DE69019961T2

DE69019961T2 - Plan für radiozellen.

Info

Publication number: DE69019961T2
Application number: DE69019961T
Authority: DE
Inventors: Krister Gunmar; Ulf Tegth
Original assignee: Telia AB
Current assignee: Telia AB
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2010-02-27
Also published as: ATE123607T1; AU627858B2; CA2046274A1; JPH04504038A; AU5273590A; EP0461192B1; WO1990010342A1; EP0461192A1; US5293640A; JP2976211B2; DE69019961D1; ES2072428T3

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Planen von Funkzellen, insbesondere ein Verfahren zum Planen von Funkzellen mit einer Kontrolle über die Wechselwirkung zwischen den Zellen in dem System und der Fähigkeit zu einer variierenden Kanalzuteilung entsprechend dem Verkehrsaufkommen. Das Verfahren verwendet Feldstärkemessungen und einen Zuteilungsalgorithmus, was eine einfache Anpassung des Zellensystems erlaubt, also eine Erhöhung oder Verminderung der Zellenanzahl bei geändertem Verkehrsaufkommen. Insbesondere betrifft die Erfindung das Planen von Mobilfunkzellen. Die Veränderungen im Verkehrsaufkommen können tagesbedingte Schwankungen, längerfristige Veränderungen aufgrund von Veränderungen im Verkehrsnetz oder ähnliches sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft gleichfalls ein Verfahren zum Aufstellen einer Ausschließungsmatrix zur Betriebsmittelzuteilung in einem Funksystem. Das Funksystem kann unidirektional mit Verkehr bzw. Nachrichtenaustausch in nur eine Richtung sein, bspw. ein Paging- bzw. Personenrufsystem, es kann auch bidirektional sein, bspw. ein Mobilfunksystem. Bei der Anwendung wird vorzugsweise an ein Mobilfunksystem gedacht, die Erfindung ist aber gleichfalls für ein unidirektionales System verwendbar. Bei einem Mobilfunksystem ist es wichtig, daß die verfügbaren Frequenzressourcen so verwendet werden, daß die Systemkapazität optimiert wird unter der Bedingung, daß die Kunden eine akzeptable Qualität erhalten. Bei einem Mikrozellensystem in einem dichtbesiedelten Gebiet ist es wünschenswert, daß die Kanalzuteilung auf die aktuelle Verkehrsverteilung zugeschnitten werden kann. Eine solche Planung ist eine sehr anspruchsvolle Aufgabe und es kann ein großer Nutzen gezogen werden, wenn der Operator des Systems die vollständige Kontrolle über die inhärenten Störungen in dem System hat. Eine verbesserte Qualität und Verkehrshandhabung in einem gegebenen Frequenzbereich entspricht darüber hinaus einer verbesserten Frequenzausnutzung.
Die folgenden Vorbedingungen sind gegeben: eine Verteilung eines Verkehrsaufkommens über bspw. Stockholm, Systemparameter, die definieren, welches C/I (Träger zu Störung) Störverhältnis für einen guten Empfang erforderlich ist, und wieviel Störung ein Empfänger im benachbarten Kanälen toleriert, und ein Frequenzband für das System mit einer begrenzten Anzahl von Kanälen. Die Aufgabe besteht darin, die Kanäle auf die verschiedenen Basisstationen in dem gegebenen Frequenzbereich so zu verteilen, daß die von den Kunden wahrgenommene Qualität der Verbindung die gegebenen Minimalerfordernisse erfüllt.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Bestimmen der uplink-Störungen in einem Mobilfunksystem, also der Bestimmung des Grads von Störung in einer Zelle durch störende Mobileinheiten in einer anderen Zelle.

