PT95201B

PT95201B - Sistema de comunicacoes celular por radiotelefone

Info

Publication number: PT95201B
Application number: PT95201A
Authority: PT
Inventors: Dennis Ray Schaeffer
Original assignee: Motorola Inc
Priority date: 1989-09-05
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1998-06-30
Also published as: NO911758D0; KR950014805B1; JPH0779507B2; FI912155A0; JPH04502694A; EP0441944A1; AU6401790A; TR27652A; FI101582B; MY106479A; NO178649C; NO178649B; CA2037906C; MX167359B; BR9006902A; WO1991003911A1; US5073971A; EP0441944A4; AU627078B2; CA2037906A1

Description

Sector__técnico da invenção

A invenção refere-se genericamente a um sistema de comunicações celular por radiotelefone e, em especial, a modelos de reutilização assimétrica para os sistemas celulares.

Fundamentos da invenção

Uma célula nos actuais sistemas de comunicações celulares por radiotelefones inclui seis antenas direccionais, localizadas centralmente na célula, cada antena irradiando para um sector de 60^e da célula. Combina-se uma pluralidade das referidas células para formar um sistema de comunicações celular por radiotelefone. Este sistema celular, cobrindo uma área metropolitana, permite um tráfego móvel para comunicar em redes telefónicas de linhas continentais, enquanto se move através da citada área.

A comunicação entre o tráfego móvel e o sistema celular é realizada com a aplicação de técnicas de transmissão tanto digitais, como analógicas. 0 processo digital digita a inforção antes da transmissão. A técnica de transmissão analógica é o processo prevalente em uso, enquanto o processo digital está a ser introduzido agora. Os sinais transmitidos por técnica de transmissão digital pode tolerar um limiar mais baixo de qualidade, referido na técnica como a razão entre corrente transportadora e interferências (C/I), do que no caso de sinais transmitidos por técnica analógica. 0 que se perde na actuação em C/l, pode ser compensado pelo ganho de codificação.

C/I é uma proporção entre a intensidade do sinal da transportadora pretendida recebida e a intensidade do sinal das transportadoras de interferência recebidas. Um certo número de factores físicos pode afectar o C/I nos sistemas celulares: edifícios, geografia, modelos de irradiação por antena, força transmissora no tráfego móvel e localização do tráfego móvel dentro da célula.

Devido à baixa potência dos transmissores da célula, a mesma frequência pode ser reutilizada noutras células, designadas por células de canais simultâneos, na mesma zona metropolitana. Existem, no entanto, restrições na localização das das assim chamadas células de canais simultâneos. Mesmo que os transmissores tenham, tipicamente, uma potência baixa, a colocação das células de canais simultâneos em grande proximidade pode provocar interferências. Uma maior reutilização da frequência permite que mais tráfego móvel utilize o sistema celular.

plano da frequência num sistema celular simétrico, no sentido de que os canais devem ser atribuídos a cada célula, começa com dois números inteiros, i e j, que são chamados os parâmetros de desvio. 0 plano de frequência é estabelecido pela partida inicial com uma célula de referência e pelo movimento pelas células i ao longo duma cadeia de células. Depois de chegar à célula i, faz-se uma volta de 60² no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio e faz-se outro movimento de células j. A célula j pode ser seguramente uma célula de co-canal. 0 plano de frequência pode também ser estabelecido pelo movimento de células j antes de voltar as células i, ou voltando em 60² no sentido dos ponteiros do relógio, em vez de ser no sentido contrário. Depois de terem sido estabelecidas todas as células de co-canal da célula inicial, escolhe-se uma outra célula de referência e repete-se o processo. Todo este procedimento é repetido tantas vezes quanto for necessário para estabelecer o plano de frequência de todo o sistema celular metropolitano.

As células assim estabelecidas pelo processo acima descri„ 2 2 to formam um padrao de reutilização de células i + ij + j .

número de células neste modelo de reutilização é uma ques5

tão de interesse para a industria celular, visto que este número determina quantos grupos de canais diferentes podem ser formados do espectro de frequências atribuído aos radiotelefones dos sistemas celulares. Um número reduzido de células num modelo de reutilização significa que mais grupos de canais podem ser formados e mais utilizadores ligados ao sistema.

