用於無線電通信網一個分區網孔的控制臺的製作方法
2023-05-15 18:18:06 3
專利名稱：用於無線電通信網一個分區網孔的控制臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於無線通信網一個分區網孔的控制站。
在網孔通信網中，將其服務的區域劃分成網孔。這種網絡的好處是，只要兩個不同的網孔不是相鄰的，就可以在這兩個網孔中復用同一無線電資源。
但是在一給定的網孔中，希望把完成一定通信量所必需的無線電資源的數量減到最少。一種相似的方法是把傳統網絡(沒有復用無線電資源)轉變成蜂窩網，這可使分配到該蜂窩的無線電資源在此蜂窩內的小蜂窩復用。因此就應當把該網孔細分成若干區域，以使同一無線電資源不在相鄰的兩個區域內復用，同時要時刻避免彼此間的相互幹擾。
法國專利申請FR 2230126中描述了一種頻分多址(AMRF)的解決方案。該方案在於把圓形網孔分成一個盤狀網孔和一個環狀網孔，盤的中心和圓形網孔的中心相同，環的內半徑等於盤的半徑，而外半徑等於圓形網孔的半徑。再把該環重新分成若干個由網孔半徑劃分的大小相等的扇形區。我們將把網孔中的這個圓盤稱為中心區。
分配無線電資源，在這種情況下就是頻率的規則如下。把無線電資源分成三組，以使任一無線電資源只屬於唯一的一個組。扇形區為偶數，並將它們連續地編號，使(r－1)行和(r＋1)行的扇形區把r行的扇形區夾在中間。這樣就把第一組頻率分配給中心區，第二組頻率分配給單數行的扇形區，第三組頻率分給雙數行的扇形區。這樣就保證了網孔中沒有相互幹擾。
顯然，為了復用同一無線電資源n次(在n個扇形區中)，就必須設計有2n個扇形區，因而在一個扇形區中發送信息所必須的設備數量，特別是發射裝置數量就必須成倍增加。
我們還知道專利申請WO 93/10601所描述的一種網孔，它包括復蓋整個蜂窩的第一種型式區。當同一無線電資源必須用在兩個相鄰的扇區中時，如果此無線電資源在這兩個扇區的邊界就會出現問題。所以在這兩個扇區之間就有一個分隔區，一般地說，所有第一種形式扇都有這種分隔區。事實上，這些分隔區決定了第一種型式和第二種型式的差別。
但是，屬於第一或第二種型式區的每個扇區都有自己的發射裝置。由此看來，這基本上是上述文獻所提出的方法的再現。
本發明也涉及分成區域的蜂窩、它是一個用於這種分區網孔的控制臺和在該網孔中對無線電資源進行分配的方法，這種方法尤其可以減少復用給定的無線電資源所需要的設備數量。
為此，根據本發明，分區網孔構成了第一系統，它包括一個中心區和若干個位於中心區周圍的扇區，構成第二系統的發射裝置確保了對該網孔的復蓋，第一和第二系統一一對應地進行配合。每個扇區都包括一個中間部位、至少一個分隔區，它是在兩個相鄰扇形區的中間部位之間劃定的，控制站有一個能夠把同一無線電資源分配到這兩個相鄰扇形區中間部位的分配裝置。
這樣，在採取了某些措施以後就可以在相鄰兩個扇區中復用同一無線電資源，因此同一無線電資源復用的次數等於扇形區數。
更有利地，網孔的兩個分隔區分別位於對應扇區的兩邊，該分配裝置能把同一無線電資源分配給這兩個區。
由此得到一個可以在其上面能復用無線電資源的面積，該面積對應於整個環形的面積。
此外，該分配裝置用於把不同的無線電資源分配到分隔區和鄰接分隔區的各中間部位。
這樣就確保了將幹擾程度降低到可接受的範圍內。
另一方面，該控制站有一個信號設備，它用以把相同的信號資源分配到一個扇區中和一個由該區的延伸部所確定的中心區內。