Stand der Technik

Frühere Mobilfunkzellenplanungsverfahren waren statische Verfahren, dies bedeutet, daß alle Zellen immer mit ein und derselben Kanalzuteilung arbeiten. Da direkte Feldstärkemessungen noch nicht angewendet worden sind, hat keine Kontrolle der tatsächlichen Störverhältnisse stattgefunden und es war schwierig, neue Kanalzuteilungen vorzunehmen. Es stellt eine unwirtschaftliche Verwendung der Ressourcen dar, wenn alle Zellen immer in Betrieb sind.
Ein Verfahren und eine Einrichtung zum Vornehmen von Frequenzkanalzuteilungen in einem Funktelefonkommunikationssystem ist aus US-A-4 736 453 bekannt. Dieses Dokument lehrt ein Verfahren zur Kanalzuteilung in einem Funksystem mit einer Anzahl von Basisstationen mit jeweils zugehörigen Bedeckungsgebieten sowie Mobilstationen, wobei die potentielle Wechselwirkung zwischen Sendern, insbesondere Mobilstationen, in dem System in Matrixform definiert ist und wobei die Kanalzuteilungen unter Verwendung eines Zuteilungsalgorithmus einschließlich mathematisch/logischer Operationen an der Matrix durchgeführt wird. Dies ist ein dynamisches Verfahren, jede Mobilstation wird kontinuierlich überwacht, um eine sehr große Störmatrix mit bspw. einer Million Einträgen zu bilden. Es wird allerdings angenommen, daß die große Mehrzahl von Kanalzuteilungen bereits vorgenommen worden ist, das Problem wird darauf reduziert, "Raum" für neue Nutzer und Nutzer im Automatik-Betrieb zu finden, bspw. insgesamt sechs Zuordnungen pro Sekunde.
Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung besteht jederzeit eine vollständige Kontrolle über die Störverhältnisse, also die Wechselwirkungen in dem System. Die Erfindung schafft daher ein Verfahren, das eine einfache Anpassung an das vorherrschende Verkehrsaufkommen erlaubt.
Im Stand der Technik ist das Problem der Betriebsmittelzuteilung im wesentlich wie folgt gelöst worden: eine systematische Beschreibung aller Begrenzungen bezüglich der Kanalzuteilung wird in Form einer sogenannten Ausschließungsmatrix gegeben. Eine Ausschließungsmatrix beschreibt in symbolischer Form, wie verschiedene Basisstationen oder alternativ Mobileinheiten in verschiedenen Bedeckungsgebieten in Bezug auf die Belegung des gleichen Kanals und die Belegung eines benachbarten Kanals koexistieren können. Es werden Zuteilungsalgorithmen verwendet, um genau herauszufinden, welche Kanäle die verschiedenen Basisstationen haben sollten, damit die Minimalerfordernisse für die Verbindungsqualität erfüllt sind. Das Verfahren wird wenig verwendet, da es schwierig ist, eine große Stadt im Hinblick auf die Wellenausbreitung so zu charakterisieren, daß an relevanten Punkten eine nützliche Feldstärke und Störfeldstärken innerhalb weniger dB vorhergesagt werden können, bspw. entlang der Hauptverkehrswege. Es gibt Beispiele von Versuchen, die mit großen Vorhersageprogrammen basierend auf Geländemodellen unternommen wurden. In der Realität besteht allerdings keine Möglichkeit, alle Informationen darüber einzugeben, wie bspw. die Antennendiagramme mit ihren in der Realität extrem irregulären Mustern aussehen. Solche Versuche tendieren daher dazu, völlig unrealistische Berechnungsvolumina zu schaffen.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung werden grundsätzlich einfache und vollkommen realistische Verfahren verwendet, um eine Information über die Wellenausbreitung zu erhalten, die geeignet ist, bspw. für Stockholm eine Ausschließungsmatrix zu berechnen. Die Ausschließungsmatrix macht dann wiederum den Lauf eines Zuteilungsprogramms möglich, es werden dann für einen gegebene Situation Kanalzuteilungen mit sehr gut bekannten und wünschenswerten Störverhältnissen erhalten, die eine gute Verbindungsqualität sicherstellen.
Beim Bestimmen von Störgraden in Mobilfunksystemen sind bisher nur die downlink-Störungen berücksichtigt worden, also die Störungen ausgehend von Basisstationen in anderen Zellen. Man hat angenommen, daß dies ausreichend ist, insbesondere deswegen, weil es keinerlei Verfahren zum Bestimmen der Störung von sich bewegenden Mobileinheiten in anderen Zellen gegeben hat. Es ist allerdings gezeigt worden, daß ein signifikanter Unterschied zwischen downlink- und uplink-Störungen bestehen kann. Normalerweise ist der Störgrad in der uplink-Situation größer als in downlink-Situation. Dies bedeutet, daß eine Betriebsmittelzuteilung vorgenommen werden kann, die einen akzeptablen Grad von downlink-Störung hat, aber einen zu hohen Grad von uplink-Störung, was natürlich bedeutet, daß das System insgesamt nicht akzeptabel ist.
Entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es jetzt möglich, auf effektive Weise den Störgrad für den uplink-Fall zu bestimmen, so daß dieses Problem behoben werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Planen von Funkzellen entsprechend Anspruch 1 geschaffen. Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Aufstellen der obengenannten Ausschließungsmatrix für eine optimale Kanalzuteilung.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Bestimmen von uplink-Störungen in einem Mobilfunksystem.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den nachfolgenden Ansprüchen genannt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt, wie eine Mobileinheit einer Störung von einer benachbarten Basisstation ausgesetzt ist,
Fig. 2 zeigt, wie eine Basisstation einer Störung von einer Mobileinheit in einem benachbarten Gebiet ausgesetzt ist,
Fig. 3a und 3b sind Beispiele sind von Kreuzstörungsmatrizen,
Fig. 4a und 4b zeigen Ausschließungsmatrizen, die zu den Kreuzstörungsmatrizen in den Fig. 3a und 3b gehören, wobei die Matrix in Fig. 4b eine symmetrisierte downlink-Matrix ist,
Fig. 5 zeigt eine uplink-Matrix,
Fig. 6 zeigt eine zu den Matrizen in den Fig. 4b und 5 gehörige Ausschließungsmatrix,
Fig. 7 ist ein Beispiel einer Ausschließungsmatrix in Tabellenform,
Fig. 8 bis 10 sind Beispiele von Zeichnungen von verschiedenen Störsituationen.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf ein Mobilfunksystem beschrieben.
Die primäre Aufgabe eines Mobilfunksystems besteht darin, Mobilfunkverkehr zu handhaben, aus diesem Grunde muß beim Planen von Zellen als erstes abgeschätzt werden, wie das Verkehrsaufkommen geographisch verteilt ist. Es mag Gründe dafür geben, im einzelnen darauf einzugehen, wie eine solche Verteilung definiert ist, da das Verkehrsaufkommen an jedem geographischen Punkt in dem Arbeitsgebiet des Funksystems bspw. tageszeitabhängig variiert. Es ist klar, daß in einem System eine Verteilungsart verwendet werden muß, die sich selbst Stunde um Stunde an die Veränderungen im Verkehrsaufkommen anpaßt durch Abschalten von Zellen, die für die jeweilige Gelegenheit nicht gebraucht werden, und durch Verwenden einer Kanalzuteilung, die auf diese Situation zugeschnitten ist, und eine andere Verteilungsart für die Situation, in der alle Zellen immer mit ein und derselben Kanalzuteilung betrieben werden. Im letztgenannten Fall, der auf dem gegenwärtigen Stand der Technik in existierenden Mobilfunksystemen basiert, müssen die Zellen für Maximalbelastungen dimensioniert werden mit einem Spielraum, der einer akzeptablen durchschnittlichen Sperrung bzw. Überlastung berechnet entweder pro Zelle oder über das Gesamtsystem entspricht.
Zweitens muß die Zellplanung sicherstellen, daß Bedeckung in jedem Fall vorliegt, wo der Hauptanteil des Verkehrsaufkommens auftritt. Dies bestimmt wiederum, wie die Basisstationsorte gewählt werden, welche Antennen verwendet werden und wie groß die abgestrahlte Leistung sein sollte. Grundsätzlich werden nur Richtantennen verwendet. Wenn eine Basisstation auf diese Weise geplant worden ist, müssen Messungen bezüglich der Bedeckung und der Störung vorgenommen werden und in einer Datenbank angeordnet werden, die die Bedeckungs- und Störgebiete aller anderen Basisstationen beinhaltet. Da gegenwärtig nahezu das gesamte Verkehrsaufkommen von den Hauptwegen in dem Wegenetzwerk aus gehandhabt wird, ist es ausreichend, wenn die Datenbank die Bedeckung und Störungen bezüglich dieser Hauptwege aufweist. Die Basisstation muß ausreichend viele Kanäle pro Zelle umfassen, um in der Lage zu sein, das Verkehrsaufkommen in dem Bedeckungsgebiet zu handhaben.
