專利名稱：實現(xiàn)網(wǎng)絡規(guī)劃的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在所需區(qū)域中實現(xiàn)無線系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃的一種方法和設(shè)備，其中使用至少兩維矢量圖來確定系統(tǒng)發(fā)射機的覆蓋區(qū)域，前述兩維矢量圖包括該區(qū)域中反射無線電波的建筑物和表面的描述。
在構(gòu)造無線系統(tǒng)時，希望能以最低的可能成本實現(xiàn)所需覆蓋區(qū)域。在考慮系統(tǒng)中基站的位置時，需要將所需業(yè)務容量和實現(xiàn)的覆蓋區(qū)域考慮在內(nèi)。其目的是定位基站，使得能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛的覆蓋，基站的位置最好盡可能地遠，只要無線電波能夠正常傳播。
無線網(wǎng)絡規(guī)劃已經(jīng)有不同的方法和設(shè)備。數(shù)字圖提供了所需區(qū)域的地表和建筑物的建模信息，一般將它用作無線網(wǎng)絡規(guī)劃工具。通過矢量圖，能夠利用計算機計算不同基站位置的覆蓋區(qū)域和與網(wǎng)絡操作相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)方案需要大量的計算容量和時間，因為需要實時計算每個收發(fā)信機鏈路。尤其當利用射線跟蹤來對人口密集的區(qū)域建模時，計算時間很長，因為人口密集區(qū)域包括反射無線電波的大量表面和角落，無線電波從這些表面和角落散射。因此，生成了多種可能的信號路徑，計算中必須將這些路徑考慮在內(nèi)。
因此，在確定發(fā)射機的覆蓋區(qū)域時，確定不同區(qū)域中的信號衰落是重要的。在模擬系統(tǒng)信號行為時，必須對衰落進行盡可能實際的建模。尤其是在市區(qū)環(huán)境中，衰落根據(jù)基站和終端周圍的建筑物、墻和其它散射表面的大小不時變化。
傳統(tǒng)的衰落被劃分成兩種不同類型，快衰落和慢衰落，但這只是非常粗略的劃分。實際上，信號的多徑衰落由相位差引起，當終端移動時，相位差的變化導致信號強度的往復變化，根據(jù)環(huán)境的不同，這一般可以在半波長到數(shù)百波長的相干距離內(nèi)看見。
在現(xiàn)有技術(shù)方案中，在移動無線系統(tǒng)模擬器中，例如通過COSSAP實現(xiàn)的鏈路層模擬器中，通過在發(fā)射的信號中加入衰減和衰落來模擬衰落?？焖ヂ湟话阃ㄟ^模擬基于雷利或Rice分布的靜態(tài)隨機過程來生成。之后，利用適當?shù)臑V波器使衰落平均化。
但是，現(xiàn)有技術(shù)方法包括多個問題和缺陷。在典型的模擬器中，例如在通過COSSAP實現(xiàn)的鏈路層模擬器中，接收算法符合實際情況，但是問題在于，信道模型符合實際情況的程度如何。符合實際情況的信道模型可以利用射線或射束跟蹤搜索信道模型來實現(xiàn)。但是，這受制于射線跟蹤方法所需的計算復雜度，過高的復雜度使得該方法在實際中無法實現(xiàn)。
本發(fā)明的一個目的是提供一種方法和實現(xiàn)該方法以解決上述問題的設(shè)備。這通過在所需區(qū)域中實現(xiàn)無線系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃的本發(fā)明方法來實現(xiàn)，其中使用至少兩維矢量圖來確定系統(tǒng)發(fā)射機的覆蓋區(qū)域，前述兩維矢量圖包括該區(qū)域中反射無線電波的建筑物和表面的描述，其中在所需區(qū)域的不同點確定發(fā)射機的信號強度。本發(fā)明的方法包括以下步驟選擇區(qū)域中點的一個子集，利用射線跟蹤方法確定所有子集點之間的路徑衰減，在存儲器中存儲計算得到的值，當在所需區(qū)域中進行網(wǎng)絡規(guī)劃時，定位區(qū)域中所需點上的發(fā)射機和接收機，利用存儲在存儲器中的值在發(fā)射機和接收機之間的可能的信號傳播路徑中搜索給定數(shù)量的最重要信號路徑，利用射線跟蹤方法確定接收機位置點上確定的信號路徑上發(fā)射機的信號強度。
