MXPA00012265A - Aparato y metodo para la captacion y el analisis de la propagacion de senales de radio en un sistema sin cables. - Google Patents

Abstract

Un metodo para la recoleccion y evaluacion, para la determinacion de la propagacion de senales de radio a partir de un conjunto incompleto de datos medidos. El presente invento descifra informacion de informacion digital que hay en el canal que se utiliza para relacionar la medicion con una antena o un sector, o ambos, de radio. El proceso de descifrado esta limitado por la interferencia y los niveles bajos de senal: en consecuencia, los datos resultantes tendran ubicaciones o zonas enteras en las que no se puede determinar los codigos de identificacion digital y no se puede identificar la antena de origen de la senal. El presente invento introduce tecnicas de interpretacion de datos geoestadisticos para determinar los valores de nivel de senal en las ubicaciones de las que faltan mediciones. El presente invento puede obtener un conjunto mas completo de datos correspondientes a todos los sectores de la zona de recoleccion de datos, lo que da lugar a una evaluacion mas completa del rendimiento del servicio y a una mayor informacion para el planeamiento. El presente invento, ensena la aplicacion de la elaboracion de modelos de variograma y del kriging para la elaboraci6n de modelos sobre propagaci6n de senales de radio.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA LA CAPTACIÓN Y EL ANÁLISIS DE LA PROPAGACIÓN DE SEÑALES DE RADIO EN UN SISTEMA SIN CABLES ANTECEDENTES DE LA PRESENTE INVENCION El presente invento se refiere a sistemas de telefonía celular y a la elaboración de modelos de sistemas de telefonía celular con el objeto de hacer óptima la utilización del espectro total de radio de que se dispusiere. De modo más especial, el presente invento se refiere a una predicción confiable de la calidad del servicio, sobre la base de una técnica de medición para la reunión discreta de datos sobre la calidad del servicio del sistema celular, sin que se produzca la interrupción de la operación normal y para al análisis complejo de los datos reunidos.

La zona de servicio de un sistema de comunicaciones por radio se divide en dominios conectados de servicio a los que se conoce como células, en los que los usuarios de telefonía por radio (celular) se comunican, a través de enlaces de radio, con la estación de base que da servicio a la célula. A las células se las puede subdividir en segmentos. La estación de base se acopla con la red de la línea de tierra.

Los sistemas comerciales de comunicación móvil de que se dispone en la actualidad constan, típicamente, de pluralidad de células fijas, cada una de las cuales transmite señales hacia, y recibe señales de, unidades móviles que están dentro de la zona de comunicación de esa célula. En los sistemas de AMPS o de FDMA, a cada estación de base se le asigna pluralidad de canales (cada uno de 30 Khz de anchura) dentro de un espectro de frecuencias por el cual se puede comunicar con las unidades móviles. Una unidad móvil que estuviere dentro del alcance de la estación de base se comunica con la estación de base que emplea estos canales. Típicamente, los canales a los que usa una estación de base están separados entre sí de cierta manera (típicamente, salteando 1, 7 o 21 canales intermedios) , que es suficiente como para que las señales que hubiera en un canal cualquiera no interfieran con las señales que hubiera en otro canal al que esa estación de base utilizare. Para conseguir esto, lo típico es que a una estación de base el operador le asigne un grupo de canales, cada uno de los cuales está sumamente separado del siguiente. En tanto y cuanto una unidad móvil se encontrare dentro de la zona en la que la señal proveniente de una estación de base tiene la suficiente intensidad, y se estuviere comunicando con nada más que esa estación de base, no hay interferencia en la comunicación. El presente invento también opera con sistemas de GSM e iDEN que no dependen del mismo método de acceso múltiple por división de frecuencias.

En un tipo frecuente de sistema móvil, que se denomina Acceso Múltiple por División de Tiempos (TD A) -que comprende IS-54 e IS-136, GSM e iDEN- a cada canal de frecuencia se lo subdivide en el tiempo en canales adicionales dentro de cada frecuencia. Cada estación de base envía y recibe en incrementos repentinos de señal durante una cierta cantidad de intervalos, o segmentos de tiempo, diferentes. Estos intervalos de tiempo dentro de las bandas de frecuencias después constituyen en forma efectiva los canales individuales. Con el objeto de distinguir las divisiones de canal que hubiera dentro de una frecuencia y de distinguir canales de frecuencia común entre células que se superponen, se emplea códigos digitales: por ejemplo, IS-136 utiliza Códigos de Colores para la Verificación Digital que son exclusivos del canal que va hacia una célula. GSM usa códigos de identificación para Estaciones de Base.

Con el objeto de permitir que las unidades móviles transmitan y reciban comunicaciones telefónicas cuando las unidades se desplazan por una zona geográfica vasta, por lo normal a cada célula se la ubica de manera tal que su zona de cobertura esté adyacente a, y se superponga con, las zonas de cobertura de varias células más. Cuando una unidad móvil se desplaza desde la zona cubierta por una de las estaciones de base hacia la zona cubierta por otra estación de base, las comunicaciones con la unidad móvil se transfieren (entregan) de una de las estaciones de base a otra, en una zona en que se superpone la cobertura que brindan las células contiguas. Debida a esta cobertura que se superpone, a los canales que se asigna a las células individuales se los elige con todo cuidado, de manera que las células contiguas ni transmitan ni reciban en los mismos canales. Esta separación se consigue, típicamente, mediante la asignación de un grupo de canales sumamente apartados que no se interfieren, a alguna célula central y, después, asignando otros grupos de canales sumamente apartados que no se interfieren a las células que circundan esa célula central, utilizándose un patrón que no vuelve a utilizar los mismos canales para las células que circundan la célula central. El patrón de asignaciones de canal continúa de manera similar con las demás células que están contiguas al primer grupo de células. A menudo, las células adyacentes o que se superponen transmiten en la misma frecuencia y a las células de ambas clases las recibe una unidad móvil de radio. Sin embargo, debido a los códigos digitales que identifican cada cana, la unidad móvil de radio puede procesar la señal adecuada y pasar por alto cualquier recepción adicional.

