自适应频率复用规划 【发明背景】
发明的技术领域
本发明涉及蜂窝电信网络，而且更具体地涉及这种网络内使用自适应频率复用规划的服务小区图案。
有关技术描述
频率复用图案是分配特定蜂窝电信系统内可用频道的基于服务小区的方案。任何频率复用图案的最基本单元是服务小区。频率复用图案内的各个服务小区被分配了多个频道。然后将多个服务小区关联在一起并称为小区群，使用特定蜂窝电信系统内可用的所有频道。然后使用小区群组在蜂窝电信系统内提供蜂窝覆盖区并在其它小区群中复用为一个小区群分配的频道。在整个服务覆盖区上回收或重新分配频道的方案称为复用规划。使用第一小区群内特定频道的第一服务小区和使用第二小区群内相同频道的第二服务小区之间的距离还被称之为复用距离。
多个不同服务小区对同一频道的复用意味着服务小区可能受到同频干扰。因此希望各个服务小区内服务载波(C)的接收强度要比总的同频干扰电平(I)要高。因此，载干比(C/I)值越高，语音质量就越好。较高的C/I值部分是通过控制信道复用距离而得到地。使用同一频道的相邻服务小区之间的复用距离越大，这些服务小区之间产生的同频干扰就越小。
C/I比还与频率复用规划(N/F)有关，这里N表示单个小区群内包含的服务小区数，F表示频率组数。例如，C/I比直接与下式关联：
DR＝(3*F)1/2*R
这里，DR是复用距离；
F是频率组数；
R是服务小区半径。
因此，F值越大，复用距离越大。但是，并不总是希望使用较大的F值来增加C/I比。因为可用频道的总数(T)是特定移动网络中固定的，如果有F组，那么每组将包含T/F条信道。因此，较高的频率组数(F)将导致每个服务小区内信道较少，呼叫容量较低。
对于大多数蜂窝系统，当系统最初进入运营时容量不是一个大问题。因此，为了实现高C/I值并提高语音连接的质量，最初要使用高频率复用规划(N/F)，例如9/27。但是，随着容量的增加，蜂窝电信网不得不求助于较低的频率复用规划，例如7/21或4/12，以便为每个服务小区分配更多的频道。因此，整个蜂窝电信网及其有关的小区群和服务小区都必须用新的频率复用规划重新配置。这种重配置和重分配要求相当大的时间和资源的投入。另一方面，由于语音连接质量较差，当开始不需要高容量时不希望使用低频率复用规划。
因此，需要一种机制使业务运营者根据容量和C/I来适配它们的频率规划，而不必重新配置信道分配。
发明概述
本发明用修改的服务小区群和自适应频率复用规划克服了前述以及其它的问题。该规划支持从高复用规划到低复用规划的逐渐改变，以便适应呼叫容量的增加，而不要求对整个网络的信道分配重新配置。
小区群包括服务蜂窝电信网内的N个服务小区。然后将C个连续的小区群一起组成修改的小区群。修改小区群内的每个服务小区还被分成S个扇区。每个小区群内的N个服务小区以相同顺序用字母标注。进一步通过对每个小区群及其有关的服务小区分别加上一个1到C的数字标号，将与一个小区群关联的服务小区与另一个小区群关联的服务小区区别开来。每个服务小区内的S个扇区进一步用从1到S的数字下标来标识。
然后，T个可用频道分成F个信道组。每个信道组再细分为C乘以S个子频率组。修改小区群内的每个扇区被分配了与子频率组关联的频道。可用频道在每个修改小区群内复用。
为了增加与第一小区群的第一服务小区关联的第一扇区内的呼叫容量，分配给属于具有相同下标标号的同一服务小区组内第二服务小区的第二扇区的频道被复用。
作为另一个实施例，所有与第二扇区关联的分配频道都已经被第一扇区复用之后，才在第一扇区内复用其它扇区的频道。
附图的简要描述
对本发明方法和装置更完整的理解可以通过结合所附的图、参考如下详细描述而得到，其中：
图1是说明使用全向天线对特定区域提供无线覆盖的每小区群七个服务小区图案的图；
图2是说明根据本发明的概念，使用单方向性天线的修改的每小区群四十九个服务小区图案的图；
图3是说明不同复用距离的服务小区规划图；
图4是每小区群七个服务小区图案中中心激励的扇区化天线配置的说明；
图5说明在图2和4的每个服务小区内为每个扇区分配频道；
图6是说明在每个服务小区中为每个扇区分配频道的本发明的49/147服务小区规划的图；以及
图7是说明根据本发明的概念、适于7/21服务小区规划的49/147规划的图。
附图的详细描述
现在参考图1，说明了每个小区群5有七(7)个服务小区的图案。一个全向天线用在每个服务小区中，提供对特定区域的无线覆盖。该图案示意性地用六角形网格代表，一个服务小区在中央，六(6)个是周围环绕的服务小区。这种图案及其关联的频率分配方案，将在后面更全面地讨论，它提供了常规复用图案的所有基本特征。
