DE602004009222T2

DE602004009222T2 - Verfahren und system zur funkversorgungsplanung mit einem lokalen doppelten raster

Info

Publication number: DE602004009222T2
Application number: DE602004009222T
Authority: DE
Inventors: Loris Stola; Daniela Maria Tealdi; Francesco Epifani
Original assignee: Telecom Italia SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: EP1714513B1; ES2297379T3; WO2005076645A1; US20070281706A1; DE602004009222D1; EP1714513A1; ATE374507T1; US7840218B2

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Funkkommunikations-Netz-Planung. Insbesondere findet die vorliegende Erfindung eine vorteilhafte, aber nicht exklusive Anwendung bei der Planung eines Funkkommunikations-Netzes für mobile Endgeräte, die eine Anzahl von (großen oder kleinen) Zellen aufweisen, die über einen bestimmten geographischen Bereich oder ein Territorium verteilt sind, auf die sich die folgende Erörterung ausdrücklich beziehen wird, ohne dadurch irgendeinen Verlust von Allgemeinheit zu bedingen.
Stand der Technik
Wie es bekannt ist, besteht der erste wesentliche Schritt eines Verfahrens zum Entwerfen und Planen eines Funkkommunikations-Netzes für mobile Endgeräte in einem Berechnen der sogenannten Zellen-Überdeckung(„Coverage"), d. h. von Ausdehnung und Merkmalen eines Bereichs rund um eine Funkbasisstation, in der funkelektrische Signale, die durch das mobile Endgerät empfangen werden, und von einer Funkbasisstation ausgestrahlt werden, gegebene Anforderungen erfüllen.
Im Allgemeinen ist dieser Bereich der Ort von Punkten, an denen die Stärke oder eine darauf bezogene Menge eines durch das mobile Endgerät empfangenen und von der Funkbasisstation ausgestrahlten funkelektrischen Signals einen gegebenen Schwellenwert überschreitet. Ein derartiger Schwellenwert kann unter Verwendung unterschiedlicher Kriterien definiert werden, von denen die am meisten angenommenen eine Erfassbarkeit eines Bezugskanals in dem durch das mobile Endgerät empfangenen funkelektrischen Signal und eine Übertragungsfehlerrate größer als ein Schwellenwert sind.
Traditionell enthält eines der am häufigsten verwendeten Verfahren zum Berechnen einer Zellen-Überdeckung eine radiale Abtastung des Bereichs rund im die Funkbasisstation entlang einer winkelmäßig gleichmäßig beabstandeten radialen Abtastlinie, die die Funkbasisstation und den Punkt verbindet, an dem eine der folgenden drei Größen, die als singulär betrachtet werden, als die Zellen-Überdeckung anzeigend betrachtet werden kann, zu berechnen ist: die Punktstärke des durch das mobile Endgerät empfangenen funkelektrischen Signals, der örtliche Mittelwert der Punktstärke des funkelektrischen Signals und der Medianwert des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke des funkelektrischen Signals.
Die Punktstärke ist der Wert des Betrags (oder der Hüllkurve) des funkelektrischen Signals in einem gegebenen Punkt des Bereichs, wobei die Dimensionen des Punkts im Wesentlichen gleich denen des physikalischen Elements sind, das verwendet wird, um die Punktstärke des funkelektrischen Signals zu messen: in diesem Fall die mobile Endgerätantenne von wenigen Zentimetern.
Der örtliche Mittelwert ist der Mittelwert der Punktstärke des funkelektrischen Signals innerhalb einiger zehn Wellenlängen Länge, der unter Berücksichtigung der bei der mobilen Funkkommunikation beteiligten Frequenzen eine Berücksichtigung von 5 bis 10 Meter langen Pfaden oder Bereichen von einigen zehn Quadratmetern Breite ergibt.
Der Medianwert des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke des funkelektrischen Signals ist ein resümierender statischer Wert, der, um eine zufriedenstellende Zuverlässigkeit (Vertraulichkeit) davon zu garantieren, durch Berücksichtigung einer entsprechenden Anzahl örtlicher Mittelwerte (10 bis 20) zu berechnen ist, was eine Berücksichtigung von 50 bis 100 Meter langen Pfaden oder einige Tauschend Quadratmeter breiten Bereichen ergibt.
Ein Messen der Punktstärke des funkelektrischen Signals ist gegenwärtig aufgrund der äußersten räumlichen Variabilität der funkelektrischen Signalstärke aufgrund der „feinen" Struktur (Größenordnung von Zentimeter) der umgebenden Umgebung keiner der Schlüsselpunkte bei der Entwicklung von Funkkommunikations-Netz-Planungswerkzeugen.
Ein Berechnen des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke des funkelektrischen Signals ist heutzutage bei Mobilfunkkommunikations-Netz-Planung aufgrund der Modellierungs- und Berechnungskomplexität und der großen Menge von zu verarbeitenden Umgebungsdaten (kartografische Datenbank) immer noch marginal.
Diese Größe wird im Allgemeinen nur während einer Überdeckungsberechnung für Mikrozellen (Zellen mit wenigen Meter vom Grund bzw. der Bodenfläche angeordneten Funkbasisstationen) berücksichtigt, die durch geringe territoriale Ausmaße (Durchmesser von einigen hundert Meter) gekennzeichnet sind und die die Minderheit (ungefähr 10%) der Zellen sind, die ein typisches Mobilfunkkommunikations-Netz bilden.
Ein Berechnen dieser Größe ist in der Tat für herkömmliche Zellen, d. h. Zellen mit einem Überdeckungsbereich mit einem Durchmesser von einigen Kilometer, wie beispielsweise große Zellen (Zellen mit an isolierten Masten angeordneten Funkbasisstationen) oder kleinen Zellen (Zellen mit auf Gebäudedächern angeordneten Funkbasisstationen) aufgrund der hohen Berechnungszeit und darüber hinaus der niedrigen Zuverlässigkeit der Ergebnisse bei diesen Abständen auszuführen.
Im Gegensatz dazu spielt ein Berechnen des Medianwerts des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke des funkelektrischen Signals eine Hauptrolle bei der Entwicklung von Funkkommunikations-Netz-Planungswerkzeugen, da diese Größe in den meisten Fällen den physikalischen Parameter darstellt, der zum Konzept der Zellen-Überdeckung gehört. Daher basiert heutzutage der Entwurf eines Mobilfunkkommunikations-Netzes im Wesentlichen auf einer elektromagnetischen Überdeckungsvorhersage auf der Grundlage der Medianwerte des örtlichen Mittelwerts.
Eine herkömmliche Zellen-Überdeckungs-Berechnung wird, manchmal auch als Zellen-Überdeckungs-Vorhersage bezeichnet, unter Verwendung einer niedrigen Umgebungsauflösung, d. h. durch Berücksichtigung von Daten, die die Merkmale der Umgebung innerhalb elementarer Bereiche beschreiben, die im Allgemeinen als Bildelemente bekannt sind, mit einer Seitenlänge von 50 oder 100 Meter ausgeführt.
Die Medianwerte des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke des funkelektrischen Signals entlang der Abtastzeilen werden unter Berücksichtigung der Energie berechnet, die von der Funkbasisstation abgestrahlt wird, einer offenen Umgebungsfortschreitungskurve, einem morphologischen Faktor, einem Urbanisierungsfaktor und einem orografischen Faktor (Brechung an natürlichen Hindernissen) berechnet.
Insbesondere zeigt die offene Umgebungsfortschreitungskurve die Dämpfung der funkelektrischen Signalstärke, auch bekannt als Ausbreitungs- bzw. Fortschreitungsverlust, in einem offenen Bereich, d. h. einem Bereich, der frei von Bäumen, Gebäuden oder durch Menschen hergestellten architektonischen Strukturen ist, und wird im Allgemeinen als eine halbempiri sche Beziehung als eine Funktion der von der Funkbasisstation ausgestrahlten Energie, eines Antennenabstrahlungsmusters, eines Abstands von der Funkbasisstation und dem mobilen Endgerät, einer Antennenhöchstleistung, Funkfrequenz und effektiven Antennenhöhe in Bezug auf den Grund bzw. die Bodenfläche ausgedrückt.
Der orografische Faktor, Urbanisierungsfaktor und der morphologische Faktor sind Korrekturfaktoren für die offenen Umgebungsfortschreitungskurve und beschreiben jeweils die Höhenmerkmale des geografischen Bereichs, die Gebäudemerkmale innerhalb von Bereichen mit auswählbaren Größen (z. B. 50 mal 50 Meter) und den geografischen Bereich ausgedrückt durch morphologische Klassen (bewaldet, am Seeufer, usw.), die, wie es bekannt ist, eine Ausbreitung bzw. ein Fortschreiten von funkelektrischen Signalen beeinflussen.
In einigen Fällen werden nur morphologische und Urbanisierungsmerkmale innerhalb des Bildelements, für das eine Berechnung des örtlichen Mittelwerts der funkelektrischen Signalstärke ausgeführt wird, berücksichtigt, wohingegen in anderen Fällen, die durch eine genauere Näherung gekennzeichnet sind, diese Merkmale die ganze Zeit über die Abtastzeilen berücksichtigt werden.
Zuletzt ist eine Berechnung einer Brechung an natürlichen Hindernissen der Gesichtspunkt, der eine komplexere Be- bzw. Verarbeitung der kartografischen Daten erfordert. Beginnend mit der Orografie wird ein Höhenprofil fortdauernd für jede Abtastzeile bestimmt und die Wechselwirkungseffekte (Signaldämpfung) mit den möglichen entlang der Abtastzeilen angeordneten Hindernissen werden durch Gebrauchen der klassischen Huyghens-Fresnel-Theorie berechnet, gemäß der auf derartige Wechselwirkungseffekte mit angemessener Zuverlässigkeit zugegriffen werden kann, indem jedes natürliche Hindernis durch ein äquivalentes virtuelles Hindernis (Bildschirm) mit einer Messerkantenform, einer Höhe gleich dem natürlichen Hindernis, einer infinitesimalen Dicke, das sich endlos senkrecht zur Ausbreitungsrichtung erstreckt und das einfallende elektromagnetische Signal perfekt absorbiert, ersetzt wird.
Andere fortgeschrittenere Ansätze sind anstelle dessen zur Berechnung einer Brechung an natürlichen Hindernissen durch Gebrauchen eines endlich dicken Bildschirms mit einer gerundeten Kante anstelle eines infinitesimal dicken Schirms ausgebildet. Jedoch sind die Ansätze basierend auf einem infinitesimal dicken Bildschirm die am häufigsten verwendeten, da sie einfach und an dieses bestimmte Problem auf der Grundlage einiger bekannter Algorithmen angepasst sind, die aus der Literatur abgeleitet und geeignet modifiziert und optimiert sind, um die Wirkungen aufgrund mehrfacher Hindernisse zu berücksichtigen. Beispiele für derartige bekannte Algorithmen sind das Epstein-Peterson-Verfahren, das Deygout-Verfahren und das Stretched-String- bzw. gestreckte Kette-Verfahren, wobei das Letztere durch ITU-R 526 empfohlen ist und der beste Ausgleich zwischen Ergebniszuverlässigkeit und Algorithmus-Berechnungsgeschwindigkeit und somit der am häufigsten verwendete ist.
Für eine genauere Diskussion der Zellen-Überdeckungs-Berechnung mit niedriger Umgebungsauflösung bzw. niedrigen Umgebungsauflösungs-Zellen-Überdeckungs-Berechnung wird der Leser auf die folgenden Veröffentlichungen verwiesen:

