CN1278993A - 用于确定用于通信连接的最佳服务器的无线电话服务规划系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种无线电话服务规划系统(10)和方法,通过除了通信单元(22)与多个其它通信单元(24a－24c)之间的路径损耗信息(38)之外,同时利用干扰信息(46),如误码率数据,确定基于干扰的通信门限,来确定通信系统中的最佳服务器。该种无线电话服务规划系统(10)和方法可以根据基于干扰的通信门限信息,生成表明了多个其它通信单元(24a－24c)中最可能适用于该通信单元(22)的最佳服务器的图象。另外,本系统还通过利用用于某个通信单元的可变信号门限数据(32),使其能够在考虑到变化门限极限的情况下灵活地确定最佳服务器的站址。如果需要,本系统还可以通过从移动通信单元和其它通信单元的角度考虑高度差异及其影响,来进行三维最佳服务器规划。

Description

用于确定用于通信连接的最佳服务器的 无线电话服务规划系统和方法

本发明一般涉及一种用于确定用于多个其它通信单元中的某个通信单元的通信连接的最佳服务器的系统和方法，具体涉及用于确定用于始发一次通信，如一次呼叫的最佳服务器的无线电话服务规划系统和方法。

众所周知，系统规划员通常利用无线电话服务规划方法和系统，来确定多个其它通信单元中的哪一个，如一个蜂窝基站，是用于提供与另一个通信单元，如一个移动单元的通信连接的最佳服务器。常见的无线电话服务规划系统和方法通常均提供有服务器图象，其用于提供最有可能为位于某个特定位置上的移动单元提供最佳服务的固定通信单元的彩色地图。通常，现有的无线电话服务规划系统和方法主要是根据，其所估计或测量出的某个特定位置上的路径损耗，来产生最佳服务器图象的。而一般情况下，路径损耗是针对某个地理区域上的一系列位置点来进行定义的。例如，现有的系统通常的作法是将所规划的区域环境分为多个X×Y平方米的笛卡尔矩形或平铺块(tile)，同时其通常并不考虑干扰因素而直接使用信号强度级。所得的彩色分布图便代表了天线覆盖区，由此系统规划员便能够以视觉方式来确定某个给定固定通信单元的覆盖区域。然而，实践中发现对许多无线电话系统，此类系统并不能提供十分准确的覆盖区模型，特别是当给定的无线电话通信系统中存在建筑物多，话务密度高，高度变化大和其它影响因素时，情况尤为突出。其原因在于，常规系统主要是通过确定路径损耗来进行规划的，由于上述这些其它因素，由其它通信单元、物理障碍和高度变化所引起的干扰和退化可能会使某个固定通信单元实际上被确定为不适宜的最佳服务器。因此，常规的最佳服务器检测系统可能会误将，在正常工作条件下可能失去与某个通信单元的通信的服务器，指定为最佳服务器。这些因素可能会导致不良的系统规划，同时需要花巨资来重新对价值百万美元的系统进行配置。

此外，常规的无线电话服务规划系统和方法，通常不允许以可变的方式来为各个固定通信单元分别设置信令门限，以允许用户能以更为灵活的方式来对系统进行规划，以克服系统内的可察觉出的低通信品质链路所造成的问题。此外，典型的无线电话服务规划系统也没有考虑移动通信单元在固定通信单元通信区域内的运动速率。因此，如果移动通信单元正在以较快的速率靠近或远离固定通信单元，则实际上另一个固定通信单元也许更适合作为在此种情况下的最佳服务器。因此，当系统是利用常规的规划工具来进行规划时，移动通信单元很可能会不适当地脱离该系统，原因在于在规划处理的过程中并没有对此种情况进行考虑。

因此，目前有对现有的无线电话服务规划系统和方法进行改进的必要，以使其能够更精确地确定用于多个其它通信单元的通信连接的最佳服务器。此类系统应能够向用户提供，更充分地表示了最符合实际情况的覆盖区域和用于某给定系统的最佳服务器的视觉图象或其它类型的表示。同时作为其特有的优点，其还要考虑那些可能会对确定最佳服务器构成影响的其它与系统相关的因素。

