ES2273513T3 - Analisis de interferencias para una red de radiotelefonia movil con antenas adaptativas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el análisis de interferencias para una red de radiotele- fonía móvil con canales de tráfico y canales de mando, que presenta antenas de ajuste automático en al menos algunas de sus células (BS i), caracterizado porque para la planificación de la asignación de frecuencias de la red de radiotelefonía móvil, se calcula la relación (C/I ó Ii, j) de la interferencia (I) de cada uno de los canales (11; 12; ... 18; y BS i, BS j) de una antena de ajuste automático de una primera célula (BS j), sobre los canales de tráfico de una antena de ajuste automático de una se- gunda célula (BS i), como suma de las probabilidades de interferencia, ponderadas con los valores de tráfico de las células parciales individuales (Prob {MS en el haz b} u Prob {MS en el haz a} u Ii b, j a) de las interferencias de cada uno de los canales de tráfico de la antena de ajuste au- tomático de la primera célula respecto a una señal útil de cada uno de los canales de tráfico de la antena de ajuste automático de la segunda célula, sumando los valores del tráfico en todas las superficies parciales de las células de radio, cubiertas por los diagramas de antena de las antenas de ajuste automático de la primera y de la se- gunda célula, se calcula la relación (Ii, j) de la interferencia de un canal de tráfico de una primera cé- lula (BS j) sin antena de ajuste automático, sobre los canales de tráfico de una se- gunda célula (BS i) con una antena de ajuste automático, como suma de las probabi- lidades de interferencia, ponderadas con los valores de tráfico de las células parcia- les individuales (Prob {MS en el haz b} u Ii b, j) de las interferencias de este canal de tráfico de la primera célula (BS j) sobre cada uno de los canales (19, 20, 21) de tráfico de la antena de ajuste automático de la se- gunda célula (BS i), sumando los valores del tráfico en todas las superficies parciales de las células de radio, cubiertas por los diagramas de antena de las antenas de ajuste automático, y se calcula larelación de interferencia de un canal de mando de una primera célula (BS i) con o sin antena de ajuste automático, sobre un canal de mando de una se- gunda célula (BS j) con o sin antena de ajuste automático, referida a toda la superfi- cie de la célula, a partir de la relación ((Ij, i)_tb) de la señal perturbadora ¿ señal útil, de estos canales de mando en la respectiva superficie total de la célula, sin tener en cuenta eventuales antenas de ajuste automático de una o de las dos de estas células (BS j, BS i).
Description
Análisis de interferencias para una red de
radiotelefonía móvil con antenas adaptativas.
La invención se refiere a un procedimiento para
el análisis de interferencias para una red de radiotelefonía móvil
con canales de tráfico y canales de mando, que presente antenas de
ajuste automático en al menos algunas células de radio.
En redes de radiotelefonía móvil se adjudican
muchas veces frecuencias para canales de tráfico y de mando,
tolerándose una interferencia de canales de tráfico o de mando en
una célula de radio, sobre canales de mando o de tráfico en otra
célula de radio, por ejemplo, contigua, tan sólo hasta un valor
umbral predeterminado, e impidiéndose una interferencia que exceda
del valor umbral, en la asignación de frecuencias a canales de
mando y de tráfico, basada en el análisis de interferencias.
Por la publicación Frank Box "A Heuristic
Technique ...", IEEE Transactions on Vehicular Technology, 1978,
volumen VT-27, páginas 57 - 74, se conoce un
análisis de interferencias para planificación de redes de
radiotelefonía en una red de radiotelefonía móvil.
El documento US 5,768,687 A describe un
procedimiento para el modelado de las interferencias en una red
celular de radiotelefonía (RES), compuesta de células que son
suministradas por sendas estaciones fijas de radio. A la red se le
asigna un espectro de frecuencias que comprende un número finito de
frecuencias. Un modelo de propagación especifica señales de radio
que se emiten a cada una de las frecuencias del espectro, desde las
estaciones fijas de radio de la red, y se reciben en un punto de la
red.