图1中所示的所建议的全向天线站点的N＝7频率规划，是基于将特定蜂窝电信网可用频段中所有可用的频道(T)分成七个或多个七频率组，每个频率组大约T/7个信道。表1表示了这种全向天线系统的信道分配。
表1
频道组
A B C D E F G
1 2 3 4 5 6 7 信道号8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
正如从表1中所看到的，频道被顺序分配给每个频道组。因此，分配给任何信道组的频道之间的频道号差是7。然后，用使小区群内并针对相邻小区群没有相邻频道的方式将频道组与每个服务小区关联。这些相同的频率在分配给第一小区群之后，可以根据相同的分配被其它小区群复用，以便对特定区域提供蜂窝覆盖。
每个小区群的七个服务小区一般用字母标注。例如，G-服务小区处于六个A-F服务小区环绕的中央。相同标号的服务小区被关联为一个服务小区组。上面描述的每个频道组被分配给小区群内每个对应的服务小区。
如所示，与A频率组关联的所有频道分配给A服务小区A1-A7。类似地，与其余频率组B、C、D、E、F和G关联的频道分别分配给其余的服务小区B1-B7、C1-C7、D1-D7、E1-E7以及G1-G7。相同的频道被每个小区群5中相应的服务小区所利用，产生了同频干扰的可能性。例如，G7和G3服务小区复用相同的频率。使用相同频道的两个服务小区之间的距离称为复用距离30。复用距离越大，同频干扰的机会越小。但是，为了给每个服务小区分配更多的频道以便增加呼叫容量，频率组数要减少，导致复用距离减小。由于减少了复用距离30，同频干扰增加的可能性出现了。结果，随着呼叫容量的增加，可能带来语音连接质量的降低。
现在参考图2，说明根据本发明的概念，使用单方向性天线的修改的每小区群四十九个服务小区的图案。最初要确定哪种频率复用(N/F)规划最终将用于最大容量的系统。在下文中，这被称为“目标”复用规划。例如，确定图1所示的7/21规划。此后，七个连续的小区群作为修改的小区群40被关联在一起，产生修改的(N*7)/(F*7)规划。因此，修改的小区群40包括七小区群内关联的七乘以N(图2中为四十九)个服务小区。频率组数进一步增加到F*7。正如上面所公开的，频率组数(F)的增加提高了复用距离(DR)。(N*7)/(F*7)规划取得服务蜂窝电信网可用的分配频率，并将它们分配到(N*7)个服务小区站点。正如这种分配所示：
表2
服务小区号
A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 A2 B2 … G7
1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 49 信道号 50 51 52 53 54 55 56 57 58 … 98
99 100 101 102 103 104 105 106 107 … 147
现在参考图3，说明修改的每小区群四十九个服务小区图案内两个修改小区群40之间的复用距离。假设每个小区群的宽度是0.60个测量单位，高度是0.52个测量单位，图2所示的常规频率复用规划(例如，7/21)内使用相同频率组的两个服务小区G7和G3之间的复用距离30是1.38个测量单位。另一方面，修改的复用规划(例如，49/147)内使用相同频率组的两个服务小区G7之间的复用距离50是3.64个测量单位。因此，一个小区群及其周围六个小区群用于分配T个频道，而不是将信道都在一个小区群内分配，产生了复用距离上多达2.6倍的改善。
图4是七个服务小区小区群内中心激励扇区化天线配置的说明。每个站点包括单个天线站址60，具有天线指向方位角分开120°的三个扇区70。应该理解的是，尽管图4是针对三个扇区配置描述的，但是其它多扇区配置也可使用。每个扇区70大致是菱形。每个扇区可以使用(例如)60°、90°或120°发射天线和两个相同指向方位角的相应的分集接收天线。中心激励的三扇区图案将代表服务小区的六角形分成三个菱形。分配给那个服务小区的频率组因此分成三个子组。
为了标识的目的，修改小区群内的七个小区群被编号为一到七(1-7)。与特定小区群关联的每个服务小区再进一步用字母标号加上分配给父小区群的数字标号标识。小区群内的三个扇区进一步用从它的父辈保留的标号加上扇区下标(例如，1-3)标识。作为说明，扇区A1分成三个扇区，标为A11、A12和A13。类似地，下一个小区群内的A服务小区分成A21、A22和A23。可用的频道从A11开始逐一分配，具有相同下标的所有扇区顺序分配一个频道，然后再分配下一个下标的扇区。当第一小区群内的所有扇区每个都分配了一个频道之后，其余小区群内的扇区用类似方式分配。这种分区和标号可以用于图2所示的图案。
