專利名稱：改善提供蜂窩移動系統(tǒng)業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分改善以無線電方式提供移動無線電系統(tǒng)業(yè)務(wù)(tratffc)路由的方法，蜂窩式移動無線電網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別在于被提供的區(qū)域被分為網(wǎng)孔，其中每個網(wǎng)孔都是由一個固定(電)臺提供的。分配給每個網(wǎng)孔一個信道組，每一個信道組都由幾個信道組成，“信道”意味著通信信道，經(jīng)過這些信道與移動臺保持話音或數(shù)據(jù)通信。它們都是雙工無線電信道以用于雙向傳送?！耙苿优_”這個術(shù)語包含所有類型的用戶設(shè)備。為了獲得大的用戶容量，該信道組可在該區(qū)域中的一定距離被再使用以供不同的連接。應(yīng)該注意不能有公共信道干擾，因而沒有相互干擾。如果移動臺在無線通信期間從一個網(wǎng)孔改變到一個鄰近網(wǎng)孔，則發(fā)生轉(zhuǎn)移(hand-over)，那時該系統(tǒng)必須執(zhí)行轉(zhuǎn)移過程。在以前的網(wǎng)絡(luò)中，轉(zhuǎn)移過程包括從一個固定臺到另一個固定臺的連接轉(zhuǎn)換和從所要離開的網(wǎng)孔的無線電信道到鄰近網(wǎng)孔的無線電信道的改變。因此在網(wǎng)孔邊界可能經(jīng)常出現(xiàn)不希望有的多重轉(zhuǎn)換，而這種轉(zhuǎn)換常常引起通信故障。
通常各網(wǎng)孔具有六角形的或正方形的結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔的結(jié)構(gòu)要安排得可使全部提供的區(qū)域都受到均勻地“照射(illuminate)”。然而，這些網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)不可能在各種情況下經(jīng)濟地用于具有近似相等分布的業(yè)務(wù)量的人口稠密的城鎮(zhèn)地區(qū)，因為它們不是最佳地適應(yīng)于城鎮(zhèn)規(guī)劃的各方面(例如平行街道中房屋的行列)。此外，在業(yè)務(wù)路由和行車(driving)方向改變的交叉點處，可能會出現(xiàn)會話的中斷，這是因為每條業(yè)務(wù)路由是由不同的頻率“照射”的緣故，因此在具有行車方向改變的交叉點處，一定的場強已不能再保持住，而且在要求的時間內(nèi)不能完成轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移。
在人口稠密地區(qū)，由于有限的可用頻率資源，移動通信系統(tǒng)也有容量的問題。因此增加了使用具有幾百米范圍的微網(wǎng)孔，它們是以固定臺的低發(fā)射功率和低架設(shè)的天線為特征的。結(jié)果得到了較短的絕對干擾距離，這在延伸的微網(wǎng)孔區(qū)可變換為較高的容量。
但是這個方法有一些缺點。無線電網(wǎng)孔的成形是不規(guī)則的而且具有高擴散的場強分布。為了保持一個最小的信噪比，需要更多的頻率組構(gòu)成較大的簇群，結(jié)果是容量欠比例地(underpropotional)增加。由于有多重轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)了過比例(overproportional)增加系統(tǒng)負荷。此外，轉(zhuǎn)移過程的地點和時間是苛刻的(critical)的，特別是在地形邊緣的道路交叉地區(qū)，其場強有20dB或更多的波動，這常常導(dǎo)致通信的中斷。
為此，本發(fā)明的目的是提出一種確保改善近似相等分布業(yè)務(wù)量的人口密集的經(jīng)濟上發(fā)展的城鎮(zhèn)地區(qū)的無線電網(wǎng)孔的“照射”的方法。同時它還確保在臨界點如道路交叉點可以保持有無線電通信的暢通和在改變網(wǎng)孔的轉(zhuǎn)移過程中仍然免受干擾。
上述目的是利用權(quán)利要求1的特征部分指明的特點來的實現(xiàn)的，本發(fā)明的方法以無線電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是特別設(shè)計的，以用于提供線性的業(yè)務(wù)路由，該業(yè)務(wù)路由具有或沒有交叉點，并且在幾個空中臺(aerialstation)照射的網(wǎng)孔的邊緣區(qū)中，凡提供相同網(wǎng)孔的所有臺也都使用相同的頻率。本發(fā)明的有益的實施例表明在從屬權(quán)利要求中。因此，對包含在一條鏈路中的這些臺需要有選擇地配置適當?shù)墓β?。在接收?cè)，可有利地使用分集接收組合。本發(fā)明的一個優(yōu)點是具有頻率改變的轉(zhuǎn)移過程被限制在由始發(fā)的網(wǎng)孔和目標同等地提供的地區(qū)。