1) M. Hata, „Empirical formula for propagation loss in land mobile services", IEEE Trans. On Vehicular Technology, Vol. 29, 1980;
2) E. Damosso, L. Stola, "Radiopropagazione", Scuola Superiore Guglielmo Reiss Romoli, L'Aquila, 1992;
3) ITU-Recommendations 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 data base", 7^th International Network Planning Symposium, Sidney 1996;
5) COST 235 "Radiowave propagation effects on next generation fixed service terrestrial telecommunication systems", Chap. 4, Final Report EUR 16992 EN, 1996.

Die Notwendigkeit von einer steigenden Anzahl von Funkbasisstationen zusammen mit der Notwendigkeit von vollständigeren Diensten, insbesondere Diensten mit mehr und mehr detaillierten Merkmalen auf einer territorialen Ebene zwang Mobilfunkkommunikations-Netz-Anbieter der zweiten und dritten Generation, zu einem Netzentwurf mit hoher Umgebungsauflösung Zuflucht zu nehmen, der eine Definition bestimmter Entwurfsparameter für sehr niedrige Bereichs- bzw. Geländeelemente ermöglicht. Beispielsweise können entlang einer Straße oder in einem Quadrat gegebene Dienste eher als andere und in irgendeinem Fall Dienste mit einem Niveau geeignet für das bestimmte Gelände, soziale- und Stadt-Realität ausgebildet werden.
Die niedrige Umgebungsauflösung, die typisch für herkömmlichen Mobilfunkkommunikations-Netz-Entwurf und -Planung ist, äußerst ungeeignet, um die vorstehend erwähnten Not wendigkeiten zu erfüllen, die anstelle davon teilweise durch Verwendung einer hohen Umgebungsauflösung, d. h. durch Berücksichtigung von die Merkmale der Umgebung innerhalb von Bildelementen mit einer Seitenlänge von 5 oder 10 Meter beschreibenden Daten, erfüllt werden können, deren hohe Umgebungsauflösung mit den Dimensionen der Stadtelemente besser im Einklang ist, und zur selben Zeit eine Berechnung des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke des funkelektrischen Signals erlaubt.
Es wurde eine Anzahl von unterschiedlichen Methoden zur Berechnung einer Zell-Überdeckung mit Umgebung mit hoher Auflösung auf der Grundlage des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke des funkelektrischen Signals vorgeschlagen.
Für eine genaue Diskussion dieser Methoden wird der Leser auf die folgenden Veröffentlichungen verwiesen:

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 for measurements at 1800 MHz", ICAP 1997;
3) COST Action 231 "Digital mobile radio towards future generation systems", Chap. 4, Final Report 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".

