SE519256C2 - En metod, ett system och programvara för att bestämma pilotkanalens uteffekt i ett cellulärt mobiltelefonisystem - Google Patents

Description

"2 25 519 256 2 mobilterminalen för att söka bästa cell dà mobilterminalen slås pà, samt för att med kontinuerliga mätningar avgöra vilken cell som för tillfället erbjuder den bästa kommunikationsmöjligheten, vilket ligger till grund för beslut om cellbyte. Under kommunikation används mätningar pà pilotkanalen som underlag för beslut om byte till annan cell (handover). Av mobilterminalen mottagen signalstyrka vid en given punkt inom en cell bestäms av pilotkanalens uteffekt i kombination med radiomiljön, det vill säga bland annat fädning, skuggning och interferens. Pilotkanalens uteffekt blir därmed ett sätt att definiera cellens trafikupptagningsomräde, eller med andra ord cellens täckning. Även systemets kapacitet påverkas av pilotkanalernas uteffekt, dà den totalt emitterade uteffekten inom ett omràde styr tillgänglig kapacitet. Pilotkanalernas beskrivs närmare i UMTS-dokumentet TS25.2ll.

I de flesta existerande system har hitintills pilotkanalsplaneringen, liksom frekvensplanering för TDMA- baserade system, företrädesvis utförts manuellt. Ofta tillämpas en ”trial-error”-metod där de olika uteffekterna för pilotkanalerna bestäms manuellt antingen utifràn mätningar eller förväntat beteende hos radionätet. Därefter testas normalt pilotkanalsplanen med ett simuleringsverktyg för att se om önskad effekt uppnàs. Oftast krävs ett flertal omplaneringar och simuleringar för att nà ett bra resultat.

Trial-error-metoderna är tidskrävande och mäste utföras av specialiserad och kunnig personal för att ge optimerade system. Pá grund av detta är manga driftsatta radionät ej optimerade.

Behovet av att kunna optimera radionät med metoder som är möjliga att automatisera är således stort. I US patent 5,859,839 av M. T. Ahlenius et al. beskrivs en metod för att av: co 10 15 20 519 256 3 automatiskt välja effekt för pilotkanaler. För det radionät som ska optimeras bestäms i ett antal punkter ett antal olika värden som avser att beskriva systemet. Värden kan exempelvis vara interferens, handoff-värde, effekt, trafiklast och viktning med avseende pá till exempel typ av kommunikation.

Värdena samlas i olika ”nät” (meshes) för att kunna evalueras och ge en bild av radionätets prestanda. Optimering utförs enligt principerna för simulerad annealing, men andra optimeringsalgoritmer omnämns, till exempel genetiska. Vid optimeringen varieras vissa av pilotkanalernas uteffekter och ”näten” utvärderas för att se om en prestandaförbättring àstadkommits. Utvärderingen av ”näten” (meshes) och sammanvägningen av deras betydelse för radionätets prestanda kan vara en omfattande och tidskrävande process. I dokumentet framgàr ej hur ett entydigt mätetal för radionätets prestanda ska beräknas och det är därför önskvärt att finna andra metoder för att tidseffektivt beskriva radionätets prestanda.

Patentansökan EP 1028543 av D. Di Huo beskriver en metod för nedlänks effektstyrning som bland annat kan användas för pilotkanalsplanering. Brusnivà och vàgutbredning mäts vid ett antal punkter i radionätet och uteffekten i nedlänk kalibreras för att tillgodose ett fördefinierat málvärde. Màlvärdet är här ett fördefinierat värde, ett börvärde, och representerar inte nödvändigtvis ett för systemet som helhet optimalt tillstànd.

Sammanfattning av uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning är att minska ovanstående problem med att åstadkomma en effektivt pilotkanalsplanering i ett för CDMA-baserat cellulärt mobiltelefonisystem. »nu .. 10 15 s 19 256 315:- "f 4 Detta uppnàs med en metod och en programvaruprodukt beskriven i de kännetecknande delarna av de oberoende patentkraven Tack vare att metoden enligt uppfinningen utnyttjar en màlfunktion, som beskriver prestandan hos det cellulära radionätet, innefattar en täckningsrelaterad term och en kapacitetsrelaterad term, kan pilotkanalernas uteffekt konfigureras sà att kapaciteten optimeras samtidigt som täckningskrav tillgodoses.

