CN1287758A

CN1287758A - 实现网络规划的方法和设备

Info

Publication number: CN1287758A
Application number: CN99801965A
Authority: CN
Inventors: 卡利·黑斯卡; 奥利·迫科南; 汗努·考皮南
Original assignee: Nokia Networks Oy
Current assignee: Nokia Siemens Networks Ltd; Nokia Oyj
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2001-03-14
Anticipated expiration: 2019-10-28
Also published as: FI982352A0; EP1040694A1; NO20003373L; CN1135883C; AU1050200A; FI982352A; FI107366B; US6785547B1; NO20003373D0; JP2002529985A; WO2000027149A1

Abstract

本发明涉及在所需区域中实现无线系统网络规划的一种方法和设备。为了确定系统发射机(100、116)的覆盖区域,使用了描述发射机周遭情况的矢量图,前述矢量图包括该区域中反射无线电波的建筑物和表面的描述。在所需区域的不同点测量发射机的信号强度。在本发明方案中,选择区域中点的一个子集,利用射线跟踪方法确定所有子集点之间的路径衰减,在存储器中存储计算得到的值。当在所需区域中进行网络规划时,定位区域中所需点上的发射机(100、116)和接收机(102),利用存储在存储器中的值在发射机和接收机之间的可能的信号传播路径中搜索给定数量的最重要信号路径,利用射线跟踪方法确定接收机位置点上确定的信号路径上发射机的信号强度。本发明的方法和设备可以减少网络规划所需的计算时间。

Description

实现网络规划的方法和设备

本发明涉及在所需区域中实现无线系统网络规划的一种方法和设备，其中使用至少两维矢量图来确定系统发射机的覆盖区域，前述两维矢量图包括该区域中反射无线电波的建筑物和表面的描述。

在构造无线系统时，希望能以最低的可能成本实现所需覆盖区域。在考虑系统中基站的位置时，需要将所需业务容量和实现的覆盖区域考虑在内。其目的是定位基站，使得能够实现广泛的覆盖，基站的位置最好尽可能地远，只要无线电波能够正常传播。

无线网络规划已经有不同的方法和设备。数字图提供了所需区域的地表和建筑物的建模信息，一般将它用作无线网络规划工具。通过矢量图，能够利用计算机计算不同基站位置的覆盖区域和与网络操作相关联的参数。

现有技术方案需要大量的计算容量和时间，因为需要实时计算每个收发信机链路。尤其当利用射线跟踪来对人口密集的区域建模时，计算时间很长，因为人口密集区域包括反射无线电波的大量表面和角落，无线电波从这些表面和角落散射。因此，生成了多种可能的信号路径，计算中必须将这些路径考虑在内。

因此，在确定发射机的覆盖区域时，确定不同区域中的信号衰落是重要的。在模拟系统信号行为时，必须对衰落进行尽可能实际的建模。尤其是在市区环境中，衰落根据基站和终端周围的建筑物、墙和其它散射表面的大小不时变化。

传统的衰落被划分成两种不同类型，快衰落和慢衰落，但这只是非常粗略的划分。实际上，信号的多径衰落由相位差引起，当终端移动时，相位差的变化导致信号强度的往复变化，根据环境的不同，这一般可以在半波长到数百波长的相干距离内看见。

在现有技术方案中，在移动无线系统模拟器中，例如通过COSSAP实现的链路层模拟器中，通过在发射的信号中加入衰减和衰落来模拟衰落。快衰落一般通过模拟基于雷利或Rice分布的静态随机过程来生成。之后，利用适当的滤波器使衰落平均化。

但是，现有技术方法包括多个问题和缺陷。在典型的模拟器中，例如在通过COSSAP实现的链路层模拟器中，接收算法符合实际情况，但是问题在于，信道模型符合实际情况的程度如何。符合实际情况的信道模型可以利用射线或射束跟踪搜索信道模型来实现。但是，这受制于射线跟踪方法所需的计算复杂度，过高的复杂度使得该方法在实际中无法实现。

本发明的一个目的是提供一种方法和实现该方法以解决上述问题的设备。这通过在所需区域中实现无线系统网络规划的本发明方法来实现，其中使用至少两维矢量图来确定系统发射机的覆盖区域，前述两维矢量图包括该区域中反射无线电波的建筑物和表面的描述，其中在所需区域的不同点确定发射机的信号强度。本发明的方法包括以下步骤：选择区域中点的一个子集，利用射线跟踪方法确定所有子集点之间的路径衰减，在存储器中存储计算得到的值，当在所需区域中进行网络规划时，定位区域中所需点上的发射机和接收机，利用存储在存储器中的值在发射机和接收机之间的可能的信号传播路径中搜索给定数量的最重要信号路径，利用射线跟踪方法确定接收机位置点上确定的信号路径上发射机的信号强度。

