专利名称：用于规划蜂窝电信网络中的载波功率的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及蜂窝移动无线电网，更具体而言，为了提高操作者管理网络中的无线电覆盖范围和用户比特率，本发明涉及用于规划蜂窝电信网络中的载波功率的方法和系统。
蜂窝移动无线电网络由多个无线电基站构成，这些无线电基站具有确保限定各个小区的区域无线电覆盖范围的收发器。在无线通信系统中，每个基站与多个远程终端通信，所述远程终端例如是蜂窝移动电话。频分复用(FDMA)和时分复用(TDMA)是用于向一定数目的终端同时递送服务的传统复用方案。FDMA或TDMA系统的基本概念分别在于将可用资源划分成若干个频率或若干个时间分割，以便若干个终端能够同时工作而不会发生干扰。
在GSM标准(全球移动通信系统)下工作的电话属于FDMA和TDMA系统，这是因为发射和接收是在不同频率上进行的，而且是在不同时间间隔上进行的。
与这些使用频率分割或时间分割的系统不同，CDMA系统(用于码分复用)使得多个用户能够利用编码的调制来共享公共的频率和公共的时间信道。频谱扩展CDMA技术的使用为移动终端提供了高数据速率。最近的所谓第三代(3G)CDMA标准(例如宽带CDMAW-CDMA)正在被开发以用于众多操作者。在CDMA系统中，可以提到CDMA 2000系统、W-CDMA系统(“宽带CDMA”)或IS-95标准。
在CDMA系统中，可以区分为发射和接收使用不同频率的系统(CDMA-FDD系统)、和为发射和接收使用公共频率但是为发射和接收使用不同时域的系统(CDMA-TDD系统)。对于CDMA型系统，利用IP协议(互联网协议)型的网络体系结构允许例如经由HSDPA型(用于高速下行链路分组接入)无线电接入在DSCH信道(下行链路共享信道)上快速地以分组形式传输数据。与传统UMTS的编码相比，HSDPA模式是更高效的编码，从而使得可以增大数据速率。与3GPP(第三代协作项目)所指定的HSDPA技术类似，存在其他利用若干个信道的无线电接入技术，例如CDMA 2000 1xEvDO技术(仅限发展数据)，以确保特别高的数据速率。作为指示，指定了HSDPA标准，以在现有W-CDMA网络上提供更大的容量和更高的传输速度(高达14Mbps)，并且应当向操作者和用户两者都提供更高的服务质量和更有利的成本/性能比。利用这种类型的技术，操作者可以在相同的无线电频率(载波)上负责多得多的高数据速率用户，并且可以保证用户对现有或未来的多媒体服务的最优使用。
本发明有利地适用于CDMA型通信网络，或者更广泛地适用于这样的网络这种网络利用无线电接入技术，这种技术要求若干DSCH信道各自使用一个被称为载波的无线电频率，所有小区使用相同的无线电频率并且具有恒定的传输功率，无线电接入不要求每个频率上的覆盖范围的连续。因此，本发明尤其适用于由3GPP定义和指定的数据接入技术，例如HSDPA、CDMA 2000 1xEvDO和类似的数据接入技术(不使用电路交换语音传输)，其提供必要的附加容量以满足移动电话市场在高速移动应用(例如内容下载)方面越来越大的需求。
背景技术：
从文献WO 2005/011154中已知一种方法，该文献阐述了防止1xEvDO系统中面向用户的数据传输速率的降低。但是，这种方法只关注基站中的连接问题，并且提出了管理与用户相关联的连接来避免这些连接中的一些连接的过载。
在已知的利用若干载波的CDMA型蜂窝移动电话系统中，没有用于优化网络能力的方法，尤其没有通过限制面向用户移动终端的累积传输功率以可操作地适应于要处理的流量，从而来优化网络能力的方法。现有的解决方案局限于每个小区内的功率规划，这从操作角度来看是不令人满意的，因为在同一个小区内存在负载不一致。
已知的方法的一个主要缺点是由于信噪比(SNR)太低因而小区内的某些区域不提供优质无线电接入。在这些区域中，数据传输速率因而非常低(对于确定的带宽)，否则就需要使用非常宽的信道来确保充分的比特率。
作为说明，载波信号和干扰信号之间的功率比率C/I可以在0到大于15dB之间变动，这取决于使用移动终端的客户端是在小区边缘还是更靠近发射器。为了提高网络能力，当前的解决方案是在附加的频率上添加新的载波，而CDMA型技术的信道配置是固定的(对于CDMA 2000信道宽度为1.25MHz，对于UMTS为5MHz)。
因此，需要找到一种更适应于实际现场条件的方法，利用这种方法，可以高效地配置网络，以便优化网络的全局能力，以及优化位于服务质量最不好的那些小区区域中的用户的数据速率。
发明内容
本发明的目的是通过定义一种功率规划方法来消除一个或多个现有技术缺陷，该方法使得CDMA型蜂窝电信网络能够在小区的每个点处提供优化的有效比特率。
本发明的另一个目的是在供高速分组传输技术(3GPP、HSDPA、CDMA 2000 1xEvDO等)用于对数据进行无线访问的每个无线电基站的放大器中的可用功率必须被不同频率(宽带功率放大器)分享的情况下，优化对该功率的使用。
