DE19516063C2

DE19516063C2 - Verfahren zur Prüfung von Sendefrequenzen und zur Vergabe von Frequenzen für Basisstationen in einem zellularen Funknetz

Info

Publication number: DE19516063C2
Application number: DE19516063A
Authority: DE
Inventors: Mathias Hoder
Original assignee: Deutsche Telekom AG; DeTeMobil Deutsche Telekom Mobilnet GmbH
Current assignee: Telekom Deutschland GmbH
Priority date: 1995-05-04
Filing date: 1995-05-04
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2015-05-05
Also published as: DE19516063A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Sendefrequenzen einer Basisstation eines Funknetzes auf Interferenzen mit Empfangsfrequenzen anhand von Intermodulationsprodukten der Sendefrequenzen untereinander und ein Verfahren zur Vergabe von Frequenzen für Basisstationen eines zellularen Funknetzes, die mit zwei oder mehreren Trägerfrequenzen auf eine gemeinsame Sendeantenne arbeiten, wobei die Sendefrequenzen nach Prüfung auf Störbeziehungen zu benachbarten Basisstationen vergeben werden.

In zellularen Funknetzen werden häufig mehrere Sendefrequenzen einer Basisstation über eine gemeinsame Sendeantenne abgestrahlt. Die überlagerten Sendesignale verursachen in allen nicht linearen Komponenten des Signalweges - das sind insbesondere Sendeendstufen, Kombinierer, Filter, Steckverbinder und Antenne - das Entstehen von Intermodulationsprodukten. Diese können entweder über die Empfangsantenne oder über Duplexfilter in den Empfängereingang der Basisstation gelangen. Ist die Frequenz eines Intermodulationsproduktes gleich oder sehr nahe einer Empfangsfrequenz derselben Basisstation, können schwache Empfangssignale maskiert werden, was letztlich zu einer Minderung der Empfängerempfindlichkeit führt.

Bei einem durch WO 90/10341 bekanntgewordenen Verfahren zur Zuweisung von Frequenzen zu Basisstationen eines Mobilfunknetzes werden für die einzelnen Frequenzen nacheinander jeweils maximale Gruppen von Basisstationen, die noch keine Frequenz erhalten hatten und die alle wegen der Nichtüberschreitung von Mindestanforderungen eine identische Frequenz haben dürften, zusammengestellt. Dabei werden bei der Frequenzvergabe die Störbeziehungen zu den Frequenzen benachbarter Basisstationen berücksichtigt. Die Zielrichtung des Verfahrens ist die Benutzung möglichst weniger Frequenzen.

Im Aufsatz von Münzel, Friedrich: "Ein einfaches Verfahren zur Berechnung von Intermodulationsprodukten bei stark nichtlinearen Vierpolen" erschienen in AEÜ, Band 30 (1976), Heft 7/8, Seiten 325-328, ist allgemein die Berechnung von Intermodulationsprodukten bei stark nichtlinearen Vierpolen beschrieben, wobei das vorgeschlagene Verfahren nur anwendbar ist, wenn die Vierpole mit reinen, rauschfreien Sinussignalen gespeist werden. Das Verfahren beruht auf der Entwicklung der Momentanwertkennlinie der Nichtlinearität in einer Fourierreihe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Prüfung anzugeben, ob eine vorgesehene Kombination von Sendefrequenzen bezüglich der Interferenzwirkung der Intermodulationsprodukte kritisch ist, und ferner eine solche Prüfung bei einem Verfahren zur Vergabe von Frequenzen zu berücksichtigen.

Die Lösung diese Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 3.