Alle dieser Methoden wurden jedoch für kurze Abstände von der Funkbasisstation entworfen und entwickelt, insbesondere Abstände kürzer als 1 oder 2 Kilometer, und demzufolge enthalten sie eine territoriale Analyse, die vollständig unter Verwendung einer hohen Umgebungsauflösung ausgeführt wird, d. h. unter Berücksichtigung von Bildelementen mit einer Seitenlänge von 5 oder 10 Meter.
Die Schrift EP 0 865 221 offenbart ein Verfahren zum Berechnen einer Zellen-Überdeckung durch Erzeugen eines Pfadprofils, das iterativ durch Berücksichtigung des Einflusses von benachbarten Pfaden modifiziert wird.
Daher wird ein im Allgemeinen ein bei einer Ausdehnung dieser Ansätze auf große Abstände (10 bis 20 km) erfahrenes Problem durch die Berechnungszeit und vor allem durch die Ergebniszuverlässigkeit dargestellt. Insbesondere, wenn einmal das Verbesserungsniveau des Berechnungsmodells festgelegt wurde, hängt die Ergebniszuverlässigkeit hauptsächlich von der Anzahl von Wechselwirkungen mit der umgebenden Umgebung entlang der Abtastzeile ab, die während einer Berechnung des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke des funkelektrischen Signals für das berücksichtigte Bildelement auftritt. Zwangsläufig enthält jede Wechselwirkung mit der umgebenden Umgebung eine gegebene Berechnungsnäherung und demzufolge einen Berechnungsfehler, der sich während der Berechnung ansammelt.
Aufgabe und Zusammenfassung der Erfindung
Die Absicht der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammmodul zum Planen eines Funkkommunikations-Netzes zur Verfügung zu stellen, das einerseits eine Ausnutzung des gesamten den Mobilfunkkommunikations-Netz-Betreibern verfügbaren Zellen-Überdeckungs-Berechnungs-Erbes mit niedriger Umgebungsauflösung und andererseits der extensiv getesteten und vollständig zuverlässigen Berechnungsalgorithmen, die für eine Zellen-Überdeckungs-Berechnung mit hoher Auflösung vorgeschlagen wurden, ermöglicht.
Diese Absicht wird durch die vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass sie sich auf ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammmodul zum Planen eines Funkkommunikations-Netzes, wie in den Ansprüchen 1, 24 bzw. 25 definiert, bezieht.
Insbesondere sieht eine Funkkommunikations-Netz-Planung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Berechnen einer Zellen-Überdeckung in Aussicht, wobei ein Berechnen einer Zellen-Überdeckung ein Aufteilen des Bereichs rund um die Funkbasisstation in eine Anzahl von großen Umgebungsbildelementen, für jedes großes Umgebungsbildelement ein Berechnen einer ersten Größe, die die Überdeckung innerhalb des großen Umgebungsbildelements als eine Funktion von die Umgebung innerhalb von großen Umgebungsbildelementen beschreibenden Daten entlang einem Ausbreitungs- bzw. Fortschreitungspfad eines von einer Funkbasisstation ausgesandten und das große Umgebungsbildelement passierenden funkelektrischen Signals anzeigt, und dann für jedes kleine Bildelement Berechnen einer zweiten Größe, die die Überdeckung innerhalb des kleinen Umgebungsbildelements anzeigt, wobei die zweite Größe als eine Funktion der für das große Umgebungsbildelement, das das kleine Umgebungsbildelement enthält, berechneten ersten Größe und von Daten, die die Umgebung innerhalb des kleinen Umgebungsbildelements und innerhalb einiger kleiner Umgebungsbildelemente innerhalb des großen Umgebungsbildelements und aufwärts davon angeordnet, und nahe dem kleinen Umgebungsbildelement entlang einem funkelektrischen Signalfortschreitungspfad, der das kleine Umgebungsbildelement passiert, berechnet wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das rein als beispielhaft beabsichtigt und nicht als beschränkend aufgebaut ist, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben werden, wobei:
1 einen Arbeitsplatz zeigt, der programmiert ist, dass er eine Funkkommunikations-Netz-Planung gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt;
2 ein Ablaufdiagramm des Funkkommunikation-Netz-Planungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 nicht maßstabsgerecht eine Funkbasisstation, virtuelle funkelektrische Signalquellen, ein großes Umgebungsbildelement und kleine Umgebungsbildelemente innerhalb des großen Umgebungsbildelements, die während einer Überdeckungs-Berechnung berücksichtigt werden, die während der Funkkommunikations-Netz-Planung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, zeigt;
4 ein zusammengesetztes Höhenprofil zeigt, das während einer Funkkommunikations-Netz-Planung berechnet wird;
5 ein kleines Umgebungsbildelement einschließlich einer Straßenverbindung zeigt;
6 große Umgebungsbildelemente zeigt, die ein großes Umgebungsbildelement umgeben, für das eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckung berechnet wird; und
7 kleine Umgebungsbildelements zeigt, die durch ein Gebäude besetzt sind und für die eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckung berechnet wird.
Genaue Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Die folgende Diskussion erfolgt, um einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Verschiedene Modifikationen der Ausführungsbeispiele werden einfach für den Fachmann offensichtlich und die Grundprinzipien hierin können bei anderen Ausführungsbeispielen und Anwendungen angewendet werden, ohne von der Idee und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Somit soll die vorliegende Erfindung nicht durch die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern ihr ist der breiteste Schutzumfang einzuräumen, der mit den hier offenbarten und in den angehängten Ansprüchen offenbarten Prinzipien und Merkmalen konsistent ist.
1 zeigt ein Verarbeitungssystem zur Planung eines Funkkommunikations-Netzes für mobile Endgeräte. Das Verarbeitungssystem, das im Ganzen mit 1 bezeichnet ist, umfasst im Wesentlichen einen Arbeitsplatz bzw. eine Workstation 2, beispielsweise eine Hewlett Packard J5000 mit einer 450 MHz CPU, 1 GByte RAM, 18 GByte Festplatte und einem UNIX-Betriebssystem, mit einer Zentraleinheit 3, die mit einem lokalen Netz 4 verbunden ist, einer (nicht gezeigten) internen Festplatte, die Bezugsdatenbanken speichert, einer Anzeige 5, einer Tastatur 6 und einer Maus 7. Sollten die Datenbanken die Festplattenspeicherkapazität überschreiten, kann die Workstation 2 auch mit einer externen Festplatte 8 versehen werden, die mit der Zentraleinheit 3 direkt oder über das lokale Netz 4 verbunden ist.
Die Workstation 2 ist konfiguriert, um eine Funkkommunikations-Netz-Planung auf der Grundlage von Computerprogrammmodulen zu erlauben, die auf der Zentraleinheit 3 laufen und das Planungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Hilfe der in der internen Festplatte oder in der externen Festplatte 8 gespeicherten Bezugsdatenbanken realisieren.
Breit gesprochen, der Gedankenblitz an der Grundlage der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zellen-Überdeckung unter Verwendung einer doppelten Umgebungsauflösung zu berechnen, d. h. zuerst eine Zellen-Überdeckung unter Verwendung der herkömmlichen niedrigen Umgebungsauflösung, beispielsweise mit einer Seitenlänge von 50 bis 100 Meter, z. B. 50 mal 50 Metern, zu berechnen, wodurch die bekannten Techniken für eine Zellen-Überdeckungs-Berechnung großer Abmessung ausgenutzt werden, und dann eine Zellen-Überdeckung unter Verwendung einer hohen Umgebungsauflösung, d. h. durch Berücksichtigung kleiner Umgebungsbildelemente, beispielsweise mit einer Seitenlänge von 5 bis 10 Metern, z. B. 5 mal 5 Meter, zu berechnen.