En fördel med föreliggande uppfinning är att màlfunktionen ej behöver simuleras utan kan beräknas, vilket avsevärt minskar behovet av processorkraft och tid.

En ytterligare fördel med föreliggande uppfinning är att inget enskilt verifieringssteg innefattande simulering behöver utföras för att få ett matt pá systemets prestanda. s 19 256 Iffí. ~' Kortfattad figurbeskrivning Figur la-b visar ett cellulärt mobiltelefonisystem i vilket föreliggande uppfinning kan utnyttjas, Figur 2 visar ett flödesschema för pilotkanalsplanering enligt föreliggande uppfinning; 10 15 20 25 30 - . . , __ n ~ ~ ' ' ' I ~ . " I I I ~ .- 519 256 o I u n u nu Beskrivning av utföringsformer Figur la är en schematisk bild över ett cellulärt mobiltelefonnät av den typ i vilket föreliggande uppfinning kan utnyttjas. I figuren avbildas ett antal hexagonala celler 100, med en baststation l10 placerad centralt i varje.

Avbildningen ska ses som en idealiserad bild av ett cellulärt nät. I ett reellt nät varierar cellernas storlek och form kraftigt bland annat på grund av topografiska skäl, men också för att kunna erbjuda högre kapacitet och olika grad av service i olika områden. I nät baserade på CDMA (Code Division Multiple Access) och W-CDMA (Wideband-CDMA), såsom nät enligt standarden UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) definieras en cells storlek av den så kallade pilotkanalen, i standarden benämnd CPICH. Detta sker genom att en mobilterminal, exemplifierad med mobilterminal 120 i figur l, kontinuerligt mäter vilken cell som ger den bästa kommunikationsmöjligheten. Bedömningen baseras på RSCP (recieved signal code power). Den mottagna signalstyrkan, RSCP, beror på den utsända signalstyrkan hos pilotkanalen, mobilterminalens position i förhållande till baststationen, och radiovågornas utbredning (dämpning). Den utsända pilotkanalens signalstyrka kan således användas för att avgöra cellernas trafikupptagningsomràde, det vill säga cellernas storlek. Pilotkanalernas uteffekt från basstation nummer n CPICH, CPICH P2 betecknas Pjïnm (i figur l exemplifierat med P1 och Pfwflm). Varje basstation har vidare en maximalt tillgänglig total uteffekt betecknad, PgJfi& (PLmæU EQJHX, och P¿mæJ. Ofta finns dessutom en av licensgivande myndigheter undre gräns stipulerad vilken pilotsignalens RSCP inte får understiga. I till exempel Sverige har denna gräns av Post- och Telestyrelsen, PTS, satts till 58 dBpV/m för minst 95% av ytan.

Benämningen Phfl används för den önskade signalnivàn för 10 15 20 25 1130 519 256 7 pilotkanalen och pwnga för den önskade ytsannolikheten.

Gränsvärden som detta i kombination med definieringen av trafikupptagningsomràdet i samspel med övriga celler och tillgodoseendet av kapacitet och kvalitetskrav i olika delar av nätet är grundparametrar för pilotkanalsplaneringen.

PÅPHH, liksom en rad De olika pilotkanalernas uteffekter, andra parametrar och all samtalskontroll bestäms via en (eller flera) radionätkontroller (Radio Network Controller, RNC) 130, vilken alla basstationer llO är i förbindelser med.

Pilotkanalskonfigurering utföres normalt vid driftssättning av ett nytt nät, eller dä delar av nätet förändrats, till exempel då nya basstationer (nya celler) installerats. Vidare kan det vara lämpligt att utföra en omkonfigurering av pilotkanalerna om inte nätet uppvisar den prestanda som förväntats eller för att ta hänsyn till förändrade omständigheter i radiomiljön.

Det är ocksa möjligt att dynamiskt pilotkanalskonfigurera för att bättre följa skiftningar i trafiklast under till exempel en dag.

