SE465145B - Metod foer att uppraetta och driva ett radiocellsystem - Google Patents

Description

“465 145 10 15 20 25 30 35 40 Z en uteslutningsmatris beräknas på basis av mätresultaten, vilken matris representerar växelverkan mellan cellerna i systemet; en tilldelningsalgoritm itereras, vilken algoritm genom utnyttjande av slumpteknik ger olika uppsättningar av kanaltilldelningar till cellerna; om kanaltilldelningen inte är möjlig med hänsyn till maximala antalet kanaler görs en ny ansats, om kanalantalet var tillräckligt stort erhålles en acceptabel radiocellplanering.

Ytterligare särdrag hos uppfinningen är angivna i de åtföljande patentkraven.

KÛRTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1-3 är exempel på plottbilder för olika interferenssituationer.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till mobilradiosystem.

Ett mobilradiosystem har som primär uppgift att avveckla mobilradio- trafik och av den anledningen är det första man bör göra vid cellplaneringen att uppskatta hur trafikbehovet är geografiskt fördelat. Det kan finnas anledning att precisera hur en sådan fördelning är definierad eftersom trafikbehovet i varje geografisk punkt i radiosystemets arbetsområde varierar exempelvis under dygnets timmar. Klart är att en typ av fördelning bör användas i ett system som anpassar sig efter trafikens variationer timme för timme genom avstängning av för tillfället ej erforderliga celler och användning av en för denna situation skräddarsydd kanaltilldelning, och en annan typ av fördelning för situationen att alla celler alltid är i funktion med en och samma kanaltilldelning. I det senare fallet, som utgör teknikens nuvarande ståndpunkt i förekommande mobilradiosystem, bör cellerna dimensioneras för toppbelastningar med en marginal som svarar mot acceptabel genomsnittlig spärr antingen räknat per cell eller över hela systemet som helhet.

I andra hand måste vid cellplaneringen tillgodoses att täckning föreligger i varje fall där huvuddelen av trafikbehovet finns. Detta i sin tur är avgörande för hur basstationsplatser väljas och även vilka antenner som skall användas och hur stor utstrålad effekt skall vara. I allmänhet används endast riktantenner. När basstationen projekterats på detta sätt bör den provmätas med avseende på täckning och interferens och inordnas i en databas som omfattar samtliga andra basstationers täcknings- och interferens- områden. Eftersom nästan hela trafikbehovet för närvarande avvecklas från huvudstråken i vägnätet räcker det att databasen omfattar täckning och interferenser med avseende på dessa huvudstråk. Basstationen måste omfatta tillräckligt många kanaler/cell för att kunna avveckla trafikbehovet inom 10 15 20 25 30 35 40 465 145 täckningsområdet.

I nästa steg beräknas en s.k. uteslutningsmatris för hela mobilradio- systemet inom aktuell geografisk region, exempelvis Stockholmsområdet. Ett lämpligt sätt att beräkna en utslutningsmatris anges i vår patentansökan "Metod att konstruera en uteslutningsmatris i radiosystem" med samma inlämningsdag som föreliggande ansökan.

Uteslutningsmatrisen tillåter att man med hjälp av s.k. tilldelnings- algoritmer konstruerar en mängd kanaltilldelningar för det aktuella systemet och man tar därvid hänsyn till alla förekommande relevanta bivillkor i systemet avseende gränsvärden för sam- och grannkanalsinterferenser, angränsande rand med fixa tilldelningar etc. En lämplig metod för kanal- tilldelning anges i vår patentansökan "Metod för kanaltilldelning i radiosystem" med samma inlämningsdag som föreliggande ansökan.

Ur mängden kanaltilldelningar kan bedömas huruvida den tillkommande trafiken inom den nyplanerade cellen kan avvecklas inom det givna antalet tillåtna kanaler. Låter detta icke sig göras kan man antingen försöka justera sändareffekter och antennarrangemang i en omgivning av det nyplanerade täckningsområdet eller eventuellt dela upp täckningsområdet i flera mindre celler. Nu följer en ny beräkning av uteslutningsmatrisen och konstruktion av ytterligare kanaltilldelningar. Alla situationer som ger ett kanalantal inom det maximalt tillåtna betraktas som realiserbara.

Vad som här beskrivits är en interaktiv iterativ procedur mellan människa och datamaskin. I princip kan celler alltid adderas inom samma frekvensutrymme förutsatt att individuella täckningar är tillräckligt små.

Kostnaden för denna typ av planering ligger huvudsakligen i antalet nya celler som måste adderas för att absorbera det nytillkomna trafikbehovet.

Varje cell har en viss trafikavverkningsförmåga och det är uppenbart att avverkad trafik per ytenhet ökar med ökat antal celler.

Proceduren är iterativ och anger förfarandet vid successiv utbyggnad av ett existerande mobilradiocellsystem med minst en basstation i initialskedet.