Es misión de la presente invención un análisis
de interferencias que permita en la forma más sencilla y eficiente
posible, una planificación de la red de radiotelefonía en una red de
radiotelefonía móvil con antenas de ajuste automático, en al menos
algunas células de radio. La misión se resuelve mediante los objetos
de las reivindicaciones independientes.
El procedimiento según la invención permite un
análisis de interferencias, eficiente y de alta calidad, asistido
por ordenador, adaptado a las particularidades de una red de
radiotelefonía móvil con antenas de ajuste automáti-
co.
co.
Utilizando una antena de ajuste automático en
una célula de radio, pueden reducirse las interferencias desde y en
esta célula de radio. Aquí la antena de ajuste automático presenta
varios diagramas de antena fuertemente concentrados (en lo
sucesivo, llamados haces), cada uno de los cuales puede activarse
por separado, y situándose unos junto a otros, cubren zonas
parciales locales que se solapan. Por cada frecuencia y segmento de
tiempo del TDMA [acceso múltiplex por división de tiempo] de la
célula de radio, se activa un único diagrama concentrado. Para una
célula de radio se radian ciertamente los canales de tráfico
mediante antenas de ajuste automático de la estación de base de la
célula de radio, sin embargo, los canales de mando de una célula se
emiten por lo regular, por una antena convencional con una zona de
cobertura más allá de la célula completa, para permitir en la
célula una recepción única lo más sencilla posible, de las señales
de mando.
El procedimiento según la invención, o el
dispositivo de planificación de frecuencias según la invención,
permiten un análisis de frecuencias eficiente, de alta calidad,
ejecutable asistido por ordenador, de una red de radiotelefonía
móvil con tales antenas.
Otras notas características y ventajas de la
invención, se deducen de las reivindicaciones secundarias y de la
descripción siguiente de un ejemplo de realización, de la mano del
dibujo. Aquí se muestran:
Figura 1 El proceso de planificación para
una red convencional de radiotelefonía móvil, como diagrama de
operaciones.
Figura 2 La definición de matrices de
interferencia en función de los canales, para una red convencional
de radiotelefonía móvil que comprenda canales de tráfico y canales
de mando.
Figura 3 El modelado de una antena de
ajuste automático mediante varias antenas fuertemente concentradas,
cada una con un diagrama diferente de antena (haz).
Figura 4 Los diferentes registros
obtenidos por causa del modelado en la figura 3, para la
interferencia entre dos células de radio.
Figura 5 El cálculo de la probabilidad de
interferencia entre una célula con antena de ajuste automático, y
una célula con antena convencional.
Figura 6 El cálculo de la probabilidad de
interferencia entre dos células de radio, cada una con una antena
de ajuste automático.
Figura 7 La forma de proceder en la
determinación de las matrices en función de los canales, teniendo
en cuenta las antenas de ajuste automático.
Figura 8 El proceso modificado de
planificación.
La figura 1 muestra como diagrama de bloques el
desarrollo del proceso de planificación de la red de radiotelefonía,
según el método analítico para una red convencional de
radiotelefonía móvil. Después de la configuración de la red 1
radioeléctrica, de la predicción 2 de la intensidad de campo, y del
cálculo 3 de las superficies de las células, se realiza por una
parte un cálculo 4 del tráfico y un cálculo 5 de la demanda de
canales por cada célula, así como por otra parte, un análisis 6 de
las interferencias entre las células (3) calculadas de radio, y un
análisis 7 de compatibilidad, a causa de las interferencias (6)
calculadas, tras lo cual se asignan frecuencias 8 a las células de
radio.
La figura 2 muestra las estaciones 9 y 10 de
base, BS i y BS j, para dos células de la red de
radiotelefonía móvil. Las dos células emiten y reciben
informaciones de voz mediante canales TCH de tráfico, así como
radian informaciones de mando mediante canales BCCH de mando, etc.