Es aconsejable proporcionar un proceso mediante el cual la interferencia entre canales del sistema telefónico celular que operaran en la misma frecuencia o en frecuencias adyacentes, o en ambos tipos de frecuencia a la vez, se pudiera predecir con precisión para cada una de las células enteras de todo un sistema, sobre la base de información dinámica correspondiente a la calidad de servicio que se obtiene en uso y para reasignar canales de manera adaptable, sobre la base de la calidad de servicio en uso para la interferencia, de manera de llevar a lo máximo la capacidad al mismo tiempo que se hace mínima la interferencia total dentro del sistema.

COMPENDIO DEL PRESENTE INVENTO El rendimiento, en cuanto a calidad de evaluación del servicio, es la meta de la recolección y del análisis que se enseñan en el presente invento. El ensayo de desplazamiento mide la propagación de RF de un sistema celular. La calidad del rendimiento en servicio se establece a través del análisis de los datos que se midiera en el desplazamiento de ensayo. El ensayo de desplazamiento se utiliza para ayudar en la evaluación del sistema, para determinar la ubicación de células y la distribución de canales, y para evaluar la interferencia en el sector. Se analiza una zona de servicio celular y se establece una ruta de desplazamiento. La determinación de una ruta adecuada y efectiva de desplazamiento es esencial para hacer la evaluación adecuada del sistema. La ruta de desplazamiento se basa sobre un análisis complejo del sistema, que comprende sus aspectos electrónicos y geográficos. Una vez que se hubo establecido una ruta de desplazamiento, se conduce un vehículo, o más de uno, a través del sistema celular, para recoger datos. Los vehículos están provistos con receptores de radio para detectar la intensidad de la señal proveniente de los emplazamientos de células y con equipo para determinación de la posición, tal como receptores de GPS, para establecer la ubicación correspondiente a una señal recibida. Los vehículos también están equipados con equipo para la recolección de datos, tal como computadoras para la recolección y la correlación de datos.

Al sistema de medición típicamente se lo instala en un vehículo. Los datos se recogen a medida que el vehículo viaja por una ruta predeterminada dentro de la zona de servicio. Al sistema de medición también se lo puede emplear para recoger datos dentro de un edificio, aunque esto exige un mecanismo diferente para el proporcionamiento de la información de puesta en posición. El sistema típico de medición consiste en un receptor de exploración, un GPA y una computadora de regazo: el receptor de exploración produce mediciones del nivel de señal correspondientes a una lista predeterminada de canales, en tanto que el GPS brinda información sobre puesta en posición (latitud / longitud) . La computadora de regazo hace el registro cronológico del nivel de las señales y de la información sobre puesta en posición durante el suceso de medición.

Un receptor de barrido sintonizado en una frecuencia en particular no puede distinguir entre señales separadas en esa misma frecuencia y, en consecuencia, no tiene la capacidad de determinar si una señal se origina desde una antena de célula o desde más de una, en un sistema de AMPS / FDMA. Debido a la superposición de señales cuando todas las ubicaciones de célula están activas, los vehículos de ensayo no pueden establecer con precisión el nivel de señal proveniente de un emplazamiento dado de antena. El nivel de una señal recibida puede ser la combinación de señales provenientes de más de una estación de base. Con el objeto de evitar este problema cuando se hace el ensayo de desplazamiento de un sistema de AMPS, antenas individuales de cada sector se ponen en un estado de transmisión constante en una sola frecuencia particular distinta de todos los demás sectores. A esto se lo conoce comúnmente como señal de manipulador abierto o de radiofaro: al sintonizárselo en una frecuencia en particular, el receptor que estuviere a bordo de un vehículo de ensayo puede determinar con precisión la estación de base correspondiente a la señal recibida y puede determinar el nivel de señal proveniente de ese sector solo.

En el ensayo por manipulador abierto, en cada sector se establece un canal único de ensayo que se propague hacia el interior de una zona de medición. Al establecer un canal único de ensayo en un sector, las mediciones correspondientes a un canal dado se pueden asociar de manera positiva con el sector fuente. Esta metodología para establecer el canal único de prueba exige que se haga modificaciones al sistema: al canal de prueba se lo pone en una modalidad tal que transmite una señal constante, a la que se hace referencia como "dejar en manipulador abierto" . Además, el mismo canal (y, en ocasiones, los canales adyacentes) se apaga ("bloquea") en todos los demás sectores que se propagan hacia el interior de la zona de medición. El proceso de dejar en manipulador abierto y de bloquear canales precisa que a muchos canales se los saque de servicio para que se lleve a cabo esta recolección de mediciones. Por consiguiente, la recolección de mediciones se limita a períodos en los que hay pocos móviles operando en el sistema; típicamente, desde las 22:00 hasta las 05:00.

Si la cantidad de sectores que se propagan hacia el interior de una zona de medición es mayor que la cantidad de canales disponibles para puesta en manipulador abierto, se lleva a cabo una serie de desplazamientos que se superponen. En esta situación, a un subconjunto de sectores se le asigna canales de puesta en manipulador abierto, en tanto que a las mediciones se las lleva a cabo en una zona. Después, a la zona se la vuelve a recorrer con un subconjunto diferente de canales de puesta en manipulador abierto asignados a sectores. Este proceso se repite hasta que se hubiera obtenido mediciones para cada sector que se propaga hacia el interior de la zona de medición.

