СИСТЕМА И СПОСОБЫ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ В САМООРГАНИЗУЮЩЕЙСЯ СЕТИ (SON) Российский патент 2015 года по МПК H04W72/04 

Данная заявка испрашивает приоритет непредварительной заявки на патент (США) порядковый номер 13/646,557, поданной 5 октября 2012 года, озаглавленной "System and Methods for Beam shaping in the Self-Organizing network (SON)", и предварительной заявки на патент (США) порядковый номер 61/544,155, поданной 6 октября 2011 года, озаглавленной "System and Method for Beam shaping in the Self-Organizing Network", причем эти заявки настоящим содержатся в данном документе по ссылке.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области техники беспроводной связи и, в конкретных вариантах осуществления, к системе и способам для формирования диаграммы направленности в самоорганизующейся сети (SON).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В беспроводных или сотовых сетях планирование радиочастотного (RF) распределения вручную может не быть достаточным для изменения RF-окружения, поскольку абонентские устройства (UE), такие как мобильные телефоны или смартфоны, типично перемещаются. Дополнительно, нагрузка системы изменяется динамически, когда большее число пользователей входит в сеть, или качество обслуживания (QoS) каждого пользователя регулируется. Начальные RF-параметры задаются субоптимальным образом вследствие неточного/недостаточного ввода в инструментальное средство RF-планирования и внутренне присущих неточностей в моделях RF-распространения. Интеллектуальная антенна используется в некоторых беспроводных или сотовых сетях, называемых "самоорганизующимися сетями (SON)", для того чтобы повышать пропускную способность и оптимизировать покрытие сети. В SON интеллектуальная антенна (также называемая "адаптивной антенной системой (AAS)") может использовать собранные данные и алгоритмы формирования и разделения диаграммы направленности, чтобы предоставлять оптимизированные диаграммы направленности антенны и за счет этого улучшать связь. Формирование диаграммы направленности является функциональностью, которая оптимизирует форму главных лепестков диаграммы направленности антенны, чтобы лучше покрывать намеченную зону обслуживания с тем, чтобы расширять покрытие и снижать помехи. Таким образом, совершенствование алгоритмов формирования диаграммы направленности помогает дополнительно расширять покрытие и лучше разрешать проблемы помех.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном варианте осуществления, способ для формирования диаграммы направленности в беспроводной сети включает в себя разделение географической области на множество географических ячеек, установление множества зон для соты на основе множества граничных пороговых значений, прием множества измерений сигнала из множества UE по географическим ячейкам, классификацию географических ячеек как различных зон посредством сравнения измерений сигнала с граничными пороговыми значениями зон, вычисление множества регулировок усиления для соответствующих географических ячеек, по меньшей мере, в некоторых зонах и формирование рисунка направленности антенны на основе регулировок усиления.

В другом варианте осуществления, сетевой компонент, предоставляющий формирование диаграммы направленности в беспроводной сети, включает в себя процессор и компьютерно-считываемый носитель данных, сохраняющий программирование для выполнения посредством процессора, причем программирование включает в себя инструкции, чтобы принимать множество измерений сигнала из множества UE по множеству географических ячеек для области, которая покрывает соту, классифицировать географические ячейки как множество зон для соты на основе сравнения между измерениями сигнала и множеством предварительно определенных граничных пороговых значений для зон, вычислять множество регулировок усиления для соответствующих географических ячеек, по меньшей мере, в некоторых зонах и формировать рисунок направленности антенны на основе регулировок усиления.

В еще одном другом варианте осуществления, устройство, которое поддерживает формирование диаграммы направленности в беспроводной сети, включает в себя первый модуль, соединенный со вторым модулем и выполненный с возможностью формировать рисунок направленности антенны посредством вычисления множества усилений сигнала для множества географических ячеек, сконфигурированных в соте, при этом усиления сигнала вычисляются на основе множества измерений сигнала и множества предварительно определенных граничных пороговых значений для множества зон, сконфигурированных для соты, и при этом второй модуль выполнен с возможностью вычислять сходящуюся диаграмму направленности антенны на основе рисунка диаграммы направленности антенны.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для более полного понимания настоящего изобретения и дополнительных его преимуществ далее приводится ссылка на последующее подробное описание, рассматриваемое вместе с чертежами, на которых:

Фиг. 1 является блок-схемой SON/AAS согласно варианту осуществления;

Фиг. 2 иллюстрирует классификацию зон согласно варианту осуществления для соты;