Actualmente, um modelo de reutilização de quatro células é um dos mais densos modelos de reutilização da frequência, que produz um C/I aceitável para sistemas analógicos ( a patente norte americana US 4. 128.740, de Graziano, atribuída à firma Motorola, descreve um modelo de reutilização desse tipo, com quatro células ).

Graziano ensina que a reutilização da frequência é uma função da largura do feixe de irradiação da antena e a relação espacial das antenas umas com as outras. A fim de aumentar a reutilização da frequência, o feixe de irradiação da arttena é estreitado de 120² para 60². Dado que um feixe de irradiação duma antena de 120- abrange uma área mais vasta, ele irá interferir em mais células de canal comum do que um feixe de antena de 60² . Um feixe de irradiação de antena mais estreito, conforme está ilustrado na Figura 1, reduz a área coberta pelo modelo de irradiação da antena. Através da redução da largura do feixe e da colocação espacial das antenas, enquanto permanece o conhecimento da orientação da energia de cada uma das antenas e da potência acumuladora dos interferentes do canal comum, consegue-se uma maior reutilização da frequência.

modelo de reutilização descrito por Graziano é um modelo de reutilização simétrico. 0 modelo simétrico é obtido com a utilização do processo de instalação celular acima descrito. Nesta configuração cada célula dum canal comum fica substan6

cialmente equidistante das outras células de canal comum. Com uma configuração simétrica, a instalação e disposição das células é limitada pela equação de reutilização da frequência do número das diferentes configurações de reutilização possíveis .

Portanto, existe a necessidade de diminuir o número de cé». lulas num modelo de reutilização celular, aumentando, dessa forma, o número de vezes em que se pode reutilizar a frequência.

Sumário__da__invenção

De acordo com a presente invenção, proporciona-se um sistema de comunicação celular por radiotelefone que inclui uma pluralidade de células, que são constituídas por um conjunto de antenas de sector direccional. Estas antenas são localizadas centralmente na célula e cada uma irradia para uma área de 60² na célula. Cada antena numa célula tem um grupo de frequências que lhe é atribuído, que é diferente do grupo de frequências atribuído às outras antenas dentro da citada célula. Estes grupos de frequência podem ser repetidos, ou 2 vezes, ou 8 vezes, respectivamente num modelo repetido de 4 a 16 células, formando, efectivamente, um modelo de reutilização de 2 células. Esta invenção confirma a reutilização de frequência aumentada através dum modelo que é assimétrico.

Por outras palavras, as frequências repetem-se mais próximas numa direcção do que noutra direcção.

Uma forma de realização desta invenção consiste em posicionar assimétricamente os grupos de frequência repetitivos, de forma que eles fiquem irradiando na mesma direcção. A forma de realização preferida consiste em posicionar assimétricamente os grupos de frequência repetitivos duma maneira alternativa, para que eles irradiem na direcção uns dos outros.

Ainda que esta invenção possa produzir uma C/I mais baixa do que o posicionamento simétrico das células, a C/l mais baixa pode ser tolerada no ambiente celular digital. A técnica celular digital pode utilizar o ganho de codificação para compensar a C/I mais baixa.

Breve__descrição__dos__desenhos:A Figura 1 mostra um diagrama consoante o estado da técnica da cobertura da irradiação duma antena e a sua relação com um modelo de reutilização com quatro células.

A Figura 2 mostra um modelo de reutilização de frequência em que se aplica uma forma de realização alternativa da presente invenção.

A Figura 3 mostra um diagrama dum modelo de reutilização de frequência que emprega a forma de realização preferida desta invenção.

A Figura 4 mostra um diagrama da disposição das frequências duma forma de realização alternativa da invenção.

A Figura 5 mostra um diagrama da disposição das frequências segundo uma forma de realização alternativa da presente invenção.

A Figura 6 mostra um diagrama da forma de realização preferida que emprega a fixação dos sectores.