La meta de la recolección de datos medidos es obtener un conjunto completo de mediciones en cada ubicación. Por completo se quiere decir que se obtuvo una medición para cada sector o que se determinó que el sector está por debajo de un nivel de señal que el receptor de exploración puede detectar.

En los sistemas IS-54 e IS-136 de TDMA, GSM e iDEN, la señal contiene un componente de información digital que identifica la antena de transmisión de una señal particular en una frecuencia en común. No es necesario poner estaciones de base en manipulador abierto, con el objeto de distinguir emplazamientos de ubicaciones de células. Un ensayo de desplazamiento se puede llevar a cabo durante la operación normal del sistema de radio. El equipo de recepción que va en los vehículos de ensayo por desplazamiento pueden determinar el sector de transmisión, sobre la base del Código de Color para Verificación Digital, DVCC, que se asignara a cada sector. La señal de radio correspondiente a la recolección de datos se puede obtener mediante el empleo de equipo de ensayo diseñado para sistemas de TDMA, tales como el Sistema de Ensayo de Desplazamiento E747A TDMA Drive - Test System, de Agilent Technologies, y el Receptor de Exploración SeeGull de Dynamic Telecommunications . Los receptores de exploración se deben combinar con equipo de control y de localización de posición, así como con elementos para recolección y manejo de datos .

El receptor de exploración tiene la capacidad de llevar a cabo medidas y de descifrar un "código de color" que se transmita en un canal digital . El código de color es una señal digital característica que se incorpora en la información que transmite el canal : mediante la asociación de la combinación de canal y de código de color que detecta el receptor, con la combinación que se sabe que existe en un sector, el nivel de señal medida se puede asociar a un sector en particular. Esto presupone que cada combinación de canal y de código de color brinda un identificador único, . lo que se puede hacer posible con la introducción de unas pocas modificaciones en el sistema.

A la capacidad de descifrar el código de color en un canal la afectan los niveles bajos de señal y la interferencia. La probabilidad de descifrar el código de color disminuye debido a estos factores. En consecuencia, el sistema de medición puede no ser capaz de descifrar un código de color en algunas ubicaciones. Los datos resultantes son incompletos debidos a brechas en las mediciones correspondientes a sectores afectados.

En algunos sistemas resulta posible aumentar la probabilidad de obtener un código de color, intentando efectuar descifrados rápidos en cada canal que se utiliza en un sector. En especial, cuando al descifrado lo afecta la interferencia, puede ser posible obtener un descifrado en un canal que no esté recibiendo interferencia. Existen tres situaciones factibles en las que esto podría ocurrir.

Primera: si la señal de interferencia hace la transición a esfumado momentáneo, esto puede brindar la oportunidad para hacer la reducción de la interferencia y para descifrar la señal en el canal que se está vigilando.

Segunda: la combinación de canales que se usa en el sector sometido a vigilancia puede ser diferente de los canales que se emplea en el sector que interfiere, con lo que proporciona uno, por lo menos, de los canales no comunes con el sector vigilado y el sector de interferencia y, de ese modo, un canal que no está recibiendo interferencia.

Tercera: cuando los canales se vuelven inactivos al no llevar tráfico, resulta posible obtener una oportunidad de no interferencia en, cuando menos un, canal del sector que se está sometiendo a vigilancia.

Estas técnicas pueden reducir de manera importante, pero no eliminar, las lagunas en los datos de medición.

Aún con TDMA, la información por DVCC que se obtuviera por ensayos de desplazamiento puede ser incompleta o carente de precisión o adolecer de ambas cosas a la vez. Por ejemplo, si se asigna todos los sectores y canales de una ubicación en particular, el equipo de recepción podría medir potencia de RF en bruto; sin embargo, al equipo de ensayo le puede no ser posible identificar una señal en un emplazamiento en particular. Las anomalías momentáneas de los sistemas también pueden crear puntos o agujeros de bajada en la recepción durante la realización del ensayo de desplazamiento, con lo que se interfiere con la recolección de mediciones del nivel de señal en un sistema celular que utilizare un sistema de medición. Algunas condiciones físicas, tales como puentes o túneles o ambos a la vez, pueden producir anomalías o un aumento de la interferencia o ambas cosas a la vez, con el resultado de que se efectúa la normalización de los datos. Asimismo, el factor de conflabilidad en la medición de señales, que en la presente solicitud de patente se enseña como proporción de errores, pueden causar la asignación de peso variable del análisis a ciertos datos que se hubiere recogido .

El presente invento enseña la instrumentación de técnicas de ponderación de la recolección de datos y de análisis geoestadístico, en la evaluación de datos que se recogiera durante un desplazamiento. Originalmente halladas en el campo de la minería y de la exploración de petróleo, el presente invento enseña la aplicación de técnicas geoestadísticas para interpretar mediciones dispersas. El presente invento reconoce la factibilidad de aplicación de estas técnicas a la evaluación de datos provenientes de ensayos de desplazamiento y enseña el método para la aplicación del análisis geoestadístico a una región geoespacial de un ensayo de desplazamiento dentro de un sistema celular. Estas sensatas técnicas, cuando se las aplica de la manera que se enseña en la presente, tienen la capacidad de interpolar información para ubicaciones en las que no se dispusiere de mediciones. El proceso considera que la correlación direccional de datos proporciona una estimación sin sesgo. En particular, el empleo de kriging hace honor a la naturaleza variable de los datos en una relación geoespacial.