Фиг. 3 иллюстрирует классификацию зон согласно другому варианту осуществления для соты;

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа по варианту осуществления для функции управления SON/AAS;

Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа по варианту осуществления для отображения географических ячеек в различные зоны;

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа по варианту осуществления, чтобы фильтровать ячейки за пределами намеченной границы;

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа по варианту осуществления для регулировки усиления антенны с использованием допустимого отклонения;

Фиг. 8 иллюстрирует схему по варианту осуществления для регулировки усиления антенны с использованием фиксированного порогового значения;

Фиг. 9 иллюстрирует схему по варианту осуществления для регулировки усиления антенны на основе потерь в тракте передачи; и

Фиг. 10 является блок-схемой устройства связи по варианту осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Ниже подробно поясняется создание и использование текущих предпочтительных вариантов осуществления. Тем не менее, следует принимать во внимание то, что настоящее изобретение предоставляет множество применимых концепций изобретения, которые могут быть осуществлены в различных конкретных контекстах. Поясненные конкретные варианты осуществления просто иллюстрируют конкретные способы осуществлять и использовать изобретение и не ограничивают объем изобретения.

В данном документе включаются система и способы для реализации алгоритмов формирования диаграммы направленности, чтобы оптимизировать диаграммы направленности антенны и за счет этого расширять покрытие и снижать помехи. Формирование диаграммы направленности реализуется, чтобы расширять покрытие, например, с использованием вертикальной схемы формирования диаграммы направленности, на основе отчетов об измерениях (MR) из абонентских устройств (UE), информации местоположения пользователей и информации о ключевых рабочих характеристиках (KPI). Формирование диаграммы направленности также может быть реализовано, например, с использованием горизонтальной схемы формирования диаграммы направленности, чтобы повышать пропускную способность сети на основе информации распределения трафика и/или пользователей. Это достигается посредством взвешивания диаграммы направленности антенны в направлении к области с более высокой концентрацией пользователей и/или более высокой плотностью трафика.

Система включает в себя разделение географической области покрытия на множество географических ячеек. Ячейки покрываются посредством одной или более сот, при этом ячейки в каждой соте отображаются в различные зоны соты, например, в четыре центральных зоны соты с различными границами на основе предварительно определенных пороговых значений. Интеллектуальная антенна (или AAS), назначаемая соте, затем может регулировать диаграмму направленности антенны для соты посредством определения и применения рисунка диаграммы направленности на основе вычисленных требований по регулировке усиления для ячеек. Требования по регулировке усиления определяются посредством сравнения зональных пороговых значений с измеренными пилотными/опорными сигналами из UE по ячейкам. Множество алгоритмов формирования диаграммы направленности и связанных функций применяется для того, чтобы определять рисунок диаграммы направленности, с тем чтобы расширять покрытие, снижать помехи, предотвращать выход сигнала за пределы намеченной границы, повышать пропускную способность системы или осуществлять комбинации вышеозначенного.

Фиг. 1 иллюстрирует SON/AAS 100 согласно варианту осуществления, выполненную с возможностью регулировать диаграммы направленности антенны для зон покрытия посредством применения адаптивного формирования диаграммы направленности. SON/AAS 100 содержит узел B 120 E-UTRAN (eNB), также известный как усовершенствованный узел B, SON/AAS-блок 130 и одно или более UE 110, которые выполнены с возможностью осуществлять связь с eNB 120. UE 110 расположены в одной или более сот (не показаны) беспроводной или сотовой сети. Примеры UE 110 включают в себя сотовые телефоны, смартфоны, переносные компьютеры и планшетные компьютеры. В других вариантах осуществления, системы 100 могут содержать базовую станцию или любое другое радиоприемопередающее устройство, сконфигурированное аналогично eNB 120.

ENB 120 содержит первый радиоблок 122 (обозначенный как удаленный радиоблок (RRU) на фиг. 1) и второй радиоблок 124 (обозначенный как блок основной полосы пропускания (BBU)), соединенный с первым радиоблоком 122. SON/AAS-блок 130 содержит SON-модуль 132 и AAS-модуль 134, соединенный с SON-модулем 132. Первый радиоблок 122 выполнен с возможностью осуществлять связь с UE 110, что включает в себя прием измеренных пилотных/опорных сигналов или отчетов об измерениях из UE 110 и информации либо отчетов по местоположению UE. Первый радиоблок 122 отправляет эту информацию во второй радиоблок 124. Второй радиоблок 124 выполнен с возможностью обрабатывать информацию и/или отчеты из первого радиоблока 122, например, агрегировать информацию или отчеты из различных UE 110 для каждой соты и перенаправлять обработанную информацию/отчеты в SON-модуль 132.

