SE465246B - Metod foer faststaellning av upplaenksinterferenser i mobilradiosystem - Google Patents

Description

'4es 246 10 15 20 25 30 35 40 2 föreliggande uppfinning är det nu möjligt att på ett effektivt sätt bestämma interferensgraden för upplänksfallet, för att råda bot på detta problem.

SAMMANFATTNINÉ AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning tillhandahåller således en metod för fastställ- ning av upplänksinterferenser i ett mobilradiosystem innefattande ett antal basstationer med tillhörande täckningsområden och mobilstationer, varvid interferensgraden i ett täckníngsområde med avseende på störande mobiler i ett annat täckningsområde fastställes.

Enligt uppfinningen representeras uppmätta/beräknade fältstyrkevärden relaterade till geografiska koordinater i respektive täckningsområde för den störande mobilen av en statistisk modell för beräkning av interferensgraden.

Antingen kan den störande mobilens fältstyrkevärden representeras i tabell- form och en likformig utpekning utföras över tabellens alla värden, eller alternativt kan den störande mobilens fältstyrkevärden representeras av en logaritmiskt normal fördelningsfunktion baserad på medelvärdet eller medianen och spridningen hos nämnda störfältstyrkevärden.

Företrädesvis beräknas interferensgraden genom att sätta Qij (Lflk) = q där q är den bråkdel av täckningsområdet för vilken gäller Qi/Qj < Lak där Qi är vid basstationen mottagen effekt från den egna mobilen, Qj är en slumpad störfältstyrka, som representerar vid basstationen mottagen effekt från en störande mobil, och Lük är ett bestämt godhetstal.

KÛRTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att beskrivas mera i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, varav fig. 1 illustrerar hur en mobil utsätts för störning från en intilliggande basstation, fig. 2 illustrerar hur en bas utsättes för störning från en mobil i intilliggande område, fig. 3-5 är exempel på plottbilder för olika interferenssituationer.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÜREDRAGNA UTFÜRINGSFÜRMER AV UPPFINNINGEN Uppfinningen är förknippad med resurstilldelning i ett radiosystem.

Förutsättningarna är att det finns ett antal basstationer med var sitt täckningsområde och ett frekvensband för systemet med ett begränsat antal kanaler. Det finns också krav på vilket störförhållande C/I som krävs för bra mottagning och hur mycket interferens mottagare tål i angränsande kanaler.

Fältstyrkor uppmätes längs de relevanta vägarna inom respektive täcknings- områden. Ur mätvärdena beräknas korsinterferensmatriser som med numeriska 10 15 20 25 30 35 40 465 246. 3 värden anger störningsförhållanden mellan täckningsområden. Ur korsinter- ferensmatriserna beräknas en uteslutningsmatris som i symbolisk form anger störförhållanden mellan sändare, speciellt basstationer. Med hjälp av uteslutningsmatrisen utföres kanaltilldelningen.

Föreliggande uppfinning avser bestämningen av elementen i en korsinter- ferensmatris; varje element är lika med interferensgraden i ett täcknings- område med avseende på ett annat täckningsområde. Uppfinningen avser närmare bestämt upplänkssituationen, dvs. interferensgraden med avseende störande mobiler i ett annat täckningsområde.

Med användning av en speciellt kalibrerad mottagareutrustning uppmäts mottagen effekt från samtliga basstationer på relevanta trafikleder i det geografiska området som omfattas av mobilradiosystemet. De uppmätta fältstyrkorna utgör för dessa mätningar medelvärden över delsträckor om 20 m (ca 30 våglängder) och varje delsträcka är knuten till en koordinatangivelse.

Fältstyrkevärdena representeras i mätmaterialet av mottagen signaleffekt i dBm. Mätningarna är inte så omfattande som det låter eftersom man i själva verket kan registrera fältstyrkor upp till än tolv basstationer åt gången.

Det är helt möjligt att göra alla nödvändiga mätningar för en cell inklusive täckning och interferensområde under en natt. Det har redan med framgång utförts denna typ av mätningar i Stockholmsområdet.

Mätningarna ger kännedom om vilken potentiell effekt en mottagare i en mobil skulle motta från olika celler varhelst mobilen befinner sig inom det geografiska området. Man kan också lätt beräkna den potentiellt mottagna effekten vid en godtycklig basstation härrörande från mobiler inom täcknings- området. Man känner alltså till interferenssituationen både för mobilerna och basstationerna.

Uteslutningsmatrisen utgör således en systematisk beskrivning i symbolisk form av hur olika basstationer, alternativt mobiler i olika täckningsområden, kan samsas samkanalsmässigt och grannkanalsmässigt.