Figur 2 visar ett flödesschema för de huvudsakliga stegen i metoden för pilotkanalsplanering enligt föreliggande uppfinning. En matematisk beskrivning av vissa för genomförandet väsentliga delar kommer att ges nedan. I denna utföringsform antas att följande är känt om radionätet: a) Basstationernas placering är fix och känd, b) Vàgutbredningen är känd, eller kan beräknas med god noggrannhet med hjälp av för fackmannen välkända metoder, c) Trafikens fördelning över ytan är känd eller kan beräknas eller approxímeras. Centralt för metoden är definierandet och beräknandet av en màlfunktion FH; , som ska uttrycka radionätets prestanda med ett mätetal.

Málfunktionen måste pä ett korrekt sätt beskriva inverkan frán pilotkanalernas effekter pà radionätet ur alla relevanta 10 15 20 519 256 8 aspekter. Dessutom måste màlfunktionen vara möjlig att beräkna på ett tidseffektivt sätt. Pilotplaneringsmetoden innefattar stegen: som ska 205. Radionätet, eller den del av radionätet, uteffektkonfigureras, delas in i mindre områden. Områdena bör vara så små att varken mottagen signalstyrka eller trafikfördelning varierar nämnvärt inom området. I de följande beräkningarna och optimeringen antas konstant mottagen signalstyrka och konstant trafikfördelning inom områdena. Antalet områden betecknas M, och varje område Op (p=l...M). I figur lb visas schematiskt hur en del av ett radionät kan delas in i mindre områden Op. I figur lb avbildas en regelbunden, likformig och med identiskt stora delområden, Op, uppdelning av radionätet. En sådan typ av uppdelning är enkel att utföra, men i vissa tillämpningar kan det vara fördelaktigt med en oregelbunden och/eller ej likformig uppdelning. Till exempel kan kunskap om topografin, geografin eller förväntad trafikintensitet indikera att det är lämpligt med en finare indelning i vissa delar av radionätet än i andra. 210. I ett andra steg beräknas dämpningen av pilotkanalens radiosignal mellan basstationen n och området Op (där n kan vara vilken som helst av basstationerna inom området som ska planeras) enligt för fackmannen kända metoder för vågutbredning. Dämpningen betecknas ÃÄÉ 215. I ett tredje steg antas att medelantalet aktiva användare inom Ck av tjänst nummer s (där s = l kan betyda taltjänsten, s = 2 streaming o.s.v.) är känt och lika med S pp- - u oouqoa u no n c »- . coon 11"... n - annou- 10 15 20 -í25 220. 225. 230. 519 256 o a o I n n. 9 I ett följande steg ges initiala värden till Üqaf. dock ej pilotkanaleffekten, Eg Dessa kan exempelvis, nödvändigtvis, väljas lika för alla basstationer och med tillräckligt hög nivå för att nà täckningskravet.

I detta steg beräknas màlfunktionen enligt: 100 Fill : íFcov -i-âwnfl! -Pnïor I! där W/fl = la PnTOT S Pmaxvn och = O, pcov 2 ptarget n kw otherwise mv 10O(pcov _ prarget yccov Mälfunktionen enligt denna utföringsform har tvà huvudsakliga termer som tillser att màlfunktionen uppfyller de krav som tidigare beskrivits. Dessa termer är en täckningsrelaterad term, som ser till att Fëov, täckningskravet blir uppfyllt och den resterande termen, som är relaterad till kapacitet och kvalitet.

Täckningstermen bestraffar nät som har för làg täckningsgrad med vikten kmw för varje procent täckningen ligger under màlet. Kapacitetstermen bestàr i princip av medelvärdet av den kvarvarande effektmarginal (i W) som finns i cellerna. Detta gäller dock endast då ingen cell överskrider sin maximala uteffekt. Om detta sker bestraffas detta med vikten kw för varje överstigande W. Vikterna är fria parametrar som normalt anges under nyttjandet av metoden. De ingående termerna kommer att definieras och de nödvändiga matematiska operationerna kommer att beskrivas nedan.

I ett optimeringssteg optimeras málfunktionen med Pjyflm. Optimeringen avseende pà pilotkanalernas uteffekter, kan exempelvis bygga pà att pilotkanalernas uteffekter modifieras och màlfunktionen beräknas enligt steg 225.

Företrädesvis används en genetisk algoritm (beskrivs nedan) . 10 15 . . , . . - - 20 ,.