La factibilidad de aplicación de la geoestadística a la exploración geológica se puede hallar, por ejemplo, en la patente estadounidense 5.729.451, concedida a Gibbs y col.: Gibbs enseña un aparato y un método de fusión de datos para una estación de trabajo, aparato y método que utilizan algoritmos y se pueden usar para aplicaciones tales como, por ejemplo, la elaboración de modelos hidrogeológicos, la elaboración de modelos de flujo hidrológico en estado estacionario, la determinación de la incertidumbre en el transporte, la fusión de flujo / transporte, el manejo de las reservas de petróleo, el desarrollo del suministro de agua y los proyectos de ingeniería geotécnica.

El empleo de técnicas geoestadísticas, tal como se enseña en la presente, permite que a los vacíos que hubiere en los datos de medición se los interpole, lo que, en consecuencia, da por resultado un conjunto completo de mediciones en cada ubicación. Por añadidura, resulta posible interpolar valores en zonas en las que no se había intentado levantar mediciones. Por ejemplo, típicamente no es factible obtener mediciones correspondientes a cada calle de una red celular: estos métodos permitirían que se interpole valores para calles para las que no se hubiera hecho mediciones y para ubicaciones situadas entre caminos.

Además de los valores de medición reales, existe información que se puede emplear para brindar una interpolación más precisa. Los algoritmos de interpolación pueden utilizar valores de propagación modelados en calidad de información secundaria, para apoyar la estimación. Asimismo, en los casos en los que pudiera no ser posible relacionar una medición con un sector en particular (debido a que no se pudiere descifrar un código de color) , a la información sobre medición todavía se la puede usar para determinar una cota superior del nivel de señal que estaría presente en una ubicación.

Por ejemplo, los canales de control (y los canales de puesta en manipulador abierto) transmiten una señal continua. Cuando se obtiene una medición en estos canales se asegura que el nivel de señal que recibe un sector cualquiera que utilice ese canal en una modalidad así esté por debajo del valor medido. Esta información sobre cota superior se puede incorporar para la obtención de una estimación más precisa. Éstos, y otros, aspectos del presente invento se comprenderán mejor en referencia a la descripción detallada que viene a continuación, que se debe tomar en conjunto con los dibujos, en los que al mismo elemento se le aplica la misma designación en todas las diversas vistas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un mapa, que sirve de ejemplo, de una parte de un sistema de telefonía celular. La figura 2 es un mapa de planeamiento de un ensayo de desplazamiento que se proyecta sobre el sistema de telefonía celular de la figura 1. La figura 3 es un mapa, que sirve de ejemplo, de una zona que ilustra la ubicación de seis emplazamientos de células, y un plan ejemplar de mapa de desplazamiento para la evaluación de los emplazamientos. La figura 4 es una vista gráfica que ilustra datos en bruto sobre intensidad de señal RF, que sirven como ejemplo, a los que se obtuviera en un ensayo de desplazamiento ejemplar, correspondientes a la figura 3. La figura 5 es una- vista gráfica que ilustra datos ilustrativos, provenientes de señales en código digital que se descifraran con suceso, obtenidos en una ensayo ejemplar de desplazamiento, correspondientes a la figura 3. La figura 6 ilustra la aplicación de una cuadrícula de cajón a la zona de ensayo. La figura 7 es un variograma que ilustra la correlación decreciente, a medida que aumenta la distancia con un estrato plano . La figura 8 es un diagrama que ilustra el rellenado de puntos faltantes de información, mediante el empleo de los métodos geoestadísticos que enseña el presente invento. La figura 9 es un diagrama de los datos provenientes de un ensayo de desplazamiento que sirve de ejemplo, después de la interpretación geoestadística .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES PRÁCTICAS QUE SIRVEN DE EJEMPLO Las figuras 1 y 3 ilustran mapas urbanos ejemplares de partes de sistemas celulares que sirven de ejemplo. Los mapas de las figuras 1 y 3 también ilustran la ubicación de pluralidad de emplazamientos ejemplares de células con estaciones 13 de base. El emplazamiento se puede dividir en tres segmentos, o más, mediante el empleo de antenas direccionales . A los emplazamientos se los podría dividir en una cantidad cualquiera de segmentos que comprendan un solo segmento por célula: en la figura 1 se ilustra tres segmentos, pero nada más que a guisa de ejemplo. El sistema puede tener células 13 adicionales, a las que no se ilustra, que se superponen para brindar una cobertura efectiva en la región del sistema celular que se ilustra en las figuras 1 o 3, o en ambas a la vez.

La figura 2 ilustra un plan 15 de ruta ejemplar para la realización de un ensayo de desplazamiento, superpuesto sobre el sistema celular que se ilustra en la figura 1. La figura 3 ilustra un plan de ensayo de desplazamiento para el sistema de los emplazamientos RF1 a RF6 de células. El plan 15 de desplazamiento es una ruta cuidadosamente determinada que habrá de brindar una cobertura del sistema celular de máxima eficacia. El plan 15 de desplazamiento se establece a través de la evaluación de la distribución de las antenas 13 del sistema celular y a través del análisis de los rasgos geográficos de la zona del sistema celular. Los criterios que se siguiera para el planeamiento del ensayo de desplazamiento se describen con más detalle en las solicitudes copendientes del cesionario en común.