Insbesondere wird eine niedrige Umgebungsauflösungs-Überdeckung durch Aufteilen des Bereichs rund um die Funkbasisstation in eine Anzahl großer Umgebungsbildelemente und dann für jedes große Umgebungsbildelement, für das eine niedrige Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung benötigt wird, Berechnen einer ersten Größe (Medianwert des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke des funkelektrischen Signals), die die Überdeckung innerhalb des großen Umgebungsbildelements anzeigt, berechnet, wohingegen eine hohe Umgebungsauflösung-Überdeckung durch Aufteilen jedes großen Umgebungsbildelements in eine Anzahl von kleinen Umgebungsbildelementen und dann für jedes kleine Umgebungsbildelement, für das eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung benötigt wird, Berechnen einer zweiten Größe (örtlicher Mittelwert der Punktstärke eines funkelektrischen Signals), die die Überdeckung innerhalb des kleinen Umgebungsbildelements anzeigt, berechnet, wobei die zweite Größe als eine Funktion der für das große Umgebungsbildelement, das das kleine Bildelement enthält, berechneten ersten Größe und der die Umgebung innerhalb des kleinen Bildelements und innerhalb einiger weiterer kleiner Umgebungsbildelemente innerhalb des Umgebungsbildelements und aufwärts davon angeordnet, beschreibenden Daten und nahe dem kleinen Umgebungsbildelement entlang einem funkelektrischen Signalfortschreitungspfad, der die kleinen Umgebungsbildelemente passiert, berechnet wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die zweite Größe für ein kleines Umgebungsbildelement auch als eine Funktion von Daten berechnet, die die Umgebung innerhalb einiger weiterer kleiner Umgebungsbildelemente beschreiben, die gerade außerhalb des großen Umgebungsbildelements angeordnet sind, das das kleine Umgebungsbildelement enthält, und aufwärts des kleinen Umgebungsbildelements entlang eines funkelektrischen Signalfortschreitungspfads, der die kleinen Umgebungsbildelemente passiert.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die zweite Größe für ein kleines Umgebungsbildelement auch als eine Funktion der ersten Größen, die für die großen Umgebungsbildelemente berechnet sind, die das große Umgebungsbildelement umgeben, das das kleine Bildelement enthält, berechnet.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die zweite Größe für ein kleines Umgebungsbildelement durch Anordnen einer Anzahl von virtuellen funkelektrischen Signalquellen außerhalb des großen Umgebungsbildelements, das das kleine Umgebungsbildelement enthält, und dann Berechnen der zweiten Größe als eine Funktion der Punktstärke eines funkelektrischen Signals, das von zumindest einer der virtuellen funkelektrischen Signalquellen abgestrahlt wird und einen Fortschreitungspfad besitzt, der das kleine Umgebungsbildelement passiert, berechnet.
In diesen bevorzugten Ausführungsbeispiel können dank der Tatsache, dass die erste Größe für das große Umgebungsbildelement bereits während der niedrigen Umgebungsauflösung-Zellen-Überdeckungs-Berechnung berechnet wurde, die virtuellen funkelektrischen Signalquellen konfiguriert sein, dass sie irgendeine Bezugsleistung abstrahlen. In der Tat können die zweiten Größen, die für die kleinen Umgebungsbildelemente innerhalb eines großen Umgebungsbildelements berechnet sind, als eine Funktion der durch die virtuellen funkelektrischen Signalquellen abgestrahlten Bezugsleistung einfach skaliert (aufwärts oder abwärts) werden, so dass ihr Mittelwert innerhalb des großen Umgebungsbildelements gleich der für das große Umgebungsbildelement berechneten ersten Größe ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben, wobei ein großes Umgebungsbildelement von 50 mal 50 Meter und bevorzugt hergestellt aus 100 kleinen Umgebungsbildelementen von 5 mal 5 Meter berücksichtigt wird. Diese Werte wurden angesichts des 2 GHz Frequenzbands, das in den zukünftigen Mobilfunkkommunikations-Netzen der dritten Generation verwendet werden wird, als geeignet betrachtet wird.
Das Funkkommunikations-Netz-Planungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Ausführung der folgenden Schritte, die unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß 2 beschrieben werden.
Der erste Schritt ist eine Berechnung einer Zellen-Überdeckung durch Verwendung einer herkömmlichen niedrigen Umgebungsauflösung (Block 100). Insbesondere kann eine derartige herkömmliche niedrige Umgebungsauflösungs-Zellen-Überdeckungs-Berechnung entweder durch Zugriff auf eine elektronische Datenbank, die Daten bezüglich einer herkömmlichen niedrigen Umgebungsauflösungs-Zellen-Überdeckung, die bereits für das Mobilfunkkommunikations-Netz oder einen Teil davon berechnet wurde, wo eine hohe Umgebungsauflösung-Zellen-Überdeckung zu berechnen ist, enthält, oder, wo eine derartige elektronische Datenbank nicht verfügbar oder nicht zufriedenstellend ist, durch Ausführen eine herkömmlichen niedrigen Umgebungsauflösung-Zellen-Überdeckungs-Berechnung, d. h. durch Aufteilen des Bereichs rund um die Funkbasisstation in eine Anzahl großer Umgebungsbildelemente und dann für jedes große Umgebungsbildelement Berechnen einer ersten Größe, die die Überdeckung innerhalb des großen Umgebungsbildelements anzeigt, ausgeführt werden.
In geeigneter Weise kann eine derartige herkömmliche niedrige Umgebungsauflösungs-Zellen-Überdeckungs-Berechnung auf der Methodik basieren, die in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung „Radiopropagazione" offenbart ist, die die geeignetste für städtische Bereiche ist, da sie die Effekte aufgrund der Bereichs- bzw. Geländemerkmale (orografische, Urbanisierungs- und morphologische Faktoren) berücksichtigen kann.
Insbesondere müssen zur Verwirklichung einer derartigen Methodik die folgenden Umgebungsdaten dem Modell für jedes große Umgebungsbildelement zugeführt werden: Grund- bzw. Bodenflächenhöhe im Hinblick auf die Meereshöhe, mittlere Gebäudehöhe, Bereich des großen Umgebungsbildelements, der (prozentual) durch Gebäude besetzt ist, und eine geeignet kodierte Vegetationstypologie.
Der zweite Schritt ist ein Berechnen einer hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckung, wobei eine Berechnung eine Ausführung einer Anzahl von Schritten enthält, die für jedes große Umgebungsbildelement wiederholt werden müssen, wo eine derartige hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung gewünscht ist.
Breit gesagt, eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung enthält ein Aufteilen eines großen Umgebungsbildelements in eine Anzahl von kleinen Umgebungsbildelementen und, für jedes kleine Umgebungsbildelement innerhalb des großen Umgebungsbildelements und für das eine derartige hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung gewünscht ist, Berechnen einer zweiten Größe, die die Überdeckung innerhalb des kleinen Umgebungsbildelements anzeigt.
Insbesondere bereitet der erste Schritt der hohen Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung hohe Auflösungs-Umgebungsdaten vor, die für eine Überdeckungs-Berechnung unter Verwendung einer hohen Umgebungsauflösung erforderlich sind (Block 110). Insbesondere enthält eine Vorbereitung von hohen Auflösungsumgebungsdaten ein Extrahieren von hohen Auflösungsumgebungsdaten relativ zu den kleinen Umgebungsbildelementen innerhalb des ausgewählten großen Umgebungsbildelements, für das eine hohe Umgebungsau flösungs-Überdeckungs-Berechnung benötigt wird, aus einer digitalen Kartographiedatenbank.
Um eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung innerhalb eines großen Umgebungsbildelements zu verbessern, kann eine Vorbereitung von hohen Auflösungsumgebungsdaten auch ein Extrahieren von hohen Auflösungsumgebungsdaten relativ zu einem externen Bereich, der das große Umgebungsbildelement umgibt, aus der digitalen kartographischen Datenbank enthalten.
Genauer enthalten hohe Auflösungsumgebungsdaten eine Grundhöhe bzw. Höhe über der Bodenfläche im Hinblick auf den Meeresspiegel und eine Gebäudehöhe (wenn es eine gibt) im Hinblick auf die Grundhöhe bzw. Höhe über der Bodenfläche. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden aus der digitalen kartographischen Datenbank 200 Werte (100 für Höhen und 100 für Gebäudehöhen) relativ zu dem ausgewählten großen Umgebungsbildelement und 312 Werte (156 für Höhen und 156 für Gebäudehöhen) relativ zu einem externen ringförmigen Bereich rund um das große Umgebungsbildelement und mit einer Breite von drei kleinen Umgebungsbildelementen extrahiert.
Wenn die hohen Auflösungsumgebungsdaten extrahiert wurden, wird eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckung für dieses große Umgebungsbildelement berechnet (Block 120).
Insbesondere sieht eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung ein Ersetzen der Funkbasisstation durch einige Arten von Wellenfront eines davon abgestrahlten funkelektrischen Signals, wie es an einem gegebenen Ort außerhalb des großen Umgebungsbildelements ist, vor. Genauer, eine derartige Art von Wellenfront des von der Funkbasisstation abgestrahlten funkelektrischen Signals wird durch ein Anordnung einer Anzahl von virtuellen funkelektrischen Signalquellen (Feld von elektromagnetischer Zuführung) mit einem bestimmten Muster an dem gegebenen Ort außerhalb des großen Umgebungsbildelements simuliert.
3 zeigt nicht maßstäblich die virtuellen funkelektrischen Signalquellen VRSS, die Funkbasisstation RBS, ein großes Umgebungsbildelement LEP, dargestellt in grau und mit einer fetten Linien umrahmt, die kleinen Umgebungsbildelemente SEP innerhalb des großen Umgebungsbildelements LEP, den ringförmigen Bereich AE, der das große Umgebungsbild element LEP umgibt, und die kleinen Umgebungsbildelemente SEP innerhalb des ringförmigen Bereichs AE.
Wie in 3 gezeigt, sind die virtuellen funkelektrischen Signalquellen VRSS mit gleichen Abstand entlang eines Umfangsbogens angeordnet, der:

– eine Mitte in der Funkbasisstation RBS,
– einen Radius R gleich der Differenz zwischen dem Abstand zwischen der Funkbasisstation RBS und der Mitte C des großen Umgebungsbildelements LEP und dem Abstand zwischen der Mitte C des großen Umgebungsbildelements und dem Umfangswinkel und
– Enden A und B, die jeweils auf den die Funkbasisstation RBS und die Ecken des großen Umgebungsbildelements LEP entsprechend den minimalen und maximalen Azimutwinkeln φ_min, φ_max davon im Hinblick auf die Funkbasisstation RBS verbindenden Linien liegen,

Weiterhin ist der Abstand zwischen zwei benachbarten virtuellen funkelektrischen Signalquellen VRSS entlang dem Bogen im Wesentlichen gleich der Seite eines kleinen Umgebungsbildelements SEP, d. h. ungefähr 5 Meter in dem betrachteten bevorzugten Ausführungsbeispiel, und die Höhe der virtuellen funkelektrischen Signalquellen VRSS ist gleich der Summe der Grundhöhe bzw. Höhe der Bodenfläche im Hinblick auf den Meeresspiegel und die mittlere Gebäudehöhe innerhalb des großen Bildelements LEP.
Weiterhin werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen der Mitte C des großen Umgebungsbildelements LEP und dem Umfangsbogen, entlang dem die virtuellen funkelektrischen Signalquellen VRSS angeordnet sind, gleich der Diagonale des großen Umgebungsbildelements LEP, d. h. im betrachteten bevorzugten Ausführungsbeispiel ungefähr 70 Meter.
Schließlich ist konsistent mit den vorstehend erwähnten Kriterien in dem betrachteten bevorzugten Ausführungsbeispiel die Anzahl der virtuellen funkelektrischen Signalquellen (VRSS) gleich 15.
Die vorstehend erwähnten Werte werden dann verwendet, um eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckung für das ausgewählte große Bildelement zu berechnen, wobei die Berechnung im Wesentlichen durch Neusortieren einer Lösung auf der Grundlage von Brechungselementen der in dem vorstehend erwähnten „Small cells planning analysis of electromagnetic models from measurements at 1800 MHz" offenbarten Art ausgeführt wird.
Insbesondere liegt ein fundmentaler Unterschied im Hinblick darauf, was in der vorstehenden Veröffentlichung offenbart wird, in der Bildelementabtastmethodik. In der Tat basiert bei Betrachtung der Tatsache, dass die Funkbasisstation durch eine Anzahl von virtuellen funkelektrischen Signalquellen ersetzt wurde, die Abtastmethodik nicht mehr auf radialen Abtastzeilen, die von der Funkbasisstation entspringen, sondern anstelle davon auf Abtastzeilen, die von den virtuellen funkelektrischen Signalquellen entspringen und die Verlängerung von theoretischen Linien sind, die die Funkbasisstation und die virtuellen funkelektrischen Quellen verbinden.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckung nur für diese kleinen Umgebungsbildelemente berechnet, die keine Gebäude enthalten. 5 zeigt ein großes Umgebungsbildelement LEP, das eine Straßenverbindung enthält, wobei die kleinen Umgebungsbildelemente SEPB, die in grau dargestellt sind, eine Anwesenheit von Gebäuden darstellen, wohingegen die anderen kleinen Umgebungsbildelemente SEPA eine Abwesenheit von Gebäuden darstellen. Übereinstimmend mit den vorstehend erwähnten Kriterien wird eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckung nur für die kleinen Umgebungsbildelemente SEPA berechnet.
Genau, eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung sieht eine Berechnung für jedes der kleinen Umgebungsbildelemente, den örtlichen Mittelwert der Punktstärke, innerhalb des kleinen Umgebungsbildelements eines funkelektrischen Signals, das von einer virtuellen funkelektrischen Signalquelle abgestrahlt wird und einen Ausbreitungs- bzw. Fortschreitungspfad (Abtastzeile) besitzt, der das kleine Umgebungsbildelement passiert, vor.
Um das so zu tun, wird beginnend von dem externen Bereich, der das große Umgebungsbildelement umgibt und sich entlang der Abtastlinie bzw. -zeile mit einem Schritt gleich einer Hälfte der Seite des kleinen Umgebungsbildelements bewegt, d. h. in dem betrachteten Ausführungsbeispiel 2,5 Meter, ein zusammengesetztes hohes Umgebungsauflösungs- Höhenprofil der Art, die in 4 gezeigt ist, als eine Funktion der Grundhöhe bzw. Höhe über der Bodenfläche im Hinblick auf den Meeresspiegel und der Gebäudehöhe im Hinblick auf die Grundhöhe bzw. Höhe über der Bodenfläche berechnet.
Um eine Dämpfung durch Brechung aufgrund der entlang der Abtastzeile angeordneten Gebäude zu bestimmen, wird ein Ausbreitungs- bzw. Fortschreitungsmodell basierend auf der vorstehend beschriebenen Huygens-Fresnel-Theorie verwendet, wobei die Theorie, wie anfangs gesagt, ein Ersetzen jedes Hindernisses (im vorliegenden Fall überwiegend dargestellt durch Gebäude) durch einen idealen Bildschirm vorsieht, d. h. durch eine Halbebene hergestellt aus perfekt absorbierendem Material und mit einer infinitesimalen Dicke in der Ausbreitungsrichtung und einer infiniten Länge in einer senkrechten Richtung. Diese Näherung des Originalhindernisses ist allgemein als „Messerkantenhindernis" bekannt, das eine Höhe gleich dem Originalobjekt (Gebäude oder orografisches Maximum) besitzt und exakt in der Mitte des Originalhindernisses angeordnet ist.
Um die Brechungsauswirkungen vorherzusagen, kann das in dem vorstehend erwähnten „Propagation by diffraction" (ITU-Recommendations Rec. P. 526–3) in geeigneter Weise verwendet werden, zusammen mit der sogenannten Stretched-String- bzw. gestreckten Ketten-Technik zur Identifizierung von Hindernissen, die in der vorstehend erwähnten ITU-Recommendation definiert ist, gemäß der nur Hindernisse, bezeichnet durch Reihen in 4, die eine ideal gestreckte Kette, die sich zwischen der virtuellen elektromagnetischen Quelle VRSS und dem kleinen Umgebungsbildelement SEP, für das eine Berechnung ausgeführt wird, erstreckt, berücksichtigt werden.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung können die virtuellen funkelektrischen Signalquellen irgendeine generische Bezugsleistung (z. B. 1 dBm) abstrahlen, da die mittlere Stärke (Medianwert) des funkelektrischen Signals innerhalb des ausgewählten großen Umgebungsbildelements bereits während der vorhergehenden niedrigen Umgebungsauflösungs-Zellen-Überdeckungs-Berechnung berechnet wurde. In der Tat können die örtlichen Mittelwerte der Punktstärke der funkelektrischen Signale, die von den virtuellen funkelektrischen Signalquellen abgestrahlt werden, einfach (aufwärts oder abwärts, abhängig von der Beziehung zwischen der durch die Funkbasisstation abgestrahlten Leistung und der durch die virtuellen funkelektrischen Signalquellen abgestrahlten Leistung) auf derartige Weise skaliert werden, dass ihre Mittelwert innerhalb des großen Umgebungsbildelements gleich dem während der vorhergehenden niedrigen Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung, die für das große Umgebungsbildelement ausgeführt ist, berechneten Medianwert.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel muss die innerhalb der kleinen Umgebungsbildelemente innerhalb desselben großen Umgebungsbildelements berechnete Überdeckung (örtlicher Mittelwert) unter Verwendung einer Skalierfaktors K skaliert werden, der als eine Funktion der Überdeckung (Medianwert) innerhalb des ausgewählten großen Umgebungsbildelements und der Überdeckung (örtlicher Mittelwert) innerhalb der kleinen Umgebungsbildelemente, die durch Konfiguration der virtuellen funkelektrischen Signalquellen zum Abstrahlen einer allgemeinen Bezugsleistung berechnet sind, berechnet wird, gemäß der folgenden Formel:
wobei:

– E^HR die Überdeckung (Medianwert) innerhalb des großen Umgebungsbildelements ist (wobei der Medianwert beinahe vergleichbar dem Mittelwert des örtlichen Mittelwerts ist);
– EHRj die Überdeckung (örtlicher Mittelwert) innerhalb des i-ten kleinen Umgebungsbildelements ist, das durch Zuweisung einer allgemeinen Bezugsleistung zu den virtuellen funkelektrischen Signalquellen (z. B. 1 dBm) berechnet ist; und
– N_max die gesamte Anzahl von kleinen Umgebungsbildelementen innerhalb des großen Umgebungsbildelements (im beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel 100) ist.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel kann, um den Übergang von einem großen Umgebungsbildelement zu einem benachbarten ausgedrückt durch eine Überdeckung zu glätten, d. h. zu verhindern, dass zwei über die Grenzlinie zwischen zwei benachbarten großen Umgebungsbildelementen angeordnete kleine Umgebungsbildelemente einen großen Überdeckungsunterschied aufgrund des möglichen großen Unterschieds in der Überdeckung zwischen den zwei benachbarten großen Umgebungsbildelementen aufweisen, der Skalierfaktor K nicht nur als eine Funktion der Überdeckung (Medianwert) innerhalb des ausgewählten großen Umgebungsbildelements und der Überdeckung (örtlicher Mittelwert) innerhalb der durch Konfiguration der virtuellen funkelektrischen Signalquellen zur Abstrahlung einer allgemeinen Bezugsleistung berechneten kleinen Umgebungsbildelemente, sondern auch als eine Funktion der Überdeckung (Medianwert), ungefähr gewichtet, innerhalb der acht großen, das ausgewählte große Umgebungsbildelement umgebenden Umgebungsbildelemente, berechnet werden, gemäß der folgenden Formel:
und wobei:

– ELRi die für das ausgewählte große Umgebungsbildelement auch als eine Funktion der acht großen Umgebungsbildelemente, die das große Umgebungsbildelement umgeben, berechnete Überdeckung (Medianwert) ist;
– D_i ein Normierungsfaktor relativ zum kleinen Umgebungsbildelement ist;
– d_i,j der Abstand zwischen dem i-ten kleinen Umgebungsbildelement (linke untere Ecke des Bildelements) und der Mitte des j-ten großen Umgebungsbildelements ist;
– EHRi die Überdeckung (örtlicher Mittelwert) innerhalb des i-ten kleinen Umgebungsbildelements ist;
– ELRj die Überdeckung (Medianwert) innerhalb des j-ten großen Umgebungsbildelements ist; und
– N_max die Gesamtanzahl von kleinen Umgebungsbildelementen innerhalb des großen Umgebungsbildelements (im beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel 100) ist.