SON-модуль 132 выполнен с возможностью вычислять или определять одну или более оптимизированных диаграмм направленности антенны для сот с использованием алгоритмов формирования диаграммы направленности и связанных функций, как описано ниже, и отправлять результаты в AAS-модуль 134. AAS-модуль 134 выполнен с возможностью вычислять сходящуюся диаграмму направленности антенны с использованием сходящихся алгоритмов, чтобы достигать вычисленной оптимизированной диаграммы направленности антенны в соответствии с результатами SON-модуля 132. AAS-модуль 134 может вычислять параметры (например, фазу и мощность антенны) для сходящейся диаграммы направленности антенны. AAS-модуль 134 отправляет информацию сходящейся диаграммы направленности антенны обратно во второй радиоблок 124, который затем перенаправляет информацию в первый радиоблок 122, например, через радиоинтерфейс общего пользования (CPRI). Первый радиоблок 122 затем использует информацию для того, чтобы регулировать мощность и фазу антенны, чтобы получать оптимизированный рисунок диаграммы направленности для одной или более сот.

SON/AAS 100 может реализовывать адаптивное формирование диаграммы направленности, как описано выше (например, в SON-модуле 132), чтобы расширять покрытие сети или соты на основе информации местоположения UE и отчетов об измерениях. Вертикальный рисунок диаграммы направленности антенны может быть использован для того, чтобы расширять покрытие сети. Дополнительно, адаптивное формирование диаграммы направленности может быть реализовано для того, чтобы повышать пропускную способность сети (т.е. обслуживать большее число UE 120 и/или поддерживать дополнительный трафик связи) на основе информации UE и трафика. Горизонтальный рисунок диаграммы направленности антенны может быть реализован для того, чтобы повышать пропускную способность сети, который основан на взвешивании диаграммы направленности антенны в направлении к областям с более высокой концентрацией пользователей (UE 110) и/или более высокой плотностью трафика.

Фиг. 2 является горизонтальным географическим представлением классификации 200 зон согласно варианту осуществления для соты. Классификация 200 зон используется для того, чтобы реализовывать адаптивное формирование диаграммы направленности в SON/AAS 100. Классификация 200 зон содержит разделение области покрытия беспроводной или сотовой сети, включающей в себя одну или более сот, на множество ячеек. Ячейки могут быть смежными географическими областями квадратной формы (показаны как смежные квадратные блоки на фиг. 2), например, в 1 квадратный метр (м²), 25 м² или с другими размерами. Каждой соте назначается множество зон, концентрических по отношению к соте, которые имеют различные границы на основе предварительно определенных пороговых значений. Например, границы соответствуют предварительно определенным пороговым значениям уровней сигнала в децибелах (дБ).

Зоны могут включать в себя центральную зону 210 внутри границы соты, промежуточную или граничную зону 220, которая соответствует нормальной границе соты, зону 230 помех, которая идет за пределы границы соты, и внешнюю зону 240 вне пределов зоны 230 помех. Зоны используются в качестве критериев, чтобы классифицировать ячейки как различные зоны и определять регулировки усиления для ячеек в различных зонах соты. Множество измеренных пилотных/опорных сигналов (например, принимаемых посредством eNB 120 из одного или более UE 110) в различных ячейках сравнивается с пороговыми значениями соответствующих зон, чтобы определять требования по регулировке усиления для каждой ячейки. Полученные требования по регулировке усиления для ячеек затем используются для того, чтобы вычислять или определять рисунок диаграммы направленности антенны, чтобы покрывать ячейки в соте и соседних сотах. Рисунок диаграммы направленности применяется посредством eNB (или вышки сотовой связи/базовой станции), обслуживающего соту. Рисунок диаграммы направленности может применяться поверх диаграммы направленности антенны по умолчанию, чтобы покрывать ячейки, приводя к оптимизированной диаграмме направленности антенны.

Рисунок диаграммы направленности определяется с использованием алгоритма формирования диаграммы направленности, который может включать в себя добавление (или повышение) усиления в ячейки в пределах граничной зоны 220 и за пределами центральной зоны 210 и уменьшение (или отмену повышения) усиления в ячейках в пределах зоны 230 помех и за пределами граничной зоны 220 на основе различных критериев принятия решения. Критерии принятия решения включают в себя фиксированные пороговые значения зон, предварительно определенное отклонение в разности между измерениями сигнала и пороговыми значениями, оцененные потери в тракте передачи антенного сигнала в направлении от центра соты, плотность расположения пользователей в зонах, плотность трафика либо комбинации вышеозначенного.

