DE60124149T2 - Verfahren zur bestimmung des minimalen abstands zwischen frequenzkanälen in vorgewählten basisstationszellen - Google Patents

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des minimalen Abstandes zwischen Frequenzkanälen in vorgewählten Basisstationszellen innerhalb eines Mobiltelefonnetzwerkes, die zum Beispiel im Gebiet einer Stadt lokalisiert sind, um einer Interferenz der Signale vorzubeugen.
• Stand der Technik
• Ein System und ein Verfahren zur effizienten Zuteilung einer Vielzahl von Kanälen zu einer Vielzahl von Knoten in einem Funkverkehrssystem ist im Dokument WO 0 059 251 A offenbart.
• In der Vergangenheit hat eine Kanalzuteilung zu Basisstationszellen in einer Weise, die ein Vermeiden von Interferenz, die sich unvorteilhaft auf eine Verbindungsqualität auswirkte, möglich machte, wiederholte Interferenzmessungen und die Expertise von Netzwerkplanern zur korrekten Interpretation der Messergebnisse verlangt. Um eine Vermeidung solcher Interferenz sicherzustellen, ist die Software PEGASOS eingesetzt worden, die zur Bestimmung des Frequenzplans dient. Die Software unterstützt eine Zuteilung von Kanälen zu den Basisstationszellen und eine grafische Darstellung des theoretischen Netzwerkbereiches, die so genannte Netzwerkabdeckung, durch Verwendung mathematischer Ausbreitungsmodelle, digitaler Landkarten mit darauf überlagerter Netzstruktur und der Liste der Frequenzkanäle, welche einem bestimmten Operator zugeordnet sind. In der Praxis gewährleisten theoretische Berechnungen nicht immer eine ausreichende Genauigkeit. So haben die Entwickler der Software PEGASOS eine zusätzliche Korrekturdatenquelle, bezeichnet als Interference Optimisation Tool (IOT), vorgesehen, die eine Matrix der realen Interferenzbeziehungen beinhaltet. Die IOT-Tabelle ist in der Tat eine Liste der minimalen Abstände von Frequenzkanalälen zwischen ausgewählten Basisstationszellen und jenen Kanälen innerhalb einer anderen Zelle, die mit ihnen interferieren werden, wenn die Abstände zwischen ihnen kleiner als die in der Tabelle angeführten sind. Mit anderen Worten, die IOT-Tabelle beinhaltet eine Liste von Kanalbeschränkungen, die angewendet werden müssen, um Interferenzen, welche eine Rufqualität mindern, zu vermeiden. Zusätzlich berücksichtigt die IOT-Kanalbeschränkung verschiedene Qualitätsanforderungen für spezielle, logische Kanäle GSM (BCCH, TCH), die für bestimmte Frequenzkanäle eingeführt worden sind. Ein Netzwerkplaner gibt Arten nicht zugelassener Interferenzbeziehungen – die in der Spezifizierung von PEGASOS definiert worden sind – in die IOT-Tabelle ein und benutzt dabei ein spezielles, auf eigener Erfahrung in der Interpretation von ausgeführten Feldmessungen gestütztes Interaktionsprogramm. Bisher fehlte es an einem Verfahren zur Bestimmung der minimalen Abstände zwischen Kanälen, die unabhängig von einer subjektiven Beurteilung des Planers wäre, d.h. einem solchen, das eine glaubwürdige Basis zur Erstellung einer glaubwürdigen IOT-Tabelle bilden könnte.