. .. II nu : , . ' ' I I . v I u: s 19 256 s u c « . u; 10 för optimeringen, men även andra metoder som till exempel simulerad annealing eller evolutionsmetoder kan användas. 235.

I ett avslutande steg överförs de nya värdena, Pfyflg I för pilotkanalsuteffekten till respektive basstation via RNC:n 130.

Matematisk beskrivning av màlfunktionen Màlfunktionen enligt föreliggande uppfinning och som beräknas i steg 225 ges av: 100 FIII = (Fcov + gwnm _ PnTOT " (l) WIII ___ 11 Run”- S Pmaxm n kw otherwise där O* I cov 2 tar et FW={ JP på ° umß COV _- pf älg CI COV paw är den erhàllna ytsannolikheten och de totala uteffekterna Egfiw ges av matrisekvationen 15"” =(1-Q)'1Ä (2) där Enn Al _ Pnfl _ A Pm? = 2_ A= _2 och Qm = zxpwpm 3 I fiß Byn AN (3) Qg betecknar täckningsomràdet för cell nummer i, PCPI CH P CPICH Qn={P:" > ” alltså mängden Än Ä!!! P P Vm#n} (4) 10 15 20 v r n , , ' ' , ' ' 'I 519 256 f; II-.§__;._;;. =::; 11 och b(p) betecknar den betjänande cellen för området p. Om peQn sä gäller n=b(p).

An betecknar det lastviktade medelvärdet av vägutbredningsdämpningarna för cell nummer n, An==§%xVNp PE n __ p N CPICH common Np_N0Ãb(p)+Z(Pn +IJn yvpn n=l Är? p" =-ïp¿)- (nafib(p))š wpmp) EU-Ot). där Pfmmwïär uteffekten för ”common control” kanalerna i cell nummer n. Dessa sätts med en konstant offset, D (i dB), relativt pilotkanalens uteffekt.

D Pncommvn ___ ÅQ PnCPICH Vidare sà betecknar Ab bruseffekten inom bandbredden, N antalet celler och slutligen sà betecknas lastbidraget fràn område p med xb: _ .v <1_a)Rxys x” ap” W+(1-a)RSw§ å' (6) I detta uttryck stár Rs för datatakten för tjänst nummer s och jg för Signal/Brus-kravet (Eb/Aß) (egentligen bitenergi över bruseffekttäthet) för tjänst nummer s.

Fria parametrar som sätts under utnyttjandet av metoden för pilotkanalsplanering är kmw, kw och D. Lämpliga värden pà dessa parametrar ges i exemplen nedan. kaw väljs företrädesvis så att Faw alltid blir större än kapacítetstermen. kw bör företrädesvis inte väljas sä litet att systemet väljer att ge »v- v... 10 15 20 519 256 .-. .- 12 en enskild cell för hög uteffekt (”spärr”) för att pà sä sätt kunna ge högre kapacitet i andra celler. Samtidigt bör kw väljas sä att storleksförhällandet mellan P}m,och kapacitetstermen bevaras.

Det bör noteras att den här föreslagna màlfunktionen kan beräknas och ej behöver simuleras fram, vilket är vanligt i den kända tekniken. Att màlfunktionen kan beräknas innebär stora tidsvinster. Ytterligare tidsvinst fäs genom omformuleringen av problemet, som ges av ekvation (2).

Ekvation (2) innebär att det krävs en matrisinvertering för att bestämma de totala uteffekterna. Den matris som ska 1-SL vilket i alla normala fall är en relativt snabbt utförd inverteras, är en N x N matris (där N'är antalet celler), operation. Utan omformuleringen måste istället en matris av C5). dà storleken M'x M inverteras (M är antalet smä områden, Tidsvinsten tack vare denna omformulering är omfattande, tiden som krävs för en matrisinvertering är proportionell mot kuben av antalet kolumner (eller rader) som matrisen har.

Typiskt sä är N av storleksordningen 102 medan M ungefär 104.

Tidsvinsten rör sig alltsà om ungefär en miljon, 106, gànger.