A__melhor - forma__É£__£££ii£££££__da__i£X£nção2_0 posicionamento assimétrico das células é somente possível quando se afastam as regras do posicionamento celular do estado da técnica. As regras de posicionamento aplicadas na presente invenção produzem uma distribuição repetida de 4 ou 16 células, através da colocação das células de canais coincidentes mais próximas num sentido do que noutro sentido.

A configuração assimétrica proporciona uma C/I mais baixa devido à proximidade das células de canais coincidentes. Num sistema celular que emprega as técnicas de transmissão analógica, uma C/I inferior poderia causar um sinal de baixa qualidade ao tráfego móvel. Um sistema celular digital, no entanto, através do uso do ganho de código, tem a capacidade de tolerar os sinais de qualidade inferior, sem a degradação do serviço apresentada pelo tráfego celular móvel. 0 ganho da codificação compensa o que se perde na C/I.

«Λ teíi;)

A Figura 2 ilustra uma forma de realização da presente invenção. Nesta configuração, as células são dispostas num modelo de reutilização de duas células, onde os grupos de canais repetitivos (201) estão voltados no mesmo sentido. A Figura 3 ilustra a forma de realização preferida da presente invenção. As células estão também dispostas num modelo de reutilização de duas células (301). No entanto, os grupos de canais repetitivos duma série de células de canais coincidentes (302) enfrentam, na direcção oposta dos grupos de canais repetitivos da adjacente série de células de canais coincidentes (303).

Em ambas as configurações, as células de canais coincidentes são dispostas num padrão assimétrico; neste caso, as células de canais coincidentes são separadas por uma célula num sentido e são adjacentes no outro sentido. Ainda que estas sejam as formas de realização ilustradas, podem ser possíveis outras configurações assimétricas.

A configuração celular assimétrica só se torna possivel com o afastamento do anterior processo do estado da técnica para o posicionamento das células para uma reutilização das frequências. Esta invenção proporciona um modelo repetitivo de 4 ou 16 células, dependendo do facto de os grupos de canais repetitivos ficarem ou não orientados no mesmo sentido, sendo as frequências reutilizadas 2 ou 8 vezes, respectivamente. De facto, isto produz um modelo de reutilização de 2 células. Por outras palavras, enquanto são necessárias 4 ou 16 células antes que se repita um padrão de frequência celular, dentro do referido modelo de 4 ou 16 células, uma frequência é reutilizada 2 ou 8 vezes. Este conceito está ilustrado nas Figuras 4 e 5.

A Figura 4, um plano de frequências duma forma de realização alternativa da invenção, mostra um modelo de repetição de 4 células, sendo cada frequência usada 2 vezes. Uma frequência é reutilizada em células alternadas, produzindo um modelo de repetição de 2 células.

A Figura 5, um plano de frequência da forma de realização preferida da presente invenção, mostra um modelo de repetição de 16 células, sendo cada frequência usada 8 vezes. Tal como na forma de realização alternativa, reutiliza-se uma frequência em células alternadas, produzindo um modelo de reutilização de 2 células. Em ambas as formas de realização, uma disposição de frequência da célula não é repetida no modelo.

Em qualquer esquema de disposição de frequências que aplica a presente invenção, as frequências devem ser configuradas de modo a minimizar a interferência de canais adjacentes. Isto é conseguido pelo estabelecimento duma treliça que liga os centros das células no sistema. Esta treliça de 3 eixos está ilustrada na Figura 4. Os grupos de 12 frequências estão divididos em 3 conjuntos de grupos de 4 frequências cada um, sendo cada grupo posicionado ao longo dum eixo diferente. Os dois grupos de frequências ímpares a partir do primeiro conjunto são estabelecidos ao lon^o do primeiro membro (407) do primeiro eixo. 0 primeiro grupo de frequências (403) aponta no sentido oposto ao do terceiro grupo (404). 0 membro paralelo seguinte (408) da treliça contém o grupo par das frequências a partir do primeiro conjunto. Este modelo par/ímpar repete-se em todo o sistema de células, para reduzir a incidência dos grupos de frequências adjacentes.

segundo eixo da treliça contém o segundo conjunto de frequências. 0 primeiro elemento da treliça (405) neste eixo

contém os grupos de frequências ímpares do conjunto, em que os grupos de referências idênticas estão orientados na mesma direcção. Os grupos de frequências pares são posicionados no elemento paralelo seguinte (406) do referido eixo. Novamente, as frequências idênticas estão orientadas na mesma direcção. Este padrao ímpar/par é também repetido em todo o sistema.

