专利名称：按照扇形基站中的天线辐射图计算覆盖区域的方法
技术领域：
本发明涉及用于在扇形基站中按照天线辐射图提供小区覆盖区域的方法。并且本发明特别涉及用于确定实际工作环境中所需基站的实际数目的方法。
一般来说，需要同时考虑小区的业务量和覆盖区域，以便确定在给定系统中提供通信服务所需的基站的有效数目。于是，通过考虑两个因素，即基于覆盖区域的基站的最小数目和基于业务量的基站的最小数目[基收发信机站的数目＝MAX[min(基于区域)，min(基于业务)]]，可以确定基站的有效数目。
通过将总服务区除以一基站能够提供服务的服务区，计算基于覆盖区域的基站的最小数目。通过使用各参数分析链接预算，计算一基站的服务区域，然后，按照通过使用合适的传播模型的最大可允许路径损耗计算小区半径。然后在移动小区场(cell-site)链接预算方程中使用该路径损耗估计，求出产生所需信号电平需要的移动单元发射功率。
如果扇形基站和全向基站的天线增益彼此相等，具有定向天线的扇形系统的有效覆盖区域小于具有全向天线的全向系统的区域。
图1示出了用于确定扇形系统中每个基站的覆盖区域的方法。通常是，在全向系统的单个小区中，基站的覆盖区域S是具有小区半径R(S＝πR2)的环形的区域。因为，确定多小区全向系统中每个基站的准确的覆盖区域是非常困难的，所以根据产生越区切换区域的六角型的小区模型，计算基站的覆盖区域。
在使用全定向天线的全向系统中，使用前面段落中所述的公式计算每个基站的覆盖区域是合适的。然而，在用在扇形系统中的定向天线中，每个基站的覆盖区域取决于天线辐射图。这样，如果两个系统的天线增益相等，在扇形系统中每个基站的覆盖区域小于全向系统。为了确定扇形系统的覆盖区域，应考虑六角型小区模型以及天线辐射图计算有效区域。图2示出了按照扇形系统中的天线辐射图，每个基站的覆盖区域的改变。
本发明的一个目的是按照水平波束天线辐射图，通过提供扇形基站和全向基站之间的覆盖区域的比率，提供用于确定扇形基站中有效覆盖区域的方法，然后，使用有效覆盖区域确定在给定系统中提供通信服务需要的基站的数目。
一种用于在扇形基站系统中按照天线辐射图确定覆盖区域的优选实施例包括以下步骤计算扇形基站与全向基站的覆盖区域的比率；计算考虑越区切换区域的全向基站的覆盖区域；通过将扇形基站的覆盖区域的计算比率与全向基站的计算的覆盖区域相乘，使用所计算的比率确定扇形基站的覆盖区域；将无线系统的总覆盖区域除以确定的扇形基站的覆盖区域，提供无线系统中需要的扇形基站的数目。
在此实施例中，最好是，用于按照扇形基站天线辐射图计算覆盖区域的所述步骤还包括以下步骤按照水平波束天线辐射图，确定用于每个天线角度的半径，以导出最大可允许路径损耗；计算用于每个天线角度的环形区域，并且将每个计算的环形区域除以360；和通过总计用于每个天线角度的每个计算的区域，确定按照水平波束天线辐射图的扇形基站的有效覆盖区域。
并且最好是，由3×32×R2]]>计算考虑越区切换区域的全向基站的覆盖区域，其中R表示小区半径。
并且最好是，基站的天线位置彼此分开120°的角度。
图1示出了用于计算扇形系统中每个基站的覆盖区域的传统方法；图2示出了按照扇形系统中的天线辐射图每个基站的覆盖区域的改变。
本发明包括两部分。一个是用于计算扇形基站系统与全向基站的覆盖区域的比率(％)，另一个是使用所述计算的比率以确定在设计无线网络中需要的基站数目。
首先，对于移动单元中的处理器希望知道小区场发射机功率和天线增益(EIRP)、小区场G/T(接收天线增益G被接收机噪声电平T除)、移动单元天线增益和在此小区场有效呼叫的数目。这样，为了计算每个基站的覆盖区域，需要使用各个参数分析链接预算，它使得移动单元合适地计算用于局部功率设定功能的参考功率电平。通过计算该小区场到移动链接功率预算实现该计算，以求出路径损耗。该路径损耗用在移动小区场链接预算等式中，该等式是现有技术，解出产生所需信号电平需要的移动单元发射功率。因此，通过在估计路径损耗中使用合适的传播模型和非线性方法，能够确定按照最大可允许路径损耗的小区半径。