图1所示为根据本发明的无线电话服务规划系统的一种实施例的方框图。

图2所示为具有多个固定通信单元和所要利用根据本发明的一种实施例来确定其最佳服务器的移动通信单元的通信覆盖区的示意图。

图3所示为图1所示系统的详细方框图。

图4所示为用于例示，如图3所示的根据本发明一种实施例的系统的操作的一种实施例的流程图。

图5所示为根据本发明一种实施例的，可被产生以用于确定基于干扰的通信门限的曲线。

图6所示为根据本发明一种实施例的一个相关平铺块的最佳服务器的标识表格。

图7所示为根据本发明一种实施例的、图1和3所示系统所用存储器中所存储信息的示意表格。

图8．1和8．2所示为一个小区扇区利用常规方法所确定的最佳服务器覆盖区域，与根据本发明一种实施例所确定的最佳服务器覆盖区域之间差异的实例。

接下来将对一种用于根据基于干扰的通信门限，来确定通信系统中的最佳服务器的无线电话服务规划系统和方法来进行说明。首先该种系统和方法利用干扰信息，如误帧率数据，来确定基于干扰的通信门限。随后，该种无线电话服务规划系统和方法根据上述基于干扰的通信门限信息来生成，一幅用于表示最可能适用于该通信单元的最佳服务器的图象。另外，该系统还利用了通信单元，如移动通信单元的可变信号门限数据或基站接收门限，以允许在考虑可变系统门限界限的情况下以更为灵活的方式，来确定最佳服务器站址。

如果需要，该种系统还可以通过从移动通信单元和固定通信单元的角度来考虑高度变化及其效果，来提供三维最佳服务器规划。此外，该种系统还可以通过考虑话务密度分布来方便最佳服务器的确定，使得将控制信道和话务信道之间上行链路和下行链路干扰的影响考虑在内，以能够更为精确地确定最佳服务器。

图1通过实例方式例示了一种无线电话服务规划系统10，其具有计算装置12，如工作站或其它具有合适配置的计算机，用于接收和分析基于干扰的通信门限输入数据14，来确定最佳服务器并产生可以被显示在计算机屏幕上，以让用户能够以视觉方式进行参阅的最佳服务器图象16。计算机12还包括存储器18，用于存储每个平铺块的信噪比数据，帧擦除率数据，基于每个小区或每个通信区域的信噪比信息，用于表示为某个覆盖区域所指定的每个平铺块的最佳服务器的最佳服务器数据，以及当将该系统用于数字蜂窝无线电话系统时的基站可变通信接受门限数据。根据基于干扰的通信门限输入数据14，该种系统10可以确定覆盖区中的某个通信单元，如移动通信单元和多个固定通信单元，如蜂窝基站之间的基于干扰的通信门限。上述基于干扰的通信门限所代表的含义是，上述移动单元与固定通信单元之间能够维持通信的可能性。可以定义包括瞬时或代表了呼叫建立时间和呼叫持续时间的较长时间段在内的，任何合适的维持时间段。其中，根据确定最佳服务器所需的分辨率，系统10可以同时考虑下行链路和上行链路干扰标准。计算机12将根据从基于干扰的通信门限输入数据14中所确定的基于干扰的通信门限，来生成一幅用于表示最可能适于移动单元的最佳服务器的图象。因此，与常规的最佳服务器服务规划系统和方法不同的是，本系统不仅仅是估算路径损耗数据。

基于干扰的通信门限输入数据14可以包括，用于移动通信单元与多个可能服务器之间的连接的上行链路和下行链路干扰值。干扰值可以包括用于该覆盖区内某个特定区域中的接收机和发射机，即移动单元和基站的特定信噪比的帧擦除率数据。干扰值优选地还包括，上行链路和下行链路衰落值，如对数正态分布衰落值，瑞利衰落值，Racian衰落值，或其它将通信路径中的障碍或其它的信号衰落因素考虑在内的合适衰落值。此外，干扰值还包括本技术领域中常用的路径损耗值。计算机12可以从应用软件，用户输入或其它合适的来源获得这些干扰值。