因此，在這樣的一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，有兩種轉(zhuǎn)移。一種是隱式的或“軟”轉(zhuǎn)移，它是在固定臺一側(cè)通過適當?shù)姆峙涔β蔬M行的，而不需要移動臺來識別，其過程是在交叉點地區(qū)發(fā)生的。它是通過站之間的逐漸轉(zhuǎn)移進行的，這些站包含在無線電鏈路中并以相同的信道組提供一個網(wǎng)孔。在這過程期間，總是要涉及鏈路中的兩個或多個固定臺，但信道沒有改變。優(yōu)點是在方向改變的交叉地區(qū)，沒有發(fā)生信道改變的轉(zhuǎn)移過程，而這種轉(zhuǎn)移過程是有嚴格的定時要求的。
第二種轉(zhuǎn)移是通常知道的形式，其中信道改變的發(fā)生過程是在兩個孔的重疊區(qū)進行。重疊區(qū)是固定發(fā)射臺周圍的近似無定向天線的區(qū)域，在這些區(qū)域通常移動臺同樣地在舊和新的信道上傳輸，因此不管是轉(zhuǎn)移的時間或地點將都不是臨界的。
本發(fā)明的方法的一個例子在下面結(jié)合

圖1進行更詳細的敘述。線性業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)孔不像通常的六角形或正方形網(wǎng)孔，而具有一個星形結(jié)構(gòu)，它是由互相部分重疊的橢圓區(qū)(1-26)構(gòu)成的。幾個相同的網(wǎng)孔組合成一個網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，其中網(wǎng)孔被兩個不同的信道組f1和f2交替地照射。這樣相同的頻率可以每隔一個網(wǎng)孔進行重復(fù)。
固定臺(51-67)設(shè)置在每兩網(wǎng)孔之間的過渡區(qū)中，兩副定向天線被安置在那里，它們以相反的方向輻射而提供橢園形的照射區(qū)，此外，向該臺最接近的小區(qū)(101-117)提供的一付近似的無方向天線也被安置在該發(fā)射臺中。在一個網(wǎng)孔的兩相鄰臺中分別相互面對的扇形區(qū)提供的小區(qū)具有相同的頻率。因此，在線性提供的情況下，多達兩個臺，在交叉點的區(qū)域內(nèi)多達四個包括在一條鏈路中。因此通常一個移動臺在分配給它的信道上可從幾個臺得到相同頻率的相同信號。在這種情況下在固定臺側(cè)各臺的功率的百分率以這樣的方式進行調(diào)節(jié)一方面使接收機輸入端組合的信號超過了預(yù)定的信噪比，而另一方面其造成干擾在公共信道的網(wǎng)孔中仍上無害的。這種功率調(diào)節(jié)是利用一種數(shù)學算法執(zhí)行的，該計算是固定臺從移動臺接收到的電平、移動臺測量的組合(aggregate)電平及實測質(zhì)量的函數(shù)。
據(jù)此，在交叉點區(qū)域內(nèi)，在一條無線電鏈路中，四個最接近(電)臺的每個臺都包含約所需的組合功率的四分之一。移動臺離開其它臺越遠，它就越靠近一個臺，它對該鏈路的相對貢獻越大，由于遮蔽，更遠離的或接收較差的臺的功率可以減少。
在所示的結(jié)構(gòu)中兩個相鄰網(wǎng)孔中的每個臺都包括兩副前述相反方向的定向天線，在兩個相鄰網(wǎng)孔中的上述天線(根據(jù)定義被提供不同的(即分開的)標為f1和f2的頻率組。以小圓圈表示的各臺的附近小區(qū)(101-117)同樣地被提供兩個相鄰網(wǎng)孔的頻率即f1和f2。這樣就構(gòu)成了相鄰網(wǎng)孔的重疊區(qū)域，重疊區(qū)的數(shù)量受到天線特性和輻射功率的影響，只在這些受控制區(qū)，在有信道改變的網(wǎng)孔之間才發(fā)生轉(zhuǎn)移。
具有這種新的無線電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與上述微網(wǎng)孔概念相比，可獲得容量上的明顯增加。在提供線性和交叉的業(yè)務(wù)路由過程中，通?？梢杂呻p倍的簇群來實現(xiàn)，如圖1所示(但是實際上可能需要三倍簇群或甚至更多)。這意味著，除了由于較小的網(wǎng)孔面積而增加容量外，還由于頻率更頻繁地重復(fù)使用使容量進一步增加。此外，實現(xiàn)了改進的提供和改進的鏈路質(zhì)量。由于在受控制范圍的區(qū)域中發(fā)生轉(zhuǎn)移，因此，不管是地點還是時間都苛刻時，其中在轉(zhuǎn)換前后都提供相同的高質(zhì)量，因此系統(tǒng)的負荷也減輕了。
