(n)限定测量数据CMC(n)，参数RXLEV_DL和RXLEV_NCELL(n)则由建议GSM 05.08规定。对于每个测量样本，以递降次序排列功率电平。于是，每个被处理的样本j(1≤j≤N)由p个数据组Id_i(j)、CMC_i(j)组成(1≤i≤p)，其中Id_i(j)表示邻近服务站的基站的同一性(频率BCCH与BSIC相联系)，由此使发出样本的移动站从被监视的邻近站中测得第i个最大的功率电平值；CMC_i(j)表示测量数据CMC的相应值。

接着把经处理的样本分类。每个类别k用p个排序的对A_i(k)、q_i(k)(1≤i≤p)限定，而每个排序对包括邻近基站C1-C6中一个基站的同一性A_i(k)和标引q_i(k)表示的变化区间。对于在1与p之间的每个整数i，标引q_i(k)可以取Qi值为1，2，…，Q_i，所以可以有Q_i个变化区间：[m_i(1)，M_i(1)]，…，[m_i(Q_i)，M_i(Q_i)]。如果对每个从1至p的值i对类别k指定经处理的样本j，则Id_i(j)＝A_i(k)，而CMC_i(j)∈[m_i(q_i(k))，M_i(q_i(k))]。可能的类别数似乎是个极大的形式([m_i/(m-p)！]xQ₁x…xQ_p，若m表示被监视的邻近基站数)，其实得到的类别数要小得多，而且可将它们当中的大部分予以忽略，因为它们包含了一个不足取的样本数。

根据测量数据CMC_i(j)的统计分布对经处理的样本j＝1，…，N确定限定类别的第i对的变化区间是有益的。于是在步骤32，计算器对每个排序i确定测量数据CMC_i的条带图，从而算出平均值E_i与标准偏差σ_i：

E_{i} = \frac{1}{N} Σ_{j = 1}^{N} CM C_{i} (j)

σ_{i}^{2} = \frac{1}{N} Σ_{j = 1}^{N} {({CMC}_{i} (j) - E_{i})}^{2}

在步骤33，用这两个参数E_i和σ_i限定与排序i相关的变化区间。在这方面可以提出三种可能性：

(i)对平均值限定Q_i＝2区间：[-∞，E_i]，[E_i，+∞]；

(ii)对平均值与标准偏差限定Q_i＝3区间：[-∞，E_i-σ_i]，[E_i-σ_i，E_i+σ_i]，[E_i+σ_I，+∞]；

(iii)对平均值、标准偏差和考虑了衰落的边际Δi限定Q_i＝3区间：[-∞，E_i-σ_i-Δ_i]，[E_i-σ_i-Δ_i，E_i+σ_i+Δ_i]，[E_i+σ_i+Δ_i，+∞]。

当然，可对各个排序i采纳不同的区间定义。业已指出，方法(iii)可得出最佳的结果，通常值Δ_i表示5～10dB的功率偏差。

一旦选择了变化区间，计算器23就执行步骤34的操作，即识别类别k并统计各类别的样本。该步骤可借助重复指令对N个处理的样本实施。对每个在重复指令期间检查的样本j，确定先前识别的一类别k是否对每个i满足Id_i(j)＝A_i(k_i)和CMC_i(j)∈[m_i(q_i(k))，M_i(q_i(k))]。若满足，在检查下一个样本前把指定给类别k的样本数C(k)增大一个单位。否则，把新的类别k′识别为与当前样本相关，并在检查下一个样本前对其指定的样本数C(k′)初始化为1。在步骤34结束时，可以剔除无意义的类别(小于低值的C(k))。

在步骤35，计算器使其一地域与在步骤34识别并保留的每一类别相关联。为实现这种关联，计算器本身根据测绘数据能对参数RXLEV：

—利用经营者现成的有关仿真软件进行计算；

—或通过试验予以测量，做法是制作一个或多个接收机，记录从基站10-16检测的通过蜂窝区C0及其附近地区的功率电平RXLEV。

如果设在某一地点的移动站检测从被研究基站和基站A_i(k)(i＝1，…，p)发射的功率电平而得出CMC_i(k)∈[m_i(q_i(k))，M_i(q_i(k))]，则该地点就属于与类别k相关联的地域。于是，与类别k相关联的该地域就是诸地域的某个交点，其中分别满足了不等式m_i(q_i(k))≤CMC_i(A_i(k))＜M_i(q_i(k))。

