专利名称：：蜂窝式无线电信网的频率分配的制作方法
技术领域：
：本发明涉及蜂窝式无线电信网中基站载波频率分配方法，以及采用这种频率分配的无线电信网。在诸如用于移动电话的公知蜂窝式无线电信网中，给网中每个基站配置了天线。由于经常在基站区内和基站区间移动，需要给移动用户单元配置全向天线。所以，例如，在阿尔泰克豪斯公司于1993年出版由巴尔斯坦DM马卡利欧RCV编辑组编写的《蜂窝式无线系统)》(CellularRadioSystems，BalstonDMMacarioRCVEditors，ArtechHouseInc，1993)的第9至13页中描述的那样，常采用每7个基站区重复使用频率的方式。对本发明的具体限定应参照权利要求书。在从属权利要求中规定了本发明的优选特征。本发明可提供这样的蜂窝无线电信网，它含有间隔开设置的基站，每个基站包含用于从/向用户单元传送和接收信号的三个定向天线，在各天线间分配8个频率组，平均每8个基站中的3个重复使用一个频率组。各基站的3个天线的方位朝向相互之间的间隔最好约为120°。各基站与它的6个最近基站最好等距离间隔开，且位于交错平行的第一和第二行中，使得第一行的各天线指向0°、120°和240°的方位角，第二行的各天线指向60°、180°和300°的方位角。方位角的转向最好为顺时针，且正北方向为0°。优选基站的天线与朝向和该天线朝向相反的相邻行相邻基站的天线采用相同的频率组。最好按照下列规则之一来分配频率组(a)给一个基站上各天线分配的频率组互不相同；(b)给沿一行中各第6个基站的相应天线分配相同的频率组；(c)给沿一列中各第24个基站的相应天线分配相同的频率组；(d)沿一行给在该行上具有0°或180°方位角的相同朝向的各天线分配交错的频率组，并且给在该行中具有其他朝向的天线分配其他的频率组，使得在相邻天线的覆盖区域不重复使用这些频率组。具体情况是，在列i、行n上的基站中采用频率组f1，f3，f4；在列i+1、行n上采用频率组f2，f5，f3；在列i+2、行n上采用频率组f1，f4，f5；(e)列i+2、行n+2的频率组与列i、行n的频率组相应，但选择的频率组为fi+2，n+2＝fi，n3其中f为在列i、行n上基站的某个扇形区的频率组，6+2，n+2为在列i、行n上基站的相应扇形区的频率组，表示进制为8的循环加法。网络中基站天线最好是120°束宽定向天线，但也可以是更窄例如60至85°束宽的天线。在网络中选择特定的基站组织结构和合理分配频率组可以避免出现不良通信路径，特别是那些易出现较强共道干扰的路径。为了避免出现不良的通信路径，可以在该网络中交错排列的基站行采用基本上交错的信号极化。选择具有与同行中其他成员不同极化的基站可避免出现不良通信路径。本发明主要用于具有定向天线的用户单元。用户单元的该或各天线的取向和位置最好是固定的。本发明也涉及频率组分配的方法。频率组可以是某个频率、某段频率范围或若干选定的频率。下面将参照附图以示例的方式说明本发明的优选实施例，附图中图1示出具有三个天线的单个基站；图2示出在该基站网内的频带分配；图3示出信噪比被确定的一些选定的信号路径；以及图4示出修改的基站网，其中交错设置的基站各行传送和接收不同的极化信号。基站网中的频率分配如图1概略所示，一个基站具有三个定向天线，在水平面上它们的朝向相互间隔120°，这样每个基站的站区或基址就分成三个扇形区。这些基站组成的网络如图2所示。在该网络中，将每个基站与它的最近六个邻站等距布置。在图2所示的水平行中，每个基站在同一行中其两侧各有一个邻站，并且在每个相邻行中各有两个邻站。从图2中可以看出，各交错行中的天线是隔行对齐的。