No obstante, aquí las señales de los canales TCH de tráfico y de
los canales BCCH de mando de la célula con BS i, también
llegan sin querer a la célula con BS j, e interfieren con
las señales emitidas por la BS j, 10, en canales de tráfico
y canales de mando. Aquí se interfieren (matriz_tt) los canales TCH
de tráfico de la BS i, y los canales TCH de tráfico de la
BS j. También se interfieren (matriz_bb) los canales BCCH de
mando etc., de la BS i y de la BS j. Además se
interfiere (matrices_tb y _bt) cada uno de los canales de tráfico
de una célula con los canales de mando de la otra célula.
Para el análisis de interferencias se investiga
ahora para TCH y BCCH en toda la red de radiotelefonía móvil, la
dimensión de las interferencias de señales útiles emitidas en una
célula (= carrier [frecuencia portadora] = c) respecto a la
intensidad allí de las señales parásitas emitidas desde otra célula
(= interferencia = I). Cuando las interferencias entre dos células
son demasiado grandes, se define para estas dos células una
exclusión uniforme de frecuencias iguales. Aquí, para las
interferencias en ese momento todavía permisibles entre dos
células, se definen diferentes valores umbral (para la matriz _tt,
_tb, _bt, _bb), con respecto a los canales TCH de tráfico y a los
canales BCCH de mando, etc. El fundamento para esto es que la
portadora de BCCH se emite con plena potencia puesto que en ella se
radian informaciones importantes. Como consecuencia de este estado
de cosas, en una portadora de BCCH no pueden tomarse medidas
ningunas reductoras de la interferencia, como por ejemplo, control
de potencia o salto de frecuencia. A causa de las informaciones
importantes que se radian mediante los BCCH, la portadora de BCCH
está sujeta sin embargo a una exigencia mayor en la resistencia a
interferencias que una portadora de TCH.
La proporción de la interferencia de una señal
útil en una célula, por señales perturbadas que llegan de otras
células, se designa también como carrier - to - interference -
ratio, o relación de interferencia de la señal útil C a la señal
perturbadora I.
Las antenas de ajuste automático presentan para
cada segmento de tiempo del TDMA, una zona relativamente estrecha
de cobertura. Procedimientos convencionales de análisis de
interferencias para el análisis de la interferencia entre una
célula con antena de ajuste automático y otra célula con o sin
antena de ajuste automático, no son apropiados sin más.
La figura 3 muestra el modelado elegido en el
procedimiento según la invención, de una estación de base con
antena 9 de ajuste automático, mediante n estaciones diferentes de
base, cada una con una antena fuertemente concentrada. Los
diagramas individuales de estas antenas están caracterizados por los
símbolos 11 a 18 de referencia. Las antenas de ajuste automático
permiten una reducción de las interferencias intracelulares puesto
que para cada segmento de tiempo del TDMA, solamente se radia una
zona parcial de la correspondiente superficie del sector. Sobre la
base de este modelado pueden realizarse los pasos 2 a 6 del proceso
de planificación en la figura 1.
Como ilustra la figura 4, de este modo se
obtienen, por ejemplo, para la interferencia entre la célula de
radio de BS i (con antena de ajuste automático) y la célula
de radio BS j (sin antena de ajuste automático), n
registros en la matriz I_tt. Aquí, por ejemplo,
I_{in,j}, 19, designa la probabilidad de interferencia de las
señales del canal de tráfico radiadas por BS j, 20, sobre
las señales del canal de tráfico de la célula correspondiente al
haz n, 21.
Análogamente, para la interferencia entre dos
células, las dos equipadas con antenas de ajuste automático, se
obtienen (n x n) registros en la matriz de
interferencia.
Puesto que, no obstante, para el cálculo de
compatibilidad se necesita un registro para cada una de las
probabilidades de interferencia ocasionadas por una célula sobre
otra, teniendo en cuenta la activación de los haces individuales,
según el segmento de tiempo, los registros individuales en la figura
4, tienen que recapitularse en un registro único que represente la
probabilidad equivalente de interferencia entre las dos células.