Matrisens utseende beror av vilka gränsvärden som satts för störning och täckning. Det är viktigt att förstå att en uteslutningsmatris visserligen innehåller information om hur kanaler kan disponeras men trots detta inte är en storhet som är frekvensberoende utan endast beskriver relationer mellan fältstyrkor i rummet.

Eftersom interferenserna kan beskrivas dels med avseende på basstations- mottagarna, dels med avseende på de mobila enheternas mottagare finns det en upplänkmatris och en nedlänkmatris.

Nedlänksituationen visas i fig. 1. Antag att alla basstationerna till- sammans med motsvarande serviceområden är numrerade från 1 till N. I fig. 1 visas två stationer i och j med tillhörande serviceområden. En mobil M i det 10 15 20 25 30 35 ü0 ö465 246 4 i-te täckningsområdet mottar en önskad effekt Pi från den egna basstationen och en ej önskad interferenseffekt Pj från basstationen nummer j. Det är en liten skillnad mellan begreppen "serviceområde" och "täckningsområde". Med täckningsområde menar vi här alla uppmätta vägar vilka, med avseende på en given basstation, har en tillräckligt hög mottagen effekt för att tillåta tillfredsställande mottagning. I serviceområdet kan det finnas ej uppmätta punkter med god mottagning.

Den minsta tillåtna störkvoten C/I (carrier to interference) för acceptabel kvalitet för samkanal är LP1 och det minst tillåtna C/I för acceptabel kvalitet för störning i den första grannkanalen är LP2 osv. För den (k-1):a grannkanalen måste C/I vara större än LPk, k_í M. Utstörnings- måttet p definieras som den bråkdel av täckningsområdet för vilken det gäller att Pi/P3 < LPk k = 1,2, ... M M utgör antalet nödvändiga samkanals- och grannkanalsgränsvärden.

Elementet Pij i en generell N-te ordningens korsínterferensmatris ges av sambandet Pii (LPk) = p Diagonalelementen sätts till noll, dvs.

Pij (LPk) : 0 för alla i och k.

Denna korsinterferensmatris P avser nedlänksituationen och beskriver vilken störningsgrad mobiler erfar med avseende på sändande basstationer.

Fig. 2 illustrerar upplänksituationen. I figuren visas två basstationer i och j med tillhörande serviceområden. I detta fallet utsättes basstationen i från interferens Qj från en mobil Mj i täckningsområdet för basstationen j.

Basstationen i mottar en önskad effekt 0i från en mobil Mi i sitt täcknings- område. Täckningsområdena är definierade på samma sätt som tidigare eller eventuellt justerade för eventuell obalans i effektbudgetarna för upp- och nedlänk.

Upplänksmatrisen beräknas på följande sätt. När mobilen Mj i fig. 2 genomlöper hela täckningsområdet för basen j genereras en störeffekt i basen i. Den minsta tillåtna störkvoten C/I för acceptabel kvalitet för samkanal 5 betecknas med L01 och den minsta C/I för acceptabel kvalitet för den första grannkanalen betecknad med LQ2 etc. För den (k-1):a grannkanalen måste C/I . vara större än LQk, k í_M, på samma sätt som tidigare. Störeffekten varierar beroende på den störande mobilens momentana position och dessa olika störeffektutfall kan karakteriseras statistiskt med en fördelningsfunktion. ,a) Fördelningsfunktionen beräknas med utgångspunkt från uppmätta fält- styrkevärden. Störvärden genereras genom att utföra slumpning enligt den 10 15 20 25 30 35 40 465 246 . 5 nämnda fördelningen vilket kan realiseras exempelvis genom att låta samtliga störutfall vara representerade i tabellform och utföra en likformig utpekning över tabellens alla talvärden. Alla värdena är alltså lagrade på var sin minnesplats och utpekning sker likformigt över alla adresserna till minnes- platserna. w Antag att en mobil Mi genomlöper täckningsområde i och därmed erfar täckningsfältstyrkan Qi och en slumpad störfältstyrka Qj i en given punkt i täckningsområdet. Utstörningsmåttet eller interferensgraden q (q är elementet Qij (Lßk) i korsinterferensmatrisen för upplänken) definieras som den bråkdel av täckningsområdet för basen i för vilken det gäller att Qi/aj < Lak.