För en mängd redan existerande basstationer kan naturligtvis vilken som helst av dessa utsättas för omprojektering enligt iterativ proceduren nedan. Den övergripande strategin för cellplaneringen ifråga kan ej beskrivas med hjälp av "kokbok" utan måste återfalla på operatörens omdöme och känsla för mobilradiosystemets egenskaper. Proceduren innefattar följande huvudpunkter: 1. Uppskatta trafikbehovet geografiskt. 2. Ãstadkom på lämpligt sätt och med minsta möjliga resurser i fråga om sändareffekt och antennarrangemang en eller flera celler med täckning som infångar en acceptabel del av trafikbehovet. 10 15 20 25 30 35 40 465 145 4 3.

Utför täcknings- och interferensmätning av cellen eller cellerna.

Uppdatera mätdatabasen med denna information. Utför plottning av berörda cellers täckningar och interferenser i angränsande celler. Plottningarna bör göras för interferenser såväl från bas till mobil (nedlänk) som för interferenser från mobil till bas (upplänk). Interferenser beräknas i plottprogrammen enligt de metoder som är angivna i våra patentansök- ningar "Metod att konstruera en uteslutningsmatris för resurstilldelning i radiosystem" och “Metod för fastställning av upplänksinterferenser i mobilradiosystem". Växelverkan mellan celler, dvs. om uteslutning eller ej skall kanalmässigt föreligga, kan med hjälp av plottbilderna bedömas med hänsyn till systemmässiga aspekter såsom var handovergränser lämpligen bör vara etc. Härvid kan med hjälp av plottprogrammen finjusteringar göras avseende effektklasser för mobiler och basstatione- effekter och detta hela tiden med full kontroll över täckning och interferensgrad i såväl ned- som upplänk.

Projektera så många kanaler per cell som svarar mot det uppskattade trafikbehovet inbegripet en marginal för acceptabel spärr räknad exempelvis för topptrafik.

Beräkna uteslutningsmatrisen för ett tillräckligt stort geografiskt område betingat av den växelverkan med omgivningen den utförda om- eller nyprojekteringen ger orsak till.

Använd tilldelningsalgoritmer av Monte-Carlo-typ (slumpteknik). Hänsyn tages till rand med redan gjorda tilldelningar. En mängd kanaltilldel- ningar erhålles vilka ger information om realiserbarhet av det nya arrangemanget inom angiven bandbredd.

Om realiserbarhet inte föreligger måste minst en av de adderade cellerna eller en annan befintlig cell delas upp i mindre celler var och en med mindre täckningsområde. Summan av täckningsområdena skall fortfarande ge önskad täckning. Antalet kanaler per ny delcell kan behöva justeras. Ünskad täckning och trafikavvecklingsförmåga åstadkommes genom att proceduren upprepas från punkt 2. Skulle inte minsta antenneffekt använts i punkten 2 kan det ibland räcka med effektminskning i en eller flera celler för att uppnå realiserbarhet.

Um realiserbarhet föreligger är problemen för tillfället lösta men kan återigen aktualiseras vid ett senare tillfälle genom att omprojektering av ett eller annat skäl behöver utföras eventuellt med ytterligare cellmultiplicering. 'vx 10 15 ZD 25 30 35 4D 465 145 5 Projektera ny cell eller gör omprojektering av befintlig.

Under punkterna 6 och 7 ovan är det praktiskt att använda plottprogram som alstrar plottbilder över interferenssituationen i ett täcknings- område med avseende på störningar från en station (nedlänk) eller mobil (upplänk) i ett annat täckningsområde. Plottprogrammen beräknar interferensgraden samt ger en visuell bild av störsituationen som medger en ytterligt noggrann planering av cellen och dess växelverkan med övriga celler. Nu kan planeringen utföras inte bara med hänsynstagande till interferensmåttet utan också med hänsyn till den totala störbilden och med systemmässiga aspekter såsom handovergränser i åtanke. Det är möjligt att variera basstationseffekter och effektklasser för mobiler och även att reglera täckningen individuellt för varje cell. Detta kan göras simultant både för ned- och upplänk. Dessutom behöver man inte längre vara bunden till ett fixt gränsvärde för interferensmåttet utan kan planera cellerna individuellt med hänsyn till den unika störbilden.

Exempelvis utgör interferenser inte något problem vid normal trafik- belastning i sådana fall där dessa interferenser kan anses höra till täckningsområdet för en annan cell. Metoden är arbetskrävande men ger ett resultat med ytterst hög kvalitet.

I fig. 1-3 visas plottbilder över serviceområdet för basstationen i Vällingby med avseende på interferenser från täckningsområdet kring basstationen vid Ddenplan. Nedlänksituationen åskådliggöra i fig. 1, varvid gränsvärdet för täckning är -93 dBm. Täckningen utgörs av plottade linjesegment medan interferenser från Odenplan betecknas med D. lnterferensgraden är beräknad till 0,8 %.