在本发明的实施例中，对于下面表1中所示的四种类型情况分析了链接预算。计算每种类型的小区半径，以便按照各种方向天线辐射图确定有效覆盖区域。该计算假定在基站中的三扇形结构alpha(α)、beta(β)、gamma(γ)分别位于0、120、240度，由此使用每个具有120度波束宽度的方向天线。
由下列步骤确定扇形基站的有效覆盖区域。
首先，确定扇形基站与全向基站的覆盖区域的比率[Ssector/Somni]。
通过按照水平波束天线辐射图总计计算的区域，计算基站的覆盖区域，如同在公式1中定义的。Ssector＝∑Ai/360其中，由等式Ai＝(π×Ri2/360)计算覆盖区域，Ri表示用于每个天线辐射图角度i度的半径，并且由链接预算确定，以导出最大可允许路径损耗。
由Somni＝π×Ri2确定全向基站的覆盖区域(Somni)，其中R表示全向小区基站的半径。
然后，假定两个基站的天线增益相同来计算扇形基站与全向基站的覆盖区域的比率(％)[Ssector/Somni]，并且使用链接预算等式。
表1示出了使用上述说明的步骤，三扇形基站与全向基站的覆盖区域的比率
确定基于不同类型的实际工作环境的比率[Ssector/Somni]后，下一步使用图1所示的六角小区模型计算产生越区切换区域的全向系统的覆盖区域。Somni=3×32×R2]]>最后，通过将由公式2定义的全向基站的覆盖面积乘以如表1提供的扇形基站与全向基站的覆盖区域的比率，得出包括越区切换区域的扇形基站的覆盖面积。Ssector＝Somin×α其中，α表示扇形基站与全向基站的覆盖区域的比率。
确定扇形基站的有效覆盖区域之后，通过将所述系统的整个通信覆盖区域除以按照公式3确定的一扇形的覆盖区域，能够得到给定系统中需要的扇形基站的总数。
如上所述，本发明提供了一种在设计无线网络中用于提供系统中需要的基站的数目的先进的方法。
因此，在全向基站的天线增益等于扇形基站的天线增益的情况下，在一扇形基站系统中按照天线辐射图确定覆盖区域的方法的优选实施例包括以下步骤计算扇形基站与全向基站的覆盖区域的比率；计算考虑越区切换区域的全向基站的覆盖区域；通过将扇形基站的覆盖区域的计算比率与全向基站的计算的覆盖区域相乘，使用所计算的比率确定扇形基站的覆盖区域；将无线系统的总覆盖区域除以确定的扇形基站的覆盖区域，提供无线系统中需要的扇形基站的数目。
在此实施例中，最好是，用于按照扇形基站天线辐射图计算覆盖区域的所述步骤还包括以下步骤按照水平波束天线辐射图，确定用于每个天线角度的半径，以导出最大可允许路径损耗；计算用于每个天线角度的环形区域，并且将每个计算的环形区域除以360；和通过总计用于每个天线角度的每个计算的区域，确定按照水平波束天线辐射图的扇形基站的有效覆盖区域。
并且最好是，由3×32×R2]]>计算考虑越区切换区域的全向基站的覆盖区域，其中R表示小区半径。
最好是，基站的天线位置彼此分开120°的角度。
权利要求
1.一种用于将发射区域分配给多个扇形基站、以便提供在实际工作环境中需要的所述扇形基站的总数目的方法，所述方法包括以下步骤(a)计算扇形基站与全向基站的覆盖区域比率，其中所述全向基站和所述扇形基站的天线增益是相同的；(b)计算具有越区切换区域的所述全向基站的发射区域；(c)将在步骤(a)中的所述计算比率和在步骤(b)中的所述区域相乘，以确定具有越区切换区域的所述扇形基站的所述发射区域；和(d)将在步骤(c)中确定的所述区域分配给所述多个扇形基站的每一个。