På grund av att störfältstyrkan Qj är framslumpad utgör kvoten Qi/Qj en stokastisk variabel. Konsekvensen är att även q är en stokastisk variabel som antager nya värden för varje gång beräkningen utföres. Det visar sig i prak- tiken att på detta sätt beräknade q-värden är väl samlade kring sitt medel- värde och att ett enstaka utfall kan betraktas som representativt. Skulle man inte nöja sig med detta återstår alltid möjligheten att uppskatta medelvärdet för q genom att på ovan beskrivna sätt simulera den störande mobilens inverkan ett flertal gånger. b) Fördelningsfunktionen approximeras med en logaritmiskt normal fördel- ning. Det är väl känt i litteraturen att störfältstyrkor härrörande från mobiler belägna på samma avstånd från basen är nära logaritmiskt normal- fördelade. Detta gäller även med god approximation störfältstyrkor i en bas från mobiler i ett angränsande täckningsområde. Den lognormala fördelningen är fullständigt bestämd av medelvärde och spridning vilka parametrar lätt kan beräknas ur givna uppmätta störfältstyrkor. Jämfört med fallet a) så beräknas inte fördelningsfunktionen utan endast medelvärde och spridning för den sanna fördelningen av störvärden. Den sanna fördelningen approximeras vidare med en logaritmiskt normal fördelning. Som medelvärde i lognormala fördelningen kan mycket väl medianen för de sanna logaritmerade störfältstyrkorna användas. De simulerade störeffekterna genereras med hjälp av en generator för normalför- delade talvärden samt kunskap om medelvärde och spridning enligt ovan.

Beräkningen av elementen Qij (LQk) i korsinterferensmatrisen sker analogt med vad som anges i a) ovan.

Effektvärdena Q i basstationerna från sändande mobiler är direkt relaterbara till effektvärdena P från sändande basstationer på grund av att transmissionsförlusten mellan bas och mobil ej är beroende av sändnings- riktningen. Eftersom P-värden erhålls enkelt ur uppmätta vågutbredningsdata gäller detta även för Q-värden.

Fig. 3-5 illustrerar hur upplänksinterferensen i praktiken kan skilja 10 15 20 25 30 35 40 0 465 246 6 sig från nedlänksinterferensen. Figurerna har tagits fram med hjälp av plottprogram som utnyttjar uppmätta fältstyrkevärden. Vid beräkningen av upplänksinterferensen har föreliggande uppfinning tillämpats. Plottprogram beräknar interferensgraden samt ger en visuell bild av störsituationen.

I fig. 3-5 visas plottbilder över serviceområdet för basstationen i Vällingby med avseende på interferenser från täckningsområdet kring basstationen vid Ûdenplan. Nedlänksituationen åskådliggörs i fig. 3, varvid gränsvärdet för täckning är -93 dBm. Täckningen utgörs av plottade linje- segment medan interferenser från Ûdenplan betecknas med 0. Interferensgraden dvs. elementet i korsinterferensmatrisen är beräknad till 0,8 %.

Fig. 4 visar en plottbild över motsvarande situation för upplänken. Det är således en bild av hur mobilerna i täckningsområdet för basstationen vid Ûdenplan stör basstationen i Vällingby. Interferensgraden är här ca tio gånger större än i nedlänken.

Fig. 5 visar en plottbild av upplänksituationen när gränsvärdet för täckning höjts till -88 dBm. Täckningsområdet har minskat något, men inter- ferenssituationen har blivit acceptabel med interferensgrad på ca 4 %.

Ur figurerna framgår det således att det inte är tillräckligt att endast ta hänsyn till nedlänksinterferenserna, eftersom, i exemplet ovan, inter- ferensgraden var tio gånger större i upplänksfallet. 0m denna situation hade tillåtits hade kommunikationen i upplänken, dvs. från en mobil till en annan abonnent, varit störande dålig även om kommunikationen i andra riktningen var acceptabel.

Claims (4)

465 246 PATENTKRAV

1. Metod för fastställning av upplänksinterferenser i ett mobilradio- system innefattande ett antal basstationer med tillhörande täckningsområden och mobilstationer, varvid interferensgraden i ett täckningsområde med avseende på störande mobiler i ett annat täckningsomrâde fastställs, k ä n n e t e c k n a d av att fältstyrkor från samtliga basstationer uppmätes på relevanta trafikleder inom radiosystemets geografiska område och relateras till mot- svarande geografiska koordinater i respektive täckningsområde, varvid den störande mobilens momentana position representeras av en statistisk modell, så att ett eller flera fältstyrkevärden utpekas på basis av den statistiska modellen för beräkning av interferensgraden.

2. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den störande mobilens Fältstyrkevärden representeras i tabellform och att en likformig utpekning utföres över tabellens alla värden.

3. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den störande mobilens fältstyrkevärden representeras av en logaritmiskt normal fördelningsfunktion baserad på medelvärdet eller medianen och spridningen hos nämnda störfältstyrkevärden.

4. Metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att interferensgraden Qij (Lük) beräknas genom att sätta Uij (Lük) = q där q är den bråkdel av täckningsområdet för vilken gäller Qi/Qj < Lak där Qi är vid basstationen mottagen effekt från den egna mobilen, Qj är en slumpad störfältstyrka, som representerar vid basstationen mottagen effekt från en störande mobil, och LQk är ett bestämt godhetstal.