本發(fā)明還涉及一種在所需區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無線系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃的設(shè)備，包括維護描述所需區(qū)域的至少兩維矢量圖的裝置，前述兩維矢量圖包括該區(qū)域中反射無線電波的建筑物和表面的描述，以及在所需區(qū)域的不同點確定發(fā)射機的信號強度的裝置。本發(fā)明的設(shè)備包括維護區(qū)域中點的一個子集的信息的裝置，利用射線跟蹤方法確定所有子集點之間的路徑衰減的裝置，存儲計算得到的值的裝置，當進行網(wǎng)絡規(guī)劃，利用存儲在存儲器中的值，在位于所需點的發(fā)射機和接收機之間的可能的信號傳播路徑中確定給定數(shù)量的最重要信號路徑的裝置，利用射線跟蹤方法確定接收機位置點上確定的信號路徑上發(fā)射機的信號強度的裝置。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例在相關(guān)的權(quán)利要求中公開。
利用本發(fā)明的方法和設(shè)備可以實現(xiàn)多個優(yōu)點。在本發(fā)明方案中，從圖所描述的區(qū)域中選擇一組點，事先計算所述點之間的路徑衰減，將路徑和衰減值存儲在存儲器中。在實際規(guī)劃路徑過程中，利用所述預先計算的值，從而減小計算量，加快路徑規(guī)劃。
下面結(jié)合附圖，通過優(yōu)選實施例來描述本發(fā)明，在附圖中

圖1說明了規(guī)劃系統(tǒng)時可以應用本發(fā)明方法的無線系統(tǒng)；圖2a和2b說明了數(shù)字圖；以及圖3說明了本發(fā)明的設(shè)備。
本發(fā)明的方法最好應用于無線系統(tǒng)規(guī)劃。圖1通過例子描述了典型的無線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的必要部件。該系統(tǒng)包括一組基站100、116和一組通常移動的用戶終端102-106，這些終端與基站100、116之一有雙向連接108-112?；?00、116將終端102-106的連接傳送到基站控制器114，后者將其前轉(zhuǎn)到網(wǎng)絡的其它部分和固定網(wǎng)?；究刂破?14控制一個或多個基站100、116的操作。數(shù)字GSM蜂窩無線系統(tǒng)可以作為按照本發(fā)明的系統(tǒng)的一個例子。但對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明也可以應用于其它蜂窩無線系統(tǒng)。
在網(wǎng)絡規(guī)劃中，基站100、116最好相距盡可能遠，使得每個基站的覆蓋區(qū)域得以最大，但仍能實現(xiàn)所需的業(yè)務容量。在需要引入系統(tǒng)以及擴展已有系統(tǒng)時，例如通過在系統(tǒng)中加入新基站以增加容量時，必須進行網(wǎng)絡規(guī)劃。
矢量圖提供了所需區(qū)域的地表和建筑物的建模信息，一般將它用作網(wǎng)絡規(guī)劃工具。通過矢量圖，能夠利用計算機計算不同基站位置的覆蓋區(qū)域和與網(wǎng)絡操作相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，根據(jù)計算結(jié)果選擇最合適的基站位置。圖2通過例子說明了市區(qū)矢量圖的一部分。該矢量圖以所需精度說明了該區(qū)域中待考察的建筑物，在較大的全尺寸圖中以建筑物特定或街區(qū)特定予以描述。圖2a所示圖包括7個建筑物200-212。實際圖自然還可以包括附加的地表屬性，而不僅僅是建筑物。
網(wǎng)絡規(guī)劃是一種遞歸過程，其中基站位于不同的位置，為每一位置點確定基站覆蓋區(qū)域。本發(fā)明方案允許通過事先計算一部分，并將得到的結(jié)果存儲在存儲器中來大大加快覆蓋區(qū)域的計算。