Измерения могут игнорироваться из UE во внешней зоне 240 (за пределами зоны 230 помех), поскольку такие UE захватываются посредством других соседних сот, а не рассматриваемой соты (т.е. соответствующей граничной зоне 220). Дополнительно, регулировки усиления не требуются или не реализуются для ячеек в центральной зоне 210, поскольку интенсивность сигнала ближе к центру соты предположительно должна быть достаточно высокой для таких ячеек. В другом варианте осуществления, зоны включают в себя промежуточную или граничную зону 220, зону 230 помех и внешнюю зону 240 без центральной зоны 210. В этом случае пороговое значение не назначается или не рассматривается для центральной зоны 210, и все ячейки в пределах граничной зоны 220, включающие в себя ячейки ближе к центру соты, подвергаются регулировке усиления.

Фиг. 3 показывает вертикальное географическое представление классификации 300 зон согласно варианту осуществления для соты для реализации адаптивного формирования диаграммы направленности. Аналогично классификации 200 зон, классификация 300 зон назначает центральную зону 310, граничную зону 320, зону 330 помех и внешнюю (или другую) зону 340 для рассматриваемой соты. В частности, границы зон задаются согласно предварительно определенным и фиксированным пороговым значениям уровней сигнала. Центральная зона 310 является центральной зоной покрытия рассматриваемой обслуживающей соты. Граница центральной зоны 310 соответствует предварительно определенному пороговому значению, Offset-Max, в дБ. Как описано выше, регулировка усиления не применяется для этой зоны.

Зона 330 помех лучше всего обслуживается посредством одной из соседних сот для анализируемой соты. Граница зоны 310 помех соответствует предварительно определенному пороговому значению, Offset-Min, в дБ. Если средний уровень пилотного/опорного сигнала ячейки из анализируемой соты по сравнению с максимальным уровнем сигнала от соседних сот попадает в эту зону, анализируемая сота может вызывать помехи для наилучшей соседней обслуживающей соты (ассоциированной с максимальным уровнем сигнала). В этом случае, усиление антенны уменьшается для этой ячейки из обслуживающего eNB рассматриваемой соты, чтобы уменьшать помехи для соседней соты.

Граничная зона 320 является областью передачи обслуживания, в которой UE может поддерживаться посредством нескольких сот. Граница граничной зоны 320 соответствует предварительно определенному пороговому значению приблизительно в 0 дБ для целевой интенсивности сигнала. В этой зоне, усиление антенны увеличивается до значения приблизительно в 0 дБ для требования по целевому покрытию.

Фиг. 4 иллюстрирует способ 400 по варианту осуществления для функции управления SON/AAS, которая используется для того, чтобы реализовывать формирование диаграммы направленности в SON/AAS 100, например, в SON-модуле 132. Способ 400 может использовать классификацию 200 или 300 зон, чтобы определять требования по регулировке усиления для ячеек в различных зонах. На этапе 402, принимается входная информация, включающая в себя MR-отчеты, местоположения UE и KPI производительности. Например, информация принимается из множества UE 110 в ячейках в зонах. MR-отчеты могут включать в себя мощность или интенсивность сигнала и качество сигнала. Местоположения UE могут включать в себя GPS-информацию, триангуляционную информацию, координаты долготы и широты или другие типы информации местоположения. KPI включает в себя информацию критериев для реализации формирования диаграммы направленности, к примеру, информацию нагрузки по трафику, уровни интенсивности сигнала в UE, уровни интенсивности сигнала в соте (например, в вышке сотовой связи или eNB) и/или другие данные по производительности.

На этапе 404, задаются географические ячейки (с использованием настроек географических ячеек). На этапе 406, вычисляются координаты UE (с использованием принимаемой информации местоположения). Этот этап также включает в себя отображение координат UE в ячейки. На этапе 408, конфигурируются зоны (с использованием зональных конфигураций, например, граничных пороговых значений). На этапе 410 вычисляются (для каждой ячейки) средние измерения, например, средняя мощность кода принимаемого сигнала (RSCP) в случае универсальной системы мобильной связи (UMTS) из списка результатов измерений принимаемых MR-отчетов. Самый сильный принимаемый пилотный сигнал выбирается (для каждой ячейки) из средних измерений в качестве пилотного сигнала обслуживающего узла (обслуживающей соты) из средних измерений. Второй самый сильный принимаемый пилотный сигнал дополнительно выбирается (для каждой ячейки) из средних измерений в качестве пилотного сигнала соседнего узла (наилучшей соседней обслуживающей соты).