为此，本发明涉及一种蜂窝无线通信网络(N)中的功率规划方法，其特征是允许在网络(例如CDMA型接入网络)的所有小区上重复利用同一个频率并确保限定各个小区的区域的无线电覆盖范围，其中该网络具有无线电基站，该无线电基站具有发射器以向所确定的发射扇区发射数据，该方法是经由数据处理系统实现的，该数据处理系统具有存储装置，该存储装置存储代表根据网络的分割而被划分成多个点或象素的地理区域的数据、表征网络扇区和发射器的数据、代表每个扇区的发射/接收无线电衰减的数据、代表网络内的流量的量和分布的数据，该方法的特征在于数据处理系统的计算模块对于每个与具有多个载波的发射器相关联的发射扇区执行分配步骤以将载波分配给服务区域，计算模块利用存储在存储装置中的数据来将扇区中要处理的总流量分布到N个互补的服务区域中的N份流量中，所述N个互补的服务区域是联系它们的无线电衰减和与发射器距离越来越远的地理上形成的环来确定的，该方法还包括-频率规划步骤，该步骤包括将所确定的频率分配给每个服务区域，以便扇区中使用的不同载波分别与扇区的单个服务区域相关联；-针对载波中的每个载波的功率调整步骤，该步骤包括由计算模块为每个服务区域确定每个象素中的信噪比和与这个服务区域相关联的载波的流量处理能力，同一个扇区的诸个载波之间的发射器功率分享是按照计算模块所确定的来进行的，从而所述功率调整步骤对应于获得每个扇区的诸个载波的流量处理能力之和的最大值，所述最大值尤其产生于计算模块对在诸个载波之间分享功率的若干个不同的解答的至少一个比较。
因此，利用本发明，可以联系要覆盖的流量单独规划每个载波的功率。
根据另一个特征，在同一个扇区的载波之间对发射器功率的分享是以计算模块所确定的如下方式来进行的，即所述功率调整步骤对应于获得由扇区的不同载波分别提供的流量处理能力的最小离差(dispersion)。
根据另一个特征，服务区域是联系衰减阈值在扇区中确定的，第一服务区域将其发射/接收无线电信号传播衰减低于所确定的第一阈值的象素聚集在一起，而至少一个第二服务区域将其发射/接收无线电信号传播衰减位于第一阈值和预定的最大衰减之间的象素聚集在一起。
因此，通过本发明可以使用特定载波来供应远离发射器的服务区域。与这个遥远的服务区域相关联的载波可以有利地以较强的功率被发射，以确保一个与在发射器附近由具有较弱发射功率的载波提供的速率相当的数据传输速率。
根据另一个特征，本发明的方法包括设置以下配置参数的步骤-扇区及其可用功率特征的列表；-每个扇区的传播衰减的矩阵；-流量分布的矩阵；-代表流量的量的使用系数；-每个扇区的载波数目的规格；-将载波与发射器放大器相关联的匹配规则；-用于至少一个收敛函数中的估计参数，该收敛函数用于验证功率调整尤其对应于获得所有扇区中的诸个载波的流量处理能力之和的最大值。
根据另一个特征，代表网络中的流量的量和分布的数据包括，经由数据处理系统通过使用代表地理区域的数据和代表所述网络的用户的网络流量的数据而获得的流量分布图，代表所述网络用户的网络流量的数据包括网络上的用户流量的定量和定性测量值，所述测量值对应于至少一个所确定的时隙，至少一个网络流量分布图是在经由用户与所述数据处理系统之间的交互式装置选择至少一个地理区域之后、并在所述系统取得代表与所述被选择的地理区域相关的流量的数据之后获得的，以便通过数据处理系统对这些数据项目的使用，可以构建代表与每个发射器相关联的小区覆盖范围的数据。
根据另一个特征，代表无线通信网络中的流量的数据包括由计数器装置提供的并且由所述数据处理系统的提取和制表装置从至少一个操作和维护中心提取出来的数据。
根据另一个特征，将载波分配给服务区域的分配步骤之前是计算与网络覆盖范围相对应的区域中的流量分布的计算步骤，所述流量分布计算步骤利用流量分布图来估计每个象素中的流量，并且利用代表每个扇区的发射/接收无线电衰减的数据，来考虑到被考虑的扇区中的发射器和接收器之间的衰减以及与相邻扇区的接收场和接收级别相关的分配给扇区的概率。
根据另一个特征，流量分布计算步骤包括联系每个被考虑的扇区中的传播衰减的级别来计算要处理的流量的累积分布函数。
根据另一个特征，分配步骤包括将载波分配给服务区域，以及对于扇区中的至少一个扇区计算要处理的总流量并确定充足的载波数目N，以便扇区的所有载波的能力允许处理总流量。
根据另一个特征，频率规划步骤之前是计算载波之间的干扰约束的计算步骤，该计算步骤包括计算所有小区的所有载波之间的兼容性矩阵。
根据另一个特征，功率调整步骤包括针对所有扇区的每个载波的第一估计步骤，该第一估计步骤估计第一标准和第二标准之间的收敛，第一标准对应于获得扇区的诸个载波的流量处理能力之和的最大值，第二标准对应于获得每个扇区的不同载波分别提供的流量处理能力的最小离差。
根据另一个特征，所述功率调整步骤之后是用于计算由功率调整产生的新频率约束的计算步骤，然后执行第二估计步骤，以估计所述第一和第二标准之间的收敛。
根据另一个特征，本发明的方法包括用于估计所述第一和第二标准之间的收敛的第三估计步骤，该步骤是在每个载波的服务区域的新计算步骤之后执行的，所述新计算步骤尤其考虑到了由功率调整产生的变化。
根据另一个特征，每个收敛估计步骤包括对具有与代表第一标准的第一值和代表第二标准的值之间的差相对应的类型的所述收敛函数的至少一次计算，然后将此差的变化与为使收敛保持可接受而不应当超过的接受阈值相比较。
根据另一个特征，如果在所述第一和第二标准之间的收敛的第一估计步骤期间，所述接受阈值被超过，则同一个扇区的载波之间的发射器功率分享的重新进行被启动。
根据另一个特征，如果在所述第一和第二标准之间的收敛的第二估计步骤期间，所述接受阈值被超过，则载波之间的干扰约束和频率规划步骤的计算步骤的重新进行被触发。
根据另一个特征，如果在所述第一和第二标准之间的收敛的第三估计步骤期间，所述接受阈值被超过，则将载波分配给服务区域的分配步骤的重新进行被触发。
因此，本发明可以有利地实现了根据上述两个标准来优化同一发射器上的载波之间的功率分享，对于网络的所有发射器都是如此，所述优化尤其是通过利用将载波分配给服务区域的分配步骤期间进行的服务区域估计的迭代循环来进行的。
本发明的另一个目的是通过限定特别适合于本发明的方法的数据处理系统来为现有技术中遇到的一个或多个问题提供解决方案，以便优化多载波放大器(宽带)中的可用功率的使用，尤其是HSDPA和CDMA1xEvDO的多载波放大器(宽带)中的可用功率的使用。