Mit anderen Worten, wie in 6 gezeigt, wird die für ein kleines Umgebungsbildelement SEP, in grau dargestellt, berechnete Überdeckung (örtlicher Mittelwert), innerhalb eines gro ßen Umgebungsbildelements LEP0 durch Zuweisen einer allgemeinen Bezugsleistung zu den virtuellen funkelektrischen Signalquellen VRSS mit einem Skalierfaktor K multipliziert, der von der basierend auf für die acht Umgebungsbildelemente LEP1 bis LEP8, die das große Umgebungsbildelement umgeben, berechneten Überdeckung (Medianwerte) für das große Umgebungsbildelement LEP0 berechneten Überdeckung (Medianwerte) und dem Abstand R zwischen dem kleinen Umgebungssbildelement SEP und den großen Umgebungsbildelementen LEP0 bis LEP8 abhängt. Insbesondere werden die für das große Umgebungsbildelement LEP0–LEP8 berechneten Überdeckungen unter Verwendung jeweiliger Gewichtungen, die indirekt proportional zum Abstand zwischen dem kleinen Umgebungsbildelement SEP und den Mitten der großen Umgebungsbildelemente LEP0–LEP8 sind, gewichtet. Auf diesem Weg ist es offensichtlich, dass, je größer der Abstand zwischen einem großen Umgebungsbildelement LEP und dem kleinen Umgebungsbildelement SEP ist, der Einfluss um so kleiner ist, den dieses große Umgebungsbildelement LEP auf das kleine Umgebungsbildelement SEP ausübt. Es ist daher offensichtlich, dass die für ein kleines Umgebungsbildelement SEP berechnete Überdeckung durch die für das große Umgebungsbildelement LEP, das das kleine Umgebungsbildelement SEP enthält, berechnete Überdeckung und durch die für die großen Umgebungsbildelemente LEP, die näher an dem kleinen Umgebungsbildelement SEP sind, berechneten Überdeckungen mehr beeinflusst werden.
Wenn einmal die hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckung für das ausgewählte große Umgebungsbildelement berechnet ist, wird ein anderes großes Umgebungsbildelement ausgewählt, wenn es eines gibt (Blöcke 130 und 140), und die vorhergehend unter Bezugnahme auf Blöcke 110 und 120 beschriebene hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung wird für das neu ausgewählte große Umgebungsbildelement ausgewählt. Wenn eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckung für alle großen Umgebungsbildelemente berechnet wurde, für die eine hohe Umgebungsauflösungs-Überdeckungs-Berechnung benötigt wird, endet die letztere.
Um die Berechnungsbelastung grob vorherzusagen, muss eine Situation betrachtet werden, in der eine Anzahl von virtuellen funkelektrischen Signalquellen entlang eines Umfangsbogens mit 70 Meter Länge angeordnet und 5 Meter voneinander beabstandet sind (gleich der Seite des kleinen Umgebungsbildelements). In dieser Situation sind 15 virtuelle funkelektrische Signalquellen ausgebildet, von denen aus jeder eine Abtastzeile mit 50 Meter Länge entspringt (mittlere Länge eines großen Umgebungsbildelements mit einer Seite von 50 Meter unter einem allgemeinen Einstrahlungswinkel). Diese Situation enthält für jedes große Umgebungsbildelement eine Berechnungsbelastung gleich einer hohen Umgebungsauflösungs-Berechnung einer Abtastzeile mit 750 Meter Länge.
Ein herkömmlicher Ansatz enthält im Gegensatz dazu eine vollständig bei einer hohen Umgebungsauflösung entlang den Abtastzeilen zwischen der Funkbasisstation und den kleinen Umgebungsbildelementen (mit winkelmäßigen und radialen Schritten, die zur repräsentativen Berechnung des gesamten Bereichs geeignet sind) ausgeführte Berechnung. Es ist daher offensichtlich, dass die doppelte Umgebungsauflösungs-Berechnung weit effizienter ist als eine einfache Umgebungsauflösungs-Berechnung, zumindest beginnend von Abständen größer als 750 Meter von der Funkbasisstation.
Es ist nützlich, hervorzuheben, dass für typische Überdeckungsbereiche mit einem Radius von 30 km der Bereich, innerhalb dessen derartige Vorteile ausgedrückt durch eine Effizienz im Hinblick auf einen herkömmlichen Ansatz erhalten werden kann, mehr als 99,9% des gesamten Überdeckungsbereichs ist.
Ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Weg einer Berechnung einer Überdeckung innerhalb eines Gebäudes, das einige kleine Umgebungsbildelemente belegt. Angesichts der Komplexität der durch diese bestimmten physikalischen Bedingungen induzierten Ausbreitungs- bzw. Fortschreitungsphänomene ist dieses bestimmte Thema üblicherweise im Stand der Technik durch Annahme eines einzelnen zusätzlichen Durchdringungsrands für das gesamte Gebäude auf einer statistischen Basis behandelt, wenn nötig, geeignet unterschieden durch eine Umgebungstopologie und/oder Gebäudetopologie, die zur für alle Umgebungsbildelemente berechneten Überdeckung (Medianwert des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke des funkelektrischen Signals), aber unter Berücksichtigung der offenen Umgebung, d. h. frei von Gebäuden, hinzugefügt wird.
Von einem experimentellen Gesichtspunkt aus sieht dieser allgemeine Ansatz vor, die mittlere Punktstärke von funkelektrischen Signalen außerhalb des Gebäudes zu messen (beispielsweise entlang des Perimeters bzw. Umfangs des Gebäudes in Bodennähe bzw. -höhe) und dann den angenommenen Durchdringungsrand hinzuzufügen. Von einem modellistischen Gesichtspunkt an Stelle davon enthält dieser Ansatz implizit eine niedrige Auflösungs-Überdeckungs-Berechnung für große Umgebungsbildelemente, die durch das Gebäude belegt sind, d. h. enthält eine Berechnung der Medianwerte des örtlichen Mittelwerts der Punktstärke eines funkelektrischen Signals innerhalb der durch das Gebäude belegten großen Umgebungsbildelemente unter Verwendung von niedrigen Auflösungs-Umgebungsdaten (Prozentsatz jedes durch das Gebäude belegten großen Umgebungsbildelements).
Dieser Ansatz ist nicht mit einer hohen Umgebungs-Auflösungs-Überdeckungs-Berechnung kompatibel, da angesichts der Größe der kleinen Umgebungsbildelemente der Prozentsatz jedes kleinen Umgebungsbildelements, das durch ein Gebäude belegt ist, 0% oder 100% (Abwesenheit oder Anwesenheit eines Gebäudes) sein würde.
Daher wird anstelle einer Annahme eines einzelnen zusätzlichen Durchdringungsrands, der der für die großen, durch das Gebäude belegten Umgebungsbildelemente, wie in 7 gezeigt, berechneten Überdeckung (örtlicher Mittelwert der Punktstärke eines funkelektrischen Signals) für jedes durch das Gebäude belegtes kleines Umgebungsbildelement SEPB hinzuzufügen ist, das mit einem geometrischen Muster dargestellt ist, als eine Funktion der für die kleinen Umgebungsbildelements SEPAS, dargestellt in Grau, die die kleinen Umgebungsbildelemente SEPB umgeben, berechneten Überdeckungen berechnet wird. Insbesondere wird, wie in 7 gezeigt, eine Überdeckung für ein kleines durch ein Gebäude belegtes Umgebungsbildelement SEPB als ein gewichteter Mittelwert der für die das kleine Umgebungsbildelement SEPB umgebenden kleinen Umgebungsbildelemente SEPA berechneten Überdeckungen berechnet und derartige Überdeckungen werden durch Verwendung jeweiliger Gewichtungen gewichtet, die beispielsweise umgekehrt proportional zur den quadrierten Abständen (1/r²) zwischen den Mitten des kleinen Umgebungsbildelements SEPB und der das kleine Umgebungsbildelement SEPB umgebenden kleinen Umgebungsbildelemente SEPA sein. Offensichtlich können andere Gewichtungen verwenden werden, die jedoch alle Werte besitzen, die abnehmen, wenn der Abstand zunimmt.
Schließlich ist es klar, dass verschiedene Modifikationen und Varianten der vorliegenden Erfindung erfolgen können, die alle in den Schutzumfang der Erfindung fallen, wie in den angehängten Ansprüchen definiert.
Beispielsweise kann eine hohe Umgebungs-Auflösungs-Überdeckungs-Berechnung entweder für alle großen Umgebungsbildelemente rund um die Funkbasisstation oder für nur einige von ihnen und innerhalb eines großen Umgebungsbildelements für alle kleinen Umgebungsbild elemente oder nur für einige von ihnen durchgeführt werden, abhängig von den Erfordernissen des Mobilfunkkommunikations-Netz-Betreibers, ausgeführt werden.
Weiterhin kann eine hohe Umgebungs-Auflösungs-Überdeckungs-Berechnung für ein gegebenes kleines Umgebungsbildelement innerhalb eines ausgewählten großen Umgebungsbildelements als eine Funktion von Daten ausgeführt werden, die die Umgebung innerhalb entweder aller kleinen Umgebungsbildelemente, die sich aufwärts des gegebenen kleinen Umgebungsbildelements entlang dem das gegebene kleine Umgebungsbildelement passierenden funkelektrischen Signalfortschreitungpfad und innerhalb des ausgewählten großen Umgebungsbildelements befinden, oder nur einiger von ihnen beschreiben, abhängig von der Zuverlässigkeit, die für die hohe Umgebungs-Auflösungs-Überdeckungs-Berechnung erforderlich ist. Im letzteren Fall kann es passend sein, Daten zu berücksichtigen, die die Umgebung innerhalb der kleinen Umgebungsbildelemente näher dem gegebenen kleinen Umgebungsbildelement beschreiben.
Darüber hinaus können die virtuellen funkelektrischen Signalquellen nicht nur Seite an Seite entlang einer Umfangsbogens angeordnet sein, sondern auch entlang irgendeiner Art von Linie, beispielsweise eine allgemein gekrümmten Linie oder einer geraden Linie.
Zuletzt können die Umgebung innerhalb von großen und kleinen Umgebungsbildelementen beschreibende Daten verschieden von den vorstehend beschriebenen sein.

