自適應頻率復用規劃的製作方法
2023-04-30 13:03:36 5
專利名稱：自適應頻率復用規劃的製作方法
技術領域：
本發明涉及蜂窩電信網絡，而且更具體地涉及這種網絡內使用自適應頻率復用規劃的服務小區圖案。
有關技術描述頻率復用圖案是分配特定蜂窩電信系統內可用頻道的基於服務小區的方案。任何頻率復用圖案的最基本單元是服務小區。頻率復用圖案內的各個服務小區被分配了多個頻道。然後將多個服務小區關聯在一起並稱為小區群，使用特定蜂窩電信系統內可用的所有頻道。然後使用小區群組在蜂窩電信系統內提供蜂窩覆蓋區並在其它小區群中復用為一個小區群分配的頻道。在整個服務覆蓋區上回收或重新分配頻道的方案稱為復用規劃。使用第一小區群內特定頻道的第一服務小區和使用第二小區群內相同頻道的第二服務小區之間的距離還被稱之為復用距離。
多個不同服務小區對同一頻道的復用意味著服務小區可能受到同頻幹擾。因此希望各個服務小區內服務載波(C)的接收強度要比總的同頻幹擾電平(I)要高。因此，載幹比(C/I)值越高，語音質量就越好。較高的C/I值部分是通過控制信道復用距離而得到的。使用同一頻道的相鄰服務小區之間的復用距離越大，這些服務小區之間產生的同頻幹擾就越小。
C/I比還與頻率復用規劃(N/F)有關，這裡N表示單個小區群內包含的服務小區數，F表示頻率組數。例如，C/I比直接與下式關聯DR＝(3*F)1/2*R這裡，DR是復用距離；F是頻率組數；R是服務小區半徑。
因此，F值越大，復用距離越大。但是，並不總是希望使用較大的F值來增加C/I比。因為可用頻道的總數(T)是特定行動網路中固定的，如果有F組，那麼每組將包含T/F條信道。因此，較高的頻率組數(F)將導致每個服務小區內信道較少，呼叫容量較低。
對於大多數蜂窩系統，當系統最初進入運營時容量不是一個大問題。因此，為了實現高C/I值並提高語音連接的質量，最初要使用高頻率復用規劃(N/F)，例如9/27。但是，隨著容量的增加，蜂窩電信網不得不求助於較低的頻率復用規劃，例如7/21或4/12，以便為每個服務小區分配更多的頻道。因此，整個蜂窩電信網及其有關的小區群和服務小區都必須用新的頻率復用規劃重新配置。這種重配置和重分配要求相當大的時間和資源的投入。另一方面，由於語音連接質量較差，當開始不需要高容量時不希望使用低頻率復用規劃。
因此，需要一種機制使業務運營者根據容量和C/I來適配它們的頻率規劃，而不必重新配置信道分配。
發明概述本發明用修改的服務小區群和自適應頻率復用規劃克服了前述以及其它的問題。該規劃支持從高復用規劃到低復用規劃的逐漸改變，以便適應呼叫容量的增加，而不要求對整個網絡的信道分配重新配置。
小區群包括服務蜂窩電信網內的N個服務小區。然後將C個連續的小區群一起組成修改的小區群。修改小區群內的每個服務小區還被分成S個扇區。每個小區群內的N個服務小區以相同順序用字母標註。進一步通過對每個小區群及其有關的服務小區分別加上一個1到C的數字標號，將與一個小區群關聯的服務小區與另一個小區群關聯的服務小區區別開來。每個服務小區內的S個扇區進一步用從1到S的數字下標來標識。
然後，T個可用頻道分成F個信道組。每個信道組再細分為C乘以S個子頻率組。修改小區群內的每個扇區被分配了與子頻率組關聯的頻道。可用頻道在每個修改小區群內復用。
為了增加與第一小區群的第一服務小區關聯的第一扇區內的呼叫容量，分配給屬於具有相同下標標號的同一服務小區組內第二服務小區的第二扇區的頻道被復用。
作為另一個實施例，所有與第二扇區關聯的分配頻道都已經被第一扇區復用之後，才在第一扇區內復用其它扇區的頻道。
附圖的簡要描述對本發明方法和裝置更完整的理解可以通過結合所附的圖、參考如下詳細描述而得到，其中
圖1是說明使用全向天線對特定區域提供無線覆蓋的每小區群七個服務小區圖案的圖；圖2是說明根據本發明的概念，使用單方向性天線的修改的每小區群四十九個服務小區圖案的圖；圖3是說明不同復用距離的服務小區規劃圖；圖4是每小區群七個服務小區圖案中中心激勵的扇區化天線配置的說明；圖5說明在圖2和4的每個服務小區內為每個扇區分配頻道；圖6是說明在每個服務小區中為每個扇區分配頻道的本發明的49/147服務小區規劃的圖；以及圖7是說明根據本發明的概念、適於7/21服務小區規劃的49/147規劃的圖。