例如，在行n、n+2、n+4…、n+2i上基站的各天线朝向为北(0°)、120°和240°。在行n+1、n+3…、n+(2i-1)上基站的各天线朝向为60°、180°和300°。在行n+1、n+3上的基站沿东西方向偏移了半个一行中基站的间距。按照下列规则分配所使用的八个频率组(i)在每一行上，给各第六个基站上(ibs＝1，7，13，19等)的相应天线分配同一频率组。(ii)在每一列上，由北向南，给各第二十四个基站上(ibs＝1，25，49，73等)的相应天线分配同一频率组。(iii)在行n上基站的朝北的各扇形区交替分配由频率组标号1和2标出的频率组，但相邻的标号如1和2虽可以是但不一定是在某个频率范围中的相邻频率。在此行中基站的其他各扇形区采用频率组3、4和5，分配方式为一基站各天线使用的频率组互不相同，并且在相邻的两个基站扇形区上也不会存在相同的频率组。如图2所示，在列i(行n)上的基站采用频率组1、3、4；在列i+1(行n)上的基站采用频率组2、5、3；在列i+2(行n)上的基站采用频率组1、4、5，等等。如图2所示，每个基站和在相邻行上的相邻基站具有朝向相反且采用同一频率组的天线。沿行n+1的各基站将频率组1和2交替分配给朝南的天线，将频率组6、7和8中的两组分配给其余的天线，方法是一基站各天线使用的频率组互不相同，并且在相邻的两个基站扇形区上也不会存在相同的频率组。沿列i+2、行n+2的各基站的排列方法与列i、行n的基站排列方法相似，但选择的频率组为fi+2，n+2＝fi，n3其中f为在列i、行n上基站的某个扇形区的频率组，fi+2，n+2为在列i、行n上基站的相应扇形区的频率组，表示进制为8的循环加法，即81＝173＝223＝5。这样，如果频率组f分配给在行n+1、列i+0.5上基站的方位角60°的天线，则频率组f也分配给在行n+2、列i+1上基站的方位角240°的天线。而且，如果频率组f分配给在行n+1、列i+0.5上基站的方位角300°的天线，则频率组f也分配给在行n+2、列i-1上基站的方位角120°的天线。优选网络中信号与干扰关系的分析为了分析在基站网中可能的信号/干扰比，进行了一简单分析来确定在可能的“最劣情况”位置上的信号/干扰比。图3示出了图2中所示的基站网的局部，其中具体标出了基站A到O。圈点P至Z表示预期的不良(即低信噪比)接收区。图3示出在各个扇形区中采用的频率组。图3中的虚线表示确定信噪比的信号传输路径。假设有理想的信号强度值并且信号强度与距离的立方成反比(即d3，其中d为距离)，计算信号/干扰比。基站天线具有束宽为120°和前/后向比18dB(即因天线的方向性而产生的最大衰减)。假设固定的用户单元天线具有束宽为10°、前/后向比为20dB的高度方向性。点P至Z设在各自扇形区的边缘上且距最近的天线的距离为r，天线之间的间隔至少为2r。为点P至Z所在的扇形区服务的基站称为“服务站”。起干扰作用的基站为“干扰站”。表1.采样点上服务站的衰减表1示出了P至Z各点的服务站和频率组。在点P至Z的方向和其服务天线的朝向之间的方位角偏移与在服务天线处的相应方位衰减一起列出。在确定信号/干扰比的过程中，要确定干扰站对信号的影响，假定所有的发射机具有相同的功率。表2的前两列中示出到点P至Z的各个路径和在每种情况下采用相同频率组而产生干扰的相邻基站。表2的第三列示出频率组，第四列示出干扰信号必须经过的路径距离与期望信号的相应路径距离的比。表2.干扰和最差位置上的C/I.0780107328*XB72.6018002029YYBD774.36513504710122033626*ZO26.05102025*</table></tables>第五列示出在欲与点P至Z通信的天线的朝向和相同频率组的干扰信号产生的方向之间的偏角。