Tal como se detallara en las solicitudes copendientes, a un vehículo equipado con equipo adecuado para la recepción y la medición de señales celulares se lo conduce a través del sistema celular, de acuerdo con el mapa del plan para el ensayo de desplazamiento, para que recoja datos reales sobre recepción de señales. Se toma una cantidad estadísticamente significativa de mediciones 17 por todo el sistema celular, tal como se ilustra en las figuras 4 y 5, para establecer la intensidad relativa de señal entre cada estación 13 de base y cada ubicación de unidad móvil . La pérdida de propagación de la señal se mide en dB. A medida que disminuye la intensidad de la señal recibida, adquiere una mayor pérdida de propagación o atenuación de la señal, que se registra en forma de número positivo mayor de dB. Por ejemplo, en la figura 8, la pérdida de propagación que se mide en la ubicación 19 está entre +94 y +114 dB (una caída de pérdida de propagación de, cuando menos, 94 dB, respecto de la intensidad original de señal que se midiera en la antena) . La pérdida de propagación en la ubicación 21, que está más alejada de la antena RF1, se mide entre +154 y +174 dB (una caída de pérdida de señal de, cuando menos, 154 dB, respecto de la intensidad original de señal que se midiera en la antena) . Cuanto mayor el número positivo, menor la intensidad de la señal en la ubicación en la que se hace la medición. La zona 23 está entre 114 y 134, y la zona 25 está entre 134 y 154.

Un ensayo de desplazamiento no puede cubrir toda la superficie de un sistema celular. La cobertura total del desplazamiento es, al mismo tiempo, impráctica e imposible: es impráctica debido a las limitaciones de tiempo y recursos que padecen los ensayos de desplazamiento. Es imposible porque algunas partes de un sistema celular son inaccesibles, debido a obstáculos naturales y artificiales. Los datos que se obtienen mediante el proceso de ensayo de desplazamiento también son incompletos, inclusive en las zonas que se hubo sometido a prueba, debido a las imperfecciones intrínsecas de las condiciones reales de medición, aun si se viaja muchas veces por partes del plan de desplazamiento. En la mayoría de los casos, si se recorre más de una vez secciones del plan de desplazamiento, la repetición de una sección del plan de desplazamiento acumula resultados que difieren para las mismas ubicaciones de móviles. A estas diferencias hay que ponderarlas y tomarlas en cuenta.

Debido a que entre las decisiones que se toma para el planeamiento celular figuran la ubicación del emplazamiento y la interferencia entre canales se determina, en la actualidad, sobre la base de este conjunto imperfecto de datos, hay que emplear un método confiable y sensato para la interpretación dé los resultados de los ensayos de desplazamiento. El presente invento enseña las técnicas que se ha de aplicar a los resultados de los ensayos de desplazamiento para hacer la mejor determinación a partir de los datos disponibles, de modo de estimar los parámetros que se necesita. Debido a que la distribución de la señal de Rfy la asignación de canales con complejas, incluso un conjunto grande de datos puede no resultar suficiente como para resolver con precisión las propiedades reales de distribución que determinan el rendimiento de la calidad del servicio celular. Es importante que se lleve a cabo un análisis de los datos que se recogiera durante los ensayos de desplazamiento, para llenar las lagunas de una manera tal que sea, al mismo tiempo, precisa y sensata. El algoritmo para la resolución de los datos de modo de obtener un conjunto completamente utilizable de datos también tiene que tomar en cuenta la estimación del error de elementos particulares del conjunto de datos .

Las técnicas de análisis geoestadístico brindan una manera de describ-ir la continuidad espacial que es un aspecto esencial de muchos fenómenos naturales y proporciona adaptaciones de técnicas clásicas de regresión para aprovechar esta continuidad. En geoestadística, la aplicación de algoritmos sumamente desarrollados a los que se modifica para los parámetros de la provisión de servicio celular, tal como se enseña en el presente invento, brinda resultados significativamente mejores respecto de otras técnicas de regularización de datos.

La aplicación de técnicas geoestadísticas al análisis de datos provenientes de ensayos de desplazamiento en un sistema celular es un proceso que consta de muchas partes. El proceso comprende los siguientes elementos para la interpretación de los datos recogidos: formación de cajones, fusión y técnicas de Krige : Primero, a los datos se los reúne por medio de un método de ensayo por desplazamiento. En un método de puesta en manipulador abierto para la recolección de datos, figura 4, los datos que se midió son potencia RF en bruto en una frecuencia dada, tal como se los mide en una ubicación en particular. Esta forma de colección de potencia RF en bruto da una cantidad de lecturas de potencia RF correspondientes a la ubicación de la lectura de potencia. Tal como se ilustra en la figura 4, la medición de la potencia de RF brinda un conjunto casi continuo de datos, porque la potencia de RF se detecta aun si la intensidad de la señal es débil o tiene interferencia .

Cuando se mide la potencia de RF en una frecuencia dada, un ensayo de desplazamiento da resultados en casi todas las ubicaciones, porque el receptor casi siempre recibirá una lectura de señal, que llega hasta la captación de un umbral de nivel de señal que es detectable por el receptor de exploración: por consiguiente, en el conjunto de datos que se recojan durante un ensayo de desplazamiento habrá pocas lagunas en las mediciones.

Con el método de no puesta de palanca abierta que obedece al presente invento, figura 5, el equipo de recolección no sólo debe determinar la intensidad de la señal sino, también, descifrar el código digital relacionado con la señal que identifica el canal digital o la antena emisora, o ambas a la vez. Descifrar con precisión una señal digital es más difícil que la recepción de RF en bruto, y precisa de una recepción de señal más fuerte o más clara o que sean ambas cosas al mismo tiempo. La incapacidad para descifrar un código digital debido a la intensidad de la señal, la interferencia u otros factores puede llevar a la existencia de lagunas de importancia en la recolección de datos, tal como se ilustra en la figura 5. La existencia de lagunas en los datos recogidos da origen a la necesidad de la interpretación estadística de los datos, tal como se la enseña en el presente invento, para llenar las lagunas.