此外，該控制站還有一個與該信號設備相配合的定位裝置，它用來根據端點所用的信號資源來測算該端點的徑向位置，以便確定該端點是否在該扇區中或是在中心區內。
另外，在該扇區中端點被編目，該扇形區或有一個前邊緣或者一個後邊緣，或前邊緣和後邊緣，定位裝置還用來對該端點的角位置進行測算，以便確定該端點是否在前邊緣中、中間部位或是在該扇形區的後邊緣中。
為此，扇區的發射裝置有一個波束適宜的和可定向的天線陣，該天線陣位於此網孔的中部，控制站裝有用於控制該發射裝置的控制設備，以使—或者波束具有一個相對於扇區角較大的角度以便傳送信號資源，這樣就可以測定端點的位置。
—或者波束有一個狹角，以便把傳送的通信資源送到兩個邊緣中的一個邊緣內或中間部位。
本發明還將尤其適用在按時分多址運作的數字式蜂窩無線通信網絡中，在該時分多址中把不同的信號資源分送到每個扇區中。
本發明還提供了一種在無線通信網中一個蜂窩中分配無線電資源的方法，該網孔由周圍圍著幾個扇形區的中心區組成，該中心區和所有的扇區都與各自的發射裝置相配合，每個扇區都有一個中心、至少兩個分別位於對應扇區兩邊的分隔區，該方法在於—如果沒有在任何一個扇區中使用無線電資源，則該無線電資源歸於中心區；—如果資源已用於由中心區和兩個與對應扇區中心相鄰的分隔區構成的第一幹擾區之外，則該資源歸於該對應扇形區的中間部位；和—如果資源已用於由中心區和兩個與一分隔區相鄰的中心形成的第二幹擾區之外，則該資源歸於該分隔區。
現在將結合附圖對作為例子而給出的一個實施例進行描述，從而使本發明得到更清楚的了解，其中—
圖1本發明的分區網孔，—圖2實施本發明的天線陣。
兩附圖中的所有部分均有唯一的和相同的編號。
此實施例將與蜂窩式無線通信網聯繫起來而加以介紹，該網絡按照時分多址(AMRT)運作，這主要是所謂的GSM網或類似的網。在這些網中，網孔一詞的概念是很明確的，也就是說將一個地域細分成若干個網孔，同一資源不能同時用於兩個相鄰的網孔中。
根據本發明，網孔一詞只是指網復蓋的面，它與該網孔的周圍環境無關，也就是說，該網孔的周圍可有另外的網孔，也可以沒有另外的網孔。事實上，網孔以其使用的資源為特點。
另一方面，分時多址網要求有一些載波頻率，每個載波頻率被分解成一些連續時幀。一個時幀本身又被分解成若干連續的時間間隔。這樣，一個資源就對應於某一特別載波的一個時間間隔。如果是跳頻，那麼一個資源就對應一個依時間而定的載波所在的頻帶的時間間隔。本發明通常適用於跳頻或不非跳頻網。它們的應用與資源的形式無關。例如AMRF系統。
本發明的分區網孔示於圖1中，該網孔為簡單而大體成一圓形。當然它也可適用於蜂窩網中公知的六角結構。
因而該網孔包括一個呈內盤狀的中心區N，它與該網孔同心。此網孔還有一個外圍圓環區，環的內半徑等於中心區的半徑，而其外半徑等於網孔的半徑。
如圖所示該圓環細分成我們稱之為扇區的相等的四部分。這些扇區由網孔的兩條成90°角的軸線X＇X，Y＇Y所限定。
這樣，圖1中的水平和垂直軸線就限定出了四個象限區，第一象限位於右上方，第二位於左上方，第三位於左下方，第四位於右下方。
位於第一象限的第一扇區S1有一個由第一和第四象限的公共軸線及靠近該軸線的第一象限中網孔半徑所限定的前邊緣AV1。該第一扇區還有一個由第一和第二象限的公共軸線及靠近該軸線的第一象限中的網孔半徑所限定的後邊緣AR1。而且該第一扇區還有位於前邊緣AV1和後邊緣AR1之間的中間區C1。