На этапе 412, географические ячейки назначаются различным зонам на основе средних измерений (например, средних RSCP-значений) ячеек и пороговых значений зон, как подробнее описано ниже. На этапе 414 отфильтровываются ячейки за пределами намеченной границы покрытия (например, ячейки за пределами зоны помех, принимающие сигналы из обслуживающей соты). Это может устанавливаться посредством существенного уменьшения усиления сигнала для таких ячеек.

На этапе 416 анализируется KPI, чтобы определять то, следует либо нет оптимизировать покрытие или пропускную способность. KPI указывает требования по покрытию или пропускной способности для соты/пользователей. Оптимизация пропускной способности может рассматриваться как частный случай оптимизации покрытия, в котором дополнительно учитывается плотность расположения пользователей/трафика с помощью критериев покрытия сигнала. На этапе 418, чтобы оптимизировать покрытие, алгоритм формирования диаграммы направленности выбирается на основе фиксированных пороговых значений для зон, регулируемых значений отклонения, чтобы сравнивать измеренные сигналы с пороговыми значениями, потерь в тракте передачи или комбинации вышеозначенного. На этапе 420, чтобы оптимизировать пропускную способность, алгоритм формирования диаграммы направленности выбирается на основе плотности расположения пользователей и/или плотности трафика в дополнение к соображениям покрытия. На этапе 422, усиление при формировании диаграммы направленности формируется для каждой географической ячейки, т.е. регулирующее усиление вычисляется для каждой ячейки.

На этапе 424, географические ячейки отображаются в угловые ячейки. На этапе 426 вычисляется рисунок диаграммы направленности антенны (для угловых ячеек). Усиление при формировании диаграммы направленности в каждой угловой ячейке может быть вычислено посредством усреднения усилений при формировании диаграммы направленности между географическими ячейками в пределах углового ячейки. Усиление при формировании диаграммы направленности между угловыми ячейками затем нормализуется. На этапе 428, рисунок диаграммы направленности антенны предоставляется в качестве вывода в контроллер интеллектуальной антенны (или AAS), например, в первом радиоблоке 122 через CPRI. Рисунок диаграммы направленности антенны применяется поверх исходной диаграммы направленности антенны, чтобы формировать оптимизированную (сходящуюся) диаграмму направленности антенны. Вышка сотовой связи или eNB затем может применять оптимизированную диаграмму направленности антенны для соты.

Фиг. 5 иллюстрирует способ 500 по варианту осуществления для отображения географических ячеек в различные зоны. Это может быть реализовано на этапе 412 способа 400. Способ 500 может начинаться на этапе 502, на котором получаются следующие вводы для каждой ячейки: средняя RSCP обслуживающего узла (в случае UMTS) и RSCP самого сильного соседнего узла (для соседней соты). В других вариантах осуществления, другие типы измерительных сигналов используются на основе технологии или стандарта сотовой сети. Среднее измерение для обслуживающей соты из одной ячейки является средним всех измерений, принимаемых из одного или более UE в этой ячейке. На этапе 504 конфигурируются следующие граничные пороговые значения: 0 дБ между граничной зоной и зоной помех; Offset-Min (дБ) между зоной помех и другой (или внешней) зоной, и Offset-Max (дБ) между центральной зоной и граничной зоной. На этапе 508, общее число ячеек вычисляется как N1.

На этапе 510, способ 500 начинает сравнение между средней RSCP для рассматриваемой обслуживающей соты (RSCP обслуживающего узла) и RSCP самого сильного соседнего узла (RSCP соседнего узла) для рассматриваемой ячейки. На этапе 512 принятия решения способ 500 определяет то, попадает или нет разность между средней RSCP обслуживающего узла и RSCP самого сильного соседнего узла между 0 дБ и Offset-Max (дБ), т.е. в рамки границ или пределов граничной зоны. Если условие на этапе 512 принятия решения является истинным, то способ 500 переходит к этапу 514, на котором ячейка классифицируется как граничная зона. Затем, способ 500 переходит к этапу 532 (например, когда все ячейки обработаны). Если условие на этапе 512 является ложным, то способ 500 переходит к этапу 516 принятия решения.