Die Prüfung von Sendefrequenzen erfolgt erfindungsgemäß dadurch,

- daß von Eingangsinformationen ausgegangen wird, welche vorgegebene Sendefrequenzen und deren durch ganzzahlige Koeffizienten beschriebenen Frequenzen höherer Ordnung enthalten,
- für die jeweilige Kombination der für die Basisstation vorgesehenen Sendefrequenzen Frequenzen der Intermodulationsprodukte als Summe aller mit den Koeffizienten bewerteten Sendefrequenzen berechnet werden,
- daß zunächst ein sequentielles Festlegen aller Koeffizienten erfolgt, worauf nur diejenigen Koeffizientensätze zur weiteren Berechnung benutzt werden, deren Summe gleich 1 ist,
- daß für den jeweiligen Koeffizientensatz die Ordnung des jeweiligen Intermodulationsproduktes als Summe der Absolutwerte der Koeffizienten berechnet wird,
- daß geprüft wird, ob die Ordnung des Intermodulationsproduktes in einem vorgegebenen Bereich liegt,
- daß zutreffendenfalls zur Bewertung der relativen Amplitude des Intermodulationsproduktes die Berechnung der Anzahl der an der Bildung des Intermodulationsproduktes beteiligten Harmonischen dadurch erfolgt, daß die den Wert 1 übersteigenden Absolutwerte von Koeffizienten jeweils um 1 vermindert und summiert werden,
- daß geprüft wird, ob die somit ermittelte Anzahl der Harmonischen in einem vorgegebenen Bereich liegt,
- daß zutreffendenfalls die Berechnung der Frequenz des jeweiligen Intermodulationsproduktes vorgenommen wird und,
- daß anschließend geprüft wird, ob die berechnete Intermodulationsfrequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzabstandes zu einer Empfangsfrequenz der Basisstation liegt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die obengenannte Störwirkung der Intermodulationsprodukte bei der Ermittlung der für die Basisstationen verwendeten Frequenzen unter Vermeidung von kritischen Kombinationen zu berücksichtigen.

Da die Amplituden der Intermodulationsprodukte höherer Ordnung stark abnehmen, kann im Sinne einer Begrenzung des Rechenaufwandes dabei vorgesehen sein, daß die Koeffizienten mit Werten zwischen -4 und +4 vorgegeben werden.

Erfindungsgemäß ist bei einem Verfahren zur Vergabe von Frequenzen zu Basisstationen eines zellularen Funknetzes, die mit zwei oder mehr Sendefrequenzen auf einer gemeinsamen Sendeantenne arbeiten, wobei die Sendefrequenzen nach Prüfung auf Störbeziehungen zu benachbarten Basisstationen vergeben werden, vorgesehen, daß eine Kombination von Sendefrequenzen für die jeweilige Basisstation auf Intermodulationsfreiheit bezüglich der der jeweiligen Basisstation zugeteilten Empfangsfrequenz überprüft wird, dadurch, daß zunächst die Verfahrensschnitte gemäß Patentanspruch 1 durchlaufen werden. Liegt eine Intermodulationsfrequenz innerhalb des vorgegebenen Frequenzabstandes zur Empfangsfrequenz der Basisstation, dann wird eine andere Kombination von Sendefrequenzen gewählt.

Bei diesem Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn die Vergabe der Sendefrequenzen in absteigender Reihenfolge der Anzahl der Sendefrequenzen je Basisstation vorgenommen wird. Damit werden zuerst für diejenigen Basisstationen Sendefrequenzen festgelegt, welche bezüglich der durch Intermodulationsprodukte bedingten Störungen am kritischsten sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Vergabe von Frequenzen besteht darin, daß in einem ersten Schritt eine gegebenenfalls vorläufige Vergabe der Sendefrequenzen erfolgt, daß in einem zweiten Schritt geprüft wird, ob die der Basisstation zugeteilten Sendefrequenzen bezüglich der Intermodulationsprodukte kritisch sind, wobei gegebenenfalls der erste Schritt wiederholt wird, daß in einem dritten Schritt die Überprüfung der Basisstation zu benachbarten Basisstationen erfolgt und bei Feststellung von Störbeziehungen der zweite Schritt oder erforderlichenfalls der erste und der zweite Schritt wiederholt werden. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß der zweite Schritt ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 ist.