该目的是利用实现本发明的方法的数据处理系统来实现的，该数据处理系统包括计算模块和存储装置，该存储装置用于存储代表根据所述网络的分割而被划分成多个点或象素的地理区域的数据、表征网络的扇区和发射器的数据、代表每个扇区的发射/接收无线电衰减的数据、代表网络内的流量的量和分布的数据，该系统的特征在于包括用于选择每个与发射器相关联的发射扇区的选择装置，该计算模块包括关联装置，以用于-利用存储在存储装置中的数据来使发射器的载波与服务区域相关联，以将扇区中要处理的总流量划分成相对于其无线电衰减确定的N个互补的服务区域中的N份流量；-使所确定的频率与每个服务区域相关联，以便一个扇区中使用的不同载波分别与所述扇区的单个服务区域相关联；所述数据处理系统包括用于相对于由计算模块所确定的同一个扇区的载波之间对发射器功率的分享来调整载波中的每个载波的发射功率的装置。
根据另一个特征，该计算模块利用优化程序在同一个扇区的载波之间分享发射器的功率，该优化程序适合于根据第一标准获得所有扇区中的载波的流量处理能力之和的最大值，并根据第二标准获得由扇区的不同载波分别提供的流量处理能力的最小离差，存储在存储装置中的估计参数被计算模块用于允许在载波之间最优地分享发射器的功率。
根据另一个特征，关联装置被安排成考虑到衰减阈值以确定扇区的服务区域，该关联装置将其发射/接收无线电信号传播衰减低于所确定的第一阈值的象素聚集在第一服务区域中，将其发射/接收无线电信号传播衰减位于所述第一阈值和预定的最大衰减之间的象素聚集在至少一个第二服务区域中。
根据另一个特征，该系统包括代表至少一个所确定的时隙处的网络中的流量数据的数据存储器，该系统还包括-用户和所述系统之间的交互式装置，其连接到选择装置，用于选择和显示所述地理区域中的至少一个，-叠加装置，用于在所述所选择的地理区域上叠加代表所确定的时隙处的流量的数据，以形成由所述交互式装置显示的至少一个流量分布图；-提取和制表装置，其利用由计数装置提供的来自至少一个操作和维护中心的数据来联系地理区域和时隙对测量值系列进行提取和制表。
在阅读参考附图做出的描述之后，可以更清楚地看到本发明及其特征和优点，附图是作为非限制性示例给出的，其中-图1是本发明的数据处理系统和网络的一部分的示意图，其示出了发射扇区的若干服务区域之间的发射器功率分布；-图2示出了若干服务区域之间的功率分布示例，其中总发射器功率为40W；
-图3是与扇区内的发射/接收衰减相关的发射扇区中的流量分布的图示；-图4是本发明的一个实施例中的方法的步骤的流程图，-图5给出本发明的数据处理系统的示例，以及示出用于本发明的功率共享方法中以允许在每个发射扇区的载波之间公平分布流量的流量分布的地理图。
具体实施例方式
参考图1，用于优化蜂窝电信网络N的功率规划工具由数据处理系统1构成，该数据处理系统1具体具有计算模块10、存储装置11和选择装置12，其用于选择与基站收发器BTS的发射器TR相关联的发射扇区Sc。在本发明的一个优选实施例中，存储装置11允许存储第一，数据d1，其代表根据所述网络的分割而被划分成多个象素点301、302、303(见图5)的地理区域；第二，数据d2，表征网络N的扇区Sc和发射器TR；第三，数据d3，其代表每个扇区Sc的发射/接收无线电衰减；以及第四，数据d4，其代表网络N内的流量的量和分布。
按照已知的方式，当部署无线通信网络N的覆盖范围时，小区被部署成确保该覆盖范围的连续性。根据本发明，每个发射器TR的覆盖区域是用与数据基d1相关联的预测模型来计算的，该数据基d1代表了地理区域，并且具体包含了适当的地面高度测量和形态信息。在所考虑的区域的每个点或象素301、302、303处计算附接到每个发射器TR的概率，以便可以限定每个发射器TR的地理发射扇区Sc。对给定发射器所使用的无线电频率的规划可以使干扰最小化(通过使载波干扰比C/I最小化)并且使每个点301、302、303处的比特率最大化。
流量映射可以与到每个小区的每个连接点处的概率相关联，以精确限定每个小区内的期望流量。数据处理系统1例如用于设置地理区域中的目标无线电网络，并且允许拟定不同的流量图。利用已有网络获得的流量信息被用于预测无线电覆盖范围的合理部署。
参考图5，在数据处理系统1的交互式输入和显示设备3上，示出了图30的图形表示，其给出了正为其确定目标网络的地理区域中的无线通信电路的分布(仅限流量数据)。图30以图形方式示出了以下数据的叠加第一来自数字图的初始数据；以及第二，代表网络用户的无线通信电路上的流量的数据，这些数据项目例如被存储在存储装置11中。没有详细示出中央单元或类似类型的计算模块10、存储装置11、利用鼠标和键盘或其他设备的数据输入装置以及交互式显示屏幕3上的数据呈现装置。
代表无线通信电路的流量的数据包括由计数装置4提供的、由数据处理系统1所使用的提取和制表装置15从至少一个操作和维护中心OMC提取出来的数据。所提取的这个数据可以由在所考虑的地理区域的不同点处获取的平均流量测量值、或若干系列的定量和定性流量测量值构成。每个系列的测量值例如对应于同一位置的不同时隙。在本发明的一个实施例中，提取和制表装置15被用于联系地理图和时隙来对测量值分类。在UMTS网络的非限制性示例中，流量的单位测量值是小区单位。
在本发明的一个实施例中，关于当前流量的数据是由性能分析型计数装置4利用指标和计数值(APIC)提供的。这些计数装置4可以存储若干星期中OMC中心的计数值，并且可以基于这些计数值的趋势提供复杂的指标。APIC型的工具例如可以用于整合来自不同OMC中心的国家级别的计数值提取。这些测量值例如是根据一星期中在每个点或象素处获取的测量值而计算的平均值，并且可以以文件或流量表的形式被聚集到可以由系统1访问的数据库中。