附圖的詳細描述現在參考圖1，說明了每個小區群5有七(7)個服務小區的圖案。一個全向天線用在每個服務小區中，提供對特定區域的無線覆蓋。該圖案示意性地用六角形網格代表，一個服務小區在中央，六(6)個是周圍環繞的服務小區。這種圖案及其關聯的頻率分配方案，將在後面更全面地討論，它提供了常規復用圖案的所有基本特徵。
圖1中所示的所建議的全向天線站點的N＝7頻率規劃，是基於將特定蜂窩電信網可用頻段中所有可用的頻道(T)分成七個或多個七頻率組，每個頻率組大約T/7個信道。表1表示了這種全向天線系統的信道分配。
表1頻道組A B C D E F G1 2 3 4 5 6 7信道號8 9 10 11 12 13 1415 16 17 18 19 20 21
正如從表1中所看到的，頻道被順序分配給每個頻道組。因此，分配給任何信道組的頻道之間的頻道號差是7。然後，用使小區群內並針對相鄰小區群沒有相鄰頻道的方式將頻道組與每個服務小區關聯。這些相同的頻率在分配給第一小區群之後，可以根據相同的分配被其它小區群復用，以便對特定區域提供蜂窩覆蓋。
每個小區群的七個服務小區一般用字母標註。例如，G-服務小區處於六個A-F服務小區環繞的中央。相同標號的服務小區被關聯為一個服務小區組。上面描述的每個頻道組被分配給小區群內每個對應的服務小區。
如所示，與A頻率組關聯的所有頻道分配給A服務小區A1-A7。類似地，與其餘頻率組B、C、D、E、F和G關聯的頻道分別分配給其餘的服務小區B1-B7、C1-C7、D1-D7、E1-E7以及G1-G7。相同的頻道被每個小區群5中相應的服務小區所利用，產生了同頻幹擾的可能性。例如，G7和G3服務小區復用相同的頻率。使用相同頻道的兩個服務小區之間的距離稱為復用距離30。復用距離越大，同頻幹擾的機會越小。但是，為了給每個服務小區分配更多的頻道以便增加呼叫容量，頻率組數要減少，導致復用距離減小。由於減少了復用距離30，同頻幹擾增加的可能性出現了。結果，隨著呼叫容量的增加，可能帶來語音連接質量的降低。
現在參考圖2，說明根據本發明的概念，使用單方向性天線的修改的每小區群四十九個服務小區的圖案。最初要確定哪種頻率復用(N/F)規劃最終將用於最大容量的系統。在下文中，這被稱為「目標」復用規劃。例如，確定圖1所示的7/21規劃。此後，七個連續的小區群作為修改的小區群40被關聯在一起，產生修改的(N*7)/(F*7)規劃。因此，修改的小區群40包括七小區群內關聯的七乘以N(圖2中為四十九)個服務小區。頻率組數進一步增加到F*7。正如上面所公開的，頻率組數(F)的增加提高了復用距離(DR)。(N*7)/(F*7)規劃取得服務蜂窩電信網可用的分配頻率，並將它們分配到(N*7)個服務小區站點。正如這種分配所示
表2服務小區號A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 A2 B2 … G71 2 3 4 5 6 7 8 9… 49信道號 50 51 52 53 54 55 56 57 58 … 9899 100101102103104105106107 … 147現在參考圖3，說明修改的每小區群四十九個服務小區圖案內兩個修改小區群40之間的復用距離。假設每個小區群的寬度是0.60個測量單位，高度是0.52個測量單位，圖2所示的常規頻率復用規劃(例如，7/21)內使用相同頻率組的兩個服務小區G7和G3之間的復用距離30是1.38個測量單位。另一方面，修改的復用規劃(例如，49/147)內使用相同頻率組的兩個服務小區G7之間的復用距離50是3.64個測量單位。因此，一個小區群及其周圍六個小區群用於分配T個頻道，而不是將信道都在一個小區群內分配，產生了復用距離上多達2.6倍的改善。