Im nächsten Schritt wird eine sogenannte Ausschließungsmatrix für das gesamte Mobilfunksystem in dem in Frage stehenden geographischen Gebiet, bspw. das Gebiet Stockholms, berechnet.
Die Vorbedingungen sind, daß es eine Anzahl von Basisstationen mit einem jeweiligen zugehörigen Bedeckungsgebiet und ein Frequenzband für das System mit einer begrenzten Anzahl von Kanälen gibt. Es besteht gleichfalls ein Erfordernis bezüglich des für einen guten Empfang erforderlichen C/I Störverhältnisses und bezüglich der Frage, wieviel Störung in benachbarten Kanälen ein Empfänger verträgt. Erfindungsgemäß werden Feldstärken entlang der wichtigen Wege in den jeweiligen Bedekkungsgebieten gemessen. Aus den gemessenen Werten werden Kreuzstörungsmatrizen berechnet, die mit numerischen Werten die Störverhältnisse zwischen den Sendern spezifizieren. Aus den Kreuzstörungsmatrizen werden Ausschließungsmatrizen berechnet, die in symbolischer Form die Störverhältnisse zwischen sowohl Mobil- als auch Basisstationen in verschiedenen Bedeckungsgebieten spezifizieren. Die Kanalzuteilung kann unter Zuhilfenahme der Vereinigung der Ausschließungsmatrizen durchgeführt werden.
Unter Verwendung einer speziell kalibrierten Empfängerausrüstung wird an den relevanten Verkehrswegen im geographischen Gebiet des Mobilfunksystems die Empfängerleistung von allen Basisstationen gemessen. Die gemessenen Feldstärken schaffen für diese Messungen Mittelwerte über Abschnitte von 20 m (etwa 30 Wellenlängen), jeder Abschnitt wird mit einer Koordinatenbezeichnung verbunden. In den Meßergebnissen der empfangenen Signalleistung werden die Feldstärkewerte in dBm dargestellt. Die Messungen sind nicht so umfangreich, wie sie erscheinen, da gleichzeitig und im selben Vorgang die Feldstärken von bis zu 12 Basisstationen registriert werden können. Es ist durchaus möglich, alle erforderlichen Messungen für eine Zelle einschließlich Bedeckungs- und Störreichweite in einer Nacht zu machen. Diese Art von Messungen ist bereits erfolgreich im Gebiet Stockholms ausgeführt worden.
Die Messungen verschaffen Kenntnis darüber, welche potentielle Leistung ein Empfänger in einer Mobileinheit von verschiedenen Zellen empfangen sollte, wo auch immer die Mobileinheit in dem geographischen Gebiet angeordnet ist. Es ist ebenfalls einfach, die potentiell an einer beliebigen Basisstation empfangene Leistung zu berechnen, die von Mobileinheiten in dem Bedeckungsgebiet ausgeht. Folglich ist die Störsituation sowohl der Mobileinheiten als auch der Basisstationen bekannt.
Die Ausschließungsmatrix schafft daher in symbolischer Form eine systematische Beschreibung, wie verschiedene Basisstationen oder alternativ Mobileinheiten in verschiedenen Bedekkungsgebieten in Bezug auf die Belegung des gleichen Kanals und die Belegung benachbarter Kanäle koexistieren können. Das Erscheinungsbild der Matrix hängt davon ab, welche Grenzwerte für die Störung und die Bedeckung gesetzt werden. Es ist wichtig, zu verstehen, daß die Ausschließungsmatrix, obwohl sie Informationen darüber enthält, wie Kanäle angeordnet werden können, nichtsdestotrotz keine auf der Frequenz basierende Menge ist, sondern lediglich die Beziehungen zwischen Feldstärken im Raum beschreibt.
Da die Störungen einerseits bezüglich der Basisstationempfänger und andererseits bezüglich der Empfänger der Mobileinheiten beschrieben werden können, gibt es eine uplink- und eine downlink-Matrix (selbstverständlich wird nur die downlink-Matrix in paging-Systemen benutzt). Wenn man in der Praxis verschiedene Kanalzuteilungen für uplinks und downlinks verwenden könnte, könnten diese Matrizen nach ihrer Symmetrisierung ihrerseits jeweils einzeln direkt zum Aufstellen dieser Zuteilungen verwendet werden. Es ist allerdings beabsichtigt, dieselbe Zuteilung in beiden Richtungen zu verwenden, was beinhaltet, daß die Zuteilungsalgorithmen auf die Vereinigung dieser Matrizen angewendet werden.
Die downlinking-Situation ist in Fig. 1 gezeigt. Es wird angenommen, daß alle Basisstationen zusammen mit den zugehörigen Versorgungsgebieten von 1 bis N numeriert sind. Fig. 1 zeigt zwei Stationen i und j mit den zugehörigen Versorgungsgebieten. Eine Mobilstation M in dem i-ten Bedeckungsgebiet empfängt eine gewünschte Leistung Pi von ihrer eigenen Basisstation und eine unerwünschte Störleistung Pj von der Basisstation Nr. j. Es besteht eine kleine Differenz zwischen den Begriffen "Versorgungsgebiet" und "Bedeckungsgebiet". Bedekkungsgebiet meint hier alle gemessenen Wege, die unter Bezug auf eine gegebene Basisstation eine ausreichend hohe Leistung empfangen, um einen zufriedenstellenden Empfang zu ermöglichen. Im Versorgungsgebiet kann es nicht vermessene Punkte geben, die einen guten Empfang aufweisen.
Das minimal zulässige C/I (Träger zu Störung) Rauschverhältnis für eine akzeptable Qualität bei Belegung gleicher Kanäle ist LP1 und das minimal zulässige C/I für akzeptable Qualität im Hinblick auf Störung im ersten benachbarten Kanal ist LP2 usw. Für den (k-1)sten benachbarten Kanal muß C/I größer sein als LPk, k≤M. Die Sperrauschzahl p ist definiert als der Bruchteil des Bedeckungsgebiets, für den zutrifft, daß
Pi/Pj < LPk
k = 1, 2, ... M
ist.
M ist die Anzahl der nötigen Grenzwerte im Hinblick auf Belegung gleicher und benachbarter Kanäle.
Das Element Pij in einer Kreuzstörungsmatrix generell N-ter Ordnung ist durch die Beziehung
Pij(LPk) = p
gegeben.
Die Diagonalelemente werden gleich Null gesetzt, das bedeutet, daß
Pii(LPk) = 0
für alle i und k ist.
Diese Kreuzstörungsmatrix P bezieht sich auf die downlink- Situation und beschreibt, welchem Grad von Störung die Mobilstationen im Hinblick auf die sendenden Basisstationen ausgesetzt sind.
Fig. 2 zeigt die uplink-Situation. Die Figur zeigt zwei Basisstationen i und j mit zugehörigen Versorgungsgebieten. In diesem Fall ist die Basisstation i der Störung Qj von einer Mobileinheit Mj in dem Bedeckungsgebiet der Basisstation j ausgesetzt. Die Basisstation i empfängt eine gewünschte Leistung Qi von einer Mobileinheit Mi in ihrem Bedeckungsgebiet. Die Bedeckungsgebiete sind genau wie vorstehend definiert oder möglicherweise angepaßt an Ungleichheiten in den Leistungsvorraten für uplink und downlink.
Wenn angenommen wird, daß die Mobileinheit Mj sich durch das gesamte Bedeckungsgebiet der Basisstation j bewegt, wird in der Basisstation i eine Störleistung erzeugt. Die Störleistung an der Basisstation i, die für y% des Bedeckungsgebiets der Basisstation j die von der Mobilstation Mj erzeugte Störleistung übersteigt, ist mit Qjy bezeichnet. Geeignete Werte für y können 50 oder 90 sein. Das minimal zulässige C/I Rauschverhältnis für eine akzeptable Qualität bei Belegung gleicher Kanäle wird mit LQ1 bezeichnet, und das minimale C/I für ein akzeptable Qualität für den ersten benachbarten Kanal wird mit LQ2 bezeichnet usw. Für den (k-1)sten benachbarten Kanal muß C/I größer als LQk, k≤M sein, genau wie vorstehend.
Die Sperrauschzahl q ist definiert als der Bruchteil des Bedekkungsgebiets der Basisstation i, für den zutrifft, daß
Qi/Qjy < LQk
ist.
Eine Ausschließungsmatrix generell N-ter Ordnung wird durch die Beziehung
Qij(LQk) = q
definiert.
Die Diagonalelemente werden wie vorstehend gleich Null gesetzt, d.h., daß
Qii(LQk) = 0
für alle i und k ist.
Auf diese Weise wird eine Kreuzstörungsmatrix für jedes k = 1, 2, ... M gefunden. Diese Kreuzstörungsmatrix Q betrifft die uplink-Situation und beschreibt, welchem Grad von Störung die Empfänger der Basisstationen in Bezug auf sendende Mobilstationen ausgesetzt sind.