La figura 5 muestra la determinación de la
probabilidad I_{ij}, 22, equivalente de interferencia para la
interferencia de señales del canal de tráfico procedentes de una
antena convencional de la estación BS j de base, sobre las
señales del canal de tráfico de una estación de una estación i de
base, equipada con una antena de ajuste automático. T_{ib}, 23,
designa aquí la formación de tráfico en esta célula parcial, cuya
relación al tráfico 24 total en la célula i, expresa la
probabilidad para la activación del haz b. Por tanto, la
probabilidad equivalente de interferencia proporciona el valor
esperado para la probabilidad de interferencia entre la célula i y
la célula j.
La figura 6 muestra la determinación de la
probabilidad 25 equivalente de interferencia entre la célula con
BS j y la célula con BS i, las dos están equipadas con
antenas de ajuste automático.
La figura 7 muestra la forma de proceder en el
cálculo de las matrices I_bb, I_tb, e
I_bt. Puesto que en una célula de radio con antena de
ajuste automático, los canales de mando son radiados por una antena
convencional con una zona de cobertura por toda la célula, para las
matrices I_bb, I_tb, e
I_bt, tiene que utilizarse otro análisis de
interferencias (comparado con el de las figuras 5 y 6). Por
consiguiente, en el análisis de interferencias se consideran dos
configuraciones simultáneamente. Por una parte la configuración con
las antenas de ajuste automático (configuración A en la figura 7),
y por otra parte, la configuración con las antenas sectoriales
(configuración B en la figura 7). Además de los cálculos para la
configuración A (pasos 2 a 6 en la figura 1), se realizan para la
configuración B los pasos 2, 3 y 6 de cálculo en la figura 1. Para
el resultado final se obtiene la matriz I_tt, 26, del
cálculo para la configuración A, según el modo de proceder en las
figuras 5 y 6. La matriz I_bb, 27, se obtiene a
partir del cálculo para la configuración B. Las matrices
I_tb, 28, e I_bt, 29, se obtienen de la
combinación de las matrices 30, 31,32 y 33 mixtas. Así por ejemplo,
para la matriz I_tb, 28, se copian los registros
(Ij, i)_tb, 34, de la matriz 30, e
(Ii,j)_tb, 35, de la matriz 32.
La figura 8 muestra como diagrama aproximativo
de operaciones, la forma modificada de proceder para una red de
radiotelefonía móvil con antenas de ajuste automático, en la
planificación de la red de radio. Así, en el paso 36 se calculan
matrices modificadas de interferencia que tienen en cuenta, que por
una parte las antenas de ajuste automático de (al menos algunas)
células de radio de la red de radiotelefonía móvil, presentan
direcciones diferentes de irradiación principal y, por tanto,
interferencias diferentes sobre células vecinas, y por otra parte,
en células de radio con antenas de ajuste automático, los canales de
mando pueden mandarse también homogéneamente para la célula de
radio.
Claims (5)
1. Procedimiento para el análisis de
interferencias para una red de radiotelefonía móvil con canales de
tráfico y canales de mando, que presenta antenas de ajuste
automático en al menos algunas de sus células (BS i),
caracterizado porque
para la planificación de la asignación de
frecuencias de la red de radiotelefonía móvil, se calcula la
relación (C/I ó I_{i, j}) de la interferencia (I) de cada uno de
los canales (11; 12; ... 18; y BS i, BS j) de una antena de ajuste
automático de una primera célula (BS j), sobre los canales de
tráfico de una antena de ajuste automático de una segunda célula
(BS i), como suma de las probabilidades de interferencia, ponderadas
con los valores de tráfico de las células parciales
individuales
(Prob {MS en el haz b} \cdot Prob
{MS en el haz a} \cdot I_{i b, j
a})
de las interferencias de cada uno
de los canales de tráfico de la antena de ajuste automático de la
primera célula respecto a una señal útil de cada uno de los canales
de tráfico de la antena de ajuste automático de la segunda célula,
sumando los valores del tráfico en todas las superficies parciales
de las células de radio, cubiertas por los diagramas de antena de
las antenas de ajuste automático de la primera y de la segunda
célula,
se calcula la relación (I_{i, j}) de la
interferencia de un canal de tráfico de una primera célula (BS j)