为说明起见，现在讨论某一类别k，排序1对包括蜂窝区C1中的基站11和区间[-18，18]，排序2对包括蜂窝C2中的基站12和区间[-4，23]，排序3对包括蜂窝区C6中的基站16和区间[-30，+∞](p＝3)，则基于测绘数据的关联计算能分别产生图3～5中用阴影线表示的地域Z1、Z2、Z3，最终与类别k相关联的地域是

Z = Z 1 \cap Z 2 \cap Z 3,

见图6。

根据每个类别的样本数和类别与地域的关联，计算器23估算有关地域内的通信量密度。与某一类别关联的地域内的基本通信量密度，原则上正比例于该类别的样本数除以该地域的面积。但是，属于若干地域的某些地点可能与不同的类别相关联，因此最好加入与有关类别相关的基本密度。为便于说明，现参照图7，如果面积为40的地域Z与C(k)＝2000样本的类别k关联，如果面积为50的地域Z′与C(k′)＝1000样本的类别k′关联，而且如果地域z与Z′有一交叠部分Z″(任意单位)，则除了地域Z″中的密度被估算为50+20＝70以外，地域Z中的估算通信量密度为2000/40＝50而在地域Z′中估算为1000/50＝20。

于是，可以把估算的通信量密度例如以绘图形式显示出来，让经营者确定安装新基站的最佳地点。

作为举例，通过在蜂窝区面积为0.23Km²的小区内人为地产生通信量，申请人已能证实分析通信量探测的方法具有良好的性能。被研究基站具有m＝6个邻近基站，用于分析通信量探测的邻近基站数p＝3。对于每个排序(上述方法(iii))，采用变化区间Q₁＝Q₂＝Q₃＝3。假定可能的类别数是3240，而被处理的有超出N＝81322个样本，只观察365个类别，其中作处理的只有20个类别(占观察的类别总数的5.5％，代表着样本总数N的91％，其它类别包含在无效样本数内)。实施本发明的处理方法，可以观察作为高度预测的通信量，应用的预测工具的探测精度级别在产生人为通信量的区域内可达到15米。

Claims

1.用于分析蜂窝状无线电通信网中指定基站(10)支持的通信量探测的方法，接受所述指定基站服务的每个移动站(MS)定期向所述指定基站发送测量样本，每个测量样本包含由所述移动站测量的无线电参数值，所述测量是相对于所述指定基站和邻近于所述指定基站的一组预定基站(11-16)中认同的若干邻近基站进行的，其特征在于，所述分析方法包括以下步骤：

汇集所述指定基站接收的测量样本；

以这样一种方式处理汇集的测量样本，即根据移动站发射的每个测量样本产生经处理的p个数据组的样本，每个数据组包含所述预定组中邻近基站之一的标识符(Id_i(j))和依赖于由移动站相对于认同的邻近基站测得的无线电参数值的测量数据(CMC_i(j))，对每个经处理的样本的数据组排序，使排序为i(1≤i≤p)的组对应于相对该组的邻近基站测得的第i个最大无线电参数值；

对处理的样本分类，对于在1与p之间的每个整数i，使每一类与一对排序i相关联，而排序i对由所述预定组中某基站的标识符(A_i(k))和变化区间([m_i(q_i(k))，M_i(q_i(k))])组成，对于在1与p之间的整个整数i，一方面当所述经处理的样本中排序为i的数据组的基站标识符与同所述分类相关联的排序为i成对基站标识符一致时，把经处理的样本指定给该类别，另一方面，所述经处理的样本中排序为i的数据组的测量数据位于同所述类别相关联的排序为i的成对之变化区间内；

根据无线电参数的测绘数据，使各地域(Z，Z′)至少与某些分类相关联；以及

根据指定给有关分类的样本数(C(k))，估算所述地域内的通信量密度；

其中移动站相对于基站测得的所述无线电参数就是由所述移动站从所述基站接收的无线电功率电平。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包含在由移动站发射的测量样本产生的经处理的样本数据组中的测量数据(CMC)是个差值，即所述移动站相对于所述数据组内认同的邻近基站测得的无线电参数值与所述移动站相对于所述指定基站测得的无线电参数值之差。

3.如权利要求1或2中任一所述的方法，其特征在于，对于在1与p之间的每个整数i，根据经处理的样本中排序为i的组的测量数据统计分布，确定与类别关联的排序为i的成对之变化区间。