RU2475965C2 - Method to assign radio data in cellular network - Google Patents
Method to assign radio data in cellular network Download PDFInfo
- Publication number
- RU2475965C2 RU2475965C2 RU2010147950/07A RU2010147950A RU2475965C2 RU 2475965 C2 RU2475965 C2 RU 2475965C2 RU 2010147950/07 A RU2010147950/07 A RU 2010147950/07A RU 2010147950 A RU2010147950 A RU 2010147950A RU 2475965 C2 RU2475965 C2 RU 2475965C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base stations
- squares
- radio data
- radio
- mutually perpendicular
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Способ назначения радиоданных относится к области радиосвязи, в частности к системам коммуникации и обмена информацией.The method of assigning radio data relates to the field of radio communications, in particular to communication systems and information exchange.
В основе организации систем сотовой связи лежит разделение обслуживаемой территории на микрозоны - соты. В соте выделяют базовую станцию (БС), находящуюся в центре круга, называемого зоной связи БС. Для обеспечения непрерывной связи на заданной территории необходимо, чтобы зоны связи от смежных БС полностью, без зазоров, покрывали территорию обслуживания. Этим достигается условие, при котором территория, облучаемая радиостанцией БС, была как можно больше при сохранении условия обеспечения необходимого уровня принимаемого сигнала. Известны следующие основные геометрии размещения базовых станций, обеспечивающих полное покрытие обслуживаемой территории (см. книгу «Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ» / Под ред. У.К.Джейкса. - М.: Связь, 1979. - 520 с.): а) равносторонние треугольники, б) прямоугольники (квадраты), в) шестиугольники. Случаи а) и в) являются совпадающими, так как из равносторонних треугольников можно построить шестиугольные соты. Поэтому будут рассматриваться только первые две структуры в качестве аналогов. Оптимальное размещение БС станций достигается, когда расстояние между БС примерно равно удвоенному радиусу зоны связи БС (См. книгу Ли У. Техника подвижных систем связи: Пер. с англ. М.: Радио и связь. 1985, С.121-123). В районе обслуживания осуществляется управление переключением каналов между радиозонами с таким расчетом, чтобы при переходе подвижной станции из одной зоны в другую радиообмен мог продолжаться без перерыва.The organization of cellular communication systems is based on the division of the served territory into microzones - cells. In the cell allocate a base station (BS) located in the center of the circle, called the communication zone of the BS. To ensure continuous communication in a given territory, it is necessary that the communication zones from adjacent BSs completely, without gaps, cover the service area. This achieves the condition under which the area irradiated by the BS radio station was as large as possible while maintaining the conditions for ensuring the necessary level of the received signal. The following basic geometries of placement of base stations are known, which provide full coverage of the served territory (see the book “Communication with Mobile Objects in the Microwave Range” / Edited by W.K. Dzheyksa. - M .: Communication, 1979. - 520 pp.): a) equilateral triangles, b) rectangles (squares), c) hexagons. Cases a) and c) are the same, since hexagonal honeycombs can be constructed from equilateral triangles. Therefore, only the first two structures will be considered as analogues. The optimal location of the BS stations is achieved when the distance between the BS is approximately equal to the doubled radius of the BS communication zone (See the book by Lee W. Technique of mobile communication systems: Transl. From English M: Radio and communication. 1985, P.121-123). In the service area, channel switching between radio zones is controlled so that when a mobile station moves from one zone to another, radio exchange can continue without interruption.
Для организации связи на сотовую сеть выделяют некоторый участок частотного спектра, который делится на несколько каналов с заданным разносом частот несущих. В сотовой сети обычно используется повторное использование фиксированных частот, что позволяет резко увеличить число абонентов сети. Принцип построения сотовых сетей дает возможность снизить дефицит радиоканалов за счет их повторного использования, однако это приводит к относительному избытку количества БС (см. книгу Бабаков В.Ю., Вознюк М.А., Никитин А.Н., Сиверс М.А. Системы связи с кодовым разделением каналов / СПбГУТ, СПб, 1999. 120 с.).To organize communication on a cellular network, a certain portion of the frequency spectrum is allocated, which is divided into several channels with a given carrier frequency spacing. In a cellular network, reuse of fixed frequencies is usually used, which can dramatically increase the number of network subscribers. The principle of building cellular networks makes it possible to reduce the deficit of radio channels due to their reuse, however, this leads to a relative excess of the number of BSs (see the book Babakov V.Yu., Voznyuk MA, Nikitin AN, Sivers MA Communication systems with code division of channels / SPbGUT, SPb, 1999. 120 p.).