Alternativ kann die im zweiten Schritt vorgesehene Prüfung dadurch vorgenommen werden, daß in einer Tabelle, welche die unkritischen oder die kritischen Kombinationen enthält, den zugeteilten Sendefrequenzen gesucht wird.

Dabei kann der Fachmann bei der Durchführung des ersten und des dritten Schrittes auf bekannte Verfahren zurückgreifen, die beispielsweise durch DE 43 02 228 A1 bekanntgeworden sind.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung von Sendefrequenzen ist in der Figur in Form eines Flußdiagramms dargestellt, das in einem Rechner zur Anwendung kommt.

Für eine Basisstation sind beispielsweise die Frequenzen f(i) mit i - 1 . . . n vorgesehen. Alle sich aus diesen Frequenzen ergebenden Frequenzen von Intermodulationsprodukten folgen der Gleichung f_im = a(1) . f(1) + a(2) . f(2) + . . . + a(n) . f(n) für alle möglichen Kombinationen der Koeffizienten a(i). Da mit zunehmender Ordnung die Amplitude der Intermodulationsprodukte f_im abnimmt, kann bei der praktischen Durchführung des Verfahrens a(i) begrenzt werden, beispielsweise auf Werte -4 ≦ a ≦ 4. Dieser Bereich genügt zumeist, da damit bereits Intermodulationsprodukte bis zur 7. Ordnung erfaßt werden. Größere Werte sind meist amplitudenunkritisch. Außerdem vergrößert sich der Rechenaufwand potentiell.

In einem ersten Schritt 1 des in der Figur dargestellten Verfahrens erfolgt ein sequentielles Festlegen der Koeffizienten a(i). Dabei werden nacheinander alle möglichen Kombinationen der Koeffizienten a(i) erzeugt. Der jeweils entstandene Koeffizientensatz a(1) . . . a(n) wird dann bei 2 daraufhin geprüft, ob die Summe aller enthaltenen Koeffizienten gleich 1 ist. Damit wird eine weitere Rechnung für diejenigen Koeffizientensätze erspart, für welche die Frequenz des Intermodulationsproduktes außerhalb eines für die Empfangsfrequenzen vorgesehenen Bandes liegt. Ist dieses der Fall, wird der Schritt 1 mit der Bildung des folgenden Koeffizientensatzes wiederholt.

Ist jedoch bei 2 die Summe aller Koeffizienten gleich 1, erfolgt die Berechnung der Ordnung O des Intermodulationsproduktes für den aktuellen Koeffizientensatz bei 3. Bei 4 wird geprüft, ob die Ordnung O des Intermodulationsproduktes in einem vorgegebenen Bereich zwischen O_u und O_o liegt. Die Ordnung des Intermodulationsproduktes ist verantwortlich für dessen Amplitude. In Abhängigkeit von den konkreten Parametern der jeweiligen Hochfrequenzeinrichtung werden die Werte O_u und O_o festgelegt. Liegt O außerhalb des vorgegebenen Bereichs, wird bei 1 der nächste Koeffizientensatz berechnet. Liegt jedoch die Ordnung O im vorgegebenen Bereich, erfolgt bei 5 die Berechnung der Anzahl H der an der Produktbildung beteiligten Harmonischen.

Bei 6 erfolgt eine Verzweigung in Abhängigkeit davon, ob die Anzahl H innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt. Ist dieses nicht der Fall, wird bei 1 ein neuer Koeffizientensatz festgelegt. Liegt die Anzahl H jedoch im vorgegebenen Bereich zwischen H_u und H_o wird bei 7 die Frequenz f_im des Intermodulationsproduktes berechnet. Die Beschränkung der Harmonischen hängt ebenfalls stark von den konkreten Parametern der jeweiligen Hochfrequenzeinrichtung ab, inwieweit sie für die Amplitude des Intermodulationsproduktes ursächlich sind. Bei 8 wird geprüft, ob die Frequenz f_im in unzulässiger Nähe einer der verwendeten Empfangsfrequenzen f_e liegt. Ist dieses nicht der Fall, wird bei 9 die verwendete Kombination der Sendefrequenzen als unkritisch erklärt.