這裡第二、第三和第四扇區S2、S3和S4的形狀都與第一扇區S1的形狀相同，所以它們各自都是由中間部位C2，C3，C4的前邊緣AV2，AV3，AV4和後邊緣AR2，AR3，AR4構成的。
這些扇形區的大小根據技術準則確定，以便避免所有的幹擾風險。這樣，兩個相鄰邊緣，例如第一扇形區的後邊緣AR1和第二扇形區的前邊緣AV2的大小適於把兩個相鄰中間區之間的相互幹擾率減少到可以接受的程度，這兒的兩個相鄰中間區指的是第一扇形區的中間區C1和第二扇形區的中間區C2。
最好採用如圖2所示的位於中心區N中間的天線系統完成該網孔的運作。
先用一個全方位天線QN，並且每個象限都配有天線陣Q1，Q2，Q3，Q4。用於第一個扇形區的第一天線陣Q1為本領域普通技術人員所熟知的波束適宜的和可定向的天線陣。
波束適合，也就是說能夠改變波束開角，當然最大角QM基本上對應於象限的角度，並且最小角Qm基本上對應於邊緣AV1，AR1的角度。此外，波束是可定向的使得它能夠或復蓋住整個第一象限，或是復蓋兩個邊緣AV1，AR1中的一個邊緣，或是復蓋中間區C1。應該指出的是，中間部位C1可以被角度為(QM—2Qm)的波束全部復蓋，也可以通過小角度波束的掃描方式全部復蓋。
在某些情況下，零定向角天線可以用，以便防止中心區和扇形區之間的相互幹擾。但這種天線並不是解決上述問題的常用辦法。
儘管合適的和可定向的波束天線陣是一個優選的實施方案，但須注意，用其它設備也可以獲得相同的結果。
例如，如果QM為t倍的Qm，可替換的解決方案在於設置t個角度為Qm的單向天線，用以復蓋整個象限區。還可以為每個邊緣AV1，AR1各提供一個角度為Qm的定向天線，並為中間部位C1提供一個角度為(QM—Qm)的單向天線。給出各種不同的可能構形後，為更一般地起見，我們考慮一種能在一個象限或中心區作用的發射裝置。
分別用於第二、三和第四象限區的第二、第三和第四天線陣Q2，Q3和Q4採用與第一象限區中的第一天線陣Q1相同的方法設置到這些象限區中。所以此處不再詳述。
現在將參照GSM系統描述網孔的運行情況。我們將把進行傳送所需要的信號資源和用於完成所述傳送而設計的通信業務資源區別開來。
為網孔設計的控制站可以確保對全向(全方位)天線QN、四個天線陣Q1，Q2，Q3，Q4和所配合的設備進行控制。
一個象限區中的信號由相應的天線陣得到保證，例如第一象限區的信號由第一天線陣Q1來保證。我們記得，該象限區包括扇形區S1以及與該區相鄰並由構成該象限區的兩個半軸線所確定的中心區N的部分P1。
中心區內的通信由全向天線QN來保證，而每個扇形區中的業務由相應的天線陣得到保證。
現在假設端點處在第一象限區中。
控制站有一個用以確定此端點是否處在中心區的部位P1、前邊緣AV1、中間部位C1或是後邊緣AR1中的位置測定裝置。這個與第一象限區天線陣Q1耦連的位置測定裝置首先能測算出端點到網孔中心的距離。
一種適用於GSM的簡單設備在於使用已經為系統所用的信號信息。事實上發射到目的端點的信號中包括一個時基前移(英語為「Timing Advance」)的信息，該信息由該端點發送。此時基前移直接與該端點的距離相關，因為它基本上代表了控制站發射的第一信號，傳送到端點，端點處理，端點發送第一信號收到的第二信號，傳送到第一天線陣Q1和控制站收到所必須的時間。
所以，當該時基前移大於預定的臨界值時，端點處於第一扇形區S1，而在相反的情況下，端點處於相對該扇形區的中心區P1部位中。作為說明，根據現有技術的限制，可以把中心區N的最小半徑限定在300米左右。