Claims

Verfahren zum Planen eines Funkkommunikations-Netzes, mit den Schritten: – Berechnen der Zellen-Überdeckung ("Coverage") zum Angeben einer um eine Funkbasisstation (RBS) liegenden Region, in der ein funkelektrisches Signal, das von der Funkbasisstation (RBS) ausgeht, gegebenen Anforderungen gerecht wird; wobei das Berechnen der Zellen-Überdeckung umfaßt: – Teilen einer Region um die Funkbasisstation (RBS) in eine Anzahl von ersten Flächen (LEP); – für jede erste Fläche (LEP), Berechnen einer ersten Größe, die die Überdeckung innerhalb dieser ersten Fläche (LEP) als Funktion von Daten angibt, die den vorhandenen Bestand innerhalb von ersten Flächen (LEP) entlang eines Fortschreitungswegs eines funkelektrischen Signals, das von der Funkbasisstation (RBS) ausgeht und durch diese erste Fläche (LEP) verläuft, beschreiben; wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Berechnen der Zellen-Überdeckung weiterhin umfaßt: – Teilen von wenigstens einigen der ersten Flächen (LEP) in eine Anzahl von zweiten Flächen (SEP); und – für wenigstens einige dieser zweiten Flächen (SEP), Berechnen jeweiliger zweiter Größen, die die Überdeckung innerhalb der zweiten Flächen (SEP) angeben, wobei man jede zweite Größe für die jeweilige zweite Fläche (SEP) berechnet als Funktion von wenigstens der ersten Größe, die für die erste Fläche (LEP), die diese zweite Fläche (SEP) enthält, berechnet wurde, und von Daten, die den vorhandenen Bestand innerhalb dieser zweiten Fläche (SEP) und innerhalb wenigstens einiger weiterer zweiter Flächen (SEP), die in dieser erste Fläche (LEP) strahlungsoberhalb dieser zweite Fläche (SEP) entlang einem Fortschreitungsweg des funkelektrischen Si gnals, der durch die zweite Fläche (SEP) verläuft, liegen, beschreiben.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man jede zweite Größe für die betreffende zweite Fläche (SEP) auch noch als Funktion von Daten berechnet, die den Bestand in einigen weiteren zweiten Flächen (SEP) beschreiben, welche unmittelbar außerhalb der erste Fläche (LEP), die diese zweite Fläche (SEP) enthält, und strahlungsoberhalb dieser zweite Fläche (SEP) entlang dem Fortschreitungsweg des funkelektrischen Signals liegen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem man jede zweite Größe für die jeweilige zweite Fläche (SEP) auch noch als Funktion der ersten Größen berechnet, die man für die ersten Flächen (LEP) berechnet hat, welche die diese zweite Fläche (SEP) enthaltende erste Fläche (LEP) umgeben.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem bei der Berechnung einer zweiten Größe für eine jeweilige zweite Fläche (SEP) die ersten Größen, die man für die ersten Flächen (LEP) berechnet hat, die die diese zweite Fläche (SEP) enthaltende erste Fläche (LEP) umgeben, jeweils durch Anwendung einer jeweiligen Gewichtung gewichtet, die umgekehrt proportional dem Abstand zwischen der zweite Fläche (SEP) und der entsprechenden erste Fläche (LEP) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man die zweiten Größen für solche zweite Flächen (SEP) berechnet, die frei von Gebäuden sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Berechnung einer zweiten Größe für eine jeweilige zweite Fläche (SEP) die Schritte umfaßt: – Anordnen einer Anzahl von virtuellen funkelektrischen Signalquellen (VRSS) außerhalb der erste Fläche (LEP), die die zweite Fläche (SEP) enthält; – Berechnen der zweiten Größe als Funktion der Punktstärke eines funkelektrischen Signals, das von wenigstens einer der virtuellen funkelektrischen Signalquellen (VRSS) ausgeht und einen Fortschreitungsweg hat, der durch die zweite Fläche (SEP) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Fortschreitungsweg des funkelektrischen Signals, das von der virtuellen funkelektrischen Signalquelle (VRSS) ausgeht, die Verlängerung einer gedachten Linie ist, die die Funkbasisstation (RBS) und die virtuelle funkelektrische Signalquelle (VRSS) verbindet.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die virtuellen funkelektrischen Signalquellen (VRSS) Seite an Seite entlang einer Linie angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die virtuellen funkelektrischen Signalquellen (VRSS) in gleichen Abständen Seite an Seite entlang der Linie angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die zweiten Flächen (SEP) eine polygonale Form haben, und bei dem der Abstand zwischen zwei benachbarten virtuellen funkelektrischen Signalquellen (VRSS) entlang der Linie einer Seite der zweiten Flächen (SEP) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Linie eine Kurvenlinie ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Kurvenlinie ein Umfangsbogen ist, der sein Zentrum in der Funkbasisstation (RBS) hat.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Umfangsbogen einen Radius (R) hat, der gleich der Differenz zwischen einerseits dem Abstand zwischen der Funkbasisstation (RBS) und dem Zentrum (C) der erste Fläche (LEP), die die zweite Fläche (SEP) enthält, und andererseits dem Abstand zwischen dem Zentrum (C) dieser ersten Fläche (LEP) und dem Umfangsbogen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die ersten Flächen (LEP) eine quadratische Form haben und der Abstand zwischen dem Zentrum (C) jener ersten Fläche (LEP) und dem Umfangsbogen der Diagonale der erste Fläche (LEP) entspricht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 12 bis 14, bei dem Enden (A, B) des Umfangsbogens auf gedachten Linien liegen, die die Funkbasisstation (RBS) und Ecken der erste Fläche (LEP), die die zweiten Flächen (SEP) enthält, verbinden und die den Minimum- und den Maximum-Azimutwinkeln (⎕_min, ⎕_max) der erste Fläche (LEP) in Bezug zur Funkbasisstation (RBS) entsprechen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 15, bei dem die Höhe jeder virtuellen funkelektrischen Signalquelle (VRSS) gleich der Summe der Höhe der Bodenfläche über dem Meeresspiegel und der Gebäudehöhe innerhalb der ersten Fläche (LEP), die die virtuelle funkelektrische Signalquelle (VRSS) enthält, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 16, bei dem die virtuellen funkelektrischen Signalquellen (VRSS) eine Referenzleistung abstrahlen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 17, bei dem die von den virtuellen funkelektrischen Signalquellen (VRSS) abgestrahlte Leistung unkorreliert mit der von der Funkbasisstation (RBS) abgestrahlten Leistung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die den Bestand innerhalb einer ersten Fläche (LEP) beschreibenden Daten die Bodenflächenhöhe über Meeresspiegel, die durchschnittliche Gebäudehöhe, den durch Gebäude belegten Prozentsatz der ersten Fläche und die Vegetationstypologie umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die den Bestand in einer zweiten Fläche (SEP) beschreibenden Daten die Bodenflächenhöhe über Meeresspiegel und die Gebäudehöhe in Bezug zur Bodenflächenhöhe umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man eine zweite Größe für eine zweite Fläche (SEPB), die von einem Gebäude belegt ist, als Funktion zweiter Größen berechnet, die für zweite Flächen (SEPA) berechnet worden sind, die die von dem Gebäude belegte zweite Fläche (SEPB) umgeben.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem man eine zweite Größe für eine zweite Fläche (SEPB), die von einem Gebäude belegt ist, als einen gewichteten Durchschnittswert von zweiten Größen berechnet, die für zweiten Flächen (SEPA) berechnet worden sind, die die von dem Gebäude belegte zweite Fläche (SEPB) umgeben.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem man die zweiten Größen, die für zweite Flächen (SEPA) berechnet worden sind, die die von dem Gebäude belegte zweite Fläche (SEPB) umgeben, unter Anwendung von jeweiligen Gewichtungen gewichtet, die umgekehrt proportional den quadrierten Abständen zwischen der zweite Fläche (SEPB), die mit dem Gebäude belegt ist, und den zweiten Flächen (SEPB), die die mit dem Gebäude belegte zweite Fläche (SEPB) umgeben, ist.
Verarbeitungssystem, das dazu programmiert ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu implementieren.
Rechnerprogrammmodule, die Rechnerprogramm-Codeeinrichtungen enthalten, wobei die Rechnerprogrammmodule, wenn sie in ein Verarbeitungssystem geladen sind, in der Lage sind, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23 zu implementieren.