在图5所示的实施例中，象素301、302、303将相同或相似的颜色或图形阴影与代表占用无线电资源的被表达为mE/km2或等同的单位的每个流量级别值(tlv)相关联。例如，与10000到30000mE/km2之间的流量相对应的象素301以带暗阴影的暖色示出，与较小但大于500mE/km2的流量相对应的象素302以浅暖色示出，用于低流量的象素303以另一种颜色示出。在非限制性示例中，优选考虑精密得多的流量级别值(tlv)刻度，以允许对网络N进行更好的分析。
这样获得的流量分布图30具有独立于所使用的无线通信系统或基础设施以及与其相对应的蜂窝网络的优点，从而允许了高效地预测系统变化时的流量。在流量需要时，必须添加附加的载波。例如，某些具有高流量的扇区Sc(图1)可以具有3个载波C，而对于其他与低流量区域相对应的扇区则单个载波就足够了。
一旦发射器TR的数目已经被确定，本发明的系统1就可以有利地被伴随着用于规划每个发射扇区Sc内的每个载波C的功率P和频率f。参考图1，计算模块10例如被提供有关联装置，以利用存储在存储装置11中的数据d1、d2、d3、d4将所确定的发射器TR的载波C1、C2、CN-1、CN与服务区域2相关联，以便将扇区Sc的总流量TF公平地、最优地分布这些服务区域2中。换言之，该系统开始以最优化的方式将每个载波C与服务区域2相关联，以便每个载波C负责扇区Sc中要处理的总流量TF的一等份(TF/N)。
参考图3，可以联系发射/接收无线电信号衰减的阈值S1、S2来划分服务区域2。在实际中，这转化为划分成图1和图2所示的服务区域21、22、23的地理环。在图3所示的示例中，计算模块10的关联装置确保将扇区Sc中要处理的总流量TF划分成N个互补的服务区域2中的N份流量(TF/N)，其中这N个互补的服务区域是相对于其无线电衰减确定的。这些装置还将所确定的频率f1、f2、f3与每个服务区域21、22、23相关联，以便一个扇区Sc中使用的不同载波C分别与扇区Sc的单个服务区域2相关联。环的定界是联系衰减阈值S1、S2针对每个扇区Sc确定的(图3)。例如，第一服务区域21将其发射/接收无线电信号传播衰减低于所确定的第一阈值S1的象素聚集在一起，而至少一个第二服务区域22、23将其发射/接收无线电信号传播衰减位于所述第一阈值S1和预定的最大衰减(Max)之间的象素聚集在一起。
根据本发明的数据处理系统1包括装置13，该装置用于调整发射功率以便每个载波C负责由相邻和/或协同定位的载波的相应功率所定界的地理环上要处理的流量。系统1适合于计算同一个扇区Sc内的功率阈值，并且具有装置13，用于联系由计算模块10确定的同一扇区Sc的载波C之间对发射器TR的功率的分享来调整载波C中的每一个的发射功率。
每个无线电终端到同一扇区Sc的任何一个频率上的重新定向是由数据处理系统1联系例如网络参数或扇区Sc的频率之间的接收场级别差异或扇区Sc中的不同频率的负载来管理的。系统所实现的优化涉及从基站BTS到无线电终端的下行流，这是因为流量数据是很不对称的。
现将参考图1至4更具体地描述功率规划方法。
所发明的方法适用于CDMA接入型蜂窝无线通信网络N，并且需要初始化步骤40，在该步骤期间，系统1设置要解决的问题的所有配置参数，这些参数具体是-扇区Sc及其可用功率特征的列表d2；-每个扇区的传播衰减d30的矩阵；-流量分布d41的矩阵；-代表流量的量d42的使用系数；-每个扇区的载波数目的规格d22；-将载波与发射器放大器相关联的匹配规则d23；以及-用于至少一个收敛函数(TEMP)中的估计参数d5，所述收敛函数用于验证所述功率调整尤其对应于获得所有扇区Sc中的载波C的流量处理能力之和的最大值。
预先执行计算与网络N的覆盖范围相对应的区域中的流量分布的计算步骤41，以允许随后通过规划每个发射器TR的功率来进行优化。这个流量分布计算步骤41使用流量分布图来估计每个象素中的流量，并且经由代表每个扇区Sc的发射/接收无线电衰减的数据d3，来考虑到所考虑的扇区中的发射器和接收器之间的衰减Si，以及相对于相邻扇区的接收场和接收级别的到所述扇区的分配概率。
可以联系特定算法模式利用无线电接入技术的RRM工具(无线电资源管理)来将流量定向为面向载波中的任何一个。例如，选择可以基于相对于参考阈值的接收场级别的标准。在初始阶段中，可以为每个站台BTS的每个扇区限定与发射器TR和每个点之间的估计传播衰减相关的流量分布，如图3所示。在由具有坐标“x，y”的象素301、302、303所代表的每个基本覆盖区域中，并且对每个扇区Sc，该方法使用-所考虑的扇区中的发射器和接收器之间的“路径损耗”衰减，其中如果pathloss(x，y)＝PATHLOSS，则ρpath(x，y)＝1，否则ρpath(x，y)＝0-与相邻扇区的这个接收场和接收级别相关的分配到扇区Sc的路径概率(sector，x，y)，所述概率是根据与预测模型的标准偏差来计算的。
-从所考虑的区域中的流量映射得出的该点处的估计流量“traffic(x，y)”pathloss(x，y)函数对应于与和发射器TR的距离相关的无线电衰减。该函数例如是由利用传播参数通过显式公式来指定的，或者是通过与参数列表校准来获得的，并且可以在每个存在流量的点处提供一个被称为PATHLOSS的整体值。因此，该函数提供了将被用于允许在扇区Sc内分布流量的PATHLOSS衰减值。根据本发明，通过扫描每个扇区Sc的所有PATHLOSS值，联系所考虑的扇区中的PATHLOSS衰减，从而获得了要处理的流量的累积分布函数，如图3所示。
Traffic(sector，PATHLOSS)＝∫traffic(x，y)*ρass(sector，x，y)*ρass(x，y)dxdy.