图2所示为被划分为多个小区域，如具有以诸如米为单位的X-Y维度或其它合适维度的平铺块22，的覆盖区20。出于例示的目的，图中所示移动通信单元位于平铺块T中，同时其需要对3个固定通信单元24a到24c(如蜂窝基站)进行估算，以确定这3个固定通信单元中哪一个是用于启动和维持与位于该平铺块T中的上述移动通信单元的通信连接，如呼叫的最佳服务器。对于本领域的技术人员来说，其所应理解的是，此处参照蜂窝无线电话系统所进行的说明只是本发明所适用的多种系统的一种实例。例如，也可以将本系统应用于包含有宏小区，微小区的系统，非蜂窝无线电话系统或任何其它合适的通信系统。然而，出于例示的目的，本说明书将仅参照蜂窝无线电话系统来进行说明。

图3所示为计算机12，其起到了信噪比确定器，基于干扰通信门限发生器和最佳服务器确定器的作用。系统10包括用户界面30，其可以是图形用户界面，通过其用户可以对来自其它应用软件的数据的输入和接收进行控制，输入门限数据或输入信息，以产生代表了用于给定覆盖区的通信链路特征的模型。例如，可以利用用户界面30来逐区域地，如逐小区或逐扇区地输入，移动通信单元通信接受门限数据，诸如门限级，(或服务器门限接受数据)32，以及用于所需服务器的可变接受门限级。该计算机通过用户界面30接收通信接受门限数据32，并将通信接受门限数据32存储到存储器18中。用户界面30还简化了可以被改变以模拟多个移动通信单元和／或固定基站之间的天线增益的变化的，移动通信单元和服务器天线增益数据34的输入。另外，计算机12还使用，表示移动通信单元所处位置，即平铺块的通信单元位置数据36。从中可以看出，尽管其可以通过用户界面30来输入此类数据，但如果需要，也可以从另一个应用软件或其它合适的数据源以自动方式来输入上述信息。系统10还使用通过路径损耗建模应用软件，如Motorola公司(Arlington Heights，Illinois，USA)所开发的Motorola Xloss，所推导出的常规路径损耗数据38。利用此类软件，可以确定多个可能服务器与所定义的通信单元之间的路径损耗值。

同时，其还利用调制解调器仿真器40来产生确定最佳服务器过程中所需用到的干扰值。调制解调器仿真器40模拟一条无线链路并允许用户利用无线信道模型，如城市模型(其中可以包括车辆(通信单元)速度42和合适的模型数据44)，来“损害”该无线链路，由此来模拟城市环境，乡村环境，山区环境或其它合适的环境。例如，对于城市模型，可以使用本领域中所常用的6射线典型城市(TU)模型。

调制解调器仿真器40输出由计算机12存储在存储器18中的帧擦除率数据46，以根据帧擦除率数据46来计算帧擦除率曲线。因此，对于给定的移动通信单元和固定通信单元，调制解调器仿真器40可以产生用于特定信噪比的、诸如下行链路帧擦除率数据46或帧擦除率曲线的干扰值。

优选地，调制解调器仿真器40可以产生使信噪比和移动通信单元速度互不相同的帧错率数据46。从所存储的FER数据中，计算机12可以插值计算出在确定用于任何合适通信单元速度的帧擦除率过程中所用的帧擦除率曲线。帧擦除率可以基于利用(出版于1990年11月28日，转让给即时受让人的)欧洲专利申请EP 0 399 845 A2中的方法所确定的接收信号强度指示(RSSI)。因此，调制解调器仿真器40可以利用所接收到的信号对已知序列的滑动相关或通过信道探测来确定RSSI，以获得用于传输上述信号的通信信道的时间扩散(time-dispersal)函数，和在相关性的相对最大值处的能量的积分分量的平方和，以对相关函数定义的能量进行积分，从而能够利用时间扩散函数来确定时间扩散回波中的能量。