图5说明根据本发明的概念，修改的49/147规划(图2和4中)的频道分配。正如行100所示，A11被分配了第一频道号二(2)。具有相同下标(1)标号的同一小区群内的每个服务小区的扇区被顺序编号，如所示。具有第一下标标号的所有扇区分配了频道之后，具有第二下标标号的扇区类似地分配频道，如行110所示。因此，同一服务小区内两个扇区的指定信道号之间的差是七(7)的量值。例如，A11分配信道号二(2)，而同一服务小区内的A12分配了信道号九(9)。当第一小区群内的所有扇区都分配了频道之后，第二小区群内的扇区类似地分配频道，如行120所示。因此，同一服务小区组内具有相同下标标号的两个扇区的分配信道号之间的差是二十一(21)的量值。例如，第一小区群的A11被分配了信道号二(2)，A服务小区组内与第二小区群关联的具有相同下标的A21被分配了信道号二十三(23)。
当与修改小区群内的七个小区群关联的所有扇区都分配了频道之后，其余的频道用类似的方式重复分配给相同的扇区。每个修改小区群内有一百四十七(7*7*3)个扇区。因此，最后的扇区G73分配了信道号一百四十八(148)。其余信道的分配再以信道号一百四十九(149)从扇区A11开始，如栏140所示。这个过程继续到所有的T个可用信道都已经分配。因此，分配给同一扇区的多个信道号之间的差是一百四十七(147)的量值。如上所述，修改的小区群内有四十九(49)个服务小区。因此，引入了49/147规划。
图6是说明频道分配给每个服务小区内每个扇区的49/147服务小区规划(图2、4和5)的图。正如图5中完整描述的，分配给特定扇区的信道号之间的差是一百四十七(147)的量值。因此，由于同一频道不会在七个小区群内复用，相邻的修改小区群之间的复用距离变得很大。因此，得到了较高得C/I比和改善的语音质量。
根据特定扇区(即，A11)容量需求的增加，现有技术告诉我们，要用较低的复用规划重新分配所有的频道。但是根据本发明的概念，具有相同下标标号的同一服务小区组内不同扇区的频道优选地在那个特定扇区内复用。作为说明，一旦扇区A11为了附加的呼叫容量需要分配更多的频道，以前分配给扇区A21(属于同一服务小区组A并具有相同的下标标号一)的频道在扇区A11内复用。类似地，A11可以复用以前分配给A31、A41、A51、A61和A71的频道。既然扇区A11最初分配了频道号二(2)和一百四十九(149)，复用信道号二十三(23)和一百七十(170)(例如来自扇区A21)，将信道号差减少到二十一(21)的量值。因此，就所关心的这两个扇区来说，它们正在使用图1中所示的7/21的复用规划。
既然复用其它频道只是有附加容量需求的特定扇区所需要的，因为频道被同一修改小区群内的相邻扇区所复用，那么整个频率复用规划可以在整个系统上不同，而且可以继续更新而不影响已经就位的频率分配。
当系统增长时，附加容量问题可以通过只取出一个扇区来解决，直到那个扇区的所有频率都已经复用。当利用了特定扇区内的所有频率时，可以复用以前分配给具有相同下标标号的同一服务小区组内的下一个扇区的频道。例如，为了解决扇区A11呼叫容量的增加，以前分配给扇区A21的频道被复用。当耗尽了与那个扇区关联的所有频道之后，来自扇区A31(例如)的其它频道被扇区A11所复用。
当相同的修改小区群内的相同频道在一个以上的小区群内被使用时，相应的复用距离减小，引起C/I也下降。
现在参考图7，说明了适配于7/21规划的49/147规划。当扇区利用了分配给具有相同下标标号的相同服务小区组内其它扇区的所有频道时，每个小区群将使用相同的频道，将修改的49/147规划转换为目标的7/21规划。作为说明，为了处理最大容量，扇区A11使用分配给扇区A21的所有频道以及来自具有相同下标标号的相同服务小区组内所有其它扇区的频道。其余扇区类似地复用以前分配给其它扇区的频道。既然，两个扇区所用的频道是特定的修改小区群中的同一个，因此复用距离被减小了，使同频干扰增加了。结果，整个复用规划最终将变成最初定为目标的7/21复用规划。
根据本发明的概念，业务经营者最初可以用吸引人的高复用规划使用蜂窝系统，并选择性地将复用规划降低到目标复用规划，以便容纳整个网络呼叫容量的增加。
尽管本发明已经使用具有49/147修改复用规划的7/21目标复用规划来描述，但是应该理解本发明可用于其它复用规划，包括但不限于修改规划分别为21/63和28/84的3/9和4/12。其它复用规划和修改规划对本领域技术人员来说是显然的。
尽管本发明方法和装置的优选实施例已经在附图中说明并在前面的详细描述中描述，但是应该理解发明不限于所公开的实施例，而是能够在不背离如下权利要求所提出并定义的发明精神前提下，进行多种重组、修改和替换。