Os grupos de frequências no terceiro eixo (409) são posicionados da mesma maneira que os dois primeiros. 0 terceiro eixo (409) contém o último conjunto de grupos de frequência. Cada grupo de frequência idêntico orienta-se na mesma direcçãq sendo o modelo repetido em todo o sistema.

conceito de posicionamento das frequências está ilustrado na Figura 4. Os grupos de frequências 1 e 3 são posicionados ao longo do primeiro elemento do primeiro eixo. Os grupos 2 e 4 são posicionados ao longo do elemento paralelo seguinte do primeiro eixo. 0 segundo eixo contém os grupos 5 e 7 ao longo do primeiro elemento deste eixo, e os grupos 6 e 8 ao longo do elemento paralelo seguinte. 0 terceiro eixo contém os grupos 9 até 12 posicionados de maneira idêntica à dos dois primeiros eixos. 0 posicionamento ímpar/par das frequências, com os grupos de frequências semelhantes orientados na mesma direcção é repetido em todo o sistema.

A Figura 5 ilustra uma colocação das frequências para a forma de realização preferida da presente invenção. Este processo de colocação dos grupos de frequências é semelhante ao processo de colocação da forma de realização alternativa, no entanto, neste processo, os grupos de frequências são deslocados rapidamente em células alternativas. Por outras palavras, o grupo de frequência 1 na primeira célula é orientado para a direcção oposta à do grupo de frequência 1 na segunda célula.

As configurações das frequências nas Figuras 4 e 5 resultam em que cada uma tem ocorrências de frequências adjacentes ( 401 e 501 ). Esta situação poderia provocar uma interferência das frequências umas nas outras. Para eliminar este problema possivel, as citadas frequências podem ser utilizadas como canais sinalizadores noutros sectores da mencionada célula. Por outro lado, uma ou outra das citadas frequências adjacentes pode simplesmente não ser usada.

Na forma de realização preferida, a capacidade pode ser aumentada pela utilização da fixação dos sectores, conforme se encontra ilustrado na Figura 6. Na fixação dos sectores,as frequências ou .os grupos de frequências são distribuídos entre pelo menos 2 sectores dentro duma célula. As frequências são atribuídas ao sector que requer mais frequências, numa base de demanda. Se o tráfego móvel num sector ultrapassar a capacidade de número de frequências nesse sector, as frequências fora de uso podem ser emprestadas pelos sectores com tráfego mais reduzido.

Ao utilizar uma configuração assimétrica para as frequências, a presente invenção proporciona uma reutilização mais elevada das frequências e, por conseguinte, uma capacidade aumentada para o tráfego móvel em sistemas celulares por radiotelefone. Para se conseguir isto, empregou-se uma actuação totalmente nova, para a atribuição das frequências celulares. 0 processo do estado da técnica, da disposição simétrica das frequências não poude proporcionar uma reutilização densa suficiente das frequências, para uma futura expansão do sistema celular. Esta invenção proporciona uma disposição assimétrica que permite a reutilização duma frequência em qualquer outra

célula, produzindo um modelo de reutilização de 2 células e, por conseguinte, uma reutilização mais elevada das frequências numa área metropolitana.

Os especialistas nesta técnica irão reconhecer que diversas modificações e alterações poderiam ser feitas na invenção, sem afastamento do espírito e âmbito da invenção. Deve, portanto, entender-se que as reivindicações não deverão ser consideradas como estando limitadas às formas de realização exactamente descritas, na ausência de limitações específicas dirigidas a tais formas de realização.

Claims

REIVINDICAÇÕES l^â - Sistema de comunicações celular, por radiotelefone, caracterizado pelo facto de

a) se utilizar pelo menos uma frequência, usada feixe apertado de maneira direccional, atribuida a uma célula; e

b) se utilizar -uniformemente a mencionada frequência a uma distância menor numa primeira direcção do que numa segunda direeÇão .