На этапе 516 принятия решения способ 500 определяет то, превышает или нет разность между средней RSCP обслуживающего узла и RSCP самого сильного соседнего узла Offset-Max (дБ), т.е. попадает или нет в границу центральной зоны. Если условие на этапе 516 принятия решения является истинным, то способ 500 переходит к этапу 518, на котором ячейка классифицируется как центральная зона. Затем, способ 500 переходит к этапу 532 (например, когда все ячейки обработаны). Если условие на этапе 516 является ложным, то способ 500 переходит к этапу 520 принятия решения.

На этапе 520 принятия решения способ 500 определяет то, попадает или нет разность между средней RSCP обслуживающего узла и RSCP самого сильного соседнего узла между Offset-Min (дБ) и 0 дБ, т.е. попадает или нет в рамки границ зоны помех. Если условие на этапе 520 принятия решения является истинным, то способ 500 переходит к этапу 522, на котором ячейка классифицируется как зона помех. Затем, способ 500 переходит к этапу 532 (например, когда все ячейки обработаны). Если условие на этапе 520 является ложным, то способ 500 переходит к этапу 524 принятия решения.

На этапе 524 принятия решения способ 500 определяет то, ниже или нет разность между средней RSCP обслуживающего узла и RSCP самого сильного соседнего узла Offset-Min (дБ), т.е. попадает или нет в другую или внешнюю зону. Если условие на этапе 524 принятия решения является истинным, то способ 500 переходит к этапу 526, на котором ячейка классифицируется как другая или внешняя зона. Затем, способ 500 переходит к этапу 532 (например, когда все ячейки обработаны). Если условие на этапе 524 является ложным, то способ 500 переходит к этапу 528, на котором число оставшихся ячеек для анализа сокращается на 1.

На этапе 530 принятия решения способ 500 определяет то, проанализированы или нет все ячейки, и при этом число оставшихся ячеек достигло 0. Если условие на этапе 530 принятия решения является истинным, то способ 500 переходит к этапу 532, на котором классификация всех ячеек как различных зон предоставляется в качестве вывода, и способ 500 может завершаться. Если условие на этапе 530 является ложным, то способ 500 возвращается к этапу 510, чтобы продолжать классификацию оставшихся ячеек.

Фиг. 6 иллюстрирует способ 600 по варианту осуществления, чтобы фильтровать ячейки за пределами намеченной границы. Это может быть реализовано на этапе 414 способа 400. Способ 600 может начинаться на этапе 602, на котором получаются ячейки, классифицированные как граничные зоны и зоны помех (например, из этапа 412 или способа 500). На этапе 604, общее число таких входных ячеек вычисляется как M1. Затем, на этапе 606 принятия решения, способ 600 определяет то, превышает или нет измеренная задержка на прохождение сигнала в прямом и обратном направлениях (RTD) пороговое RTD-значение для рассматриваемой ячейки. Измеренная RTD в два раза превышает задержки на распространение между вышкой сотовой связи или eNB и UE в ячейке. Одно или более RTD-значений могут быть измерены между вышкой сотовой связи или eNB и одним или более UE для ячейки, чтобы вычислять среднюю RTD для ячейки. Если условие на этапе 606 принятия решения является истинным, то ячейка считается ячейкой за пределами намеченной границы, т.е. ячейкой за пределами покрытия соты, которая принимает сигнал из этой соты. Затем, способ 600 переходит к этапу 612 (например, когда все ячейки обработаны). В противном случае, способ 600 переходит к этапу 608, на котором число оставшихся ячеек для анализа сокращается на 1.

Затем, на этапе 610 принятия решения, способ 600 определяет то, проанализированы или нет все ячейки, и при этом число оставшихся ячеек достигло 0. Если это условие является истинным, то способ переходит к этапу 612. В противном случае, способ 600 возвращается к этапу 604, чтобы продолжать анализ оставшихся ячеек. На этапе 612, ячейки за пределами намеченной границы или оставшиеся ячейки без ячеек за пределами намеченной границы предоставляются в качестве вывода.