计算机12使用干扰数据，以考虑相邻信道，或信道重用，以及由于上述操作所产生的干扰。例如，通过计算下行链路干扰可以对诸如数字通(GSM)类型系统中所使用的BSIC(基站标识码)进行解码，以模拟或“数学建模”移动通信单元“考虑”基站控制器(服务器)的控制信道的方式。在GSM型系统中，信道结构所采用的是站址标识方法，其利用了本领域中所常用的周期同步信道。系统10确定移动单元是否能够与该同步信道同步，或如果存在太多干扰而使其不能。系统10因此对该信道进行建模，以确定某个给定的移动通信单元是否将向基站报告其正考虑指示已与某个特定站址保持同步。

计算机12起到了用于根据建模所得环境中的噪声数量来确定信噪比的信噪比确定器48的作用。信噪比确定器48需要有，用于所需固定通信单元的控制信道的同信道和相邻信道用户的“所需功率对干扰功率比值”，以及所需固定通信单元的“所需功率对噪声最低限度比值”(其中功率=发射功率值-(路径损耗+衰落))作为其输入。

参照图3和4，在进行操作时，如图中方框50所示，系统10被启动。而计算机12在将所规划覆盖区20划分为多个平铺块之后，如图中方框52所示，一次选出一个平铺块，如平铺块T。如图中方框54所示，本系统随后选出所需的固定通信单元，如单元24a，并如图中方框56所示从路径损耗数据库38中取得路径损耗，同时确定与平铺块T中移动单元之间的通信的衰落值和用于平铺块T的固定通信单元24a的发射功率。其中可以从系统配置数据库中来获取发射功率值。衰落(瑞利)数据则可以从由计算机12通过执行本领域常用的能够生成瑞利衰落波形图的算法，所产生的一组曲线中获得。如果用到了对数正态衰落数据的话，则其可以从包含有用于每个平铺块位置的不相关随机对数正态衰落分布数据的数据库中获得。计算机12通过估算用于所选区域的所需固定通信单元的路径损耗，衰落和发射功率数据，来获得所需的信号强度指示数据。对于下行链路通信，通过从发射功率中减去固定通信单元的发射天线与对应的移动通信单元接收机之间的路径损耗加上信号的衰落分量来获得SSI。随后，计算机12便可以计算出该信号高于接收机噪声最低限度的分贝(dB)数。

如图中方框58所示，对于每个所选择的平铺块T，计算机12还估算上述路径损耗值和衰落值，以及其它固定通信单元24b和24c(它们是不适用的固定通信单元，因为在同时进行通信时其会引起干扰)的发射功率，从而变得不希望的信号强度指示。其所应理解的是，在需要时也可以考虑对于整个时间帧内不会出现的信号突发持续时间(如非连续发射操作过程中)。如图中方框60所示，计算机12将对应于每个固定通信单元信号功率的所需信号强度指示(SSI)加在一起。如图中方框62所示，计算机12判断，对于所选中的平铺块，是否已经完成了对所有小区的估算。如果没有，则该系统将继续对其它每个小区进行估算，并获得多种干扰值，如路径损耗数据，衰落数据和发射功率数据，以确定SSI。然而，如果已经完成了对所有小区(固定通信单元)的估算，则信噪比确定器48将计算所需信号功率，与相对于由其它固定通信单元的“非希望”信号功率所产生噪声的噪声的信噪比。其步骤如图中方框64所示。接下来将参照图4对下行链路通信进行说明，然而，其所应理解的是同样也可以通过类似的方式来对上行链路通信进行分析。

如上所述，系统10存储有代表了帧擦除率数据46的数据，其中对于用于离散通信单元速度的离散信噪比值来说，FER是被擦除帧的帧数与总帧数的比值。一旦存储完毕，计算机12便通过对用于给定速度和信噪比级的FER数据进行插值，以产生一条FER曲线。所得曲线的形状可以类似于图5所示的样子，其中通信单元速度为15km／hr。如图中方框66所示，利用所确定的S／N比数据以及所存储的帧擦除率数据46，计算机12便可以确定基于干扰的通信门限。计算机12针对所给定的车辆速度42，来查询如图5所示的对应曲线。随后其将根据所确定的S／N比，来确定基于干扰的通信门限。例如，如图5所示，如果S／N比等于6dB，则FER将等于0．2。如果FER=0．2，则一个帧将每10次被擦除2次。当信噪比为6db而车辆速度为15km／hr时，计算机将通过产生一个0-1之间的随机数，来确定是否擦除某个帧。