另一種設備用以測量端點發射信號的衰減情況，當得知發射功率並測量到天線陣上接收到的功率時，就可以測出該信號衰減。不論測算該距離所用的設備如何，本發明通常都是適用的。
如果端點處於第一扇形區S1中，還必須確定它是在該區的前邊緣AV1中、還是在中間區C1或是在後邊緣AR1中。為此，定位裝置有測量端點角度的設備。該設備對第一天線陣Q1所接收到的來自端點的信號進行分析，以便測算該信號的入射角。這屬於本領域普通技術人員的公知技術，所以不再詳細說明。
顯然，可以用相同的方法在各扇形區中進行位置測定。
現在開始對通信資源的分配問題進行說明。
第一個解決方案是進行靜態分配，也就是說準備有三組資源，每一組資源屬於一個組，而且只屬於一個組。第一組用於中心區，第二組用於中間區，而第三組用於邊緣。在此情況下，當涉及的是把一個資源分配給端點時，就只需在對應於該端點位置的組中選擇一個可自由使用的資源。我們清楚地知道，對於資源利用來講，該第一方案顯然不是最佳的。
第二方案是把資源分成二組，第一組用於中心區，第二組用於所有的扇形區。在此情況下，對於中心區來講，只要如上述那樣，在第一組中選擇一個可自由使用的資源就行了。對於第一扇形區的中間區C1來講，必須選擇第二組的一個資源，而該資源未被用於幹擾區中，幹擾區包括該扇形區S1的前邊緣AV1，前一個扇形區S4的後邊緣AR4，第一扇形區的後邊緣AR1和下一個扇形區S2的前邊緣AV2。在由第一扇形區後邊緣AR1和第二扇形區前邊緣AV2組成的兩個成對的邊緣中的一個邊緣中，必須選擇一個沒用於幹擾區的第二組資源，該幹擾區包括第一和第二扇形區的中間區C1，C2和成對的另一個邊緣。我們很容易把此方法推廣到全部扇區。
第三個更好的方案在於對資源進行整體動態分配。例如可以設計一個表格，表格的行對應於資源，列對應於該網孔的各個部分，即一個是中心區，一個是各對相鄰邊緣，還有一個是每個中間區。當第i個資源用於第j個部分中時，一個指示器就定位在表格的i行和j列的交叉位置。定位方法如下。
在中心區內，如果資源是可自由使用的，即如果它並未用於網孔的任一部分中，則可以對其進行分配。
在中間區CK中，如果一個資源既沒有用於該中間區中，也沒有用於中心區N內，也沒有用於前面的一對邊緣ARK－1，AVK中，而且也沒有用於後面的一對邊緣ARK，AVK＋1中，即使它在別處被用於網孔中，也可以對其進行分配。
在相鄰一對邊緣ARK，AVK＋1中，如果一個資源既沒有用於該對邊緣ARK，AVK＋1中，也沒有用於中心區N中，也沒有用於上一個中間區CK中，而且也沒有用於下一個中心CK＋1中時，就可以對其進行分配。
當資源的分配狀況被顯示出以後，重要的是當端點躍過該網孔任何兩個部分之間的邊界時，對可能出現的問題進行處理。
當該端點離開中心區而進入某一個扇區時，相應地應當改變與該端點相連的發射裝置。作為選擇，可以保留相同的資源，也可以根據上述規則分配不同的資源。
當該端點離開扇區前邊緣AV1而進入該區的中間區C1時，如果同一資源並未用於包括該區後邊緣AR1的一對邊緣AR1，AV1中時，只能保留該資源。反之，必須按照上述規則改變資源。此外，在任何情況下，都可以決定改變資源。
當該端點離開扇區後邊緣AR1而進入該區的中間區C1時，如果同一資源並未用於包括該區前邊緣AV1的一對邊緣AR4，AV1中時，就只能保留相同的資源。反之，必須按照上述規則改變資源。此外，能夠在任何情況下決定改變資源。