Фиг. 7 иллюстрирует способ 700 по варианту осуществления для регулировки усиления антенны с использованием допустимого отклонения. Это может быть реализовано на этапе 422 способа 400. Способ 700 может быть использован, когда традиционная антенна заменяется посредством интеллектуальной антенны, или AAS. Способ 700 может начинаться на этапе 702, на котором средний измеренный сигнал или MR получается в качестве ввода из традиционной и AAS-антенны для каждой рассматриваемой ячейки в граничной зоне и зоне помех. Среднее измерение для традиционной антенны для ячейки получается до замены традиционной антенны на AAS- или интеллектуальную антенну. Среднее измерение для AAS- или интеллектуальной антенны для идентичной ячейки получается после замены традиционной антенны на AAS- или интеллектуальную антенну. На этапе 704, общее число ячеек (в граничной зоне и зоне помех) вычисляется как K. На этапе 706, разность между средними измерениями традиционных и AAS-антенн вычисляется для рассматриваемой ячейки. Например, в случае UMTS, вычисляется разность средней RSCP для обоих типов антенны.

На этапе 708 принятия решения способ 700 определяет то, превышает или нет разность между средними измерениями (или RSCP-Difference) 0 дБ не более чем на предварительно определенное значение допуска по отклонению, которое представляет пороговое значение для диапазона допуска для разности в измерениях между обоими типами антенны. Если условие на этапе 708 принятия решения является истинным, то способ 700 переходит к этапу 710, на котором регулирующее усиление в 0 дБ назначается ячейке. Затем, способ 700 переходит к этапу 722 (например, когда все ячейки обработаны). Если условие на этапе 708 является ложным, то способ 700 переходит к этапу 712 принятия решения.

На этапе 712 принятия решения способ 700 определяет то, превышает или нет RSCP-Difference значение допуска по отклонению (Deviation-Tolerance). Если условие на этапе 712 принятия решения является истинным, то способ 700 переходит к этапу 714, на котором первое регулирующее усиление назначается ячейке. Первое регулирующее усиление вычисляется таким образом, чтобы удовлетворять целевому значению, как дополнительно описано ниже. Первое регулирующее усиление (Adj-Gain1) может быть отрицательным значением, которое эффективно понижает усиление сигнала для соответствующей ячейки, чтобы поддерживать значение RSCP-Difference в диапазоне допусков по отклонению. Затем, способ 700 переходит к этапу 722 (например, когда все ячейки обработаны). Если условие на этапе 712 является ложным, то способ 700 переходит к этапу 716 принятия решения.

На этапе 716 принятия решения способ 700 определяет то, ниже или нет RSCP-Difference 0 дБ. Если условие на этапе 716 принятия решения является истинным, то способ 700 переходит к этапу 718, на котором второе регулирующее усиление назначается ячейке. Второе регулирующее усиление вычисляется таким образом, чтобы удовлетворять целевому значению, как дополнительно описано ниже. Второе регулирующее усиление (Adj-Gain2) может быть положительным значением, которое повышает усиление сигнала для соответствующей ячейки, чтобы поддерживать RSCP-Difference выше 0 дБ и в диапазоне допусков по отклонению. Затем, способ 700 переходит к этапу 722 (например, когда все ячейки обработаны). Если условие на этапе 716 является ложным, то способ 700 переходит к этапу 719 принятия решения.

На этапе 719, число оставшихся ячеек для анализа сокращается на 1. На этапе 720 принятия решения способ 700 определяет то, проанализированы или нет все ячейки, и при этом число оставшихся ячеек достигло 0. Если это условие является истинным, то способ переходит к этапу 722.

В противном случае, способ 700 возвращается к этапу 706, чтобы продолжать анализ оставшихся ячеек. На этапе 722, регулируемые усиления для всех ячеек предоставляются в качестве вывода.

Фиг. 8 иллюстрирует схему 800 по варианту осуществления для регулировки усиления антенны с использованием предварительно определенного и фиксированного порогового значения. Схема 800 может достигаться с использованием способа 400 либо любой подходящей комбинации вышеописанных функций или способов. Схема 800 сравнивает средний измеренный пилотный/опорный сигнал, например, RSCP-уровни, сообщаемые в MR-данных, для каждой ячейки 820 в граничной зоне и зоне помех с фиксированными целевыми пороговыми значениями по уровню RF-сигнала для сигналов покрытия и помех. Целевые пороговые значения для граничной зоны и зоны помех могут быть прерывистыми вокруг края соты (от базовой станции или eNB 810), как показано на фиг. 8. Усиление антенны в местоположении каждой ячейки регулируется таким образом, что уровень сигнала в этой ячейке совпадает с целевыми значениями.