本发明还涉及一种在所需区域实现无线系统网络规划的设备，包括维护描述所需区域的至少两维矢量图的装置，前述两维矢量图包括该区域中反射无线电波的建筑物和表面的描述，以及在所需区域的不同点确定发射机的信号强度的装置。本发明的设备包括：维护区域中点的一个子集的信息的装置，利用射线跟踪方法确定所有子集点之间的路径衰减的装置，存储计算得到的值的装置，当进行网络规划，利用存储在存储器中的值，在位于所需点的发射机和接收机之间的可能的信号传播路径中确定给定数量的最重要信号路径的装置，利用射线跟踪方法确定接收机位置点上确定的信号路径上发射机的信号强度的装置。

本发明的优选实施例在相关的权利要求中公开。

利用本发明的方法和设备可以实现多个优点。在本发明方案中，从图所描述的区域中选择一组点，事先计算所述点之间的路径衰减，将路径和衰减值存储在存储器中。在实际规划路径过程中，利用所述预先计算的值，从而减小计算量，加快路径规划。

下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明，在附图中：

图1说明了规划系统时可以应用本发明方法的无线系统；

图2a和2b说明了数字图；以及

图3说明了本发明的设备。

本发明的方法最好应用于无线系统规划。图1通过例子描述了典型的无线系统结构的必要部件。该系统包括一组基站100、116和一组通常移动的用户终端102-106，这些终端与基站100、116之一有双向连接108-112。基站100、116将终端102-106的连接传送到基站控制器114，后者将其前转到网络的其它部分和固定网。基站控制器114控制一个或多个基站100、116的操作。数字GSM蜂窝无线系统可以作为按照本发明的系统的一个例子。但对本领域技术人员而言，显然本发明并不局限于此。本发明也可以应用于其它蜂窝无线系统。

在网络规划中，基站100、116最好相距尽可能远，使得每个基站的覆盖区域得以最大，但仍能实现所需的业务容量。在需要引入系统以及扩展已有系统时，例如通过在系统中加入新基站以增加容量时，必须进行网络规划。

矢量图提供了所需区域的地表和建筑物的建模信息，一般将它用作网络规划工具。通过矢量图，能够利用计算机计算不同基站位置的覆盖区域和与网络操作相关联的参数，根据计算结果选择最合适的基站位置。图2通过例子说明了市区矢量图的一部分。该矢量图以所需精度说明了该区域中待考察的建筑物，在较大的全尺寸图中以建筑物特定或街区特定予以描述。图2a所示图包括7个建筑物200-212。实际图自然还可以包括附加的地表属性，而不仅仅是建筑物。

网络规划是一种递归过程，其中基站位于不同的位置，为每一位置点确定基站覆盖区域。本发明方案允许通过事先计算一部分，并将得到的结果存储在存储器中来大大加快覆盖区域的计算。

在本发明方案中，在区域点中选择一个子集，该子集形成了按照图2b的本发明优选实施例中的斜格。但是，这些点并不是从建筑物内部区域选出。利用射线跟踪方法确定所有子集点之间的路径衰减。其实现方式如下：在每个子集点安装一个虚拟发射机，在其它子集点上将不同传播路径考虑在内，计算发射机信号的路径衰减。在计算路径衰减时，考察点间的可能的信号路径，即传播路径，信号沿这些传播路径从一点传播到另一点。在存储器中，存储每个点对之间的路径中最重要的路径和路径衰减。图2b通过例子示出了需要存储在存储器中的两个子集点214和216之间的最重要的路径。路径P1经过墙表面W1和W2。路径P2经过角落C2。路径P3经过角落C1和墙表面W2，路径P4经过角落C4。