圖4是七個服務小區小區群內中心激勵扇區化天線配置的說明。每個站點包括單個天線站址60，具有天線指向方位角分開120°的三個扇區70。應該理解的是，儘管圖4是針對三個扇區配置描述的，但是其它多扇區配置也可使用。每個扇區70大致是菱形。每個扇區可以使用(例如)60°、90°或120°發射天線和兩個相同指向方位角的相應的分集接收天線。中心激勵的三扇區圖案將代表服務小區的六角形分成三個菱形。分配給那個服務小區的頻率組因此分成三個子組。
為了標識的目的，修改小區群內的七個小區群被編號為一到七(1-7)。與特定小區群關聯的每個服務小區再進一步用字母標號加上分配給父小區群的數字標號標識。小區群內的三個扇區進一步用從它的父輩保留的標號加上扇區下標(例如，1-3)標識。作為說明，扇區A1分成三個扇區，標為A11、A12和A13。類似地，下一個小區群內的A服務小區分成A21、A22和A23。可用的頻道從A11開始逐一分配，具有相同下標的所有扇區順序分配一個頻道，然後再分配下一個下標的扇區。當第一小區群內的所有扇區每個都分配了一個頻道之後，其餘小區群內的扇區用類似方式分配。這種分區和標號可以用於圖2所示的圖案。
圖5說明根據本發明的概念，修改的49/147規劃(圖2和4中)的頻道分配。正如行100所示，A11被分配了第一頻道號二(2)。具有相同下標(1)標號的同一小區群內的每個服務小區的扇區被順序編號，如所示。具有第一下標標號的所有扇區分配了頻道之後，具有第二下標標號的扇區類似地分配頻道，如行110所示。因此，同一服務小區內兩個扇區的指定信道號之間的差是七(7)的量值。例如，A11分配信道號二(2)，而同一服務小區內的A12分配了信道號九(9)。當第一小區群內的所有扇區都分配了頻道之後，第二小區群內的扇區類似地分配頻道，如行120所示。因此，同一服務小區組內具有相同下標標號的兩個扇區的分配信道號之間的差是二十一(21)的量值。例如，第一小區群的A11被分配了信道號二(2)，A服務小區組內與第二小區群關聯的具有相同下標的A21被分配了信道號二十三(23)。
當與修改小區群內的七個小區群關聯的所有扇區都分配了頻道之後，其餘的頻道用類似的方式重複分配給相同的扇區。每個修改小區群內有一百四十七(7*7*3)個扇區。因此，最後的扇區G73分配了信道號一百四十八(148)。其餘信道的分配再以信道號一百四十九(149)從扇區A11開始，如欄140所示。這個過程繼續到所有的T個可用信道都已經分配。因此，分配給同一扇區的多個信道號之間的差是一百四十七(147)的量值。如上所述，修改的小區群內有四十九(49)個服務小區。因此，引入了49/147規劃。
圖6是說明頻道分配給每個服務小區內每個扇區的49/147服務小區規劃(圖2、4和5)的圖。正如圖5中完整描述的，分配給特定扇區的信道號之間的差是一百四十七(147)的量值。因此，由於同一頻道不會在七個小區群內復用，相鄰的修改小區群之間的復用距離變得很大。因此，得到了較高得C/I比和改善的語音質量。
根據特定扇區(即，A11)容量需求的增加，現有技術告訴我們，要用較低的復用規劃重新分配所有的頻道。但是根據本發明的概念，具有相同下標標號的同一服務小區組內不同扇區的頻道優選地在那個特定扇區內復用。作為說明，一旦扇區A11為了附加的呼叫容量需要分配更多的頻道，以前分配給扇區A21(屬於同一服務小區組A並具有相同的下標標號一)的頻道在扇區A11內復用。類似地，A11可以復用以前分配給A31、A41、A51、A61和A71的頻道。既然扇區A11最初分配了頻道號二(2)和一百四十九(149)，復用信道號二十三(23)和一百七十(170)(例如來自扇區A21)，將信道號差減少到二十一(21)的量值。因此，就所關心的這兩個扇區來說，它們正在使用圖1中所示的7/21的復用規劃。
既然復用其它頻道只是有附加容量需求的特定扇區所需要的，因為頻道被同一修改小區群內的相鄰扇區所復用，那麼整個頻率復用規劃可以在整個系統上不同，而且可以繼續更新而不影響已經就位的頻率分配。