Alternativa formuleringar av màlfunktionen Málfunktionen kan, vilket torde vara uppenbart för fackmannen, formuleras pà en mängd olika sätt och ändà inrymmas inom ramen för föreliggande uppfinning. Ett antal sådana alternativ beskrivs nedan. I de nedan beskrivna utföringsformerna är det i huvudsak enbart mälfunktionens utformning som varieras, det vill säga steg 225. De föregående initieringsstegen liksom de efterföljande optimeringsstegen utföres väsentligen pä samma sätt som tidigare. . -v vv.. -- 10 15 20 ou ;, , , . . I I I I ø u vn 519 256 13 I en första alternativ utföringsform är màlfunktionen ämnad att ge full täckning och samtidigt maximera medelvärdet av effektmarginalen (i dB) mellan den totalt tillgängliga uteffekten CPICH-uteffekten för alla celler. Trafiklastens fördelningen beaktas inte. Màlfunktionen, P3, ges av: 1 N cellx Alternativt kan istället absoluta effektmarginalen (i mW) F, = (Fm + XW; (1o10g Pmfififf” - 1o1<>g Pnmf” Ü ~ CPICH CPICH if Pn S Pmaxm kw otherwise utnyttja, vilket ger uttrycket för màlfunktionen Fyp Fil = 1 cov + Zwnl _ P nCHCH ( 8 ) cells I de följande málfunktionerna beaktas även trafiklastens fördelning. Fïn beskrevs i detalj ovan. Màlfunktionen Pyv erbjuder ett alternativt sätt att betrakta trafiklasten. De TOT totala uteffekterna P5 respektive de maximalt tillgängliga uteffekterna Pmmæg kan approximativt beskrivas enligt: 1010g Pmm = k0nsf.-1o10g(1- Xwvn) lolog P1” = konst. - 1o10g(1 - Xn) där konstanten innefattar alla lastoberoende termer. Maximala lasten respektive aktuell last per cell ges av.&m&n respektive Bg. Används ekvationerna ovan för att ge ettt màtt pà lastmarginalen , Xy = X¿mflfå§ per cell fàs uttrycket: P TÛT XM =Xmax,n_Xn=>XM,n=(1_Xn 1_Pn J .fl mâXJl 10 15 a u . , I' o ,,_'..nn: 519 256 14 och màlfunktionen kan formuleras som medellastmarginalen för alla celler: P TOT Fwfifzo-X. 1-1,; ITIBXJI _ 100 cells (9) FIV Màlfunktionen FH kan utökas till att även ta hänsyn till trafiklasten genom att varje term i summeringen viktas med den lastbeskrivande faktorn l/(l-Xn). Celler med en trafiklast överskridande 100% diskrimineras med en viktsfaktor kx.

Málfunktionen får dà formen: 1 _ PnCPICH FV = N Fcov +zWnIWnV 1 X cells 'I _ n (10) WV _ 1, if X” <1 " _ kx otherwise Beskrivning av optimeringssteget Optimeringssteget, 230, bestàr av en rad delmoment. Den här föreslagna metoden för optimering, genetisk algoritm är känd men har modifierats för det aktuella problemet, och modifieringarna beskrivs nedan. För en fullständig beskrivning av hänvisas till ”A Genetic Algorithm for Function Optimization: A Matlab Implementation", av C. Houck, J. Joines 1996. och M. Kay, ACM Transactions on Mathematical Software, Anpassningen av den genetiska algoritmen för att användas för pilotplaneringsproblemet bestár i implementeringen av en valet av individ. En individ { PncPIcH, V ITllltâtiOH OCh en CfOSSOVef, Samt blir mängden av pilotuteffekter för alla celler, nšN}. Mutationen är en funktion som avbildar en individ pà en ny individ, d.v.s. skapar en ny individ utifràn en gammal.

Följande procedur används: 10 15 20 5, 25 nu ., ' _ ' ' . ø u . ø | q, 519 256 n o ~ » | n 15 l.Välj slumpmässigt ut K stycken olika celler. (K är en fri parameter). 2.För dessa K celler modifieras pilotuteffekterna slumpmässigt (var och en olika) enligt Rfgfc” = zfiffifnfa, + STEP >< (2>< mm: - 1) [dßm] rand e Uniform(0,1) STEP sätts av användaren och rand är ett likformigt fördelat slumptal.

Crossover funktionen avbildar tvà (föräldra-) individer pà tvà nya (barn) individer. Den fungerar enligt följande: l.Välj ett tal slumpmässigt mellan l och N. Kalla detta tal z. 2.Byt piloteffekten för cell nummer z mellan de tvà föräldraindividerna. Pà detta vis skapas tvà barnindivider.