在图3的示例中，寻求将流量需求等分为N个等份的衰减阈值S1、S2。扇区Sc中的载波C1、C2、CN-1、CN的数目N或者可以由系统1的用户直接指定，或者可以经由系统1的计算模块10来计算。在后一种情况下，扇区Sc中的总流量TF是通过针对所有PATHLOSS衰减值对图3所示的分布函数积分并乘以用户指定的使用系数(代表流量的量)来计算的。因此利用下式来获得扇区Sc的总流量TFTraffic(sector)＝use*∫PATHLOSSTRAFFIC(sector，PATHLOSS).
计算模块10的关联装置确定通过用每个载波的能力(例如由用户设置参数)除以该总流量TF而产生的必要载波C的数目N。在本发明的一个实施例中，如果必要载波的数目超过可用无线电频率的数目，则交互式设备3显示警告消息。
参考图4，计算模块10执行分配步骤42，该步骤在考虑到为每个发射器TR确定的载波C的数目N的情况下将载波分配给服务区域2。用于将要处理的总流量TF等分为N个等份(TF/N)的衰减阈值S1、S2由计算模块10的关联装置计算，以分割服务区域2。在这个步骤42期间，计算模块10因而确保了将要处理的总流量TF分布到N个互补的服务区域2中，这N个互补的服务区域2是相对于它们的无线电衰减以及与发射器TR的距离越来越远的地理上形成的环而确定的，如图1和图2所示。为了不损害离发射器最远的服务区域2，本发明的方法有利地提议了将最高的功率分配到这些遥远的区域中。
但是，必须优化功率调整，以便对网络N的无线电资源进行最佳利用。在本发明的优选实施例中，计算模块10通过利用优化程序在同一个扇区Sc的载波C之间分享发射器TR的功率，所述优化程序适合于根据第一标准获得所有扇区Sc中的载波C的流量处理能力之和的最大值，并根据第二标准获得由扇区Sc的不同载波C分别提供的流量处理能力的最小离差。存储在存储装置11中的估计参数d5可以被计算模块10用于允许在载波C之间最优地分享发射器TR的功率。
参考图1和图4，功率调整仅在频率规划步骤44之后进行，该步骤包括将确定的频率f1、f2、f3分配到每个服务区域21、22、23，以便扇区Sc中使用的不同载波C分别与所述扇区Sc的单个服务区域相关联。一旦覆盖区域的几何形状已经通过分割成服务区域2而被确定，频率规划阶段43、44就必须被启动，例如以与根据EP 1 283 647(或与其等同的US 2003/07805)的GSM类似或相同的方式来启动。利用所有小区的所有载波C之间的兼容性矩阵执行用于计算载波C之间的干扰约束的计算步骤43。系统可以被设置参数，以将扇区Sc的不同载波C标记为对于无线电频率的分配是彼此互斥的。由于本发明适用于诸如3GPP、HSDPA和CDMA 2000x1xEvDO之类的可容忍频率重利用因子为1的数据交换技术，因此由相邻频率造成的干扰的影响可以被忽略，这使得可以加速频率规划阶段43、44。然后顺序起动实际频率规划步骤44。在这里要注意，比起使用GSM来，这个步骤要更容易，这是因为在CDMA型系统中频率数目低得多(更宽的信道宽度，例如信道具有1.25或5MHz的宽度)。
然后频率规划步骤44的结果被用于计算在每个点处、每个载波C的信噪比SNR的映射，如下SNR(carrier,x,y)=ρass(carrier,x,y)*received_power(carrier,x,y)Noise+Σinterfererreceived_power(interferer)]]>然后可以联系分配给发射器TR的每个载波的功率，来估计载波能处理的流量，或者换言之，载波C的能力。根据本发明，该能力是利用用户关于无线电接入技术的特征而设置的离散函数Perf(SUR)来确定的Capacity(carrier)＝∫x，yPerf(SNR(carrier，x，y))默认情况下，可以使用Shannon-Hartley的方程Perf(SNR)＝W*Log2(1+SNR)其中W对应于带宽(Hz)，SNR是信噪比(考虑白高斯噪声)，Perf(SNR)对应于以比特/秒为单位的容量或速率(发射器的)。
在扇区Sc中，流量处理能力是扇区的每个载波C1、C2、CN-1、CN能够处理的流量的和，该流量能力按下式计算，Capacity(sector)＝∑iCapacity(Pi of the sector)；i位于1到N之间因此，可以对载波C中的每一个执行功率调整步骤45。如上所述，该步骤45包括为每个服务区域2确定每个象素处的信噪比，然后确定服务区域2内的载波C的流量处理能力。因此，该步骤在于在同一个扇区Sc的载波之间分享发射器TR的功率。这种分享是按照计算模块10所确定的来执行的，以便能够获得所有扇区Sc中的载波C的流量处理能力之和的最大值。除了这个第一标准之外，还必须在服务区域2之间等分流量。为此，考虑同一个扇区Sc的每个载波C之间的第二流量平衡标准。
分享可以通过调整基站BTS的发射器TR来实现。宽带功率放大使得可以通过分享放大器的功率而在若干个载波C上发射不同的功率信号。数据处理系统1的调整装置13被设计成允许调整这个功率分享。通过在每个传输信道之间不均等地分布功率，可以优化无线电覆盖范围，这个覆盖范围由具有最大功率的载波CN所限。如图2所示，扇区Sc的若干个服务区域2之间的不均等的功率分布允许了通过将总功率中的大部分分配给与形成最后的地理环的这个区域相关联的载波CN，从而以非常良好的数据速率将数据发射到最遥远的(因而具有最大无线电衰减)服务区域。在如图2所示的具有三个服务区域的扇区Sc中，如果放大器具有例如40W的功率用于无线电发射，则30W的功率P2可以被分配给为形成最后的环的区域服务的载波C2(频率f2)，8W的功率P3可以被分配给为形成第二环的区域服务的载波C3(频率3)，仅2W的功率P1可以被分配给为最靠近发射器TR从而对应于第一环的服务区域服务的载波C1(频率1)。
系统1的调整装置13在特别考虑到以下信息的情况下分配功率，这些信息的参数已由用户确定-为载波C服务的放大器的功率；-由同一放大器放大的其他载波C的列表。