當該端點離開邊緣AR1而進入相鄰邊緣AV2中時，就應當相應地改變與該端點相聯繫的發射裝置。作為選擇，可以保留相同的資源，也可以遵循上述規則分配不同的資源。
當該端點離開扇形區的中間區而進入一個邊緣中時，如果同一資源並未用於與該邊緣相鄰的扇區中間區內時，就只能保留相同的資源。反之，必須按照上述規則改變資源。此外，在任何情況下，都可以決定改變資源。
當該端點為進入中心區而離開扇區時，就應當相應地改變與該端點相聯繫的發射裝置。作為選擇，可以保留相同的資源。或者按照上述規則分配不同的資源。
毫無疑問，每天對每次資源狀態的變化重新安排分配表，這種變化可是所述資源成為空閒的，它在蜂窩中位置的改變或重新分配。
可以看到，該方案對於資源分配來講靈活性最大。同樣它可以使一個位於網孔中的端點資源變化次數減到最小。這就是本發明的一個好處，因為這種稱為蜂窩內「交接」過程對於網來講是不利的。
結合附圖描述的實施方案是僅作為例子給出的。當然本發明還適於別的情況。
首先，如果在另一些扇區中人們喜歡保留另一種運行方式，則可以僅僅在相鄰的兩個扇形區內實施本發明。
第二，不論有多少扇區(至少兩個)或是它們的尺度有多大，這都與本發明無關。一個扇區以及它的中間部位的大小可以是任意的，只要遵守上述規則就行。
第三，本發明與所選用的信號類型無關。為了演示發明的應用才選擇了GSM網，該GSM網對信號資源的分配採取了強制措施。
最後一點是，它適於重新對各個扇區進行細分。為了對稱起見，並考慮到描述的簡練性，我們才選擇了把每個扇區分成前邊緣，中間部位和後邊緣，兩個邊緣的大小基本相等。
但本領域的普通技術人員可以清楚地看到，可以對邊緣的大小進行改變，條件是相鄰的一對邊緣對於與這對邊緣相鄰的兩個中間部位之間可能出現的幹擾來講應該有足夠的大小。例如當考慮的是由第一扇區S1後邊緣AR1和第二扇區S2前邊緣AV2構成的一對邊緣時，就可以把所述後邊緣AR1減小直到將其取消，但條件是要相應地增大所述前邊緣AV2。事實上，相鄰一對邊緣確定了一個分隔區，該分隔區應當包括把這些邊緣包含在內的兩個扇區之間的分隔界限，該分隔界限可以在分隔面的內部或外部。
同樣可以這樣考慮如果一個扇區的兩個相鄰的扇區的每個都有一個和該扇區相鄰的邊緣，則該扇區就根本沒有邊緣。例如，可以把第一扇區S1的前邊緣AV1和後邊緣AR1去掉，而保留第二扇區S2的前邊緣AV2和第四扇形區S4的後邊緣AR4，並適當地調整這些邊緣的尺寸。
為簡述起見，實施本發明主要在於下面兩個規則一當端點從中心區移向一個扇區，從一個扇區移向中心區或從一個扇區移向另一個扇區時，就改變發射裝置；一不分配，也不保留那些已連端點所處區域及端點要移向的區域相鄰的區域中已使用的資源。
權利要求
1.一種無線通信網分區網孔用的控制站，所述網孔構成了包括一個中心區(N)和若干個繞此中心區(N)設置的扇區(S1，…，S4)的第一系統，由構成第二系統的發射裝置確保對該網孔的復蓋，所述第一和第二系統一一對應地進行配合，其特徵在於每個扇區包括一個中間區(C1，…，C4)，在兩個相鄰扇區(S1，S2)的中間部位當中至少有一個分隔區(AR1，AV1)，該控制站有一個能把同一無線電資源分配到所述相鄰扇形區(S1，S2)中間區(C1，C2)的分配裝置。
2.根據權利要求1所述的控制站，其特徵在於所述網孔包括兩個從對應扇區(S1)的中間區(C1)兩邊分開的中間隔離區(AR4—AV1，AR1—AV2)，所述分配裝置能把同一無線電資源分配到這兩個區中。