如图中方框68所示，计算机12随后确定该FER是否达到禁止固定通信单元始发呼叫的程度。如果该随机数小于或等于0．2，例如0．1，则计算机将判定该FER过高，将会由于该帧将很可能被擦除而使其无法继续维持通信。然而，如果该随机数大于0．2，例如0．5，则计算机12将判定该帧将不会被擦除，从而其可以维持通信。在此实例中，0．2是基于干扰的通信门限。其所应理解的是，也可以将除了FER数据之外的其它标准用作基于干扰的通信门限。例如，误码率，相位偏移和频率偏移均可以被用作从中可以推导出基于干扰的通信门限的干扰标准。如果根据这些干扰值，本系统确定该基于干扰的通信门限将会禁止给定固定通信单元的移动通信单元始发呼叫，则如图方框70所示该系统将确定在该覆盖区内是否还有任何其它的固定通信单元，以将其估算为最佳服务器站址。然而，如果该基于干扰的通信门限数据表明其不会禁止始发呼叫，则本系统将如图方框71所示，取用存储器18中所存储的可变接受门限数据32。

根据该可变接受门限数据32和基于干扰的通信门限，本系统通过利用如本领域中众所周知的用于GSM系统中的C1方程的始发门限级计算，来确定是否能够始发一次呼叫，或是否能够维持通信。其步骤如图中方框72所示。在GSM型系统中，在获得干扰值之后，计算机12通过对计算所得(估计)的信噪比和预先所存储的用于给定的通信单元速度设置的帧擦除率数据进行比较，来确定该通信单元是否可以对控制信道数据(具有BSIC的信道)进行解码。

因此，当信噪比足够大，即满足了C1条件时，则如图中方框74所示，本系统将记录下所指定服务器的所需信号强度指示。随后，如图中方框70所示，本系统将确定是否还有其它的小区需要进行估算。如果还有另外的固定通信单元需要估算，则本系统将选出另一个固定通信单元，如固定通信单元24b，并针对同一平铺块T，来对所新选中的上述固定通信单元进行相同的处理。该处理将重复执行，直到针对该单独一个平铺块，已对所覆盖区域内的所有固定通信单元完成了估算。随后，则将对覆盖区内的其它每个平铺块重复上述处理。

如果不需要考虑更多的固定通信单元或服务器，则如图中方框76所示，系统10将从所存储的理想SSI值中确定最佳服务器。本系统将对每个平铺块创建一个表明其最佳服务器站址的数据表，如图6所示用于平铺块T的表1。如图中方框78所示，如果对于该平铺块，没有一个固定通信单元具有可接受的SSI，则如图中方框80所示，本系统将指示对于该平铺块存在服务盲区。如果某个固定通信单元可以被视为最佳服务器，则本系统将确定是否还有另外的平铺块需要估算。如果还有，则本系统将继续执行如图中方框82所示的步骤。如果没有平铺块需要进行估算，则本系统将一直待命，直到任何另外的门限数据，天线增益数据，位置数据或任何其它数据发生了变动并且用户希望再次运行最佳服务器分析时。本系统优选地存储如图7中表2所示的数据，其中对于每个固定通信单元或服务器，除了记录有用于该小区对平铺块的信噪比数据，和用于该小区对平铺块的路径损耗数据之外，还列出有针对该小区的用于每个平铺块的信号强度。

因此，与简单地利用路径损耗数据相反，系统10利用移动通信单元特性或系统信令特性来确定最佳服务器。此外，本系统通过一个列表来区分最佳小区站址的优先次序，以使其在没有最高优先级的最佳服务器或当前容量不满足其使用条件的情况下，选用次最佳服务器。通过允许用户输入移动通信单元信号门限数据或服务器门限数据，操作者能够对本系统进行参数化，以估算是否可以通过改变呼叫始发信号门限级来改变覆盖区。为了便于计算，本系统优选地假设该移动通信单元位于每个平铺块上，同时将速度变化设置为0。然而如果需要，也可以另外再包括一个可变衰落因子以模拟移动通信单元在平铺块中的运动。因此，利用长距离上的衰落变化便可以模拟速度。如果对多个速度进行估算，或如果对于同一速度要进行多次随机数抽取，则基于干扰的通信门限，可以考虑针对每种速度的每个FER或每次随机抽取，以确定通信成功的概率。