在本發(fā)明方案中，在區(qū)域點中選擇一個子集，該子集形成了按照圖2b的本發(fā)明優(yōu)選實施例中的斜格。但是，這些點并不是從建筑物內(nèi)部區(qū)域選出。利用射線跟蹤方法確定所有子集點之間的路徑衰減。其實現(xiàn)方式如下在每個子集點安裝一個虛擬發(fā)射機，在其它子集點上將不同傳播路徑考慮在內(nèi)，計算發(fā)射機信號的路徑衰減。在計算路徑衰減時，考察點間的可能的信號路徑，即傳播路徑，信號沿這些傳播路徑從一點傳播到另一點。在存儲器中，存儲每個點對之間的路徑中最重要的路徑和路徑衰減。圖2b通過例子示出了需要存儲在存儲器中的兩個子集點214和216之間的最重要的路徑。路徑P1經(jīng)過墻表面W1和W2。路徑P2經(jīng)過角落C2。路徑P3經(jīng)過角落C1和墻表面W2，路徑P4經(jīng)過角落C4。
計算得到的值，或者子集點間的路徑衰減值和點間的最重要信號路徑存儲在存儲器中。路徑所經(jīng)過的建筑物角落和墻表面，或者矢量圖上信號路徑上散射角落的坐標存儲在存儲器中。
本發(fā)明的網(wǎng)絡規(guī)劃實現(xiàn)方案最好例如通過現(xiàn)代工作站來實現(xiàn)，后者包括高效處理器(300)、工作存儲器(302)和磁盤存儲器(304)，用于信息和適當軟件的長期存儲。
該設(shè)備包括存儲器裝置(304)，用于維護描述所需區(qū)域并包括該區(qū)域中反射無線電波的建筑物和表面的描述的至少兩維矢量圖。利用處理器(300)和所需軟件，通過該設(shè)備可以確定所需區(qū)域不同點上發(fā)射機的信號強度。在本發(fā)明方案中，該設(shè)備尤其包括存儲器裝置(302、304)，用于維護區(qū)域中點的子集信息，處理器(300)和軟件允許利用射線跟蹤方法確定所有子集點之間的路徑衰減，將計算得到的值存儲在能夠?qū)崿F(xiàn)對應的長期存儲的磁盤存儲器或存儲單元。存儲單元自然可以通過不同方式實現(xiàn)，例如以硬件方式利用RW-CD驅(qū)動器或者利用另一對應的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備實現(xiàn)。
在利用處理器(300)和軟件進行網(wǎng)絡規(guī)劃時，利用存儲在存儲器中的值確定區(qū)域中所需點上發(fā)射機或接收機的可能信號傳播路徑中最重要的信號路徑，利用射線跟蹤方法在接收機位置點確定的信號路徑上確定發(fā)射機的信號強度。
在進行實際的網(wǎng)絡規(guī)劃時，基站位于圖中所需位置，在圖的不同點上估計基站對終端的可聽性。因此，在本發(fā)明方法中利用存儲在存儲器中的值?；竞托枰獧z查的終端位置點不一定位于預先計算的點上。但是，在進行以下計算時，存儲器中計算的值可以起一定作用。
讓我們通過例子詳細考察本發(fā)明的方案。讓我們假定基站位于特定點P1和終端位于點P2。需要確定之間的路徑衰減的計算點是P1和P2。讓我們假定預定計算得到的最靠近計算點P1的點是Ptx1、Ptx2和Ptx3。讓我們再假定預定計算得到的最靠近計算點P2的點是Prx1、Prx2和Prx3。在這些點之間可以得到9種可能的不同路徑組合(Ptx1→Prx1，Ptx1→Prx2，Ptx1→Prx3，Ptx2→Prx2等)。檢查全部9種可能性，確定每一路徑上的信號強度。因為每個路徑都是預先計算的，所以每個點對之間必須考慮在內(nèi)的最重要信號路徑是已知的。因此，事先知道哪個信號路徑可以不加注意，哪個則必須考慮在內(nèi)。這大大加快了網(wǎng)絡規(guī)劃計算。
盡管以上結(jié)合附圖的例子解釋了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明并不局限于此，而是可以在后附權(quán)利要求書所公開的創(chuàng)新思想范圍內(nèi)有所變化。
權(quán)利要求