Den genetiska algoritmen modifierar i varje steg uppsättningen av individer (kallad population) med hjälp av funktionerna mutation och crossover. Därefter appliceras en urvalsprocess pá populationen, som pá grundval av màlfunktionsvärdet, beräknat enligt ekvation (1), steg 225, väljer ut vilka individer som ska fà gà vidare till nästa steg.

Urvalsprocessen är en rangordnande funktion baserad pà den normaliserade geometriska fördelningen, vilket är en standardurvalsprocess för den genetiska algoritmen (se ) Optimeringssteget har här exemplifierats med en genetisk algoritm, vilket är en föredragen utföringsform av uppfinningen. Fackman torde dock inse att ett flertal andra optimeringsalgoritmer, som till exempel simulerad annealing eller evolutionsalgoritmer, liksom simuleringsmetoder av Monte Carlo-typ, kan utnyttja fördelarna med den föreslagna mälfunktionen FHI 10 15 20 II o; , '. . .un eva: 519 256 u ~ | . - u. 16 Test och verifiering av målfunktion och optimeringsalgoritm För att verifiera tillämpligheten av de här beskrivna utföringsformerna av föreliggande uppfinning, redovisas här ett testscenario bestående av 16 celler. Cellerna utgör ett hexagonalt rutnät med ett avstånd mellan baststationerna på ungefär 346m, vilket ger ett längsta avstånd från baststation till cellgräns på 200m. Nätet uppdelades i ett rektangulärt rutnät, med 20x20 m stora rutor, vilket gav 5329 rutpunkter.

Trafiken antogs bestå av enbart tal, med en bithastighet, R, om 12200 bits/s och ett signal/brus-mål (Eb/No) om 7.9 dB.

Trafiklasten antogs vara fördelade till tre huvudområden (hotspots) med jämn lastfördelning däremellan. Två olika trafiklaster, en låg och en hög testades. Vidare användes värden enligt tabell 1 för att efterlikna en stadsmiljö.

Tabell 1, parametrar för testscenario Parameter Värde Förluster i 3 dB kabel&kontackter Cell radie 200 m Terminalens antennhöjd 1.7 m Antennhöjd 25 m Max uteffekt (Node B) 43 dBm Frekvens 2140 MHz Skuggfädning std. 7 dB Skuggfädning site 0.5 korrelation Skuggfädning 110 m korrelationsavstånd Ortogonalititets 0.5 faktor (a) Optimeringen utfördes för de olika målfunktionerna i 2000 steg (generationer). Viktfaktorerna hade valts enligt tabell 2. Som referens användes ett nät där alla CPICH-uteffekter satts lika. Resultatet efter 2000 generationer presenteras i tabell 3. eu» .. 10 519 256 '''' " 17 Tabell 2. Viktfaktorer MàlfUnktI-LO kcov kw kx Ptarge Plvl n c l 1496 1000 95% -85.2 dBm 2 1406 1000 95% -85.2 dBm 3 1409 1000 - 95% -85.2 dBm 4 y106 - - 95% -85.2 dBm 5 1406 1000 1496 95% -85.2 dBm Tabell 3. Resultat Màlfunktio Slutlig CPICH Medel Medel CPU tid n màlfunkt täckni CPICH- total [s] ion ng uteffekt uteffekt làg/hög lag/hö [dBm] [dBm] làg/hög last g last làg/hög lág/hög last last last referens - 95,01% 37 / 37 39,9 / - 41,5 1 58,61 / 95,08% 37,7 / 41,8 / 393 / 58,61 37,7 48 350 2 16364 / 95,01% 35,5 / 38,7 / 390 / 16364 35,5 40,6 358 3 63,44 / 95,01% 35,5 / 38,6 / 3924 / 45,74 35,9 40,3 3802 4 60,21 / 95,01% 35,5 / 38,7 / 4205 / 39,66 35,6 40,7 4052 5 16035 / 95,01% 35,6 / 38,7 / 666 / 15472 35,5 40,5 646 Vid inspektion av tabell 3 framgår att de här föreslagna málfunktionerna i kombination med optimeringsstegen, ger en förbättring avseende bàde medeluteffekten för pilotkanalerna (CPICH) och medeltotaluteffekten, med rimlig processtid (CPU- tid).