第六列示出在该干扰信号和相应点的用户单元之间的偏角。各用户单元具有直接指向其服务站天线的定向天线。在第七列和第八列示出因偏角而带来的衰减。这些估算的衰减要比实际情况下的可能衰减严重得多。在表2的最后一列示出估算的信号/干扰比值，从中可以看出点S为最差信噪比的位置，其信扰比为23dB。其它的不良位置为点U、Y、W、V和Z。在表2中这些点用星号注示。优选网络中改善通信质量的办法通过选择不同的基站天线束宽和/或利用不同的信号极化方向可以改善信号/干扰比。下面将对此作出解释。天线束宽可以采用60°束宽的天线来替换120°束宽的天线。若离天线朝向的60°偏角处的衰减为12dB，则最坏情况的信噪比仅为32dB。由于在基站上采用三个60°的天线可能会在覆盖区域中留下空隙，所以应采用在60°偏角处的灵敏度近似与全向天线相当的天线。采用85°的天线可将最坏情况的信号/干扰比提高约3dB，而不会影响覆盖区域。极化另一个提高信号/干扰比的方法是采用交叉极化。如图4所示，相互交错的行具有相互交错的水平和垂直极化。水平极化区为阴影区。这样就将沿图3所示的到点SVZ路径上的干扰减小了10dB，原因是最强干扰站采用与服务站交叉极化的信号。对点W和Y的干扰没有变化，原因是它们的服务站和干扰站采用的是相同的极化。在有限制的区域内设立基站网时，可避免出现特别差的信号/干扰比的路径。例如，如果覆盖的区域为一狭长区域，应采用两行极化沿每行交错的基站。这样就不会出现由第三行基站引起的沿到点V和Z的路径上的不良信号/干扰比。因极化的衰减作用也避免出现点S、W和Y的情况。另一个是覆盖区域较小而需要很少基站的例子。如图4中所示，在该例规划的区域内，通过选用8个基站利用适当的极化安排，使得在所选规划区域内避免出现点U和Y的干扰情况以避免出现最坏信噪比。如图4中所示，在该例的规划区域内，两个基站采用与其所在行极化相交叉的极化。在图4中，这两个基站以斜阴影线表示。通过采用交叉极化，改善了信号/干扰比，使最坏情况下的该比值约为26dB(到点Y路径)，并且避免出现许多不可接受的路径(信号/干扰比小于30dB的路径)。除图4中所示的本例子之外，应根据避免出现不良通信的原则，来选择和使用较大国家网内的许多其它规划区域。权利要求1.一种蜂窝式电信网络，它包含间隔设置的基站，每个所述基站具有三个用于向/从用户单元传送和接收信号的天线，在这些天线间分配八个频率组，使得基本上每个频率组被平均复用在至少每八个基站中的三个基站上。2.如权利要求1所述的蜂窝式电信网络，其中每个基站的三个天线的方位朝向相互之间的间隔约为120°。3.如权利要求1或2所述的蜂窝式电信网络，其中各基站与它的6个最近基站等距离间隔开，且位于交错平行的第一和第二行中，使得第一行的各天线指向0°、120°和240°的方位角，第二行的各天线指向60°、180°和300°的方位角。4.如权利要求3所述的蜂窝式电信网络，其中方位角的转向为顺时针，且正北方向为0°。5.如前面各权利要求所述的蜂窝式电信网络，其中第一基站的天线与朝向和该天线朝向相反的相邻行相邻基站的天线采用相同的频率组。6.如前面各权利要求所述的蜂窝式电信网络，其中按照下列规则分配频率组给一个基站上各天线分配的频率组互不相同。7.如前面各权利要求所述的蜂窝式电信网络，其中按照下列规则分配频率组给沿一行中各第6个基站的各相应天线分配相同的频率组。8.如前面各权利要求所述的蜂窝式电信网络，其中按照下列规则分配频率组给沿一列中各第24个基站的各相应天线分配相同的频率组。9.