Alternativ kann die uplink-Matrix auf folgendem Weg berechnet werden. Wenn die Mobilstation Mj in Fig. 2 sich durch den gesamten Bedeckungsbereich der Basisstation j bewegt, wird in der Basisstation i eine Rauschleistung erzeugt. Die Rauschleistung variiert mit der momentanen Position der störenden Mobilstation, und diese unterschiedlichen Rauschleistungsergebnisse können statistisch mittels einer Verteilungsfunktion charakterisiert werden.
a) Die Verteilungsfunktion wird mit einem Startpunkt von den gemessenen Feldstärkenwerten aus berechnet. Die Störwerte werden erzeugt durch Durchführen einer willkürlichen Verteilung (Monte-Carlo-Verfahren) entsprechend der genannten Verteilung, die bspw. dadurch verwirklicht werden kann, daß alle Störergebnisse in Tabellenform dargestellt werden und eine gleichförmige Auswahl über alle numerischen Werte in der Tabelle durchgeführt wird. Alle Werte sind jeweils in ihrem Speicherelement gespeichert, die Auswahl wird gleichförmig über alle Adressen der Speicherelemente durchgeführt.
Es wird angenommen, daß eine Mobilstation Mi sich durch das Bedeckungsgebiet i bewegt und die Basisstation dabei die Bedeckungsfeldstärke Qi und eine willkürlich verteilte Störfeldstärke Qj empfängt, wenn die Mobileinheit an einem gegebenen Punkt in dem Bedeckungsgebiet angeordnet ist. Die Sperrauschzahl q (q ist das Element Qij(LQk) in der Kreuzstörungsmatrix für das uplink) ist definiert als der Bruchteil des Bedekkungsgebiets der Basisstation i, für den zutrifft, daß
Qi/Qj > LQk
ist.
Aufgrund der Tatsache, daß die Störfeldstärke Qj willkürlich verteilt ist, wird das Verhältnis Qi/Qj eine stochastische Variable. Als Folge davon ist Q ebenfalls eine stochastische Variable, die jedes Mal neue Werte annimmt, wenn die Berechnung ausgeführt wird. In der Praxis wird gefunden, daß die auf diese Weise berechneten Q-Werte annehmbar um ihre Mittelwerte herum angeordnet sind und daß ein einzelnes Ergebnis als repräsentativ angesehen werden kann. Wenn sich dies nicht als ausreichend erweisen sollte, gibt es immer noch die Möglichkeit, den Mittelwert von q abzuschätzen durch mehrfaches Simulieren der Wirkung der störenden Mobilstation in der oben beschriebenen Weise.
b) Die Verteilungsfunktion wird mittels einer logarithmischen Normalverteilung angenähert. Es ist in der Literatur wohlbekannt, daß Störfeldstärken, die von im selben Abstand von der Basisstation angeordneten Mobilstationen herrühren, eine nahezu logarithmische Normalverteilung haben. Dies trifft auch mit guter Näherung auf Störfeldstärken an einer Basisstation zu, die von Mobilstationen in einem benachbarten Bedeckungsgebiet ausgehen. Die logarithmische Normalverteilung ist vollständig bestimmt durch den Mittelwert und die Streuung, diese Parameter können in einfacher Weise aus den gemessenen Störfeldstärken berechnet werden. Verglichen mit Fall a) wird daher nicht die Verteilungsfunktion berechnet, sondern nur der Mittelwert und die Streuung für die wahre Verteilung der Störwerte. Die wahre Verteilung wird weiter angenähert mit einer logarithmischen Normalverteilung. Der Medianwert für die wahren logarithmierten Störfeldstärken kann sehr gut als Mittelwert in der logarithmischen Normalverteilung verwendet werden. Die simulierten Störleistungen werden mit Hilfe eines Generators für normal verteilte numerische Werte erzeugt und mit Kenntnis des Mittelwerts und der Streuung wie oben genannt. Die Elemente Qij(LQk) in der Kreuzstörungsmatrix werden analog wie oben in a) angegeben berechnet.
Die Leistungswerte Q in den Basisstationen von den sendenden Mobilstationen sind direkt beziehbar zu den Leistungswerten P von den sendenden Basisstationen aufgrund der Tatsache, daß die Übertragungsverluste zwischen Basis- und Mobilstation nicht von der Übertragungsrichtung abhängen. Da die P-Werte lediglich durch Messen von Wellenausbreitungsdaten erhalten werden, trifft dies gleichfalls für die Q-Werte zu.
Um die Frequenzkompatibilität zu berechnen, muß jedes Bedekkungsgebiet in Bezug auf alle anderen Bedeckungsgebiete untersucht werden. Dies muß für alle Grenzwerte getan werden, die zu Störungen bei gleicher Kanalbelegung oder Nachbarkanalstörungen gehören. Dies bedeutet, daß alle Elemente in allen relevanten Kreuzstörungsmatrizen berechnet werden müssen. Beim Verarbeiten der Meßdaten ist es grundsätzlich unvermeidbar, alle Elemente in den downlink- und uplink-Matrizen für Kreuzstörungen in Bezug auf mindestens den Fall gleicher Kanalbelegung und den Fall des Rauschens in dem ersten benachbarten Kanal zu berechnen, dies bedeutet, daß zwei Kreuzstörungsmatrizen für downlink und zwei solche Matrizen für uplink berechnet werden müssen.
Es ergibt sehr gute Ergebnisse, ein Zuteilungsprogramm zu machen, das mit einem von Kreuzstörungsmatrizen abgeleiteten Startpunkt arbeitet, es ist allerdings einfacher, die Matrizen zu bearbeiten und daran Änderungen vorzunehmen, was erforderlich ist, wenn die Matrizen in der Praxis verwendet werden sollen und wenn sie eine einfachere Form mit nicht so vollständig detaillierten Informationen haben. Dies ist der Grund für die Absicht, zu einer vereinfachten Darstellung überzugehen, die hier Ausschließungsmatrix genannt wird. In der Matrix wird ein Unterschied zwischen mindestens drei verschiedenen Störgraden gemacht, die gewöhnlich mit X oder A in aufsteigendem Rang bezeichnet werden. Das Zeichen "." bezeichnet eine vernachlässigbare Störung. Die Diagonale hat gewöhnlich mit 0 bezeichnete Elemente, was anzeigt, auf welche Basisstation sich die Zeile oder Spalte in der Matrix bezieht, bspw. bedeutet 0 in Zeile j, daß alle Störungen sich auf das Bedekkungsgebiet der Basisstation Nr. j beziehen.
Bspw. kann aus den Kreuzstörungen für das downlink mit den Elementen Pij(LPk) auf dem folgenden Weg die zugehörige Ausschließungsmatrix gebildet werden:
Es wird angenommen, daß nur die Grenzwerte für die Belegung gleicher Kanäle und der ersten benachbarten Kanäle relevant sind, was bedeutet, daß es zwei Kreuzstörungsmatrizen Pij(LP1) und Pij(LP2) gibt. Wenn die Ausschließungsmatrix mit Uij bezeichnet wird und der Grenzwert für den Grad der Sperrstörung in beiden Fällen px ist, erhält man das Matrixelement uij auf folgende Weise:
uij = "0"; i = j
uij = "A"; Pij(LP2) > px
uij = "X"; Pij(LP1) > px
uij = "."; Pij(LP1) ≤ px
Die Matrixelemente vij in der uplink-Matrix werden auf entsprechende Weise gebildet durch Verwenden der Kreuzstörungsmatrizen Qij(LQ2) und Qij(LQ1) sowie zugehöriger Grenzwerte für den Grad der Sperrstörung py.
Fig. 3a zeigt ein Beispiel einer Kreuzstörungsmatrix Pij(LP2) und Fig. 3b zeigt eine Kreuzstörungsmatrix Pij(LP1). Es trifft zu, daß Pij(LP2) ≤ Pij(LP1) ist, im übrigen besteht weder eine Verbindung zwischen den Matrizen, noch sind diese Matrizen symmetrisch.
Durch Verwenden des obengenannten Verfahrens kann mittels der Kreuzstörungsmatrizen in den Fig. 3a und 3b für Px = 0.05 eine Ausschließungsmatrix berechnet werden. Die Ausschließungsmatrix ist in Fig. 4a gezeigt. Die Zeichen ".", "X" und "A" entsprechen Störungen von ansteigendem Rang. Eine "." entsprechende Störung kann als Störung bei gleicher Kanalbelegung akzeptiert werden. Das Zeichen "0" bezeichnet, auf welches Bedeckungsgebiet sich die Störungen in der gleichen Spalte beziehen. Die Matrix gemäß Fig. 4a kann wie folgt interpretiert werden. Eine Mobilstation mit Bedeckung von der Basisstation 1 kann nicht einen Empfangskanal mit einer Mobilstation in den Bedeckungsgebieten 2 und 4 teilen. Sie kann allerdings einen Kanal mit einer Mobilstation im Bedekkungsgebiet 3 teilen. Sie kann nicht einen Nachbarkanal eines Kanals verwenden, der von einer Mobilstation in dem Bedekkungsgebiet 4 verwendet wird. Andererseits kann eine Mobilstation mit einer Bedeckung von der Basisstation 2 einen Empfangskanal mit einer Mobilstation im Bedeckungsgebiet 1 teilen. Eine Mobilstation im Bedeckungsgebiet 2 ist daher nicht Störungen von der Basisstation 1 ausgesetzt, aber eine Mobilstation im Bedeckungsgebiet 1 ist Störungen von der Basisstation 2 ausgesetzt. Dies bedeutet natürlich, daß in der Praxis die Basisstationen 1 und 2 nicht die gleiche Sendefrequenz verwenden können. Als Konsequenz davon haben nur symmetrische Ausschließungsmatrizen irgendeinen praktischen Wert.