参考图4，用于调整载波C中每一个的功率P1、P2、P3、P1′、P2′、P3′的调整步骤45最后可以包括针对每个扇区Sc的第一估计步骤46，该步骤用于估计与所有扇区Sc的载波C的流量处理能力之和的最大值的获得相对应的第一标准和与扇区Sc的不同载波C分别提供的流量处理能力的最小离差相对应的第二标准之间的收敛。该收敛估计步骤46例如包括计算其参数由用户设置的收敛函数TEMP。该收敛函数TEMP可以对应于代表第一标准的第一值和代表第二标准的值之间的差。例如，通过确定在考虑功率分布变化的情况下进行的所述TEMP函数的连续计算的参数化的数目Xi之间的该差值的变动来计算该差值的趋势，并且将该趋势与为使收敛保持可接受而不应当超过的接受阈值Xa相比较。作为非限制性的示例，对于Xi，计算出的趋势对应于两个连续的计算之间的变化。然后，如果在所述第一和第二标准之间的第一收敛估计步骤46期间，所述变化超出了接受阈值Xa，则开始重新进行R1同一个扇区Sc的载波C之间的发射器功率分享。
在本发明一个实施例中，收敛函数TEMP的定义如下TEMP＝Cr1*∑scapacity(Sc)-Cr2*∑s∑Pi|capacity(Pi)-capacity(Sc)/Nsector|其中-Cr1和Cr2是第一和第二标准各自的权重；-∑scapacity(Sc)是每个扇区Sc的能力之和-capacity(Sc)/Nsector是N个载波的扇区Sc中的载波的平均能力。
这个收敛函数TEMP例如是针对载波C的功率的每个基本变动而计算的，但每个放大器的极限被观察。参考图4，执行两个标准的第一收敛估计步骤46以优化功率分享，优化使用基于模拟的“退火”技术的言法。诸如接受阈值Xa和迭代次数Xi之类的两个参数可以由用户设置，以便进行所述优化直到Xi次迭代中收敛函数TEMP的变动低于阈值Xa。与收敛函数TEMP的最高值相对应的解答被保留。由于该TEMP函数的值对应于代表全局能力的第一元素和代表每个扇区Sc内的诸个载波C的能力的不一致性的第二元素之间的差异，因此将会理解，全局能力(带Cr1加权的第一标准)越大，该值越高，并且扇区Sc中的流量被均等地分布在服务区域2之间(带Cr2加权的第二标准)。
当所生成的功率分享结果导致使频率规划阶段43、44次优的变化时，由于发射器TR处的功率变化，因而必须利用这些新的功率重新执行频率规划。如图4所示，因此，功率调整步骤45之后是计算步骤47，该步骤用于计算由于功率调整而产生的新频率约束。然后执行所述第一和第二标准之间的第二收敛估计步骤48，这里同样使用由用户设置参数的接受阈值Xa′和迭代次数Xi′。根据与第一估计步骤46相同的原理，计算模块10从不同解答(存储在系统中)中选择利用其可以获得收敛函数TEMP的最高值的解答。
只要未达到迭代次数Xi，第一估计步骤46就不选择解答，并且自动地重新循环到功率调整步骤45。当达到并超过该次数Xi时，在接受阈值Xa和收敛函数TEMP的所述趋势之间进行变动比较。只要Xi个周期中TEMP函数的变动超过阈值Xa，就认为没有收敛，这触发功率分享的重新进行R1。
类似地，只要Xi′个周期中TEMP函数的变动超过接受阈值Xa′，所述第一和第二标准之间的第二收敛估计步骤48之后就是前一步骤43、44的重复进行R2，以计算载波C之间的干扰约束并规划频率。在实践中，在注意到频率数目较低的情况下，可以选择Xi′＝2，并且在用于计算约束的步骤43的几次迭代之后，获得令人满意的结果。因此，当Xi′＝2次迭代中TEMP函数的变动低于接受阈值Xa′时，可以断言第二估计步骤48为肯定性的。显然，也可以取Xi′＝1，或者高于2的值。
参考图4，在第二估计步骤48之后获得的允许获得收敛函数TEMP的最高值的解答被用于新的计算步骤49中，以计算每个载波C的服务区域2。这个新的计算步骤49尤其考虑到了由于先前的功率调整而产生的变化。随后是第三估计步骤50，该步骤根据与前两个估计步骤46、48相同的原理估计所述第一和第二标准之间的收敛。接受阈值Xa″和迭代次数Xi′由用户设置参数，以确保随着以及在收敛函数TEMP发展时的收敛。
只要Xi″个周期中TEMP函数的变动超过接受阈值Xa″，所述第一和第二标准之间的第三收敛估计步骤50之后就是估计步骤42的重新进行R3，该步骤42估计载波C必须被分配到的服务区域2。在实践中，在注意到频率数目较低(相对于GSM)的情况下，少量迭代就足够收敛到令人满意的结果。当第三估计步骤48被断言为肯定性时，在过程的完成步骤50中，与优化的解答相对应的参数被保留并且被存储。
在这个完成步骤50中，数据处理系统1因而保留以下优化参数-载波C的数目；-要用于载波C中的每个载波的频率；-载波C中的每个载波的功率；以及-对于每个载波C，用于在扇区Sc的不同载波之间进行载波选择的接收功率阈值。
本发明的一个优点是为不要求与相同频率的两个小区的连接(“软越区切换”约束)的第三代数据传输系统中具有慢传输速率的覆盖区域的问题提供了一种优化的解决方案。本发明通过调整每个载波C的功率以便高效地处理总流量并在覆盖区域的所有部分中提供优化的传输速率，从而提供了使网络N的能力最大化的可能性。此外，此类解决方案通过在载波C之间非均等地分布功率而允许了对网络能力需求的发展的适应。这种分布是经济的，因为它基本避免了为了数据传输而求助于附加的放大器。
对于本领域的技术人员来说很明显的是，本发明允许许多其他特定形式的实施例，而不会脱离例如权利要求所限定的本发明的应用范围。因此，所描述的实施例应当被视为能够在所附权利要求的范围所限定的范围内修改的说明，并且本发明不应当被解释为限于上文中给出的细节。
权利要求