La zona de medición se divide mediante una cuadrícula, figura 6, en cajones que tienen una superficie geográfica predeterminada. A los datos recogidos, figura 5, se los agrupa en cajones de ubicaciones de datos físicamente cercanas. A todos los puntos de información que se hallaren dentro de un solo cuadrado o cajón de la cuadrícula se les extrae el promedio, para establecer un solo valor para cada cuadrícula. Este cálculo del promedio de los datos reduce las distorsiones que podrían ser resultado de una cantidad mayor de mediciones en algunas zonas y una menor concentración de las mediciones en otras zonas. Cuando se efectúa un ensayo de desplazamiento, la toma de muestras se lleva a cabo a velocidad constante; sin embargo, la velocidad de desplazamiento del vehículo que está recogiendo las muestras puede variar y, en consecuencia, en una zona por la que el vehículo se estuviera desplazando con más lentitud se obtendrá una cantidad mayor de muestras. De ciertas zonas se puede tomar una mayor densidad de muestras, debido al tráfico lento o a otros factores, y de otras zonas la toma de muestras puede ser menos densa debido al tráfico rápido, a la mala recepción o a otros factores.

Después de la recolección y del cálculo del promedio de los datos por cajones, a esos datos se los analiza para rellenar los puntos faltantes de información con estimaciones precisas. Con el objeto de aplicar con precisión las técnicas de análisis geoestadístico , tales como las de Kriging, se tiene que llevar a cabo una evaluación de los datos para establecer la varianza de ellos sobre la base de la separación de los puntos de información, y se tiene que determinar una correlación de la varianza sobre la base del tamaño de la separación. A este análisis se lo conoce como desarrollo de un variograma para el conjunto de datos.

Mediante la aplicación de las enseñanzas del presente invento resulta posible emplear una toma de muestras de datos DVCC y obtener resultados confiables. El modelo de kriging debe tomar en cuenta la tendencia (disminución de la pérdida de propagación) en el cómputo y la elaboración del modelo del variograma. La propagación de la RF exhibe propiedades no estacionarias (tendencia) que se adaptan en el modelo de análisis que se enseña en la presente.

Un curso de trabajo para el análisis generalizado de datos que obedeciere al presente invento consta de: análisis del variograma: tendencia,, reducción de escala, omnidireccional , anisotropía (correlación direccional en los datos) ; elaboración del modelo de variograma; interpolación por kriging; postanálisis; histogramas y representaciones gráficas de cruzamiento.

El desarrollo de un variograma adecuado exige un modelo de continuidad especial. El propósito del análisis de continuidad espacial es cuantificar la variabilidad de las mediciones sobre Pérdida de Propagación, con respecto a la distancia y la dirección. Se toma en cuenta la ubicación geográfica, cuando los datos exhiben una correlación direccional, propiedad que se conoce como anisotropía.

La cuantificación de la información espacial entraña la comparación de valores de datos que se hubo medido en una de las ubicaciones, con los valores del mismo atributo medidos en otra ubicación. Por ejemplo, es más probable que dos mediciones muy próximas entre sí de pérdida de propagación presenten valores similares, que dos mediciones muy separadas de pérdida de propagación. Al determinarse la correlación con respecto a la distancia de separación, se puede hacer estimaciones de las ubicaciones no medidas, sobre la base de los valores que se hubiera registrado en las ubicaciones medidas .

Para cada acimut y distancia de retardo (separación) que se estudiare, a todos los valores medidos se los puede correlacionar en forma espacial y expresar como un valor estadístico que se conoce como variograma, y se lo calcula mediante el empleo de la expresión siguiente: Y(h) = ?f ZfxD - Z(Xj+h)lñ 2n donde : Z(xi) = es la ubicación de la muestra en xi Z (xi+h) = es Ia ubicación de la muestra en xi + la distancia de retardo, h n = el número de pares de datos.

El término y^ del variograma es una medida de la falta de similitud, o varianza creciente como función de la distancia. El variograma es la suma de las diferencias al cuadrado de todos los pares de datos que caen dentro de un retardo, dividida por el doble de la cantidad de pares que se hallare para ese retardo. El cálculo y la representación de Y(h) como función del aumento de distancia del retardo, h, da por resultado una representación gráfica del variograma experimental, figura 7.

Con el aumento de la distancia, y<h) tiende a alcanzar un valor constante, que se conoce como el estrato (la línea horizontal de puntos, figura 7) . Para un variograma, el estrato plano es la varianza (s2) de los datos medidos. La distancia a la cual el variograma alcanza el estrato se denomina alcance o longitud de correlación. El estrato y el alcance son propiedades útiles cuando se hace la comparación de tendencias direccionales en los datos. La figura 7 ilustra un variograma anisotropo hipotético que muestra un alcance en escala corta de correlación de 800 metros, y un alcance en alcance de escala larga de 2200 metros.

El análisis de la continuidad espacial es uno de los pasos más importantes en el estudio geoestadístico, debido a que sobre él influye poderosamente los resultados del kriging y de la simulación condicional, y las incertidumbres con ellas relacionadas. Las aplicaciones de kriging y de simulación condicional demandan el conocimiento de la función del variograma para todos los posibles distancias y acimuts. Esto precisa un modelo del variograma experimental, con el objeto de conocer la varianza en una ubicación cualquiera, no únicamente a lo largo de vectores específicos interdistancia, correspondientes a las clases angular / distancia.