ν, //-7
2^â - Sistema de comunicação celular por radiotelefone, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a citada frequência ser irradiada para pelo menos um sector de 60²da referida célula.
3- - Sistema de comunicações celular por radiotelefone, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a citada frequência ser fixada dinamicamente entre os sectores da célula.
4² - Sistema de comunicações celular por radiotelefone, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a cada célula ser atribuido pelo menos um grupo de frequência pré-determinado.
5² - Sistema de comunicações celular por radiotelefone, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de as frequências reutilizadas serem irradiadas substancialmente no mesmo sentido.
6^S - Sistema de comunicações celular por radiotelefone, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de uma primeira frequência de um primeiro grupo de frequências reutilizadas ser irradiado em sentidos substancialmente opostos.
7^â - Sistema de comunicações celular por radiotelefone de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de

a) se utilizar pelo menos um grupo de frequências (201), sendo cada frequência do referido grupo de frequências num apertado feixe de uma maneira direccional, atribuida a uma célula; e

b) se reutilizar uniformemente pelo menos um grupo de frequêr>cias a uma distância menor na primeira direcção do que na segunda direcção.
8§ - Sistema de comunicações celular por radiotelefone de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de cada frequência de pelo menos um grupo de frequências (201) ser irradiada para pelo menos um sector de 60² da célula.
9- - Sistema de comunicações celular por radiotelefone de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de se fixar pelo menos uma frequência de pelo menos um grupo de frequências (201) dinamicamente entre sectores de uma célula.
10- - Sistema de comunicações celular por radiotelefone, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de as frequências reutilizadas serem irradiadas substancialmente na mesma direcção.

ll^â - Sistema de comunicações celular por radiotelefone de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de uma primeira frequência de um primeiro grupo de frequências reutilizadas irradiada em sentidos substancialmente opostas.

125 _ Sistema de comunicações celular por radiotelefone,caracterizado pelo facto de

a) se irradiar uma pluralidade de grupos de frequência, em que uma primeira frequência de um primeiro grupo de frequência é irradiada para um sector de 60² de uma célula;

b) a citada primeira frequência do primeiro grupo de frequências ser irradiada num sentido substancialmente oposto em relação à primeira frequência de um segundo grupo de frequências; e

c) se reutilizar uniformemente o primeiro grupo de frequências a uma distância menor numa primeira direcção do que numa segunda direcção.
13^â - Sistema de comunicações celular por radiotelefone de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de

a) se atribuir pelo menos uma frequência, usada num feixe apertado, de maneira direccional, a uma célula; e

b) se reutilizar, de forma a não interferir pelo menos uma frequência assimétricamente em relação à primeira utilização.
14^â - Sistema de comunicações celular por radiotelefone de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de a citada frequência ser irradiada para pelo menos um sector de 60² da referida célula.
15^ã - Sistema de comunicações celular por radiotelefone, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de se fixar a citada frequência ser dinamicamente entre sectores da célula.
16² - Sistema de comunicações celular por radiotelefone, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de a cada cálula ser atribuido pelo menos um grupo de frequências pré-determinado.
17^â - Sistema de comunicações celular por radiotelefone de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo facto de as frequências reutilizadas serem irradiadas substancialmente no mesmo sentido.
18^â - Sistema de comunicações celular por radiotelefone de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de uma primeira frequência de um grupo de frequências reutilizadas ser irradiada em sentidos substancialmente opostos.
19^â - Processo para atribuição de canais de comunicação num sistema de comunicações celular por radiotelefone que possui uma pluralidade de células, tendo cada célula uma pluralidade de antenas localizadas centralmente na célula, as quais irradiam para sectores de 60⁹ da célula, caracterizado pelo facto de compreender as operações que consistem em

a) se proporcionarem diferentes canais de comunicação a cada antena de uma pluralidade de antenas de uma célula; e .· r,

b) se repetirem os canais de comunicação em diferentes células situadas assimétricamente para aumentar a utilização dos canais de comunicação.