Для оценки эффективности применения радиоданных используют величину, называемую спектральной эффективностью назначения частот. Спектральная эффективность назначения канальных частот определяет вероятность ошибочного приема информации в сотовых сетях.To assess the effectiveness of the use of radio data, a value called the spectral efficiency of frequency assignment is used. The spectral efficiency of the assignment of channel frequencies determines the probability of erroneous reception of information in cellular networks.
Спектральную эффективность ES назначения частот определяют по формуле:The spectral efficiency E S of the frequency assignment is determined by the formula:
где a c - интенсивность нагрузки (Эрл); ΔFk - разность канальных частот; Sc - средняя площадь зоны обслуживания одной БС; С - кластерный фактор.where a c - load intensity (Earl); ΔF k is the difference of the channel frequencies; S c - the average area of the service area of one BS; C is a cluster factor.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ построения сети сотовой связи, приведенный в книге Сухопутная подвижная связь: Кн.1. Основы теории / И.М.Пышкин и др.; Под ред. В.С.Семенихина и И.М.Пышкина. М.: Радио и связь, 1990. С.110, рис.3.22, представленный на фиг.1.The closest in technical essence to the proposed solution is the method of building a cellular network, described in the book Land mobile communication:
Способ прототип заключается в том, что в сотовой сети-прототипе, состоящей из БС, расположенных на пересечений линий связи (фиг.1), БС управляются с условием, чтобы при переходе подвижной станции из одной зоны в другую радиообмен подвижных объектов мог бы продолжаться без перерыва, назначение радиоданных производится согласно выделенному размеру кластера (7) с условием, что повторение радиоданных производится через два пролета.The prototype method consists in the fact that in a prototype cellular network consisting of BS located at the intersections of communication lines (FIG. 1), BSs are controlled with the condition that, when a mobile station moves from one zone to another, the radio exchange of mobile objects could continue without break, radio data is assigned according to the allocated cluster size (7) with the condition that the radio data is repeated after two flights.
Мощности передатчиков БС принимаются равными, используемые антенны имеют круговую диаграмму направленности, а радиусы зон связи каждой БС одинаковыми. На фиг.1 круги большого размера отображают радиус зоны связи, в центре которых расположены БС. Цифра обозначает номер частотного канала, присвоенного БС, находящейся в центре круга. БС располагаются на равном расстоянии друг от друга, образуя правильные треугольники. Для обеспечения эффективности радиосвязи путем расширения зоны обслуживания при сохранении числа БС в прототипе предлагается круговое сканирование с помощью фазированных антенных решеток, установленных на БС, куда поступают сигналы от подвижных объектов, оценка параметров принятых сигналов, на основе которых выбирается та БС, на которой принятый сигнал максимален. Использование фазированных антенных решеток требует запоминания азимутального угла подвижного объекта относительно БС и осуществление соединения с подвижным объектом только во время пересечения главного лепестка диаграммы направленности фазированной антенной решетки БС подвижного объекта. Для нормальной загрузки системы связи требуется равномерное распределение подвижных объектов по азимутальному углу диаграммы направленности.The power of the BS transmitters is taken equal, the antennas used have a circular radiation pattern, and the radii of the communication zones of each BS are the same. In figure 1, the circles of large size display the radius of the communication zone, in the center of which there are BS. The number indicates the number of the frequency channel assigned by the BS located in the center of the circle. BS are located at an equal distance from each other, forming regular triangles. To ensure the effectiveness of radio communications by expanding the service area while maintaining the number of BSs, the prototype offers circular scanning using phased array antennas mounted on a BS, where signals from moving objects are received, estimation of parameters of received signals, based on which the BS on which the received signal is selected maximum. The use of phased antenna arrays requires storing the azimuthal angle of the moving object relative to the BS and making a connection with the moving object only during the intersection of the main lobe of the phased antenna array of the BS of the moving object. For the normal loading of the communication system, a uniform distribution of moving objects along the azimuthal angle of the radiation pattern is required.
Недостатком способа-прототипа является не оптимальное использование частотного ресурса.The disadvantage of the prototype method is not the optimal use of the frequency resource.
Задачей предлагаемого способа является обеспечение оптимального использования частотного ресурса размещением БС на заданной территории при условии полного покрытия территории для обеспечения непрерывности радиообмена при переходе из одной ячейки в другую.The objective of the proposed method is to ensure optimal use of the frequency resource by placing the BS in a given territory, provided that the territory is fully covered to ensure the continuity of radio communication when moving from one cell to another.