计算得到的值，或者子集点间的路径衰减值和点间的最重要信号路径存储在存储器中。路径所经过的建筑物角落和墙表面，或者矢量图上信号路径上散射角落的坐标存储在存储器中。

本发明的网络规划实现方案最好例如通过现代工作站来实现，后者包括高效处理器(300)、工作存储器(302)和磁盘存储器(304)，用于信息和适当软件的长期存储。

该设备包括存储器装置(304)，用于维护描述所需区域并包括该区域中反射无线电波的建筑物和表面的描述的至少两维矢量图。利用处理器(300)和所需软件，通过该设备可以确定所需区域不同点上发射机的信号强度。在本发明方案中，该设备尤其包括存储器装置(302、304)，用于维护区域中点的子集信息，处理器(300)和软件允许利用射线跟踪方法确定所有子集点之间的路径衰减，将计算得到的值存储在能够实现对应的长期存储的磁盘存储器或存储单元。存储单元自然可以通过不同方式实现，例如以硬件方式利用RW-CD驱动器或者利用另一对应的现有技术设备实现。

在利用处理器(300)和软件进行网络规划时，利用存储在存储器中的值确定区域中所需点上发射机或接收机的可能信号传播路径中最重要的信号路径，利用射线跟踪方法在接收机位置点确定的信号路径上确定发射机的信号强度。

在进行实际的网络规划时，基站位于图中所需位置，在图的不同点上估计基站对终端的可听性。因此，在本发明方法中利用存储在存储器中的值。基站和需要检查的终端位置点不一定位于预先计算的点上。但是，在进行以下计算时，存储器中计算的值可以起一定作用。

让我们通过例子详细考察本发明的方案。让我们假定基站位于特定点P₁和终端位于点P₂。需要确定之间的路径衰减的计算点是P₁和P₂。让我们假定预定计算得到的最靠近计算点P₁的点是P_tx1、P_tx2和P_tx3。让我们再假定预定计算得到的最靠近计算点P₂的点是P_rx1、P_rx2和P_rx3。在这些点之间可以得到9种可能的不同路径组合(P_tx1→P_rx1，P_tx1→P_rx2，P_tx1→P_rx3，P_tx2→P_rx2等)。检查全部9种可能性，确定每一路径上的信号强度。因为每个路径都是预先计算的，所以每个点对之间必须考虑在内的最重要信号路径是已知的。因此，事先知道哪个信号路径可以不加注意，哪个则必须考虑在内。这大大加快了网络规划计算。

尽管以上结合附图的例子解释了本发明，但显然本发明并不局限于此，而是可以在后附权利要求书所公开的创新思想范围内有所变化。

Claims

1．在所需区域中实现无线系统网络规划的一种方法，

其中使用至少两维矢量图来确定系统发射机(100、116)的覆盖区域，前述两维矢量图包括该区域中反射无线电波的建筑物和表面的描述，

其中在所需区域的不同点确定发射机的信号强度，其特征在于，选择区域中点的一个子集，

利用射线跟踪方法确定所有子集点之间的路径衰减，

在存储器中存储计算得到的值，

以及，当在所需区域中进行网络规划时，定位区域中所需点上的发射机(100、116)和接收机(102)，利用存储在存储器中的值在发射机和接收机之间的可能的信号传播路径中搜索给定数量的最重要信号路径，

利用射线跟踪方法确定接收机位置点上确定的信号路径上发射机的信号强度。

2．根据权利要求1的方法，其特征在于，在确定所有子集点之间的路径衰减时，将给定数量的不同信号传播路径考虑在内，在存储器中存储不同点之间计算得到的值时，还在存储器中存储与每个值相关联的信号路径。

3．根据权利要求2的方法，其特征在于，在存储器中如下存储信号路径：存储在矢量图信号路径上的反射表面和散射角落的坐标信息。

4．一种在所需区域实现无线系统网络规划的设备，

包括维护描述所需区域的至少两维矢量图的装置(304)，前述两维矢量图包括该区域中反射无线电波的建筑物和表面的描述，

以及在所需区域的不同点确定发射机的信号强度的装置(300)，其特征在于，

该设备包括维护区域中点的一个子集的信息的装置(302、304)，

利用射线跟踪方法确定所有子集点之间的路径衰减的装置(300)，

存储计算得到的值的装置(304)，

以及，当进行网络规划，利用存储在存储器中的值，在位于区域中所需点的发射机和接收机之间的可能的信号传播路径中确定给定数量的最重要信号路径的装置(300)，

利用射线跟踪方法确定接收机位置点上确定的信号路径上发射机的信号强度的装置。

5．根据权利要求4的设备，其特征在于，该设备包括存储所有子集点之间的连接所提供的多个信号路径的装置(304)，这些信号路径的路径衰减较低，以及存储信号路径和信号路径的路径衰减的装置(304)。