• Offenbarung der Erfindung
• Gemäß der Erfindung werden am Anfang mindestens zwei spezifische Kanalabstände (Z_i) definiert, denen eine bestimmte Differenz der Signalleistung zugeordnet wird. Dann wird eine Reihe von Messungen P_i längs der vorbestimmten Messstrecken ausgeführt, die im Bereich der Zellen der ausgewählten Basisstationen angeordnet sind. Die Messung P_i besteht in der Aufnahme der Referenznummern der empfangenen Kanäle, Leistung der Signale in jedem dieser Kanäle, der Basisstations IDs und der geographischen Koordinaten des Messpunktes. Außerdem wird für jede Zelle der mittlere Spitzenverkehr und der mittlere Tagesverkehr registriert. Für jedes Zellenpaar wird die mittlere Anzahl der Rufe aus Zelle 1 zu Zelle 2 und umgekehrt in Spitzenzeiten und als mittlerer Tageswert registriert. Dann wird für jede Messung P_i ein Fragment bestimmt, in welchem die Entfernung zwischen einem beliebigen Punkt dieses Fragments und dem Punkt der Messung P_i kleiner ist, als die Entfernung zwischen einem solchem Punkt und einem anderen Punkt einer Messung P_i. Im nächsten Schritt wird ein Gewicht W_i für jede Messung P_i bestimmt, das einer Fläche jedes der oben erwähnten Fragmente gleich ist und jeder Messung P_i wird eine spezielle Servicezelle S_i zugeordnet, wobei jene mit dem stärksten empfangenen Signal ausgewählt wird. Nachfolgend wird für jede einer ausgewählten Servicezelle S zugeordneten Messung P_i(S) eine Differenz zwischen Signalleistung der Zelle S und der Leistung jedes der aus anderen Zellen empfangenen Signale, bezeichnet als K_i(S), berechnet. Daraufhin werden für jeden der definierten Abstände Z_I die Summen SUM_SK (Z_i) der Gewichte W_i(S) aller jener Messungen P_i(S) berechnet, für welche die errechnete Leistungsdifferenz niedriger als die einem bestimmten Abstand Z_i zugeordnete Signaldifferenz ist. Für jede der Zellen K_i(S) wird dann ein Faktor der Interferenz q_SK(Z_i) mit einer ausgewählten Servicezelle S_i berechnet, der einem Quotienten der Summe SUM_SK(Z_i) und der Summe der Gewichte W_i(S) aller Messungen P_i(S), die dieser Servicezelle S_i angehören, entspricht. Danach wird für jede analysierte Zelle K_i(S) der Wert der folgenden Formel berechnet: (α·TT(S) + βTT(S) + δ·HT(S) + γ·HB(S))·qSK(Zi),wobei α, β, δ und γ nicht-negative, durch den Operator des Systems ausgewählte Faktoren bilden. T_T(S) stellt den mittleren Tagesverkehr in der Zelle S_i dar, T_B(S) stellt den mittleren Spitzenverkehr in der Servicezelle dar, H_T(S) stellt die durchschnittliche tägliche Zahl an Rufen zwischen den Zellen S und K(S) dar und H_B(S) steht für die mittlere Zahl solcher Anrufe in Spitzenverkehrszeiten. Im letzten Schritt wird jeder Zelle K_i(S) ein minimaler Kanalabstand zwischen solcher Zelle K_i(S) und einem Kanal einer ausgewählten Servicezelle S zugeordnet, der dem größten Abstand Z_i entspricht, für welchen der Wert der vorstehenden Formel kleiner oder gleich 1 ist.
• Das Verfahren nutzt leicht erhaltbare Messdaten und Verkehrsdaten, die bereits innerhalb des Systems verfügbar sind, weil Operatoren diese für verschiedene andere Zwecke sammeln. Die Genauigkeit der erhaltenen Interferenzwerte, die durch Anwendung dieser Prozedur, also automatisch und objektiv, erreicht werden, ist mit den mit dem traditionellen Verfahren erreichbaren Ergebnissen vergleichbar. Dieses Verfahren macht auch eine viel größere Netzwerkoptimierung möglich, da Planer sich nicht mehr länger mit zeitaufwendiger Analyse von Messdaten beschäftigen müssen.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Die praktische Anwendung der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, wobei 1 das Wirkungsprinzip der Software PEGASOS zeigt, 2 beispielhaft Netzzellen mit potentiellem Interferenzbereich ihrer Basisstationen zeigt und 3 eine Teilung dieser Zellen in Messfragmente illustriert.
• Ausführungart der der Erfindung
• Nachstehend wird die Nutzung der Erfindung zur Erstellung einer IOT-Tabelle beschrieben, die von der Software PEGASOS, wie in 1 dargestellt, verwendet wird. Im Rahmen der erhaltenen Lizenz dürfen Basisstationen eines Mobilfunkoperators innerhalb eines bestimmten Gebietes ihr Signal unter Verwendung bestimmter Frequenzkanäle mit vorbestimmten Referenznummern senden. Die Spezifikationen der Planungssoftware beinhaltet eine bestimmte Zahl von Interferenzrelationen, von welchen für die Darstellung der Erfindung die Relationen BTA, TTC und BTC ausgenutzt werden.