Fig. 2 visar en plottbild över motsvarande situation för upplänken. Det är således en bild av hur mobilerna i täckningsområdet för basstationen vid Ddenplan stör basstationen i Vällingby. Interferensgraden är här ca tio gånger större än i nedlänken, vilket innebär en icke acceptabel situation kvalitetsmässigt.

Fig. 3 visar en plottbild av upplänksituationen när gränsvärdet för täckning höjts till -88 dBm. Täckningsområdet har minskat något, men interferenssituationen har blivit acceptabel med interferensgrad på ca 4 %, dvs. mindre än hälften jämfört med fig. 2.

Den beskrivna proceduren ovan kan naturligtvis inte upprepas in l 465 145 6 absurdum. Med mycket små celler kommer handover att ske mycket ofta vilket blir ogynnsamt. När cellerna har en diametral utsträckning av ca en kilometer är undre gränsen nådd och systemet kan inte byggas ut för ytterligare höjd kapacitet. 5 Naturligtvis kan det inträffa att en omprojektering ibland görs i avsikt att minska systemets kapacitet för ett geografiskt område. Samma procedur som beskrivits ovan kan användas också i detta fall. Minskat uppskattat trafikbehov leder i detta Fall till hopslagningar av celler 10 eller cellförstoringar varvid basstationer kan tas ur drift. 15 20 25 30 35 40

Claims (1)

1. 5 10 15 20 25 30 35 40 1. g 465 145 » PATENTKRAV Metod för att upprätta och driva ett radiocellsystem innefattande ett varierbart antal basstationer som skall betjäna mobila enheter över ett geografiskt område, a) b) C) d) e) f) 9) Z. k ä n n e t e c k n a d av att trafikbehovet uppskattas geografiskt, att en acceptabel täckning av trafikbehovet åstadkommas genom utplacering av basstationer på lämpliga geografiska platser och inställning av lämpliga sändareffekter och med lämpliga antennarrangemang, så att varje basstation bildar en cell, att varje cell tilldelas ett kanalantal, som motsvarar det uppskattade trafikbehovet med hänsyn till en marginal för acceptabel spärr, att täcknings- och interferensmätningar utförs för cellerna, vilka mätresultat lagras i en mätdatabas, att en uteslutningsmatris beräknas på basis av mätresultaten, vilken matris representerar den fysiska växelverkan mellan cellerna i systemet, att en tilldelningsalgoritm som direkt är beroende av uteslutnings- matrisen itereras, vilken algoritm genom utnyttjande av slumpteknik ger en slumpmässig kanaltilldelning till cellerna, så att en uppsättning olika kanaltilldelningar genereras, varvid de olika kanaltilldelningarna ger information om realiserbarheten för den aktuella ansatsen, om någon möjlig kanaltilldelning inte erhålles med hänsyn till maximalt antal kanaler itereras proceduren omigen med ny täckningsansats i steg b) och/eller c). Metod för radiocellplanering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den nya ansatsen i steg g) innebär att någon eller några av cellerna i steg b) uppdelas i celler med mindre täckningsområden. 3. Metod för radiocellplanering enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e'c k n a d av att den nya ansatsen i g) innebär att två eller flera av cellerna i b) sammanslås i en enda cell med större täckning än de primära cellernas täckningar. G. k ä n n e t e c k några av cellerna basstationseffekt 5. k ä n n e t e c k Metod för radiocellplanering enligt något av föregående krav, n a d av att den nya ansatsen i g) innebär att någon eller i b) ges mindre täckning antingen genom minskning av eller genom ändring av larmgränsvärden (handoverlarm). Metod för radiocellplanering enligt något av föregående krav, n a d av att den nya ansatsen i g) innebär att någon eller 465 145 10 15 20 25 30 35 40 några av cellerna i b) ges större täckning antingen genom ökning av basstationseffekt eller genom ändring av larmgränsvärden (handoverlarm). 6. Metod för radiocellplanering enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den nya ansatsen i g) innebär att någon eller några av cellerna i b) ges färre kanaler per cell i steg c) i syfte att anpassa till en situation med minskat trafikbehov. 7. Metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att en acceptabel täckning av trafikbehovet åstadkommas med hjälp av ett befintligt radiocellsystem, till vilket ett antal celler har adderats eller från vilket ett antal celler har subtraherats, för att anpassa radiocell- systemet till ett ändrat trafikbehov. 8. Metod för radiocellplanering enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den nya ansatsen i g) innebär att någon eller några av cellerna i b) får nya sändareffektklasser för de mobila enheterna. 9. Metod för radiocellplanering enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den nya ansatsen i g) innebär att någon eller några av cellerna i b) ges flera kanaler per cell i steg c) för reell möjlighet till ökad trafikavverkning. 10. Metod för radiocellplanering enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att plottbilder över interferenssituationer i täckningsområden alstras, vilka plottbilder utnyttjas i steg f) ovan för bestämning av huruvida uteslutning föreligger eller ej mellan parvisa celler samt noggrann bestämning av kvalitetskrav när uteslutning ej föreligger.