Liegt jedoch die Frequenz f_im in einem der verwendeten Empfangskanäle oder gegebenenfalls in einem Nachbarkanal, wird das Verfahren, bei 1 beginnend, mit einer anderen Kombination von Sendefrequenzen wiederholt.

Bei der Vergabe von Sendefrequenzen für Basisstationen in zellularen Funknetzen kann zunächst unter Anwendung bekannter Verfahren eine gegebenenfalls vorläufige Vergabe der Frequenzen erfolgen. Diese Vergabe wird in absteigender Reihenfolge der Anzahl der Sendefrequenzen je Basisstation auf mögliche Störungen durch Intermodulationsprodukte geprüft. Stellt sich dabei für einzelne Basisstationen eine kritische Frequenzkombination heraus, wird die zunächst vorgenommene Vergabe der Sendefrequenzen geändert und die Überprüfung bezüglich der Intermodulationsprodukte wiederholt. Ist diese Prüfung erfolgreich, werden anschließend Nachbarzellbeziehungen überprüft. Abhängig von diesem Ergebnis ist die Vergabe der Sendefrequenzen sowie die Überprüfung bezüglich der Intermodulationsprodukte zu wiederholen.

Claims

1. Verfahren zur Prüfung von Sendefrequenzen einer Basisstation eines Funknetzes auf Interferenzen mit Empfangsfrequenzen anhand von Intermodulationsprodukte der Sendefrequenzen untereinander, dadurch gekennzeichnet,

- daß von Eingangsinformationen ausgegangen wird, welche vorgegebene Sendefrequenzen (f(i)) und deren durch ganzzahlige Koeffizienten (a(i)) beschriebenen Frequenzen (a(i) . f(i)) höherer Ordnung enthalten,
- für die jeweilige Kombination der für die Basisstation vorgesehenen Sendefrequenzen (f(i)) Frequenzen (f_im) der Intermodulationsprodukte als Summe aller mit den Koeffizienten (a(i)) bewerteten Sendefrequenzen (f(i)) berechnet werden,
- daß zunächst ein sequentielles Festlegen aller Koeffizienten (a(i)) erfolgt, worauf nur diejenigen Koeffizientensätze zur weiteren Berechnung benutzt werden, deren Summe gleich 1 ist,
- daß für den jeweiligen Koeffizientensatz die Ordnung des jeweiligen Intermodulationsproduktes als Summe der Absolutwerte der Koeffizienten (a(i)) berechnet wird,
- daß geprüft wird, ob die Ordnung (O) des Intermodulationsproduktes in einem vorgegebenen Bereich liegt,
- daß zutreffendenfalls zur Bewertung der relativen Amplitude des Intermodulationsproduktes die Berechnung der Anzahl der an der Bildung des Intermodulationsproduktes beteiligten Harmonischen dadurch erfolgt, daß die den Wert 1 übersteigenden Absolutwerte von Koeffizienten (a(i)) jeweils um 1 vermindert und summiert werden,
- daß geprüft wird, ob die somit ermittelte Anzahl der Harmonischen in einem vorgegebenen Bereich liegt,
- daß zutreffendenfalls die Berechnung der Frequenz (f_im) des jeweiligen Intermodulationsproduktes vorgenommen wird und,
- daß anschließend geprüft wird, ob die berechnete Intermodulationsfrequenz (f_im) innerhalb eines vorgegebenen Frequenzabstandes zu einer Empfangsfrequenz (f_e) der Basisstation liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten mit Werten zwischen -4 und +4 vorgegeben werden.