Die Ausschließungsmatrix wird daher symmetrisiert, indem man diejenigen Matrixelemente verwendet, die den stärkeren Störgrad darstellen. Durch Symmetrisieren der Matrix in Fig. 4a erhält man die in Fig. 4b gezeigte Matrix, die in diesem Fall die downlink-Matrix darstellt.
Ein Beispiel einer uplink-Matrix ist in Fig. 5 gezeigt. Entsprechend dieser Matrix kann die Basisstation 1 im Empfangsmodus weder einen Kanal mit den Basisstationen 2, 3 oder 4 teilen, noch kann sie einen benachbarten Kanal zur Basisstation 4 haben. Die Basisstation 2 ist einer vernachlässigbaren Störung von Mobilstationen in den Bedeckungsgebieten der Basisstationen 3 und 4 ausgesetzt und kann daher einen Kanal mit diesen Basisstationen teilen, usw.
Wie vorstehend bereits erwähnt, ist es wünschenswert, die gleichen Kanalzuteilungen in uplink- und downlink-Richtungen vorzunehmen. Um eine Matrix zu erzeugen, die zur Bildung der gleichen Zuteilung in beiden Richtungen verwendet werden kann, wird die Vereinigung der Matrizen U und V definiert. Die Vereinigung von zwei Matrizen wird als diejenige Matrix definiert, die die Vereinigung der zugehörigen Elemente in jeder Matrix aufweist. Das Zeichen für die Vereinigung von zwei Matrixelementen ist das Zeichen für dasjenige Element, das die stärkere Störung darstellt.
Fig. 6 zeigt die Vereinigung der Matrizen in den Fig. 4b und 5. Für die Zuteilung der Kanäle wird die Ausschließungsmatrix verwendet, die durch Kombinieren ihrer Zeilen erhalten worden ist. Wenn eine bestimmte Kontrolle in der Hinsicht erforderlich ist, daß kleine, jeweils einzeln zulässige Rauschbeiträge sich nicht zu stark während des Vorgangs der Zuteilung aufaddieren, können bspw. weitere zwei Niveaus "Y" und "Z" auf folgende Weise eingeführt werden. Für die downlinking-Matrix wird das Matrixelement wie folgt bestimmt:
uij = "0"; i = j
uij = "A"; Pij(LP2) > px
uij = "X"; Pij(LP1) > px
uij = "Y"; px/2 < Pij(LP1) ≤ px
uij = "Z"; px/4 < Pij(LP1) ≤ px/2
uij = "."; Pij(LP1) ≤ px/4
wobei px gleich der Grenzwert für den Grad der Störung genau wie vorstehend ist. Die Ausschließungsmatrix für die uplinking-Situation kann in bestimmten Fällen entsprechend gebildet werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die uplink- Störung mit Hilfe der vorstehend beschriebenen statistischen Verfahren berechnet wird.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Ausschließungsmatrix, die für Basisstationen in Stockholm berechnet worden ist. Die Matrix ist in Tabellenform dargestellt, so daß sie leichter gelesen werden kann. Die X-Ausschlüsse sind in Gruppen von 5 Zeilen und die A-Ausschlüsse in Gruppen von 3 Zeilen für jeden Basisstationseintrag spezifiziert. Aus dieser Liste kann bspw. heraus gelesen werden, daß Hagalund als Eintrag Nummer 7 nicht den gleichen Kanal wie Hallonbergen als Eintrag Nummer 8 belegen kann, da 8 als X-Ausschließung im Eintrag Nummer 7 erscheint und umgekehrt.
Eine weitere Hilfe für die Betriebsmittelzuteilung ist ein Zeichenprogramm, das Zeichnungen der Störsituationen erzeugt. Dies ist deshalb so, da die Elemente in einer Ausschließungsmatrix zu einer der drei folgenden Klassen gehören:
1. Offensichtliche Nichtausschließungen, bspw. zwischen Zellen, die einen großen Abstand voneinander aufweisen. Es ist ausreichend, zu berechnen, daß die Bedeckungsgebiete sich nicht überschneiden. Dies ist eine triviale Berechnung.
2. Offensichtliche Ausschließungen zwischen bspw. zusammengruppierten Zellen, also Zellen, die den gleichen Sendemast oder die gleiche Antenne teilen. Kollektive Gruppierungen können leicht durch Vergleichen der Koordinaten der Stationen herausgefunden werden.
3. Unklare Zellenpaare, bei denen es schwierig ist, zu entscheiden, ob eine Ausschließung besteht oder nicht. Die Anzahl von unklaren Paaren ist sehr viel geringer als die Anzahl von allen Zellenpaaren.
Beim Aufstellen einer Ausschließungsmatrix müssen genau genommen nur diejenigen Elemente in den Kreuzstörungsmatrizen berechnet werden, die sich auf unklare Zellenpaare beziehen. Dies kann auf geeignete Weise mit den vorstehend genannten Algorithmen in Kombination mit den Zeichenprogrammen, die Zeichnungen von downlinks und uplinks für fragliche Zellenpaare erzeugen, getan werden. Für den uplink sind die in a) und b) spezifizierten Monte-Carlo-Verfahren vorzuziehen. Die Zeichenprogramme berechnen den Grad der Störung (den Wert der zugehörigen Elemente in der Kreuzstörungsmatrix) und geben ein visuelles Bild der Störsituation, das einen sehr genauen Plan der Zelle und ihrer Wechselwirkung mit anderen Zellen bildet. Die Planung kann jetzt ausgeführt werden nicht nur unter Berücksichtigung der Störzahl, sondern auch in Bezug auf das Gesamtstörmuster und unter Berücksichtigung systembezogener Aspekte wie bspw. Übergabegrenzen. Es ist möglich, Basisstationsleistungen und Leistungsklassen für Mobilstationen zu variieren und ebenfalls die Bedeckung individuell für jede Zelle zu regulieren. Dies kann gleichzeitig für downlink und uplink getan werden. Zusätzlich ist man nicht länger an einen festen Grenzwert für die Störzahl gebunden, die Zellen können vielmehr individuell in Bezug auf das einzigartige Störmuster geplant werden.
Bspw. stellen die Störungen keinerlei Problem bei normaler Verkehrsbelastung dar in Fällen, bei denen diese Störungen als zu dem Bedeckungsgebiet einer anderen Zelle gehörig angesehen werden können. Das Verfahren ist arbeitsintensiv, ergibt aber ein Ergebnis von höchster Qualität.
Die Ausschließungsmatrix erlaubt das Aufstellen einer Anzahl von Kanalzuteilungen für das gegenwärtige System mit Hilfe sogenannter Zuteilungsalgorithmen. Dabei werden alle existierenden relevanten Sekundärbedingungen in dem System in Bezug auf Grenzwerte für Störungen bei Belegung gleicher und benachbarter Kanäle, benachbarte Grenzen mit festgelegten Zuteilungen usw. berücksichtigt. Ein geeignetes Verfahren zur Kanalzuteilung ist in unserer internationalen Patentanmeldung "Verfahren zur Kanalzuteilung in einem Funksystem" mit dem gleichen Anmeldedatum wie die gegenwärtige Anmeldung genannt, die am 07. September 1990 mit der Nummer WO90/10341 veröffentlicht worden ist.
Ausgehend von dem Satz der Kanalzuteilungen kann abgeschätzt werden, in welchem Umfang der in der neu geplanten Zelle auftretende Verkehr mit der gegebenen Anzahl von erlaubten Kanälen gehandhabt werden kann. Wenn dies nicht möglich ist, kann entweder versucht werden, die Senderleistungen oder die Antennenordnung in einer Umgebung des neu geplanten Bedekkungsgebiets anzupassen oder das Bedeckungsgebiet kann möglicherweise in eine größere Anzahl von kleineren Zellen aufgeteilt werden. Anschließend erfolgt eine neue Berechnung der Ausschließungsmatrix und die Aufstellung weiterer Kanalzuteilungen. Alle Situationen, die eine Anzahl von Kanälen innerhalb der maximal zulässigen Anzahl schaffen, werden als geeignet für eine Realisierung angesehen.
Es ist hier ein interaktives iteratives Verfahren zwischen Mensch und Computer beschrieben worden. Im Prinzip können immer Zellen innerhalb desselben Frequenzbereichs hinzugefügt werden, vorausgesetzt, daß die einzelnen Bedeckungen ausreichend klein sind. Die Kosten dieser Art der Planung sind hauptsächlich begründet durch die Anzahl von neuen Zellen, die hinzugefügt werden müssen, um das neu hinzugekommene Verkehrsaufkommen aufzufangen. Jede Zelle besitzt eine bestimmte Kapazität zur Handhabung von Funkverkehr und es ist offensichtlich, daß der pro Flächeneinheit gehandhabte Verkehr mit einer größeren Anzahl von Zellen ansteigt.