2.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述扇形基站的覆盖区域的步骤(a)还包括以下步骤确定用于每个天线角度的水平波束宽度的半径，以导出按照链接预算等式的最大允许路径损耗；使用所述确定的半径计算用于每个天线角度的环形区域，并且将所述每个计算的环形除以360；和总计用于所述每个天线角度的所述每个计算的环形区域。
3.如权利要求2所述的方法，其中，计算所述全向基站的覆盖区域(Somni)的所述步骤(a)由下列等式确定Somni＝π×R2，其中R表示全向小区基站的半径。
4.如权利要求2所述的方法，其中，确定具有所述越区切换区域的所述全向基站的覆盖区域的所述步骤(b)由下列等式确定Somni=3×32×R2]]>，其中R表示小区半径。
5.如权利要求1所述的方法，其中，用于所述天线的所述水平波束宽度是120度。
6.一种用于将发射区域分配给多个扇形基站、以便提供在实际工作环境中需要的所述扇形基站的总数目的方法，所述方法包括以下步骤(a)确定扇形基站的覆盖区域；(b)确定全向基站的覆盖区域；(c)计算所述扇形基站与所述全向基站的覆盖区域的比率，其中所述全向基站和所述扇形基站的天线增益是相同的；(d)计算具有越区切换区域的所述全向基站的发射区域；(e)将在步骤(c)中的所述计算比率和在步骤(d)中的所述区域相乘，以确定具有越区切换区域的所述扇形基站的所述发射区域；和(f)将在步骤(e)中确定的所述区域分配给所述多个扇形基站的每一个。
7.如权利要求6所述的方法，其中，计算所述扇形基站的覆盖区域的所述步骤(c)包括以下步骤确定用于每个天线角度的水平波束宽度的半径，以导出按照链接预算等式的最大允许路径损耗；使用所述确定的半径计算用于每个天线角度的环形区域，并且将所述每个计算的环形除以360；和总计用于所述每个天线角度的所述每个计算的环形区域。
8.权利要求6所述的方法，其中，确定具有所述越区切换区域的所述全向基站的覆盖区域的所述步骤(e)由下列等式确定Somni=3×32×R2]]>，其中R表示小区半径。
9.如权利要求7所述的方法，其中，用于所述天线的所述水平波束宽度是120度。
10.一种用于将发射区域分配给多个扇形基站、以便提供在实际工作环境中需要的所述扇形基站的总数目的方法，所述方法包括以下步骤(a)确定用于每个天线角度的水平波束宽度的半径，以导出按照链接预算等式的最大允许路径损耗；(b)使用所述确定的半径计算每个天线角度的环形区域，并且将所述每个计算的环形除以360；和(c)总计用于所述每个天线角度的所述每个计算的环形区域。(d)确定全向基站的覆盖区域；(e)计算所述扇形基站与所述全向基站的覆盖区域比率，其中所述全向基站和所述扇形基站的天线增益是相同的；(f)计算具有越区切换区域的所述全向基站的发射区域；(g)将在步骤(e)中的所述计算比率和在步骤(f)中的所述区域相乘，以确定具有越区切换区域的所述扇形基站的发射区域；和(h)将在步骤(g)中确定的所述区域分配给所述多个扇形基站的每一个，其中所述扇形基站的总数目。
11.如权利要求5所述的方法，其中确定具有所述越区切换区域的所述全向基站的覆盖区域的所述步骤(f)由下列等式确定Somni=3×32×R2]]>，其中R表示小区半径。
12.如权利要求10所述的方法，其中，用于所述天线的所述水平波束宽度是120度。
全文摘要
一种假定全向基站的天线增益与扇形基站的天线增益相等,在扇形基站系统中按照天线辐射图确定覆盖区域的方法。该方法包括:计算扇形基站与全向基站的覆盖区域的比率;计算具有越区切换区域的全向基站的覆盖区域;通过将扇形基站的覆盖区域的计算比率与全向基站的计算的覆盖区域相乘,确定在操纵者设计无线网络中需要的基站的数目。
文档编号H04B7/155GK1249651SQ9911854
公开日2000年4月5日 申请日期1999年9月7日 优先权日1998年9月8日
发明者李尚镐, 俞炳哲 申请人:三星电子株式会社