3.根據權利要求1或2所述的控制站，其特徵在於所述分配裝置用於把不同的無線電資源分配到一個分隔區(AR1—AV2)和與這些分隔區相靠近的中間區(C1，C2)。
4.根據權利要求1—3所述的控制站，其特徵在於，它包括一個信號設備，用以把相同的信號資源分配到一個扇區(S1)和一個由該扇區的延伸部位所確定的中心區(N)內的部位(P1)中。
5.根據權利要求4所述的控制站，其特徵在於，它包括一個與所述信號設備配合的定位裝置，它用來根據端點所用的信號資源來測算該端點的徑向位置，以便確定該端點是否處在所說扇區(S1)中或是處在所述中心區(N)的部位(P1)中。
6.根據權利要求5所述的控制站，其特徵在於在所述扇區(S1)中將所述端點編目，該扇區或者包括有一個前邊緣(AV1)或包括一個後邊緣(AR1)，或者包括既有前邊緣(AV1)又有後邊緣(AR1)，所述定位裝置還用以對該端點的角位置進行測算，以便確定該端點是否處在該區S1的前邊緣(AV1)中、在中間部位(C1)中或是處在其後邊緣(AR1)中。
7.根據權利要求6所述的控制站，其特徵在於扇區(S1)的發射裝置有一個波束適宜又可定向的天線陣，該天線陣位於該網孔的中部，控制站還有一個用以控制所述發射裝置的控制裝置，以使—或者所述波束有一個相對於所述扇區(S1)角較大的角度，用以傳送信號資源，這就可以測定端點的位置，—或者所述波束有一個狹角，以便把通信資源發送到兩個邊緣(AV1，AR1)中的一個邊緣內或者送入中間區(C1)。
8.根據權利要求1—7所述的控制臺，其在數字式蜂窩無線通信網中的應用，該網是根據時分多址運行的，其中把不同的信號資源分配給各個扇形區。
9.在無線蜂窩通信網中分配無線電資源的方法，所述網孔由一個被若干扇形區(S1，…，S4)圍繞著的中心區(N)所組成，所述中心區和所有上述扇區均與各自的發射裝置相配合，其特徵在於每個扇區都有一個中間區(C1，…，C4)，和至少兩個彼此從對應扇形區(S1)的中間區(C1)分開的分隔區(AR4—AV1，AR1—AV2)，—如果沒有在任何一個所述扇區(S1，…，S4)中使用資源，則該資源歸於中心區(N)，—如果資源已用於由所述中心區(N)和兩個與所述中間部位(C1)相鄰的分隔區(AR4—AV1，AR1—AV2)所構成的第一幹擾區之外，則該資源歸於所述對應扇區(S1)的中間區(C1)，並且—如果一個資源已用於由所述中心區(N)和兩個與所述分隔區(AR1—AV2)相鄰的中間區(C1，C2)所構成的第二幹擾區之外，則該資源歸於所述中間隔離區(AR1—AV2)。
全文摘要
本發明涉及一種無線電通信網的分區網孔、該分區網孔用的控制站以及在該網孔中分配無線電資源的方法。網孔構成了包括一個中心區(N)和若干個設置在該中心區(N)周圍的扇區(S1，…，S4)的第一系統，由構成第二系統的發射裝置確保對該網孔的覆蓋，第一和第二系統一一對應地進行配合。每個扇區都包括一個中間區(C1，…，C4)，在兩個相鄰扇區(S1，S2)的中間區之間至少有一個分隔區(AR1，AV2)，控制站有一個能把同一無線電資源分配到這兩個相鄰扇形區(S1，S2)的中間區(C1，C2)的分配裝置。
文檔編號H04W16/24GK1119818SQ9510715
公開日1996年4月3日 申請日期1995年5月24日 優先權日1994年5月25日
發明者雅克·布爾茲特因, 阿蘭·齊奧蒂尼, 維諾·庫馬爾 申請人:阿爾卡達移動通信法國公司