Для решения поставленной задачи в способе назначения радиоданных в сотовой сети, состоящей из базовых станций, расположенных на пересечений линий связи, управляемых с условием, чтобы при переходе подвижной станции из одной зоны в другую радиообмен подвижных объектов мог бы продолжаться без перерыва, назначение радиоданных производится согласно выделенному размеру кластера с условием, что повторение радиоданных производится через два пролета, согласно изобретению,To solve the problem in the method of assigning radio data in a cellular network, consisting of base stations located at the intersections of communication lines, controlled with the condition that when a mobile station moves from one zone to another, the radio exchange of mobile objects could continue without interruption, the radio data are assigned according to the selected cluster size with the condition that the repetition of radio data is carried out through two spans, according to the invention,
пересечением взаимно перпендикулярных линий производят разбиение территории обслуживания на квадраты, в углах которых располагают первые базовые станции, а внутри квадратов располагают две дополнительные базовые станции на равном расстоянии как от первых базовых станций, так и между собой, причем в смежных квадратах линии связи между дополнительными базовыми станциями взаимно перпендикулярны;By intersecting mutually perpendicular lines, the service area is divided into squares, in the corners of which the first base stations are located, and inside the squares are two additional base stations at an equal distance both from the first base stations and among themselves, and in adjacent squares of the communication line between the additional base stations are mutually perpendicular;
назначение радиоданных производят в следующем порядке: базовые станции в углах квадратов, образованных пересечением взаимно перпендикулярных линий, последовательно с одинаковым сдвигом по модулю размера кластера снизу вверх и слева направо;radio data is assigned in the following order: base stations in the corners of squares formed by the intersection of mutually perpendicular lines, sequentially with the same shift modulo cluster size from bottom to top and from left to right;
две базовые станции внутри квадратов маркируют с тем же частотным сдвигом по модулю кластера справа налево или сверху вниз в зависимости от их размещения внутри квадрата.two base stations inside the squares are marked with the same frequency shift modulo the cluster from right to left or from top to bottom, depending on their placement inside the square.
Заявляемый способ назначения радиоданных в сотовой сети заключается в следующем.The inventive method of assigning radio data in a cellular network is as follows.
Базовые станции располагают в узлах пересечения линий связи между базовыми станциями, обеспечивая полное покрытие территории обслуживания. В качестве исходной топологии можно использовать размещение базовых станций в узлах квадратной сетки. Отдельный квадрат такой сетки представлен на фиг.3. Помимо 4 базовых станций, расположенных в узлах такой решетки, внутри квадрата располагают дополнительно две базовые станции, расположенные на одинаковом расстоянии от двух боковых и между собой. При этом 4 БС (1, 2, 3,) располагают на пересечении взаимно перпендикулярных линий, образующих структуру с минимальными расстояниями между УС, равными d, из которых четыре БС образуют квадраты со стороной 1,823 d, где d - минимальное расстояние между БС, а остальные базовые станции (5 и 6) располагают внутри образованного квадрата на расстоянии d друг от друга и от боковых базовых станций. Затем с 4 боковых сторон добавляют квадраты, приведенные на фиг.3, но с поворотом на 90°. Причем базовые станции, расположенные в вершинах квадрата, объединяются. В результате получается непрерывное покрытие поверхности, приведенное на фиг.4, которое назовем «пентагональным».Base stations are located at the intersection of communication lines between base stations, providing full coverage of the service area. As the initial topology, you can use the placement of base stations in the nodes of the square grid. A separate square of such a grid is shown in FIG. In addition to the 4 base stations located at the nodes of such a grid, two additional base stations are located inside the square, located at the same distance from the two side stations and between themselves. In this case, 4 BSs (1, 2, 3,) are located at the intersection of mutually perpendicular lines forming a structure with minimum distances between the DC equal to d, of which four BS form squares with a side of 1,823 d, where d is the minimum distance between the BS, and other base stations (5 and 6) are located inside the formed square at a distance d from each other and from the side base stations. Then from 4 sides add the squares shown in figure 3, but with a rotation of 90 °. Moreover, the base stations located at the tops of the square are combined. The result is a continuous surface coating, shown in figure 4, which will be called "pentagonal".