Die Prozedur ist iterativ und betrifft ein Verfahren mit einer sukzessiven Ausdehnung eines existierenden Mobilfunkzellensystems mit mindestens einer Basisstation im ursprünglichen Zustand. Bei einer Anzahl von bereits existierenden Basisstationen kann selbstverständlich jede von diesen für eine Neuplanung entsprechend der nachfolgenden Prozedur verwendet werden. Die Gesamtstrategie für die in Frage stehende Zellenplanung kann nicht mit Hilfe eines "Kochbuchs" beschrieben werden, sondern muß dem Urteil und der Erfahrung des Operators über die Charakteristiken des Mobilfunksystems überlassen werden. Das Verfahren umfaßt die folgende Hauptpunkte:
1. Geographisches Abschätzen des Verkehrsaufkommens.
2. Erzielen in einer geeigneten Weise und mit dem geringstmöglichen Aufwand in Bezug auf Sendeleistung und Antennenanordnung einer oder mehrerer Zellen mit einer Bedekkung, die einen akzeptablen Anteil des Verkehrsaufkommens einfängt.
3. Ausführen von Bedeckungs- und Störmessungen der Zelle oder der Zellen. Aktualisieren der Meßdatenbank mit dieser Information. Ausführen von Zeichnungen von Bedeckungen von betroffenen Zellen und Störungen in benachbarten Zellen. Die Zeichnungen werden angefertigt sowohl für Störungen von Basisstation zu Mobilstation (downlink) als auch für Störungen von Mobilstation zu Basisstation (uplink). In den Zeichenprogrammen werden die Störungen vorteilhafterweise entsprechend den Verfahren zum Aufstellen einer Ausschließungsmatrix und Bestimmen von uplink-Störungen berechnet, wie oben ausgeführt. Die Wechselwirkung zwischen Zellen, d.h. ob eine Ausschließung in Bezug auf Kanäle besteht oder nicht, können eingeschätzt werden mit Hilfe von Zeichnungen, die sich auf Systemaspekte beziehen, wie bspw., wo Übergabegrenzen sein sollten usw. Mit Hilfe von Zeichenprogrammen können somit Feinanpassungen vorgenommen werden bezüglich von Leistungsklassen für Mobileinheiten und Basisstationen, wobei man die gesamte Zeit über eine vollständige Kontrolle der Bedeckung und des Störgrades sowohl bezüglich downlink als auch uplink verfügt.
4. Planung der Anzahl von Kanäle pro Zelle, entsprechend dem geschätzten Verkehrsaufkommen einschließlich eines Spielraums akzeptabler Überlastung bzw. Sperrung bspw. bei maximalen Verkehrsaufkommen.
5. Berechnen der Ausschließungsmatrix für ein geeignet großes geographisches Gebiet abhängig von der Wechselwirkung mit der Umgebung, die das Um- oder Neuplanen erzeugt.
6. Verwenden von Zuteilungsalgorithmus des Monte-Carlo-Typus (Zufallsverfahren). Grenzen mit bereits vorgenommenen Zuteilungen werden bedacht. Es wird ein Satz von Kanalzuteilungen erhalten, der Informationen über die Möglichkeit der Verwirklichung der neuen Anordnung innerhalb der angegebenen Bandbreite verschafft.
7. Wenn eine Verwirklichung nicht möglich ist, muß mindestens eine der hinzugefügten Zellen oder eine zweite existierende Zelle in kleinere Zellen aufgeteilt werden, von denen jede ein kleineres Bedeckungsgebiet hat. Die Summe der Bedeckungsgebiete sollte immer noch die erforderliche Bedeckung bereitstellen. Die Anzahl von Kanälen pro neuer Teilzelle muß möglicherweise angepaßt werden. Die erforderliche Bedeckung und Fähigkeit zur Handhabung von Verkehr wird durch Wiederholen des Verfahrens gemäß 2. erhalten. Wenn die niedrigste Antennenleistung unter 2. nicht verwendet wird, kann es in einigen Fällen ausreichend sein, die Leistung in einer oder mehreren Zellen zu verringern, um die Möglichkeit der Realisierung zu erhalten.
Wenn eine Realisierung möglich ist, ist das Problem für den gegenwärtigen Fall gelöst, kann aber bei späterer Gelegenheit wieder auftreten, wenn aus dem einen oder anderen Grund eine Umplanung vorgenommen werden muß, möglicherweise mit einer weiteren Vermehrung der Zellen.
8. Planen neuer Zellen oder Umplanen existierender Zellen.
Bei den oben beschriebenen Punkten 6. und 7. ist es praktisch, ein Zeichenprogramm zu verwenden, das Zeichnungen der Störsituation in einem Bedeckungsgebiet bezüglich der Störungen von einer Station (downlink) oder einer Mobileinheit (uplink) in einem zweiten Bedeckungsgebiet erzeugt. Das Zeichenprogramm berechnet den Störgrad und erzeugt eine visuelle Illustration der Störsituation, was eine noch genauere Planung der Zelle und ihrer Wechselwirkung mit anderen Zellen ergibt. Die Planung kann nun ausgeführt werden nicht nur in bezug auf die Menge der Störung, sondern auch unter Berücksichtigung des Gesamtstörmuster und der Systemaspekte wie bspw. Übergabegrenzen. Es ist möglich, Basisstationsleistungen und Leistungsklassen für Mobileinheiten zu variieren und gleichfalls die Bedeckung individuell für jede Zelle zu regeln. Dies kann gleichzeitig für downlinks und uplinks getan werden. Man ist ebenfalls nicht länger an einen festen Grenzwert für die Menge der Störung gebunden, die Zellen können vielmehr individuell bezüglich des einzigartigen Störmusters geplant werden. Bspw. rufen Störungen bei einer normalen Verkehrsbelastung keinerlei Problem in den Fällen hervor, in denen diese Störungen als zu den Bedekkungsgebiet einer anderen Zelle gehörig angesehen werden können. Das Verfahren ist arbeitsintensiv, aber ergibt ein Ergebnis mit extrem hoher Qualität.
Fig. 8 bis 10 zeigen Zeichnungen des Versorgungsgebiets der Basisstation in Vällingby bezüglich Störungen von dem Bedekkungsgebiet um die Basisstation in Odenplan herum. Die downlink-Situation ist in Fig. 8 gezeigt, in der der Grenzwert für die Bedeckung -93 dBm ist. Die Bedeckung wird durch gezeichnete Liniensegmente erzeugt, während Störungen von Odenplan mit 0 bezeichnet sind. Der Grad der Störung (d.h. das Element in der Kreuzstörungsmatrix) ist mit 0,8% berechnet.
Fig. 9 zeigt eine Zeichnung für die entsprechende uplink-Situation. Sie ist also ein Bild, das zeigt, wie die Mobileinheiten im Bedeckungsgebiet der Basisstation in Odenplan die Basisstation in Vällingby stören. Der Störgrad ist hier etwa 10mal größer als in der downlink-Situation, was eine bezüglich der Qualität nicht akzeptable Situation bedeutet.
Fig. 10 zeigt eine Zeichnung der uplink-Situation, wenn der Grenzwert für die Bedeckung auf -88 dBm erhöht worden ist. Das Bedeckungsgebiet ist geringfügig verkleinert, aber die Störsituation ist akzeptabel geworden mit einem Störgrad um 4% herum, also weniger als die Hälfte verglichen mit Fig. 9.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen somit, daß es nicht ausreichend ist, nur die downlink-Störungen zu bedenken, da in dem oben gezeigten Beispiel der Störgrad im uplink-Fall 10mal größer war. Wenn man diese Situation erlaubt hätte, wäre die Verbindung in der uplink-Richtung, also von einer Mobileinheit zu einem anderen Teilnehmer, beunruhigend schlecht gewesen, selbst wenn die Verbindung in der anderen Richtung akzeptabel gewesen wäre.
Natürlich kann das beschriebene Verfahren nicht unsinnig häufig wiederholt werden. Wenn die Zellen sehr klein sind, finden sehr häufig Übergaben statt, was nachteilig wird. Wenn die Zellen eine diametrale Erstreckung von ungefähr einem Kilometer haben, ist die Untergrenze erreicht, und das System kann nicht weiter ausgedehnt werden bezüglich einer nochmals erhöhten Kapazität. Es kann aber natürlich sein, daß manchmal eine Umplanung ausgeführt wird mit der Absicht, dies Systemkapazität für ein geographisches Gebiet zu vermindern. Das gleiche Verfahren wie oben beschrieben kann auch in diesem Fall angewendet werden. Ein verringertes geschätztes Verkehrsaufkommen führt in diesem Fall zum Verschmelzen von Zellen oder Zellvergrößerungen, wobei dann Basisstationen außer Betrieb genommen werden können.
Entsprechend den hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind gemessene Feldstärken verwendet worden, um die Ausschließungsmatrix aufzustellen. Die Erfindung schließt aber nicht berechnete Feldstärkenwerte zu diesem Zweck aus, wenn diese verfügbar sind. Die Erfindung ist nur durch die nachfolgenden Ansprüche begrenzt.