• Aus diesen Relationen folgen drei minimale Kanalabstände, die entsprechend als Z₁, Z₂ und Z₃ bezeichnet werden. Die Relation vom Typ BTA ist ein Verbot für benachbarte Kanäle, was bedeutet, dass zwei ausgewählte Stationen ihre Signale nicht in gleichen oder benachbarten Kanälen senden dürfen. Daher beträgt der minimale Kanalabstand Z₁ zwei Kanäle. Diesem Abstand (Z₁) ist die minimale Signaldifferenz (d.h. gefordertes Verhältnis C/I) von 3 dB zugeordnet. Die zwei anderen Relationen (TTC und BTC) bilden Zwischenkanalverbote. D.h. dass jeder der Abstände Z₂ und Z₃ einen Kanal beträgt. Die Signaldifferenz für Z₂ beträgt 9 dB, jene für Z₃ 12 dB.
• Mit einem Fahrzeug mit eingebautem Meßsystem TEMS werden im Bereich ausgewählter Zellen eine Reihe Messungen längs vordefinierter Messstrecken durchgeführt. Diese Messstrecken werden durch den Planer so definiert, dass sie ein reguläres Netz im ganzen analysierten städtischen Bereich, zusammen mit seiner näheren und weiteren Umgebung, bilden. Das System TEMS ist ein Standardmesswerkzeug, das von Mobilfunkbetreibern angewendet und von Ericsson angeboten wird. Registrierte geographische Koordinaten (Länge und Breite) des Messpunktes werden durch den im Fahrzeug installierten GPS-Empfänger empfangen. Gleichzeitig werden Referenznummern der Kanäle, auf welchen TEMS Signale empfangen werden, zusammen mit den Werten der Signalleistung innerhalb jedes Kanals und IDs der entsprechenden Basisstationen registriert. Die mit Messungen P_i verbundenen Daten werden dann in das geografische Informationssystem (GIS) eingelesen und mit aus der analytischen Geometrie bekannten Methoden ein gegebener Geländeausschnitt in mit konkreten Messungen P_i verbundene Fragmente geteilt. Ein Entfernungsminimum zwischen einem gegebenen Oberflächenpunkt und dem Messpunkt bestimmt, ob ein solcher Punkt den Teil eines entsprechenden Messfragments P_i bildet. Daraus folgt, dass Messfragmente die Gestalt von Vielecken aufweisen. Zeichnung 2 verbildlicht zwei Beispielbasisstationen (1, 2) und ihre zugehörigen Zellen (3, 4). Die Pfeile zeigen die Wellenausbreitungsrichtung von Antennen beider Stationen an. Sollten die Kanäle falsch ausgewählt worden sein, können diese Stationen im gemeinsamem, mit 5 bezeichneten Bereich interferieren.
• Zeichnung 3 stellt das oben beschriebene Netzwerkfragment dar, in welchem die Messungen P_i ausgeführt wurden und welches dann in die vieleckigen Messfragmente geteilt worden ist. Messfragmente P₁₃, P₁₉ und P₂₀ befinden sich im gemeinsamem Bereich 5 der Zellen 3 und 4, in welchem eine Interferenz voraussichtlich auftritt.
• Jeder Messung P_i wird ein Gewicht W_i zugeordnet, das der Oberfläche des mit der entsprechender Messung verbundenen Vielecks (Fragments) gleich ist. Nach Ermittlung der Gewichte aller Messungen wird bestimmt, welche Servicezelle S_i das als Teil der Messung P_i empfangene Signal gesendet hat, und zwar durch Beurteilung der maximalen Signalleistung im entsprechenden Punkt.