Вершины квадрата образуют БС, обозначенные цифрами 1-2-3-4. Минимальное расстояние между БС, расположенными в вершинах квадрата, 1,823 d. Минимальное расстояние между БС новой пентагональной архитектуры составляет d. Это можно доказать. Рассмотрим треугольник 1-3-5, у которого две стороны равны d, а сторона 1-3 равна 1,823 d. Высоту h этого треугольника найдем, исходя из его площади S по формуле . Полупериметр треугольника будет . Площадь треугольника 1-3-5 найдем по формуле Герона . Отсюда найдем высоту h=0,4115d. Расстояние между базовыми станциями 5 и 6 находится как разность l56=1,823d-2·h=d. Следовательно, минимальное расстояние между БС пентагональной структуры составляет d.The vertices of the square form a BS, indicated by the numbers 1-2-3-4. The minimum distance between the BS located at the vertices of the square is 1.823 d. The minimum distance between the BS of the new pentagonal architecture is d. This can be proved. Consider a triangle 1-3-5, in which two sides are equal to d, and side 1-3 is equal to 1.823 d. We find the height h of this triangle based on its area S by the formula . The perimeter of the triangle will be . The area of a triangle 1-3-5 we find by the Heron formula . From here we find the height h = 0.4115d. The distance between
Смежные квадраты с расстоянием между угловыми базовыми станциями, равным 1,823d, образуются поворотом квадратной ячейки (фиг.3) на 90°. В результате образуется топологическая структура, покрывающая определенную поверхность (фиг.4), которая служит основой для назначения радиоданных.Adjacent squares with a distance between the corner base stations of 1.823d are formed by rotating the square cell (FIG. 3) 90 °. The result is a topological structure covering a certain surface (figure 4), which serves as the basis for the appointment of radio data.
Назначение радиоданных производят в следующем порядке. Базовые станции в узлах на пересечении горизонтальных и вертикальных линий, образованных квадратными ячейками (фиг.3), нумеруют последовательно с одинаковым сдвигом по модулю размера кластера (5) снизу вверх и слева направо. Две базовые станции внутри ячейки маркируют с тем же частотным сдвигом по модулю кластера справа налево или сверху вниз. В результате получается сеть, в которой можно выделить пятиугольники из базовых станций, имеющих различные номера используемых частот (фиг.4) и покрывающих непрерывно выделенную территорию.Radio data is assigned in the following order. Base stations at nodes at the intersection of horizontal and vertical lines formed by square cells (Fig. 3) are numbered sequentially with the same shift modulo the size of the cluster (5) from the bottom up and from left to right. Two base stations inside the cell are marked with the same frequency shift modulo the cluster from right to left or from top to bottom. The result is a network in which pentagons can be distinguished from base stations having different numbers of frequencies used (Fig. 4) and covering a continuously allocated territory.
Для оценки эффективности назначения частот введем характеристику, производную от спектральной эффективности ES назначения частот. Для этого соединим прямыми линиями базовые станции с повторяющимися номерами частот. Выберем частоту канала номер 3. Далее найдем отношение площади всего треугольника к площади секторов облучения с одинаковыми радиоданными. Учитывая, что сумма внутренних углов треугольника составляет π (180°), то это отношение будет в π раз меньше вычисленной площади треугольников.To evaluate the frequency assignment efficiency, we introduce a characteristic that is derived from the spectral frequency assignment efficiency E S. To do this, connect the base stations with repeating frequency numbers in straight lines. We choose the frequency of
Сравним способы назначения радиоданных для известных сотовых сетей - шестиугольной и прямоугольной.Compare the methods of assigning radio data for well-known cellular networks - hexagonal and rectangular.
Считая, что мощности БС всех частот имеют одинаковую мощность, получим, что площади секторов облучения внутри любых треугольников сотовой сети будет одинаковой и равной , где l - расстояние между базовыми станциями.Assuming that the BS power of all frequencies have the same power, we get that the area of the irradiation sectors inside any triangles of the cellular network will be the same and equal where l is the distance between base stations.
Площади треугольников, выделенных штриховыми линиями на фиг.1, равны S3=2,132l2. Для сотовой сети, состоящей из квадратов, аналогичная площадь будет S4=2,5l2 (фиг.2). Для пятиугольной геометрии площадь треугольника, соединяющего БС с одинаковыми каналами связи (частотный номер 3), будет S5=2,87l2 (фиг.5).The area of the triangles highlighted by dashed lines in figure 1, equal to S 3 = 2,132l 2 . For a cellular network consisting of squares, a similar area would be S 4 = 2.5l 2 (FIG. 2). For pentagonal geometry, the area of the triangle connecting the BS with the same communication channels (frequency number 3) will be S 5 = 2.87l 2 (Fig. 5).
Результаты расчетов сведены в таблицу.The calculation results are summarized in the table.
Как видно из таблицы, наименьшее отношение площади треугольника к площади секторов с одинаковыми радиоданными имеет прототип, а наибольшее - заявляемая сотовая сеть на основе пятиугольной геометрии.As can be seen from the table, the smallest ratio of the area of the triangle to the area of sectors with the same radio data has a prototype, and the largest is the claimed cellular network based on pentagonal geometry.