當系統增長時，附加容量問題可以通過只取出一個扇區來解決，直到那個扇區的所有頻率都已經復用。當利用了特定扇區內的所有頻率時，可以復用以前分配給具有相同下標標號的同一服務小區組內的下一個扇區的頻道。例如，為了解決扇區A11呼叫容量的增加，以前分配給扇區A21的頻道被復用。當耗盡了與那個扇區關聯的所有頻道之後，來自扇區A31(例如)的其它頻道被扇區A11所復用。
當相同的修改小區群內的相同頻道在一個以上的小區群內被使用時，相應的復用距離減小，引起C/I也下降。
現在參考圖7，說明了適配於7/21規劃的49/147規劃。當扇區利用了分配給具有相同下標標號的相同服務小區組內其它扇區的所有頻道時，每個小區群將使用相同的頻道，將修改的49/147規劃轉換為目標的7/21規劃。作為說明，為了處理最大容量，扇區A11使用分配給扇區A21的所有頻道以及來自具有相同下標標號的相同服務小區組內所有其它扇區的頻道。其餘扇區類似地復用以前分配給其它扇區的頻道。既然，兩個扇區所用的頻道是特定的修改小區群中的同一個，因此復用距離被減小了，使同頻幹擾增加了。結果，整個復用規劃最終將變成最初定為目標的7/21復用規劃。
根據本發明的概念，業務經營者最初可以用吸引人的高復用規劃使用蜂窩系統，並選擇性地將復用規劃降低到目標復用規劃，以便容納整個網絡呼叫容量的增加。
儘管本發明已經使用具有49/147修改復用規劃的7/21目標復用規劃來描述，但是應該理解本發明可用於其它復用規劃，包括但不限於修改規劃分別為21/63和28/84的3/9和4/12。其它復用規劃和修改規劃對本領域技術人員來說是顯然的。
儘管本發明方法和裝置的優選實施例已經在附圖中說明並在前面的詳細描述中描述，但是應該理解發明不限於所公開的實施例，而是能夠在不背離如下權利要求所提出並定義的發明精神前提下，進行多種重組、修改和替換。
權利要求
1.在蜂窩電信網內分配T個頻道的方法，其中N個服務小區包括一個小區群，而且多個這樣的小區群覆蓋所述蜂窩電信網服務的地理區域，所述方法包括如下步驟將C個連續的小區群關聯為一個修改的小區群，多個所述的修改小區群覆蓋所述地理區域；將所述多個修改小區群內的每個服務小區分成D個扇區，在每個修改的小區群內產生總共N*C*D個扇區；以及在所述N*C*D個扇區內順序分配所述T個頻道，使得每個扇區收到的頻道號相隔少於或等於N*C*D。
2.權利要求1的方法，其中，每個小區群內的服務小區被順序編號而且具有相同標號的來自兩個或更多小區群的服務小區還要關聯為一個服務小區組，為了增加第一小區群內第一個服務小區的第一個扇區內的容量，所述方法還包括如下步驟復用分配給同一組內第二小區群內第一個服務小區內第二個扇區的頻道。
3.權利要求2的方法，其中，每個服務小區內的所述D個扇區還被順序編號，而且復用分配給所述第二扇區的所述頻道的步驟，還包括復用分配給與所述第一扇區相同扇區標號的所述第二扇區的頻道的步驟。
4.權利要求3的方法，其中，所述復用步驟還包括如下步驟重複復用分配給所述第二扇區的其它頻道，以便處理附加的容量需求；並且僅當來自所述第二扇區的所有頻道都已經復用之後，復用分配給同一服務小區組內具有相同扇區標號的另一個小區群的扇區的其它頻道。
5.權利要求1的方法，其中所述C個連續小區群包括每個修改小區群內七(7)個連續的小區群。
6.權利要求1的方法，其中，所述D個扇區包括每個服務小區內三(3)個扇區。
7.權利要求1的方法，其中，分配所述T個頻道的所述步驟還包括如下步驟(A)為與特定修改小區群內的第一小區群關聯的所述N個服務小區中每一個內具有第一扇區標號的扇區順序分配頻道；(B)為與所述第一小區群關聯的所述N個服務小區中每一個內具有第二扇區標號的扇區順序分配頻道；(C)為與所述第一小區群關聯的所述N個服務小區中每一個內具有第三扇區標號的扇區順序分配頻道；並且為所述修改小區群內的其餘小區群順序重複步驟(A)-(B)。
8.在特定地理區域內提供無線覆蓋的移動電信網絡，包括多個服務小區，每個服務小區還包括D個扇區；多個小區群，每個小區群包括N個服務小區；多個修改小區群，每個修改小區群包括C個連續的小區群；以及其中，所述移動電信網與T個頻道關聯，而且所述T個頻道分布在一個修改的小區群上並且為所述多個修改小區群中的每個所復用。