Para entender diversos aspectos del variograma de RF 1, se calcula diferentes variogramas experimentales, entre ellos el de alcance cercano, anisótropo de largo alcance y omnidireccional de largo alcance. El variograma de alcance cercano y los variogramas de largo alcance correspondientes a RF demuestran que los datos de RF tienen una tendencia intrínseca a disminuir la potencia en función de la distancia. A los datos con tendencia intrínseca se los denomina no estacionarios y tienden a no aplanarse en el estrato (varianza = 1,0) : en vez de eso, continúa aumentando en varianza de acuerdo con la distancia. Se espera una no estacionaria porque la Pérdida de Propagación (señal) cae en el Espacio Libre como, aproximadamente, 20 íogio [RL donde R es la distancia que hay hasta la antena. La elaboración correcta del variograma requiere la eliminación de la tendencia para evitar el sesgo de los valores interpolados durante el análisis geoestadístico de los datos.

La práctica de la validación cruzada se utiliza para someter a prueba la "bondad" del modelo espacial y el diseño de la elipse de búsqueda. El procedimiento compara los valores que se volviera a estimar con los valores medidos, exactamente del mismo modo en que se calcula los residuos entre los valores pronosticados y medidos en la regresión o el análisis de la varianza.

Después de que hubo establecido los variogramas correspondientes a los datos recogidos, a los datos se los manipula más por medio de la interpolación por kriging para determinar los valores correspondientes a las ubicaciones de los datos f ltantes. El contorneado de datos a mano o mediante computadora utiliza algún tipo de procedimiento de interpolación. Hay muchos algoritmos que se emplea en la transformación por computadora, todos los cuales demandan que se satisfaga algún criterio. La distancia ponderada en sentido inverso es un algoritmo de uso común para representación matemática y su formulación se entiende con facilidad. Las ponderaciones que se emplea en el proceso de interpolación se basan sobre cuánto de lejos el punto de control (valor medido) está de la ubicación del blanco (centro del cajón) . De ese modo, los puntos de control que están más próximos a la ubicación del blanco reciben ponderaciones más elevadas. Sin embargo, si los datos exhiben una poderosa anisotropía de ahí no se desprende que el punto más próximo de control deba recibir la ponderación mayor: en vez de eso, los puntos más distantes de control necesitan tener una influencia mayor sobre el valor interpolado.

El kriging es una técnica de interpolación geoestadística . Tiene un método lineal único para promedios ponderados, similar a la distancia ponderada inversa, pero las ponderaciones del kriging dependen del modelo de variograma de correlación espacial .

La figura 8 ilustra los resultados del kriging correspondientes a los datos recogidos, según lo que se ilustra en la figura 5 en todas las ubicaciones de cajón. La figura 9 ilustra los detalles de la zona del centro comercial de la ciudad, en la vecindad de la RFl de la figura 3.

Perfeccionamientos en la aplicación de las técnicas de análisis geoestadísticos se pueden hacer mediante el empleo de Coordenadas Polares, para investigar tendencias y el desarrollo del variograma; el empleo de conjuntos más complejos de datos para investigar el efecto de la topografía, el agua y de otros factores físicos. Se puede instrumentar el empleo de co-kriging para obtener asistencia en la cuantificación del error mínimo de medición para el mejoramiento de la aproximación de ubicaciones en las que no se hiciera mediciones y para reducir a lo mínimo los efectos de la deriva y determinar el tamaño óptimo de los cajones.

Aunque al presente invento se lo describió en función de realizaciones prácticas de preferencia, se sobreentiende que los expertos en esta tecnología podrían introducir diversas modificaciones y alteraciones, sin que por ello se produzca el alejamiento ni del espíritu ni de los alcances generales del presente invento. En consecuencia, las realizaciones prácticas que se describiera más arriba en carácter de ejemplo están destinadas a ser ilustrativas en todo sentido, antes que restrictivas, del presente invento. Por eso, el presente invento está en condiciones de admitir muchas variaciones en la instrumentación detallada, las que se puede obtener de la descripción que contiene la presente solicitud. Se considera que todas esas variaciones y modificaciones se encuentran dentro de los alcances generales y del espíritu del presente invento, tal como lo definen las reivindicaciones que se da a continuación.

Claims (22)

REIVINDICACIONES Habiéndose así descripto y determinado la naturaleza y el alcance del presente invento, así como la forma en que se lo puede llevar a la práctica, se declara que lo que se reivindica como invento, y de propiedad y derechos exclusivos, es:

1. Un método para recoger y procesar datos sobre nivel de señales recibidas en todo un sistema de radio, caracterizado porque consta de las etapas de : "reunir un conjunto incompleto de datos sobre los niveles de intensidad de señal provenientes de ubicaciones que están muy cercanas entre sí, en las que es factible que una unidad móvil se comunique con una estación de base, o con más de una, sin ruptura ni modificación de la operación normal del sistema de radio; relacionar los elementos de los mencionados datos que se reuniera, con ubicaciones geográficas correspondientes a la ubicación en la que se hubo recogido cada elemento de información : determinar la intensidad de la señal de cada elemento de los mencionados datos reunidos ; identificar un código de identificación digital dentro de los mencionados datos reunidos; normalizar los mencionados datos para un conjunto de cajones que se definen por una cuadrícula que se aplica al mencionado sistema de radio; determinar una relación de varianza de los mencionados datos reunidos, sobre la base de la correspondencia de variación de la intensidad de la señal a separación espacial de los mencionados elementos de información; reconocer la ubicación de los elementos de información que faltan del mencionado conjunto completo de ubicaciones dentro del mencionado sistema de radio; interpolar los valores probables de intensidad de señal de los mencionados elementos de información, provenientes de los mencionados datos reunidos, las mencionadas ubicaciones geográficas y la mencionada relación de varianza.

2. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque la mencionada identificación de un código de identificación digital dentro de los mencionados datos reunidos comprende la utilización de un descifrador rápido de código de colores, para aumentar la probabilidad de obtener información en condiciones adversas.

3. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque el mencionado paso de interpolar los valores probables comprende el empleo de información secundaria para incrementar la precisión de las estimaciones interpoladas.

4. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende el paso de : reconocer una tendencia espacial en los mencionados datos reunidos, intrínseca de la mencionada propagación por radio; y compensar la mencionada tendencia antes de determinar la relación de varianza de los mencionados datos reunidos.

5. El método según la reivindicación 4, caracterizado porque la mencionada tendencia espacial intrínseca es la caída de pérdida de propagación correspondiente a un aumento de la distancia desde la mencionada fuente de radio.

6. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque la mencionada relación determinada de varianza es un variograma que corresponde a los mencionados datos reunidos.

7. El método según la reivindicación 6, caracterizado porque el mencionado variograma se normaliza para la tendencia intrínseca de propagación de RF de señales de radio .

8. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza kringing para llevar a cabo la mencionada interpolación .

9. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, la etapa de: producir una representación gráfica de los mencionados datos reunidos y de los mencionados datos probables que faltan.

10. El método según la reivindicación 9, caracterizado porque la mencionada representación gráfica comprende la proyección de los mencionados valores de intensidad de señal sobre un mapa del mencionado sistema de radio.

11. El método según la reivindicación 10, caracterizado porque el mencionado código de identificación digital es un Código de Color para Verificación Digital que se utiliza para la identificación digital de los canales de transmisión en TDMA.

12. Un aparato para la recolección y el procesamiento de datos sobre nivel de señal recibida en un sistema de radio, caracterizado porque comprende: un equipo receptor de radio para reunir un conjunto incompleto de datos sobre niveles de intensidad de señal provenientes de ubicaciones que están muy cerca las unas de las otras, en las que es factible que una unidad móvil se comunique sin una estación de base, o con más de una, sin ruptura ni modificación de la operación normal del sistema de radio ; un equipo de ubicación geográfica conectado con el mencionado equipo para recepción por radio, para relacionar los elementos de los mencionados datos reunidos con ubicaciones geográficas correspondientes a la ubicación en la que se reuniera cada elemento de datos; un equipo para medición de intensidad de señales, para determinar la intensidad de señal correspondiente a cada elemento de los mencionados datos reunidos; un equipo para descifrado digital, para identificar un código de información digital dentro de los mencionados datos reunidos ; un procesador para normalizar los mencionados datos para un conjunto de cajones definido por una cuadrícula que se aplica al mencionado sistema de radio; y para determinar una relación de varianza de los mencionados datos reunidos, sobre la base de la correspondencia de una variación de intensidad de señal respecto de una separación espacial de los mencionados elementos de información; y para reconocer la ubicación de los elementos faltantes de información a partir de los mencionados datos reunidos, las mencionadas ubicaciones geográficas correspondientes y la mencionada relación de varianza.

13. El aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque el mencionado equipo para descifrado digital consta de un descifrador rápido de código de colores, para aumentar la probabilidad de obtener información en condiciones adversas.

14. El aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque la mencionada interpolación de los valores probables comprende el empleo de información secundaria, para aumentar la precisión de las estimaciones interpoladas.

15. El aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque el mencionado procesador también reconoce una tendencia espacial en los mencionados datos reunidos, intrínseca a la mencionada propagación por radio; y compensa la mencionada tendencia antes de determinar la mencionada relación de varianza de los mencionados datos reunidos.

16. El aparato según la reivindicación 15, caracterizado porque la tendencia espacial intrínseca es la caída de la pérdida de propagación correspondiente a un aumento en la distancia que hay desde la mencionada fuente de radio.

17. El aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque la mencionada relación determinada de varianza es un variograma que corresponde a los mencionados datos reunidos.

18. El aparato según la reivindicación 17, caracterizado porque al mencionado variograma se lo normaliza para la tendencia intrínseca de propagación de RF de las señales de radio .

19. El aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque se utiliza kriging para llevar a cabo la mencionada interpolación .

20. El aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque consta, además, de: medios de salida para producir una representación gráfica de los mencionados datos reunidos y de los mencionados datos faltantes probables.

21. El aparato según la reivindicación 20, caracterizado porque la mencionada representación gráfica comprende la proyección de los mencionados valores de intensidad de señal sobre un mapa del mencionado sistema de radio.

22. El aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque el mencionado código de identificación digital es un Código de Color para Verificación Digital que se utiliza para la identificación digital de canales de transmisión en TDMA. RESUMEN DE LA INVENCION Un método para la recolección y evaluación, para la determinación de la propagación de señales de radio a partir de un conjunto incompleto de datos medidos. El presente invento descifra información de información digital que hay en el canal que se utiliza para relacionar la medición con una antena o un sector, o ambos, de radio. El proceso de descifrado está limitado por la interferencia y los niveles bajos de señal: en consecuencia, los datos resultantes tendrán ubicaciones o zonas enteras en las que no se puede determinar los códigos de identificación digital y no se puede identificar la antena de origen de la señal. El presente invento introduce técnicas de interpretación de datos geoestadísticos para determinar los valores de nivel de señal en las ubicaciones de las que faltan mediciones. El presente invento puede obtener un conjunto más completo de datos correspondientes a todos los sectores de la zona de recolección de datos, lo que da lugar a una evaluación más completa del rendimiento del servicio y a una mayor información para el planeamiento. El presente invento enseña la aplicación de la elaboración de modelos de variograma y kriging para la elaboración de modelos sobre propagación señales de radio.