1.一种蜂窝无线通信网络(N)中的功率规划方法，其特征是允许在所述网络(例如CDMA型接入网络)的所有小区上重复利用同一个频率并确保限定各个小区的无线电覆盖范围区域，所述网络具有无线电基站(BTS)，所述无线电基站具有发射器TR，以向所确定的发射扇区(Sc)发射数据，所述方法是经由数据处理系统(1)实现的，所述数据处理系统(1)具有存储装置(11)，所述存储装置(11)存储代表根据所述网络的分割而被划分成多个点或象素(301、302、303)的地理区域的数据(d1)、表征所述网络的扇区(Sc)和发射器(TR)的数据(d2)、代表每个扇区(Sc)的发射/接收无线电衰减的数据(d3)、代表所述网络内的流量的量和分布的数据(d4)，所述方法的特征在于所述数据处理系统(1)的计算模块(10)对于每个与具有多个载波(C1、C2、CN-1、CN)的发射器(TR)相关联的发射扇区(Sc)执行分配步骤(42)以将多个载波分配给多个服务区域(2)，所述计算模块(10)利用存储在所述存储装置(11)中的数据(d1、d2、d3、d4)来将所述扇区(Sc)中要处理的总流量(TF)分布到N个互补的服务区域(2)中的N份流量(TF/N)中，所述N个互补的服务区域(2)是联系它们的无线电衰减和与所述发射器(TR)的距离逐一增加的地理上形成的多个环来确定的，所述方法还包括-频率规划步骤(44)，该步骤包括将所确定的频率(f1、f2、f3)分配给每个服务区域(21、22、23)，以便扇区(Sc)中使用的不同载波(C)分别与所述扇区(Sc)的一个单个服务区域相关联；-针对所述多个载波中的每个载波的功率调整步骤(45)，该步骤包括由所述计算模块(10)为每个服务区域(2)确定每个象素中的信噪比和与这个服务区域(2)相关联的载波(C)的流量处理能力，同一个扇区(Sc)的载波之间的发射器功率分享是按照所述计算模块(10)所确定的来这样进行的，使得所述功率调整步骤(45)对应于获得每个扇区(Sc)的多个载波(C)的流量处理能力之和的最大值，所述最大值尤其产生于所述计算模块(10)对在所述载波(C)之间分享功率的若干个不同的解答的至少一个比较。
2.如权利要求1所述的方法，其中在同一个扇区(Sc)的多个载波(C)之间对发射器(TR)的功率的分享是以所述计算模块(10)所确定的方式来这样进行的，使得所述功率调整步骤(45)对应于获得由所述扇区(Sc)的不同载波(C)分别提供的流量处理能力的最小离差。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述服务区域(2)是关于衰减阈值(S1、S2)在扇区(Sc)中确定的，第一服务区域(21)将其发射/接收无线电信号传播衰减低于所确定的第一阈值(S1)的象素聚集在一起，而至少一个第二服务区域(22、23)将其发射/接收无线电信号传播衰减位于所述第一阈值(S1)和预定的最大衰减(Max)之间的象素聚集在一起。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的方法，包括初始化步骤(40)，用于设置以下配置参数-扇区(Sc)及其可用功率特征的列表(d21)；-每个扇区的传播衰减(d30)的矩阵；-流量分布(d41)的矩阵；-代表流量的量(d42)的使用系数；-每个扇区的载波数目的规格(d22)；-将载波与发射器放大器相关联的匹配规则(d23)；-用于至少一个收敛函数(TEMP)中的估计参数(d5)，所述收敛函数用于验证所述功率调整尤其对应于获得所有扇区(Sc)中的诸个载波(C)的流量处理能力之和的最大值。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的方法，其中所述代表所述网络中的流量的量和分布的数据(d4)包括，经由所述数据处理系统(1)通过使用代表地理区域的数据和代表所述网络的用户的网络中流量的数据而获得的流量分布图，所述代表所述网络的用户的网络中流量的数据包括所述网络上的用户流量的定量和定性测量值，所述测量值对应于至少一个所确定的时隙，在经由用户与所述数据处理系统(1)之间的交互式装置(3)选择至少一个地理区域之后、并在所述系统(1)取得代表与所述被选择的地理区域以及一个确定的时隙相关的流量的数据之后获得至少一个网络流量分布图(30)，所述数据被所述数据处理系统(1)处理，以产生代表与每个发射器相关联的被覆盖的小区的数据。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述代表所述无线通信网络(N)中的流量的数据包括，由计数器装置(4)提供的并且由所述数据处理系统(7)的提取和制表装置(15)从至少一个操作和维护中心(OMC)提取出来的数据。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中所述将载波分配给服务区域(2)的分配步骤(42)之前是计算与所述网络(N)的覆盖范围相对应的区域中的流量分布的计算步骤(41)，所述步骤(41)利用所述流量分布图来估计每个象素中的流量以便计算流量分布，并且利用所述代表每个扇区(Sc)的发射/接收无线电衰减的数据(d3)，来考虑到被考虑的扇区中的发射器和接收器之间的衰减以及与相邻扇区的接收场和接收级别相关的分配给所述扇区的概率。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述流量分布计算步骤(41)包括联系每个被考虑的扇区(Sc)中的传播衰减的级别来计算要处理的流量的累积分布函数。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的方法，其中所述将载波分配给服务区域(2)的分配步骤(42)包括，对于所述扇区(Sc)中的至少一个扇区计算要处理的总流量(TF)并确定充足的载波(C)的数目，以便所述扇区的所有载波的能力能够处理所述总流量(TF)。
10.如权利要求1至9中任何一项所述的方法，其中所述频率规划步骤(44)之前是计算载波(C)之间的干扰约束的计算步骤(43)，该计算步骤(43)包括计算所有小区的所有载波(C)之间的兼容性矩阵。