本發(fā)明主題事物不僅從各項權(quán)利要求的主題事物可以明顯看出，而且從這些權(quán)利要求的互相組合也能明顯看出。在這些文件(包括摘要以及附圖所示的特定的空間結(jié)構(gòu))中所公開的細節(jié)和特征都作為本發(fā)明的主要內(nèi)容來申報的。與先有技相比較，它們各自的特征及其組合都是新穎的。
這里提出的方法不僅可用于人口稠密地區(qū)的微網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)中，也可以相同的方式并具有相同的優(yōu)點用于其它的線性提供的小區(qū)，例如公路、鐵路和內(nèi)陸通航運河。
權(quán)利要求
1.改善無線電提供蜂窩式移動無線電系統(tǒng)業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)的方法，所述的業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)包括以任何角度交叉的各個業(yè)務(wù)路由，所述的蜂窩式移動無線電系統(tǒng)包括多個相鄰的、相接觸的或彼此重疊的無線電網(wǎng)孔，共中在每個網(wǎng)孔的邊緣區(qū)域內(nèi)設(shè)置具有至少一副扇形區(qū)的天線的至少一個固定發(fā)射臺，該扇形區(qū)的天線以一個信道組的無線電頻率被提供的這個網(wǎng)孔的至少一部分，其特征在于至少一個附加的固定發(fā)射臺設(shè)置在與直接相鄰網(wǎng)孔的過渡區(qū)內(nèi)，該發(fā)射臺至少有一副扇形區(qū)天線，該扇形區(qū)天線提供具有它本身提供的網(wǎng)孔的固發(fā)射機相同的信道組的這個網(wǎng)孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的述的方法，其特征在于，在附加的固定發(fā)射臺里設(shè)有至少一副附加的近似無方向性天線，該天線與被提供的該網(wǎng)孔的信道組一起并且在以使傳送的信道組率輻射并至少相鄰的網(wǎng)孔起作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在附加的固定發(fā)射臺中設(shè)有至少正好與被提供的相鄰網(wǎng)孔一樣多的近似無方向性天線，其中每副天線與由它提供的網(wǎng)孔的信道一起作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，與一個網(wǎng)孔相關(guān)的多個發(fā)射機都是相互同步的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在每個固定臺中，每個信道以各自的可變的功率進行發(fā)射，其中，在這個信道上的一個固定臺的各自功率以即與固定臺發(fā)射功率對稱動臺接收機輸入端所起的作用有關(guān)的給定的關(guān)系被調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在每個固定臺中的每個信道以各自的可變的功率進行發(fā)送，其中在這個信道上的一個固定臺的各自功率以即與固定臺接收機輸入端接收來自移動臺的功率具有一個給定的關(guān)系進行調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，固定臺的發(fā)射機功率以這樣的方式進行調(diào)節(jié)，亦即在移動臺的接收機輸入端的組合功率剛好高于相對于一給定的具有減弱的傳輸質(zhì)量的最小容許的信噪。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，移動臺的發(fā)送是由該移動臺所在處的網(wǎng)孔的固定臺的毗鄰的網(wǎng)孔的固定臺接收;在這些固定臺之間有一個以這樣的方法調(diào)節(jié)它們的發(fā)射機功率最接近該移動臺的固定臺以一個給定的功率發(fā)送，而遠離該移動臺的固定臺以比給定的功率較小的部分發(fā)送或完全切斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8的任一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，移動臺的發(fā)送是由該移動臺所在處的網(wǎng)孔的固定臺和吡鄰網(wǎng)孔的固定臺接收;為改善質(zhì)量，這些接收的信號采用由文獻可知道的分集組合方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