Этим достигается условие, при котором территория, облучаемая радиостанцией БС, была как можно больше при сохранении условия обеспечения необходимого качества принимаемого сигнала.This achieves the condition under which the area irradiated by the BS radio station was as large as possible while maintaining the conditions for ensuring the necessary quality of the received signal.
Предложенный способ может быть реализован устройствами, приведенными в книге «Сети UMTS. Архитектура, мобильность, сервисы». М.: Техносфера, 2007. С.77, рис.4.1.The proposed method can be implemented by devices described in the book "UMTS Networks. Architecture, mobility, services. ” M .: Technosphere, 2007.P.77, Fig.4.1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147950/07A RU2475965C2 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Method to assign radio data in cellular network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147950/07A RU2475965C2 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Method to assign radio data in cellular network |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010147950A RU2010147950A (en) | 2012-05-27 |
RU2475965C2 true RU2475965C2 (en) | 2013-02-20 |
Family
ID=46231488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010147950/07A RU2475965C2 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Method to assign radio data in cellular network |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2475965C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9538486B1 (en) * | 2013-09-12 | 2017-01-03 | Sprint Communications Company L.P. | Dynamic power boosting based on contiguous and non-contiguous coverage |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2227373C1 (en) * | 2003-08-12 | 2004-04-20 | Громаков Юрий Алексеевич | Cellular communications process |
WO2005013635A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-10 | Qualcomm Incorporated | System of and method for using position, velocity, or direction of motion estimates to support handover decisions |
RU2284675C2 (en) * | 2001-05-25 | 2006-09-27 | Нокиа Корпорейшн | Method for relay-race service transfer in cell communications system |
WO2007045504A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Technique for performing a random access procedure over a radio interface |
-
2010
- 2010-11-24 RU RU2010147950/07A patent/RU2475965C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2284675C2 (en) * | 2001-05-25 | 2006-09-27 | Нокиа Корпорейшн | Method for relay-race service transfer in cell communications system |
WO2005013635A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-10 | Qualcomm Incorporated | System of and method for using position, velocity, or direction of motion estimates to support handover decisions |
RU2227373C1 (en) * | 2003-08-12 | 2004-04-20 | Громаков Юрий Алексеевич | Cellular communications process |
WO2007045504A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Technique for performing a random access procedure over a radio interface |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9538486B1 (en) * | 2013-09-12 | 2017-01-03 | Sprint Communications Company L.P. | Dynamic power boosting based on contiguous and non-contiguous coverage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010147950A (en) | 2012-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8918108B2 (en) | Methods and systems for frequency reuse in multi-cell deployment model of a wireless backhaul network | |
US5613200A (en) | Method of allocating radio channels for mobile communication system | |
AU684679B2 (en) | A method for obtaining a one-cell reuse pattern in wireless communication systems | |
US8805373B2 (en) | Fractional frequency reuse deployment method for wireless system | |
EP1152627A2 (en) | Method of frequency reuse in a fixed access wireless network | |
US6405044B1 (en) | Cellular communications system | |
JPH0779507B2 (en) | Cellular radiotelephone communication system | |
US5901356A (en) | Channel allocation pattern in a cellular communications system | |
US5850608A (en) | Directional frequency assignment in a cellular radio system | |
CN103907369A (en) | Signal processing method and base station | |
US6128497A (en) | High capacity cell planning based on fractional frequency reuse | |
Coombs et al. | Introducing microcells into macrocellular networks: A case study | |
EP2355569A1 (en) | Satellite communication system and method for dividing the coverage area thereof | |
RU2475965C2 (en) | Method to assign radio data in cellular network | |
JP2005536152A (en) | Maximizing allowed flexible slot-to-cell allocation by using adaptive antennas in TDD systems | |
US5970411A (en) | N=4 directional frequency assignment in a cellular radio system | |
Nguyen et al. | Channel alternation and rotation for tri-sectored directional antenna cellular systems | |
EP1584211B1 (en) | Point to multipoint cell plan and migration | |
KR101420640B1 (en) | 3-Dimensional Frequency reuse pattern allocation method and system | |
RU2472311C2 (en) | Method to assign frequency channels in cellular network | |
Rajesh | SWITCHING AMONG DIFFERENT CLUSTER SIZES USING'C'LANGUAGE. | |
RU2312468C2 (en) | Circuit of cells for connecting one client to several and a transition | |
Nguyen et al. | Channel alternation and rotation for trisectorized cellular systems | |
RU2172072C2 (en) | System of base transceiving stations with division into numerous sectors | |
Nguyen et al. | Frequency sharing for reuse partitioning and underlay system in sectorized wireless networks |