11.如权利要求2至10中任何一项所述的方法，其中所述针对每个载波(C)的功率调整步骤(45)包括针对所有扇区(Sc)的第一收敛估计步骤(46)，所述收敛是第一标准和第二标准之间的，所述第一标准对应于获得所述扇区(Sc)的载波(C)的流量处理能力之和的最大值，所述第二标准对应于获得每个扇区(Sc)的不同载波(C)分别提供的流量处理能力的最小离差。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述功率调整步骤(45)之后是用于计算由功率调整产生的新频率约束的计算步骤(47)，然后执行第二估计步骤(48)，以估计所述第一和第二标准之间的收敛。
13.如权利要求12所述的方法，包括用于估计所述第一和第二标准之间的收敛的第三估计步骤(50)，该步骤是在每个载波(C)的服务区域(2)的新计算步骤(49)之后执行的，所述新计算步骤(49)尤其考虑到了由功率调整产生的变化。
14.如权利要求11至13中任何一项所述的方法，其中每个收敛估计步骤(46、48、50)包括对具有与代表所述第一标准的第一值和代表所述第二标准的值之间的差值相对应的类型的所述收敛函数(TEMP)的至少一次计算，然后将此差值的变化与一个为使收敛保持可接受而不应当超过的接受阈值相比较。
15.如权利要求14所述的方法，其中如果在所述第一和第二标准之间的收敛的第一估计步骤(46)期间，所述接受阈值被超过，则同一个扇区(Sc)的载波之间的发射器功率分享的重新进行(R1)被触发。
16.如权利要求14或15所述的方法，其中如果在所述第一和第二标准之间的收敛的第二估计步骤(48)期间，所述接受阈值被超过，则用于计算载波(C)之间的干扰约束并用于规划频率的步骤(43、44)的重新进行(R2)被触发。
17.如权利要求14至16中任何一项所述的方法，其中如果在所述第一和第二标准之间的收敛的第三估计步骤(50)期间，所述接受阈值被超过，则将载波分配给服务区域(2)的分配步骤(42)的重新执行(R3)被触发。
18.用于实现如权利要求1至17任意之一所述的方法的数据处理系统(1)，包括计算模块(10)和存储装置(11)，该存储装置(11)用于存储代表根据所述网络的分割而被划分成多个点或象素(301、302、303)的地理区域的数据(d1)、表征所述网络的扇区(Sc)和发射器(TR)的数据(d2)、代表每个扇区(Sc)的发射/接收无线电衰减的数据(d3)、代表所述网络内的流量的量和分布的数据(d4)，所述系统的特征在于包括用于选择与发射器(TR)相关联的每个发射扇区(Sc)的选择装置(12)，所述计算模块(10)包括关联装置以用于-利用存储在所述存储装置(11)中的数据(d1、d2、d3、d4)来使所述发射器(TR)的载波(C1、C2、CN-1、CN)与多个服务区域(2)相关联，以将所述扇区(Sc)中要处理的总流量(TF)划分成相对于其无线电衰减确定的N个互补的服务区域(2)中的N份流量(TF/N)；-使所确定的频率(f1、f2、f3)与每个服务区域(21、22、23)相关联，以便一个扇区(Sc)中使用的不同载波(C)分别与所述扇区(Sc)的一个单个服务区域相关联；所述数据处理系统包括装置(13)，用于相对于由所述计算模块(10)所确定的同一个扇区(Sc)的多个载波之间对发射器功率的分享来调整所述载波(C)中的每个载波的发射功率。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述计算模块(10)利用优化程序确定同一个扇区(Sc)的多个载波(C)之间对发射器(TR)的功率的分享，所述优化程序适合于根据第一标准获得所有扇区(Sc)中的载波(C)的流量处理能力之和的最大值，并根据第二标准获得由扇区(Sc)的不同载波(C)分别提供的流量处理能力的最小离差，存储在存储装置(11)中的估计参数(d5)被计算模块(10)用于允许在载波(C)之间最优地分享发射器(TR)的功率。
20.如权利要求18或19所述的系统，其中所述关联装置被安排成考虑到衰减阈值(S1、S2)以确定扇区(Sc)的多个服务区域(2)，所述关联装置将其发射/接收无线电信号传播衰减低于所确定的第一阈值(S1)的象素聚集在第一服务区域(21)中，将其发射/接收无线电信号传播衰减位于所述第一阈值(S1)和预定的最大衰减(Max)之间的象素聚集在至少一个第二服务区域(22、23)中。
21.如权利要求18至20中任何一项所述的系统，包括第二存储器(14)中的代表针对至少一个所确定的时隙的所述网络中的流量数据的数据，所述系统还包括-用户和所述系统(1)之间的交互式装置(3)，其连接到所述选择装置(12)，用于选择和显示所述地理区域中的至少一个，-叠加装置，用于在所述所选择的地理区域上叠加代表所确定的时隙处的流量的数据，以形成由所述交互式装置(3)显示的至少一个流量分布图(30)，-提取和制表装置(15)，其利用由计数装置(4)提供的以及从至少一个操作和维护中心(OMC)得出的数据来相对于地理区域和时隙对测量值系列进行提取和制表。
全文摘要
本发明提出了一种允许在网络(N)的所有小区上重复利用同一个频率的系统(1)。它包括存储表征网络和计算模块(10)的数据(d1、d2、d3、d4)的装置(11)，其具有用于进行以下关联的装置使发射器(TR)的载波与服务区域(2)相关联，以在联系其无线电衰减确定的N个互补区域(2)中的N份流量上分布扇区(Sc)中要处理的流量，使所确定的频率(f1、f2、f3)与每个服务区域(2)相关联，所使用的不同载波(C)分别与扇区的单个服务区域相关联。利用系统(1)，可以联系计算模块(10)所做出的确定来调整每个载波的发射功率，以在同一个扇区的载波之间分享发射器(TR)的功率。
文档编号H04B7/005GK1862993SQ200610077858
公开日2006年11月15日 申请日期2006年5月8日 优先权日2005年5月9日
发明者弗兰库伊斯·文森特 申请人:法国无线电话公司