• Dann wird für jede der Zelle S zugeordnete Messung P_i(S) die Differenz der Leistung des für diese Zelle eindeutigen Signals und der Leistung aller übrigen, aus anderen Zellen K₁(S) empfangenen und im gegebenen Punkt registrierten Signale, berechnet. Daraufhin wird die Summe SUM_SK(Z₁) der Gewichte W_i(S) für alle jene Messungen P_i(S) berechnet, für welche die errechnete Leistungsdifferenz kleiner als 3 dB, d.h. kleiner als der Wert des Kanalabstandes Z₁, ist. Die gleiche Methode wird zur Berechnung der Gewichtssummen SUM_SK(Z₂) und SUM_SK(Z₃) unter Benutzung der Signalleistungsdifferenzen, die den zwei übrigen Kanalabständen zugeordnet worden sind, verwendet. Dann werden für jede Zelle K₁(S) Interferenzfaktoren q_SK(Z₁), q_SK(Z₂) und q_SK(Z₃) mit einer gewählten Servicezelle S_i nach der Formel:

  

  berechnet, wobei ΣW_i(S) das gesamte Gewicht aller dieser Servicezelle S zugeordneten Messungen P_i(S) bedeutet. Auf Grundlage der drei errechneten Faktoren q_SK wird für jede analysierte Zelle K_i(S) der Wert des unten angeführten Ausdruckes berechnet. (α·TT(S) + βTβ(S) + δ·HT(S) + γ·HB(S))·qSK(Zi), [2]wobei α, β, δ und γ nicht-negative, durch den Operator des Systems ausgewählte Faktoren bilden. T_T(S) stellt den mittleren Tagesverkehr in der Zelle S_i dar, T_β(S) stellt einen mittleren Verkehr in der Servicezelle in der Spitzenzeit dar, H_T (S) stellt die mittlere tägliche Anzahl der zwischen den Zellen S und K(S) hergestellten Rufverbindungen dar und H_B (S) steht für die mittlere Anzahl solcher Verbindungen, die in der Spitzenzeit hergestellt werden. Beispielwerte dieser Faktoren betragen: α = 10, β = 10, δ = 0,001 und γ = 0,001.
• Die in diesen Berechnungen verwendeten Daten werden von Netzoperatoren routinenmäßig gesammelt. Diese Daten schließen den mittleren Verkehr in Spitzenzeiten und den mittleren Tagesverkehr in der Zelle wie auch die Zahl der zwischen den Zellen hergestellten Verbindungen in Spitzenzeiten und im täglichen Durchschnitt, d.h. Verbindungen, die zwischen Zelle 1 und Zelle 2 und umgekehrt in einem bestimmten Zeitbereich hergestellt werden, ein. Gemittelte, in diesem Beispiel beschriebene Daten werden aus dem wohlbekannten Datenaufnahmesystem METRICA entnommen, das für statistische Analysen eines Mobilfunknetzes angewendet wird. Daten aus dem System METRICA werden neben anderen Zwecken für eine Dimensionierung des Netzwerkes und zur Qualitätsbeurteilung der angebotenen Diensileistungen benutzt.
• Nach Beendigung dieser Berechnungen wird jeder potentiell interferierenden Zelle K_i(S) ein minimaler Abstand der Kanäle der Servicezelle S zugeordnet. Dieser Abstand ist dem größten der Abstände Z₁, Z₂ und Z₃ gleich, für welchen der Wert des Ausdruckes [2] kleiner oder gleich 1 ist. In dieser Weise wird die IOT-Tabelle gebildet, die gemäß der Spezifikation der Planungssoftware eine Zeilenstruktur aufweist. Zwei Beispielzeilen der IOT-Tabelle sind nachstehend dargestellt:

  
• Der ersten Zeile ist entnehmbar, dass für ein Vermeiden von ungewollten Interferenzen die Basisstation Nummer 1 einen minimalen Kanalabstand zwischen ihren Kanälen und Kanälen zweier anderer Stationen haben sollte, nämlich einen Einkanalabstand (Relation TTC) von der Station Nummer 3 und einen Zweikanalabstand (Relation BTA) von der Station Nummer 6. Die zweite Zeile der IOT-Tabelle zeigt, dass auf die Station Nummer 6 drei Stationen, d.h. Station Nummer 1 (minimaler Zweikanalabstand – Relation BTA) und Stationen Nummer 3 und 5 eine Signalqualität beeinträchtigend sein können (in beiden Fällen sollte minimal ein Einkanalabstand gegeben sein – Relation BTC). Eine Datei mit einer solchen IOT-Tabelle bildet eine Korrekturdatenquelle für das Programm PEGASOS. Natürlich kann das Verfahren gemäß der Erfindung auch für andere Software zur Erstellung eines Frequenzplans angewandt werden, d.h. man könnte eine andere Definition der minimale Kanalabstände Z vorsehen und eine andere Prozedur zum Sammeln der Daten über Verkehr und der hergestellten Verbindungen angewenden.