Màlfunktionerna och optimeringsalgoritmen har här använts för att optimera pilotkanalseffekterna. Baststationernas placering har i denna analys antagits vara fixa. Den här beskrivna 10 15 20 519 256 ijf: Inn-o., . 18 metoden kan även användas för att optimera basstationernas placering. Dà används företrädesvis màlfunktion 1, eller liknande màlfunktion.

FI: Syftet med föreliggande uppfinning är att optimera pilotplaneringen i ett CDMA-baserat cellulärt nätverk för mobiltelefoni, här exemplifierat med W-CDMA cellulärt nät enligt UMTS-specifikationerna. Uppfinningen torde kunna utnyttjas, med smärre modifieringar i CDMA-nät enligt IS-95, och de vidareutvecklingar av CDMA enligt IS-95 som är under utvecklande. Som fackmannen inser kan likartade metoder vara användbara för även annan optimering av cellulära radionät, men kräver att màlfunktionerna omdefinieras för att beskriva det aktuella optimeringsbehovet. Optimeringar där metoden enligt föreliggande uppfinning kan utnyttjas kan exempelvis vara frekvensplanering i GSM-nät, basstationsuteffekt i GSM- eller TDMA-nät mm.

Metoden tillämpas enklast i form av en programvaruprodukt, där definieringen av màlfunktion och inmatning av nödvändiga parametrar för att beskriva aktuellt radionät kan utgöra en modul och optimeringsalgoritmerna en annan. Genom en moduluppbyggnad kan till exempel byte av optimeringsalgoritm lätt genomföras. Mjukvaran kan lagras i och exekveras pà en arbetsstation, eller om hög dator, företrädesvis en PC, beräkningskapacitet behövs, en speciellt dedicerad dator.

Datorn är lämpligen i förbindelse med mobiltelefonisystemet för enkel överföring av erhàllna CPICH-värden till baststationerna, företrädesvis förmedlat via RNC:n. Om pilotkanalernas uteffekter ska hanteras dynamiskt, bör programvaruprodukten implementeras sä att information snabbt kan förmedlas mellan datorn som utför optimeringen och radionätets styrfunktioner. Programvaruprodukten kan förmedlas och/eller saluföras till exempel lagrade pà ett 519 256 19 datalagringsmedium sàsom diskett, CD, DVD eller överföras till exempel via Internet.

De ovan beskrivna utföringsformerna kan pà mànga sätt modifieras och varieras inom ramen för uppfinningens grundtanke. Sàdana variationer och modifikationer avses vara inom ramen för uppfinningen sàsom den definieras av de bifogade kraven. canno-

Claims (1)