1．在所需區(qū)域中實現(xiàn)無線系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃的一種方法，其中使用至少兩維矢量圖來確定系統(tǒng)發(fā)射機(100、116)的覆蓋區(qū)域，前述兩維矢量圖包括該區(qū)域中反射無線電波的建筑物和表面的描述，其中在所需區(qū)域的不同點確定發(fā)射機的信號強度，其特征在于，選擇區(qū)域中點的一個子集，利用射線跟蹤方法確定所有子集點之間的路徑衰減，在存儲器中存儲計算得到的值，以及，當在所需區(qū)域中進行網(wǎng)絡規(guī)劃時，定位區(qū)域中所需點上的發(fā)射機(100、116)和接收機(102)，利用存儲在存儲器中的值在發(fā)射機和接收機之間的可能的信號傳播路徑中搜索給定數(shù)量的最重要信號路徑，利用射線跟蹤方法確定接收機位置點上確定的信號路徑上發(fā)射機的信號強度。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在確定所有子集點之間的路徑衰減時，將給定數(shù)量的不同信號傳播路徑考慮在內(nèi)，在存儲器中存儲不同點之間計算得到的值時，還在存儲器中存儲與每個值相關(guān)聯(lián)的信號路徑。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，在存儲器中如下存儲信號路徑存儲在矢量圖信號路徑上的反射表面和散射角落的坐標信息。
4．一種在所需區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無線系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃的設(shè)備，包括維護描述所需區(qū)域的至少兩維矢量圖的裝置(304)，前述兩維矢量圖包括該區(qū)域中反射無線電波的建筑物和表面的描述，以及在所需區(qū)域的不同點確定發(fā)射機的信號強度的裝置(300)，其特征在于，該設(shè)備包括維護區(qū)域中點的一個子集的信息的裝置(302、304)，利用射線跟蹤方法確定所有子集點之間的路徑衰減的裝置(300)，存儲計算得到的值的裝置(304)，以及，當進行網(wǎng)絡規(guī)劃，利用存儲在存儲器中的值，在位于區(qū)域中所需點的發(fā)射機和接收機之間的可能的信號傳播路徑中確定給定數(shù)量的最重要信號路徑的裝置(300)，利用射線跟蹤方法確定接收機位置點上確定的信號路徑上發(fā)射機的信號強度的裝置。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括存儲所有子集點之間的連接所提供的多個信號路徑的裝置(304)，這些信號路徑的路徑衰減較低，以及存儲信號路徑和信號路徑的路徑衰減的裝置(304)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在所需區(qū)域中實現(xiàn)無線系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃的一種方法和設(shè)備。為了確定系統(tǒng)發(fā)射機(100、116)的覆蓋區(qū)域,使用了描述發(fā)射機周遭情況的矢量圖,前述矢量圖包括該區(qū)域中反射無線電波的建筑物和表面的描述。在所需區(qū)域的不同點測量發(fā)射機的信號強度。在本發(fā)明方案中,選擇區(qū)域中點的一個子集,利用射線跟蹤方法確定所有子集點之間的路徑衰減,在存儲器中存儲計算得到的值。當在所需區(qū)域中進行網(wǎng)絡規(guī)劃時,定位區(qū)域中所需點上的發(fā)射機(100、116)和接收機(102),利用存儲在存儲器中的值在發(fā)射機和接收機之間的可能的信號傳播路徑中搜索給定數(shù)量的最重要信號路徑,利用射線跟蹤方法確定接收機位置點上確定的信號路徑上發(fā)射機的信號強度。本發(fā)明的方法和設(shè)備可以減少網(wǎng)絡規(guī)劃所需的計算時間。
文檔編號G06F17/50GK1287758SQ99801965
公開日2001年3月14日 申請日期1999年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月29日
發(fā)明者卡利·黑斯卡, 奧利·迫科南, 汗努·考皮南 申請人:諾基亞網(wǎng)絡有限公司