9的任一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在通信狀態(tài)的移動臺從一個網(wǎng)孔的一個扇區(qū)到這個網(wǎng)孔的相鄰的扇區(qū)的轉(zhuǎn)移過程是通過適當?shù)胤峙湔沼谠摼W(wǎng)孔的固定的功率發(fā)生的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9的任一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，處于通信狀態(tài)的移動臺從一個網(wǎng)孔量個相鄰網(wǎng)孔的轉(zhuǎn)移過程是利用信道的改變發(fā)生的，在這種方法中總是只包含一個固定臺，在那里轉(zhuǎn)移過程在局部區(qū)域發(fā)生，該局部區(qū)域主要地由一副近似非定向天線或多副天線射。
12.一種用于蜂窩式移動無線電系統(tǒng)的無線電網(wǎng)孔照射的裝置，包括在形成一個簇群的每種情況下的一個或多個網(wǎng)孔，其中在每個網(wǎng)孔的邊緣區(qū)域內(nèi)至少安置一個固定臺，該固定臺至少包括一副扇形區(qū)天線，該天線以一個信道組復(fù)蓋至少對這個網(wǎng)孔的區(qū)域，其特征在于，有幾副扇形區(qū)天線與每個固定臺相關(guān)聯(lián)，其中每副扇形區(qū)天線在任何給定時刻指向被提供的網(wǎng)孔的中心的方向。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，每個固定臺中的每個信道的發(fā)射機功率是可變的，它隨這個固定臺的接收機輸入端從移動臺接收到的功率的變化而變化并調(diào)節(jié)相對于這個移動臺的各個發(fā)射的功率。
14.根據(jù)權(quán)利要求12和13的任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，每個固定臺僅發(fā)射一部分功率，這是必需提供給整個網(wǎng)孔的發(fā)射機率的一部分。
15.一種用于蜂窩式移動無線電系統(tǒng)無線電提供業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)的方法，該業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)包括以任何角度交叉的各條業(yè)務(wù)路由，該蜂窩式移動無線電系統(tǒng)包括許多相互接觸的或相互部分重疊的相鄰的無線電網(wǎng)孔，其中每個無線電網(wǎng)孔以一個信道的無線電頻率傳送，其特征在于對于無線電提供業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)來說，無線電網(wǎng)孔以這樣的方式安排，亦即，在各種情況下它們照射到相對于以下述方式的無線電提供的業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)的一些部分區(qū)，這種方式形成n波束“子結(jié)構(gòu)”作為各自的被照射區(qū)，并使業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)的兩個或多個各自的業(yè)務(wù)路由的交叉點位于一個無線電網(wǎng)孔內(nèi)。
全文摘要
一種改善蜂窩式移動無線電系統(tǒng)的無線提供業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)的方法，該系統(tǒng)包括許多相鄰的無線電網(wǎng)孔，在每個網(wǎng)孔的邊緣至少安置一個固定臺和扇形區(qū)開線，以一個信道組的頻率照射并延伸網(wǎng)孔的部分地區(qū)。在相鄰網(wǎng)孔的過渡區(qū)至少一個附加的固定臺和扇形區(qū)天線，并以該網(wǎng)孔的相同信道組傳送。網(wǎng)孔的兩個或兩個以上的固定發(fā)射機同時發(fā)送。在線性業(yè)務(wù)路由結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)孔呈星形結(jié)構(gòu)，它是由部分重疊的橢圓形區(qū)構(gòu)成。
文檔編號H04H20/67GK1082788SQ9310926
公開日1994年2月23日 申請日期1993年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月4日
發(fā)明者沃納·尤金, 沃斯-喬斯姆·基塔爾 申請人:德國電信咨詢公司