1. 0 15 20 25 *O nu: o u., ..I.oo' 519 256 , 20 Patentkrav l. Metod för att i ett cellulärt radionät konfigurera pilotkanalers uteffekt, radionät innefattande ett flertal celler och till varje cell en associerad basstation och en pilotkanal, innefattande stegen: indelning av radionätet, eller del av radionätet i delomräden, uppskattning av radiosignalens dämpning (Lf) för alla eller bestämda kombinationer av delområden och celler, uppskattning av trafiktyp och trafiklast inom varje delomràde, beräkning av en màlfunktion för att erhålla ett mätetal avseende radionätets eller delen av radionätets kvalité utifràn en konfiguration av pilotkanalsuteffekter, optimering med syfte att konfigurera pilotkanalers uteffektsvärden sà att màlfunktionens mätetal maximeras, kännetecknad av att indelningen av radionätet, eller del av radionätet utför sä att i varje delomràde förväntas signalstyrkan frän cellernas pilotkanaler vara väsentligen konstant och inom varje delområden förväntas trafiklasten vara väsentligen konstant, och att màlfunktionen innefattar en täckningsrelaterad term och en kapacitetsrelaterad term. 10 15 20 519 256 21 Metod enligt krav 1 kännetecknad av att täckningstermen bestraffar, med en till täckningen relaterad viktsfaktor (kCOV) I täckningskravet. förslagna konfigurationer vilka ej uppfyller Metod enligt krav 2 kännetecknad av att kapacitetstermen väsentligen beskriver ett medelvärde av kvarvarande effektmarginal i cellerna, och om någon cell överskrider sin maximala uteffekt bestraffas föreslagna konfiguration med en till kapaciteten relaterad viktsfaktor (kw). Metod enligt krav 1 kânnetecknad av att optimeringssteget innefattar en optimeringsalgoritm innefattande slumpvis variation av utvalda pilotkanalers uteffekt och en urvalsprocess för att välja de pilotkanalernas uteffektsvärden vilka maximerar málfunktionens mätetal. Metod enligt krav 1 kännetecknad av att optimeringssteget utgörs av en genetisk algoritm. Metod enligt krav 3 kännetecknad av att màlfunktionen (Pïnà väsentligen kan beskrivas enligt 100 FIII = íFcov + ZWnm _ PnTOT där FQW, är den täckningsrelaterade termen, summan :EWd"Q;mm-Pnfl) är den kapacitetsrelaterade termen, II I! 01 pcov Zpzarge: lOO(pcov _ plan-ge: yccov där Rfm1är de totala uteffekterna, Pmmæ,är varje 111 W' = , Il L lf* PHTOT S Pmaxtn k _ och F¿v= onhernnse W basstations maximalt tillgängliga effekt, paw är en förmodad ytsannolikhet och pfiwmx är den önskade ytsannolikheten. Metod enligt krav 2 kännetecknad av att kapacitetstermen väsentligen beräknas utgàende fràn lastmarginalen per v.- 10 15 I nn ø c | . ,. 519 256 :fix-f f. 'I- " 22 cell och att màlfunktionens kapacitetstermen väsentligen beskriver medellastmarginalen. Metod enligt krav 7 kännetecknad av att màlfunktionen (Fnfl väsentligen kan beskrivas enligt TOT FIV :g Fcov+Z(1_Xn 1_ín cells ITIBXJI där Pga” är den täckningsrelaterade termen, summan TOT P7! :tu-Jin 1-P IflflXJI ={ O* pcov 2 ptarget mv 1O0(pcov _ prarger yccov där X; är aktuell last per cell, PH är den kapacitetsrelaterade termen, I Tmwär de totala uteffekterna, Pmmæfär varje basstations maximalt tillgängliga effekt, paw är en förmodad ytsannolikhet och pkægü är den önskade ytsannolikheten. Metod enligt krav 2 kännetecknad av att màlfunktionens kapacitetstermen viktas med en lastbeskrivande faktor och att celler som uppvisar en trafiklast överstigande ett fördefinierat värde bestraffas med en till cellens trafiklast relaterad viktsfaktor (kk). 10 15 20 10. ll. 12. 13. 519 256 23 Metod enligt krav 7 kännetecknad av att màlfunktionen (FV) väsentligen kan beskrivas enligt 1 I v PCF/CH _PCPICH FV=_____ Fcov+ZWnWn cells 'I _ n där F¿W, är den täckningsrelaterade termen, summan PcHa1__ anal 2W'WV 'W " " d k 'u c 1 a n n 1 X_ ar en apaci e sre atera e termen, 71 n I _ O* pcov 2 ptarget mv cov _ p! arg et *mv 1 ÜTPMTSI” Wnlll = 7 n maxfl: k otherwise WW 1, ÜfXn<1 " kx otherwise ' där Pjæflfi är pilotkanalernas uteffekt per cell n, Rm&nÜÜiär pilotkanalernas maximalt tillàtna uteffekt mf per cell, X5 är aktuell last per cell, P5 uteffekterna, Pggmx är varje basstations maximalt är de totala tillgängliga effekt, paw är en förmodad ytsannolikhet och E%fig¶ är den önskade ytsannolikheten. Programvaruprodukt direkt laddbar till ett interminne i en processor i en dator avsedd att användas för pilotkanalskonfigurering, programvaruprodukten innefattande mjukvarukod för utförande av stegen i vilket som helst av kraven l-10. Programvaruprodukt lagrad pà ett för datorer användbart lagringsmedium, innefattande ett eller flera program för att åstadkomma en process i en dator avsedd att användas för pilotkanalskonfigurering, för att kontrollera utförandet av stegen i vilket som helst av kraven 1-10. Radionät för mobil kommunikation i vilket metoden enligt nagot av kraven l-10 är implementerad. o onnooa