Claims

1. Verfahren zum Planen von Funkzellen, wobei eine Anzahl von Basisstationen mit jeweils zugehörigem Bedeckungsgebiet und ein Frequenzband für das System mit einer begrenzten Anzahl von Kanälen gegeben sind, mit den folgenden Schritten:

a) der Funkverkehrsbedarf wird geographisch abgeschätzt,

b) eine akzeptable Abdeckung des Funkverkehrsbedarfs wird geschaffen mit Hilfe einer Anzahl von Zellen mit geeigneten Senderleistungen und Antennenanordnungen,

c) Bedeckungs- und Störmessungen werden für die Zellen ausgeführt unter Verwendung einer speziell kalibrierten Empfängerausrüstung, wobei die Meßwerte in einer Meßdatenbank gespeichert werden,

d) jeder Zelle wird eine Anzahl von Kanälen entsprechend dem geschätzten Verkehrsbedarf zugeteilt, wobei ein Spielraum für eine akzeptable Überlastung berücksichtigt wird,

e) auf der Grundlage der Meßergebnisse wird eine Ausschließungsmatrix berechnet, die die Wechselwirkung zwischen den Zellen in dem System darstellt, wobei jeder Eintrag der Matrix Ausschlüsse bezüglich der Belegung gleicher und benachbarter Kanäle einer Zelle relativ zu den anderen Zellen enthält,

es wird ein Zuteilungsalgorithmus iteriert, der Operationen an der Ausschließungsmatrix umfaßt, und ein Zufallsverfahren verwendet, um eine Anzahl von Kanalzuteilungen für die Zellen zu schaffen, wodurch eine Sammlung von Kanalzuteilungen erzeugt wird, die aufgrund des Zufallsverfahrens verschiedene Kanalzuteilungen enthält und so eine Information über die Möglichkeit der Realisierung des gegenwärtigen Planungsversuchs schafft,

g) wenn keine mögliche Kanalzuteilung bezüglich der begrenzten Anzahl von Kanälen erhalten wird, wird in irgendeinem der vorhergehenden Schritte ein neuer Versuch unternommen.