Claims (1)

1. Verfahren zur Bestimmung der minimalen Abstände von Kanälen von ausgewählten Zellen eines Mobilfunknetzes, dadurch kennzeichnet, das es die Schritte umfasst: Definieren mindestens zweier spezifischer Abstände Z_i, welchen dann eine entsprechende Signalleistungsdifferenz zugeordnet wird; Ausführen einer Reihe von Messungen P_i längs vordefinierter Messstrecken, die im Bereich der Zellen der ausgewählten Basisstationen angeordnet sind, und für jede dieser Messungen P_i Registrieren a) der Referenznummern der Kanäle, deren Signale empfangen werden, b) der Signalleistung in jedem Kanal und der IDs der Basisstationen, c) der geographischen Koordinaten des Punktes, an welchem die Messung durchgeführt wird; für jede Zelle Registrieren des durchschnittlichen Spitzenverkehrs und des mittleren Tagesverkehrs; für jedes Zellenpaar Registrieren einer mittleren Anzahl der übertragenen Rufe von einer Zelle 1 zu einer Zelle 2 und umgekehrt; Bestimmen eines Fragments für jede Messung P_i, in welchem eine Entfernung zwischen einem beliebigen Punkt dieses Fragments und dem Messpunkt P_i kleiner als die Entfernung eines solchen Punktes von einem Punkt einer anderen Messung P_i ist; Bestimmen eines Gewichtes W_i für jede Messung P_i, das der Fläche jedes dieser Fragmente gleich ist; Zuordnen jeder Messung P_i zu einer konkreten Servicezelle S_i, wobei jene mit dem im gegebenen Bereich stärksten empfangenen Signal ausgewählt wird; für jede einer ausgewählten Servicezelle S zugeordneten Messung P_i(S) Berechnen einer Differenz zwischen der Signalleistung aus der Zelle S und der Leistung jedes der übrigen Signale, die aus anderen, als K_i(S) bezeichneten Zellen, empfangen worden sind; für jeden definierten Abstand Z_i Berechnen der Summe SUM_SK(Z_i) der Gewichte W_i(S) aller jener Messungen P_i(S), für welche die berechnete Leistungsdifferenz kleiner als die einem bestimmten Abstand Z_i zugeordnete Differenz ist; für jede der Zellen K_i(S) Berechnen des Interferenzfaktors q_SK(Z_i) mit einer ausgewählter Servicezelle S_i, der einen Quotienten der Summe SUM_SK (Z_i) und der Summen der Gewichte W_i(S) aller Messungen P_i(S), die dieser Servicezelle S_i angehören, bildet; Berechnen der nachfolgenden Formel für jede der analysierten Zellen K_i(S): (α·TT(S) + βTB(S) + δ·HT(S) + γ·HB(S))·qSK(Zi),wobei α , β, δ und γ nicht-negative, durch den Operator des Systems ausgewählte Faktoren bilden, T_T(S) den mittleren Tagesverkehr in der Zelle S_i darstellt, T_B(S) den mittleren Verkehr in der Servicezelle S in Spitzenzeiten darstellt, H_T(S) den mittleren Tageswert der übertragenen Rufe zwischen den Zellen S und K_i(S) darstellt und H_B(S) für den Mittelwert solcher Verbindungsherstellungen in Spitzenzeiten steht, und für jede Zelle K_i(S) Zuordnen eines minimalen Kanalabstandes zwischen einem Kanal in dieser Zelle K_i(S) und einer ausgewählten Servicezelle S, der einem größten Abstand Z_i gleich ist, für den der Wert der oben angeführten Formel kleiner oder gleich 1 ist.