图8．1和8．2所示为常规最佳服务器确定方法(图8．1中的图象)和基于上述系统和方法的改进最佳服务器确定方法(图8．2中的图象)之间差别的一个实例。如图所示，改进后的最佳服务器分析表明在由常规最佳服务器所通常表示为具有连续的可接受覆盖区的区域中将不得不出现更多次的越区切换，但是该服务器具有长距离始发的倾向。利用可变的接受门限级，可以产生图8．2所示的图象，以确定用于变化始发门限级的覆盖区变化情况。

在另一实施例中，通过获得代表了所指定通信单元或服务器的高度变化的高度干扰值，并进而根据该高度干扰值来确定最佳服务器，其可以提供三维最佳服务器分析的功能。例如，可以利用对应于移动通信单元或固定通信单元的各不相同高度的路径损耗数据，来确定用于位于同一建筑物中不同高度上的，或由于地形不平而处于变化高度上的，或由于桥梁或立交桥使其高度发生变化的各高度不同通信单元的最佳服务器。

另外，当上行链路通信过程中为移动通信单元分配了业务信道时，由于业务信道可能会与控制信道相邻，因此可能会由于其它通信单元占用同一信道而造成上行链路干扰。某个区域内的话务量越多，越可能会产生额外的干扰。最佳服务器确定方法还应将此种情况考虑在内，因此，计算机12还将接收和分析代表了给定通信单元的额外干扰的可变业务负载数据或业务密度数据。此数据可以作为额外干扰数据来通过用户界面30进行输入。

其应被理解的是，对于本领域的技术人员来说，本发明并不仅局限于上述特定实施例，显而易见在其多种方面，本发明可以具有多种其它的变型或修正。例如，固定通信单元也可以是诸如基于卫星的无线通信系统的移动通信单元。因此，本方面意欲涵盖隶属于本发明所附权利要求的精神和范围内的所有修正、变型和等价实施方案。

Claims (10)

1．一种无线电话服务规划方法，包括如下步骤：

根据基于干扰的通信门限，确定用于某个通信单元与多个其它通信单元之间通信连接的最佳服务器；和

根据该基于干扰的通信门限，产生表明了多个其它通信单元中最可能适于该通信单元的最佳服务器的可视最佳服务器图象。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于确定最佳服务器的步骤包括获得用于该通信单元与多个其它通信单元之间的连接的干扰值。

3．如权利要求1所述的方法，其特征在于确定最佳服务器的步骤包括估算可变通信接受门限。

4．如权利要求1所述的方法，其特征在于确定最佳服务器的步骤包括确定用于该通信单元的帧擦除率。

5．如权利要求2所述的方法，其特征在于上述干扰值是下行链路干扰值。

6．一种无线电话服务规划系统，包括：

确定装置，用于通过确定通信单元与多个其它通信单元之间的基于干扰的通信门限，来确定用于该通信单元与多个其它通信单元之间的通信连接的最佳服务器；和

可操作地耦合到确定装置的装置，用于根据基于干扰的通信门限，产生表明了所述多个其它通信单元中最可能的最佳服务器的可视最佳服务器图象。

7．如权利要求6所述的系统，其特征在于确定装置通过获得用于该通信单元与多个其它通信单元之间的连接的干扰值，来确定基于干扰的通信门限。

8．如权利要求6所述的方法，其特征在于确定装置通过估算可变通信接受门限来确定基于干扰的通信门限。

9．如权利要求6所述的系统，其特征在于确定装置通过确定用于该通信单元的帧擦除率来确定基于干扰的通信门限。

10．如权利要求7所述的系统，其特征在于所述干扰值是下行链路干扰值。