3. Verfahren zur Vergabe von Frequenzen zu Basisstationen eines zellularen Funknetzes, die mit zwei oder mehr Sendefrequenzen auf einer gemeinsamen Sendeantenne arbeiten, wobei die Sendefrequenzen nach Prüfung auf Störbeziehungen zu benachbarten Basisstationen vergeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Kombination von Sendefrequenzen (f(i)) für die jeweilige Basisstation auf Intermodulationsfreiheit bezüglich der der jeweiligen Basisstation zugeteilten Empfangsfrequenz (f_e) überprüft wird, dadurch,

- daß von Eingangsinformationen ausgegangen wird, welche vorgegebene Sendefrequenzen (f(i)) und deren durch ganzzahlige Koeffizienten (a(i)) beschriebenen Frequenzen (a(i) . f(i)) höherer Ordnung enthalten,
- daß für die jeweilige Kombination der für die Basisstation vorgesehenen Sendefrequenzen (f(i)) Frequenzen (f_im) der Intermodulationsprodukte als Summe aller mit Koeffizienten (a(i)) bewerteten Sendefrequenzen (f(i)) berechnet werden, wobei die Koeffizienten (a(i)) ganzzahlig sind,
- daß zunächst ein sequentielles Festlegen aller Koeffizienten (a(i)) erfolgt, worauf nur diejenigen Koeffizientensätze zur weiteren Berechnung benutzt werden, deren Summe gleich 1 ist,
- daß für den jeweiligen Koeffizientensatz die Ordnung (O) des jeweiligen Intermodulationsproduktes als Summe der Absolutwerte der Koeffizienten (a(i)) berechnet wird,
- daß geprüft wird, ob die Ordnung (O) des Intermodulationsproduktes in einem vorgegebenen Bereich liegt,
- daß zutreffendenfalls zur Bewertung der relativen Amplitude des Intermodulationsproduktes die Berechnung der Anzahl der an der Bildung des Intermodulationsproduktes beteiligten Harmonischen dadurch erfolgt, daß die den Wert 1 übersteigenden Absolutwerte von Koeffizienten (a(i)) jeweils um 1 vermindert und summiert werden,
- daß geprüft wird, ob die somit ermittelte Anzahl der Harmonischen in einem vorgegebenen Bereich liegt,
- daß zutreffendenfalls die Berechnung der Frequenz (f_im) des jeweiligen Intermodulationsproduktes vorgenommen wird und,
- daß anschließend geprüft wird, ob die berechnete Intermodulationsfrequenz (f_im) innerhalb eines vorgegebenen Frequenzabstandes zu einer Empfangsfrequenz (f_e) der Basisstation liegt,

und, daß bei Vorliegen einer Intermodulationsfrequenz (f_im) innerhalb des vorgegebenen Frequenzabstandes zur Empfangsfrequenz (f_e) der Basisstation eine andere Kombination von Sendefrequenzen (f(i)) gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergabe der Sendefrequenzen in absteigender Reihenfolge der Anzahl der Sendefrequenzen je Basisstation vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt eine gegebenenfalls vorläufige Vergabe der Sendefrequenzen (f(i)) erfolgt, daß in einem zweiten Schritt geprüft wird, ob die der Basisstation zugeteilten Sendefrequenzen bezüglich der Intermodulationsprodukte kritisch sind, wobei gegebenenfalls der erste Schritt wiederholt wird, daß in einen dritten Schritt die Überprüfung der Basisstation die Überprüfung der Sendefrequenzen der Basisstation auf Störbeziehungen zu benachbarten Basisstationen erfolgt und bei Feststellung von Störbeziehungen der zweite Schritt oder erforderlichenfalls der erste und der zweite Schritt wiederholt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im zweiten Schritt vorgesehene Prüfung dadurch vorgenommen wird, daß in einer Tabelle, welche die unkritischen oder die Kritischen Kombinationen von Sendefrequenzen enthält, nach den zugeteilten Sendefrequenzen gesucht wird.