如前面各权利要求所述的蜂窝式电信网络，其中按照下列规则分配频率组沿一行给在该行上具有0°或180°方位角的相同朝向的各天线分配交错的频率组，并且给在该行中具有其他朝向的天线分配其他的频率组，使得在相邻天线的覆盖区域不重复使用这些频率组。10.如前面各权利要求9所述的蜂窝式电信网络，其中在列i、行n的基站上采用频率组f1，f3，f4；在列i+1、行n的基站上采用频率组f2，f5，f3；在列i+2、行n的基站上采用频率组f1，f4，f5。11.如前面各权利要求所述的蜂窝式电信网络，其中按照下列规则分配频率组在列i+2、行n+2基站的频率组与在列i、行n基站的频率组相对应，但选择的频率组为fi+2，n+2＝fi，n3其中f为在列i、行n上基站的某个扇形区的频率组，fi+2，n+2为在列i、行n上基站的相应扇形区的频率组，以及表示进制为8的循环加法。12.如前面各权利要求所述的蜂窝式电信网络，其中该网络中各基站的天线为120°束宽的定向天线。13.如权利要求1至11之一所述的蜂窝式电信网络，其中该网络中各基站的天线为小于120°束宽的定向天线。14.如权利要求13所述的蜂窝式电信网络，其中所述天线的束宽在60°到85°的范围内。15.如前面各权利要求所述的蜂窝式电信网络，包括具有为避免出现不良通信路径而分配的频率组的基站选择。16.如权利要求15所述的蜂窝式电信网络，其中为避免出现不良通信路径，在该网络中交错排列的基站行采用基本上交错的信号极化。17.如权利要求15或16所述的蜂窝式电信网络，其中为避免出现选择不良通信路径，选择的基站具有与同行中其他成员不同的极化。18.如前面各权利要求所述的蜂窝式电信网络，其中所述用户单元具有定向天线。19.如权利要求18所述的蜂窝式电信网络，其中用户单元的该或各天线的取向和位置是固定的。20.如前面各权利要求所述的蜂窝式电信网络，其中频率组可以是某个频率、某段频率范围或若干选定的频率。21.一种在蜂窝式电信网络中分配频率组的方法，在该蜂窝式电信网络中包含间隔设置的基站，每个所述基站具有三个用于向/从用户单元传送和接收信号的天线，通过该方法在这些天线间分配八个频率组，使得每个频率组被平均复用在每八个基站中的三个基站上。22.如权利要求21所述的频率组分配方法，其中按照下列的某个、部分或全部规则来分配频率组(a)给一个基站上各天线分配的频率组互不相同；(b)给沿一行中各第6个基站的相应天线分配相同的频率组；(c)给沿一列中各第24个基站的相应天线分配相同的频率组。(d)沿一行给在该行上具有0°或180°方位角的相同朝向的各天线分配交错的频率组，并且给在该行中具有其他朝向的天线分配其他的频率组，使得在相邻天线的覆盖区域不重复使用这些频率组；以及(e)在列i+2、行n+2基站的频率组与在列i、行n基站的频率组相应，但选择的频率组为fi+2，n+2＝fi，n3其中f为在列i、行n上基站的某个扇形区的频率组，fi+2，n+2为在列i、行n上基站的相应扇形区的频率组，表示进制为8的循环加法。23.如权利要求22所述的频率组分配方法，其中采用规则(d)使得在列i、行n的基站上采用频率组f1，f3，f4；在列i+1、行n的基站上采用频率组f2，f5，f3；在列i+2、行n的基站上采用频率组f1，f4，f5。全文摘要一种包含间隔设置基站的蜂窝式电信网络,每个基站具有三个用于向/从用户单元传送和接收信号的天线,在这些天线间分配八个频率组,使得每个频率组被平均复用在每八个基站中的三个基站上。文档编号H04W16/12GK1181867SQ96193368公开日1998年5月13日申请日期1996年4月19日优先权日1995年4月28日发明者伊恩·R·布罗迪申请人:艾奥尼卡国际有限公司