2. Verfahren zum Planen von Funkzellen nach Anspruch 1, bei dem der neue Versuch in Schritt g) bedeutet, daß eine oder mehrere der Zellen in Schritt b) in Zellen mit kleineren Bedeckungsgebieten aufgeteilt wird, oder daß zwei oder mehr der Zellen in b) zu einer einzigen Zelle mit einem Bedeckungsgebiet größer als die Bedeckungen der ersten Zellen vereinigt werden.

3. Verfahren zum Planen von Funkzellen nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der neue Versuch in g) bedeutet, daß einer oder mehreren der Zellen in b) eine größere oder kleinere Bedeckung gegeben wird entweder durch Erhöhen bzw. Vermindern der Basisstationsleistung oder durch Ändern des Alarmgrenzwerts, Übergabealarm.

4. Verfahren zum Planen von Funkzellen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der neue Versuch in g) bedeutet, daß einer oder mehreren der Zellen in b) eine verschiedene Anzahl von Kanälen pro Zelle zugeteilt wird mit der Absicht der Anpassung an eine Situation mit einem veränderten Verkehrsbedarf.

5. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine akzeptable Abdeckung des Verkehrsbedarfs mit Hilfe eines existierenden Funkzellensystems geschaffen wird, zu dem eine Anzahl von Zellen hinzugefügt worden ist oder von dem eine Anzahl von Zellen abgezogen worden ist, um das Funkzellensystem an einen geänderten Verkehrsbedarf anzupassen.

6. Verfahren zum Aufstellen einer Ausschließungsmatrix zur Verwendung in dem Verfahren zum Planen von Funkzellen in einem Funksystem, wie es in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht ist, wobei dieses Funksystem Basisstationen mit zugehörigen Bedeckungsgebieten und Mobileinheiten aufweist, und wobei diese Ausschließungsmatrix in Schritt e) des Anspruch 1 definiert wird, wobei das Verfahren zum Aufstellen der Ausschließungsmatrix umfaßt:

a) Messen oder Berechnen der Feldstärken von allen Basisstationen auf relevanten Verkehrswegen in dem geographischen Gebiet des Mobilfunksystems,

b) Bilden einer downlink-Matrix, die die Störverhältnisse für die sendende Basisstation und empfangende Mobileinheit beschreibt, wobei jedes downlink-Matrixelement sich auf die Beziehung zwischen zwei Basisstationen bezieht und aus wenigstens einer Kreuzstörungsmatrix abgeleitet ist, die gebildet ist, indem das Kreuzstörungsmatrixelement

Pij(LPk) = p

gesetzt wird, wobei p der Bruchteil des Bedeckungsgebiets, für den zutrifft, daß

Pi/Pj < LPk

ist,

wobei Pi die an der Mobileinheit von der eigenen Basisstation empfangene Leistung ist,

wobei Pj die an der Mobileinheit von einer störenden Basisstation empfangene Leistung ist und LPk eine bestimmte Gütezahl ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem gleichfalls eine uplink-Matrix gebildet wird, die die Störverhältnisse für sendende Mobileinheiten und empfangende Basisstationen beschreibt, wobei sich jedes Matrixelement auf die Beziehung zwischen zwei Basisstationen bezieht, wobei dann die Ausschließungsmatrix als die Vereinigung der downlink-Matrix und uplink-Matrix gebildet wird, wobei die Vereinigung der Matrizen definiert ist als die Matrix mit der Vereinigung der entsprechenden Elemente, und wobei die Vereinigung von zwei Matrixelementen definiert ist als das Element, das die stärkste Störung darstellt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die uplink-Matrix gebildet wird durch Setzen des Matrixelements

Qij(LQk) = q

wobei q der Bruchteil des Bedeckungsgebiets ist, für den zutrifft, daß

Qi/Qj < LQk

ist, wobei Qi die an der Basisstation von der eigenen Mobileinheit empfangene Leistung ist, wobei Qj eine Zufallsstörungsfeldstärke ist, die die an der Basis von einer störenden Mobileinheit empfangene Leistung darstellt, und wobei LQk eine bestimmte Gütezahl ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Zufallsstörungsfeldstärkewerte Qj sich auf geographische Koordinaten in einem jeweiligen Bedeckungsgebiet für die störende Mobileinheit beziehen, und bei dem sie durch ein statistisches Modell, das die momentane Position der störenden Mobileinheit beschreibt, dargestellt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei die Feldstärkewerte der störenden Mobileinheit in Tabellenform dargestellt sind und eine einheitliche Auswahl über alle Werte der Tabelle durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Feldstärkewerte der störenden Mobileinheit durch eine logarithmische Normalverteilungsfunktion dargestellt werden, die auf dem Mittelwert oder dem Median und der Abweichung dieser Störungsfeldstärkenwerte beruht.

12. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die uplink-Matrix durch wenigstens eine Kreuzstörungsmatrix gebildet wird, die wiederum dadurch gebildet wird, daß das Matrixelement

Qij(LQk) = q

gesetzt wird, wobei q der Bruchteil des Bedeckungsgebiets ist, für den

Qi/Qjy < LQk

zutrifft, wobei Qi die an der Basisstation von der eigenen Mobileinheit empfangene Leistung ist, wobei Qjy ein Leistungswert ist, der für einen bestimmten Teil, bspw. 90% des Bedeckungsgebiets der störenden Mobileinheit, die von der Mobileinheit erzeugte Störleistung übertrifft, und wobei LQk eine bestimmte Gütezahl ist.

13. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 12, bei dem zwei Kreuzstörungsmatrizen für jede downlink-Matrix und uplink-Matrix gebildet werden, wobei die Gütezahlen LP1 und LQ1 Störungen bei Belegung gleicher Kanäle und die Gütezahlen LP2 und LQ2 Störungen bei der Belegung des ersten benachbarten Kanals betreffen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei die downlink-Matrix gebildet wird durch Setzen des Matrixelements

uij = "0"; i = j

uij = "A"; Pij(LP2) > px

uij = "X"; Pij(LP1) > px

uij = "."; Pij(LP1) ≤ px

wobei px der Grenzwert des Grads der Sperrstörung für die downlink-Matrix ist, wobei die uplink-Matrix gebildet wird durch Setzen des Matrixelements

vij = "0"; i = j

vij = "A"; Qij(LQ2) > py

vij = "X"; Qij(LQ1) > py

vij = "."; Qij(LQ1) ≤ py

wobei py der Grenzwert des Grads der Sperrstörung für die uplink-Matrix ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die downlink-Matrix gebildet wird durch Setzen des Matrixelements

uij = "0"; i = j

uij = "A"; Pij(LP2) > px

uij = "X"; Pij(LP1) > px

uij = "Y"; px/2 < Pij(LP1) ≤ px

uij = "Z"; px/4 < Pij(LP1) ≤ px/2

uij = "."; Pij(LP1) ≤ px/4

vij = "0"; i = j

vij = "A"; Qij(LQ2) > py

vij = "X"; Qij(LQ1) > py

vij = "Y"; py/2 < Qij(LQ1) ≤ py

vij = "Z"; py/4 < Qij(LQ1) ≤ py/2

vij = "."; Qij(LQ1) ≤ py/4

wobei py der Grenzwert des Grads von Sperrstörung für die uplink-Matrix ist.