9.權利要求8的移動電信網，其中，為每個所述扇區分配信道號間隔N*C*D的一個以上的頻道。
10.權利要求8的移動電信網，其中，所述C包括一個數字值七(7)。
11.權利要求8的移動電信網，其中，所述D包括一個數字值七(3)。
12.權利要求8的移動電信網，其中，為了增加與第一小區群關聯的第一扇區內的呼叫容量還包括復用分配給與第二小區群關聯的第二扇區的信道頻率的裝置，以前分配給所述第一扇區的所述頻道和從所述第二扇區復用的所述頻道之間的信道號差是D乘以C的量值。
13.用於頻率復用圖案的服務小區結構，包括多個服務小區；多個小區群，每個小區群包括所述多個服務小區中的N個服務小區；多個修改小區群，每個修改小區群包括七個小區群；以及T個頻道，其特徵在於，所述T個頻道分成F乘以七(F*7)個頻率組並在所述多個修改小區群的每個中復用。
14.權利要求13的服務小區結構，其中，所述多個服務小區中每個還包括每個服務小區內的三個扇區；而且所述F個頻率組進一步分成F乘以七乘以三(F*7*3)個子頻率組，為所述多個扇區中每個分配與子頻率組關聯的頻道。
15.權利要求14的服務小區結構，其中，為了增加第一小區群內第一扇區的容量，復用分配給與同一修改小區群內第二小區群關聯的第二扇區的頻道，已經分配給所述第一扇區的所述頻道與從所述第二扇區復用的所述信道頻率之間的信道號差是二十一的量值。
16.權利要求13的服務小區結構，其中，為了進一步增加所述第一扇區的容量，僅在所述第二扇區的所有頻道都已經被所述第一扇區復用之後，第三小區群內第三扇區的頻道才被復用。
17.蜂窩電信網內自適應地將第一復用規劃變為第二復用規劃的方法，所述方法包括如下步驟將第一組頻道分配給第一服務小區；將第二組頻道分配給第二服務小區；並且為了容納所述第一服務小區內呼叫容量的增加，在所述第一服務小區內復用所述第二組頻道中的頻道。
18.權利要求17的方法，還包括如下步驟將N個服務小區關聯為一個小區群；將七個小區群關聯為一個修改的小區群；關聯多個所述小區群，對特定業務區提供無線覆蓋；並且在所述多個修改小區群的每個內分配並復用T個可用頻道。
19.權利要求18的方法，其中，為了增加與一個所述的修改小區群內第一小區群關聯的第一服務小區的呼叫容量，還包括復用以前分配給與同一修改小區群內第二小區群關聯的第二服務小區的頻道的步驟，以前分配給所述第一服務小區的所述頻道與從所述第二服務小區復用的所述信道頻率之間的信道號差是七的量值。
20.權利要求18的方法，還包括如下步驟將所述多個修改小區群內的每個服務小區分成三個扇區；為所述多個扇區的每一個分配與頻率組關聯的頻道。
21.權利要求20的方法，其中，為了增加第一小區群的第一服務小區內第一扇區的呼叫容量，還包括復用以前分配給同一修改小區群內第二小區群的第二服務小區內第二扇區的頻道的步驟，最初分配給所述第一扇區的所述頻道與從所述第二扇區復用的所述頻道之間的信道號差是二十一的量值。
22.權利要求21的方法，其中，為了增加所述第一扇區內的呼叫容量，還包括僅當所述第二扇區的所有頻道都已經復用之後，復用另一個小區群內另一個扇區的頻道的步驟。
23.權利要求18的方法，其中，所述N包括數字值七(7)。
全文摘要
公開了一種用於頻率復用規劃的服務小區圖案。每個小區群各包括N個服務小區的七個小區群(5)一起組成修改的小區群(40)。各個服務小區還分成三個扇區(70)。可用頻道總數分成F乘以7(F*7)個組。與一個組關聯的頻道分配給修改小區群內的各個服務小區。為了增加特定扇區內的呼叫容量,復用以前分配給同一服務小區組內相應扇區的頻道。隨著特定修改小區群內信道復用的持續增加,(N*7)/(F*7)復用規劃逐漸降低到原始的N/F復用規劃,而不必重新配置整個網絡內的頻率分配。
文檔編號H04W16/12GK1252205SQ98804003
公開日2000年5月3日 申請日期1998年2月6日 優先權日1997年2月10日
發明者S·R·亨森 申請人:艾利森公司