sin antena de ajuste automático, sobre los canales de tráfico de una
segunda célula (BS i) con una antena de ajuste automático, como
suma de las probabilidades de interferencia, ponderadas con los
valores de tráfico de las células parciales individuales
(Prob {MS en el haz b} \cdot
I_{i b,
j})
de las interferencias de este canal
de tráfico de la primera célula (BS j) sobre cada uno de los canales
(19, 20, 21) de tráfico de la antena de ajuste automático de la
segunda célula (BS i), sumando los valores del tráfico en todas las
superficies parciales de las células de radio, cubiertas por los
diagramas de antena de las antenas de ajuste automático,
y
se calcula la relación de interferencia de un
canal de mando de una primera célula (BS i) con o sin antena de
ajuste automático, sobre un canal de mando de una segunda célula (BS
j) con o sin antena de ajuste automático, referida a toda la
superficie de la célula, a partir de la relación ((I_{j,
i})_tb) de la señal perturbadora - señal útil, de estos
canales de mando en la respectiva superficie total de la célula, sin
tener en cuenta eventuales antenas de ajuste automático de una o de
las dos de estas células (BS j, BS i).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque como valor umbral de interferencia, por
encima del cual se define una exclusión de frecuencias iguales de
las células consideradas, para la interferencia entre canales de
tráfico, se establece otro valor distinto que para la interferencia
entre canales de tráfico y canales de mando.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque un diagrama de antena de cada una de
las células de radio, puede cubrir una zona parcial local de la
superficie de la célula de radio.
4. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como
tráfico en cada una de las superficies cubiertas por una antena de
ajuste automático de una célula, se define la suma de los valores
del tráfico en todas las superficies parciales de las células de
radio, cubiertas por los diagramas de antena de las antenas de
ajuste automático.
5. Dispositivo para planificación de
frecuencias, para el análisis de interferencias para una red de
radiotelefonía móvil con canales (TCH) de tráfico y canales (BCH,
BCCH, etc.) de mando, que presenta al menos algunas de sus células
con una antena de ajuste automático,
caracterizado porque
para la planificación de la asignación de
frecuencias de la red de radiotelefonía móvil, se calcula la
relación (C/I) de la interferencia (I) de los canales de tráfico de
una primera célula (BS j) con una antena de ajuste automático,
sobre los canales de tráfico de una segunda célula (BS i) con una
antena de ajuste automático, respecto a una señal útil en la
segunda célula (BS i), como suma de las probabilidades de
interferencia, ponderadas con los valores de tráfico de las células
parciales individuales
(Prob {MS en el haz b} \cdot Prob
{MS en el haz a} \cdot I_{i b, j
a})
de las interferencias de cada uno
de los canales (25; 26) de tráfico de la antena de ajuste automático
de la primera célula respecto a una señal útil de cada uno de los
canales de tráfico de la antena de ajuste automático de la segunda
célula (BS
i),
se calcula la relación de la interferencia de un
canal de tráfico de una primera célula sin antena de ajuste
automático, sobre los canales de tráfico de una segunda célula (BS
i) con una antena de ajuste automático, como suma de las
probabilidades de interferencia, ponderadas con los valores de
tráfico de las células parciales individuales
(Prob {MS en el haz b} \cdot
I_{i b,
j})
de las interferencias de un canal
de tráfico de la primera célula (BS j) sobre cada uno de los canales
de tráfico de la antena de ajuste automático de la segunda célula
(BS i),
y
se calcula la relación de interferencia de un
canal de mando de una primera célula (BS j) con o sin antena de
ajuste automático, sobre un canal de mando de una segunda célula (BS
i) con o sin antena de ajuste automático, referida a toda la
superficie de la célula, a partir de la relación (I_{j, i}) de la
señal útil - señal perturbadora, de estos canales de mando en la
respectiva superficie total de la célula, sin tener en cuenta
eventuales antenas de ajuste automático de una de estas células (BS
j, BS i).
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