[发明专利]无线网络的设计、调整或运行方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信网络，更具体地说，涉及这种无线网络的设计、实现和运行中使用的技术。

背景技术

典型的无线网络包括向分布在地理界限分明的覆盖范围内的、数目可变的多个固定或移动用户提供无线通信的许多互连基站。无线接口必须在包括需要多个网络入口，不可控制的信号传播及有限带宽的条件下工作。对多个网络入口的需要意味着事先不知道服务请求的位置和时间。于是，网络必须在较大的地理范围内，向所需的服务水平提供足够的容量。上面指出的不可控制的信号传播条件表明基站和用户之间的无线链路依赖于通常和高传播损耗，以及地物、地形及其它类型的障碍物处的反射、衍射或散射相联系的环境中的信号传播。

这些条件的组合通常导致相互对抗的设计目标。例如，对有限带宽内高容量的需要通常要求以高的频谱效率工作。这导致通信信道内正交性的降低，从而由于在环境中，通信信道它们的传播路径相互重叠，导致相互干扰。这种干扰降低了网络覆盖范围，或者等同地，降低了服务质量。于是，对于高的区域覆盖率或者高质量的服务的要求总是和对高网络容量的需要相互竞争。

在时分多址(TDMA)或频分多址(FDMA)系统中，通过降低频率复用系数，可增大频谱效率。这也会降低工作于相同频率下的小区之间的平均物理距离，从而增大它们的相互干扰。在码分多址(CDMA)系统中，借助代码区分各种通信信道。由于环境中的传播效应的缘故，代码之间的正交性可能被消除，以致能信信道之间的干扰随着通信负载的增大而增大。

除了频谱效率之外，网络可处理的通信量高度依赖于容量的空间分布与提供的通信负载的空间分布的匹配程度。这对在网络中分配小区，以及测定小区的大小设置了又一个约束条件，而在网络中分配小区，并测定小区的大小显然极度依赖于本地传播环境。

能够影响网络性能的其它约束条件包括：例如随时间变化的通信模式，硬件局限性，类似于热噪声的外部干扰效果，以及类似于建筑物穿透要求之类的地貌问题。

当设计或调整网络时，还必须考虑众多的其它系统参数。这些参数包括：例如，基站位置，每个基站的扇区数目，诸如高度，定向，倾角，天线增益及天线方向图之类的天线参数，每个通信信道及每个基站的发射功率水平，频率规划，切换门限值，以及每个基站或每个扇区的载波数目。

存在和这些参数中的某些参数，例如基站位置或者天线高度相关的，可由本地地形环境，例如房地产的可用性，安装天线的高层建筑等预先决定的基础约束条件。另外，在设计阶段，可容易地调整某些参数，例如天线倾角或天线定向，但是以后必须改变这些参数时，所需费用和时间都很大。其它参数，例如频率规划，功率水平和切换门限值可容易地改变或调整，即使当网络处于服务状态中也是如此。

由于无线环境的复杂性，诸如对高容量和高链路性能的需要之类的竞争设计目标，以及众多的系统参数的结果，网络设计和调整非常困难。

当前的网络设计方法包括利用统计或其它数学传播模型，根据给定的网络参数，模拟网络性能的设计工具。这种设计工具的一个例子是来自于Mobile Systems International，http：//www.rmrdesign.com/msi的Planet工具。这些及其它常规网络设计工具计算对于特定的网络性能属性非常重要的某些射频(RF)链路量度，例如信号强度或信号-干扰比。这些预测的精度主要取决于传播模型的准确性，以及模拟诸如地形，地物之类环境要素的精度。

虽然在预测网络性能方面，这些常规工具能够提供足够高的准确性，但是它们通常不对总的网络性能分类，于是，不提供关于网络距离其最佳状态多远的任何信息。由于网络中交互作用的复杂性，不得不借助试错法调整网络性能，并且不得不通过比较不同网络配置的RF链路-量度曲线图，识别可能的改进。在必须调节的网络参数的数目较多，并且设计目的不同的情况下，该方法是非常不能令人满意的，并且即使是接近性能最佳值，也是非常困难的。