Фиг. 9 иллюстрирует схему 900 по варианту осуществления для регулировки усиления антенны на основе потерь в тракте передачи. Схема 900 может достигаться с использованием способа 400 либо любой подходящей комбинации вышеописанных функций или способов. Схема 900 сравнивает средний измеренный пилотный/опорный сигнал каждой ячейки 920 в граничной зоне и зоне помех с целевыми пороговыми значениями по уровню RF-сигнала для сигналов покрытия и помех с дополнительным регулированием на основе расстояния ячеек 920 от обслуживающего eNB 910 или базовой станции. Целевые пороговые значения для граничной зоны и зоны помех могут непрерывно снижаться вокруг края соты, как показано на фиг. 9.

Усиление антенны в местоположении каждой ячейки регулируется таким образом, что уровень сигнала в этой ячейке совпадает с целевыми значениями с учетом расстояния ячеек от обслуживающего eNB 910. Расстояние ячеек от обслуживающего eNB 910 используется для того, чтобы регулировать целевые уровни сигнала в каждой ячейке через аппроксимированную кривую модели распространения. На основе эмпирических данных RF-распространения, кривая модели распространения может представлять устойчивую функцию от высоты антенны.

Вышеописанные функции алгоритмов формирования диаграммы направленности, т.е. способы 400-700, могут быть реализованы, чтобы расширять покрытие антенны с использованием регулировок усиления для географических ячеек. Алгоритм формирования диаграммы направленности также может быть использован для того, чтобы повышать пропускную способность на основе плотности расположения пользователей (например, на этапе 420). Соответственно, алгоритм выполнен с возможностью формировать диаграмму направленности антенны посредством взвешивания усиления антенны в направлении к ячейкам в граничной зоне с более высокой плотностью активных пользователей (т.е. активных UE) и взвешивания усиления антенны в направлении от ячеек в зоне помех с более высокой плотностью активных пользователей. В связи с этим, регулировки усиления являются пропорциональными числу активных UE в соответствующих ячейках.

Можно предположить, что трафик, сформированный посредством каждого активного пользователя, в среднем является аналогичным. Как результат, требуемая мощность передачи для того, чтобы обслуживать пользователей в граничной зоне, уменьшается после повышения усиления антенны для ячеек в этой зоне, и, следовательно, результирующее увеличение полной доступной мощности может быть использовано для того, чтобы обслуживать больший объем пользовательского трафика и повышать пропускную способность соты. Требуемая мощность передачи для того, чтобы обслуживать пользователей в зоне помех, также уменьшается после снижения усиления антенны и мощности помех для ячеек в этой зоне, и, следовательно, результирующее увеличение полной доступной мощности также может быть использовано для того, чтобы обслуживать больший объем пользовательского трафика и повышать пропускную способность соты.

Функции алгоритмов формирования диаграммы направленности также могут быть использованы для того, чтобы повышать пропускную способность на основе плотности трафика (например, на этапе 420) с/без учета плотности расположения пользователей. Соответственно, когда фактическая информация общего трафика в ячейках доступна, алгоритм выполнен с возможностью формировать диаграмму направленности антенны посредством взвешивания усиления антенны в направлении к ячейкам в граничной зоне с более высоким общим трафиком и взвешивания усиления антенны в направлении от ячеек в зоне помех с более высоким общим трафиком. Чтобы достигать этого, показатель общего трафика может быть задан на основе доступной информации диспетчеризации трафика из компонента планировщика. Например, средняя полная пропускная способность в мегабитах в секунду (Мбит/с) за наблюдаемый период времени (например, 1 час) может задаваться как показатель для общего трафика в ячейке.

Аналогично формированию диаграммы направленности на основе плотности расположения пользователей, при формировании диаграммы направленности на основе плотности трафика требуемая мощность передачи для того, чтобы обслуживать пользователей в граничной зоне, уменьшается после повышения усиления антенны для ячеек в этой зоне. Результирующее увеличение полной доступной мощности может быть использовано для того, чтобы обслуживать больший объем пользовательского трафика и повышать пропускную способность соты. Требуемая мощность передачи для того, чтобы обслуживать пользователей в зоне помех, также уменьшается после снижения усиления антенны для ячеек в этой зоне, и результирующее увеличение полной доступной мощности также может быть использовано для того, чтобы обслуживать больший объем пользовательского трафика и повышать пропускную способность соты.

Фиг. 10 иллюстрирует блок-схему варианта осуществления устройства 1000 связи, которое может быть эквивалентным одному или более устройств (например, UE, BS, eNB и т.д.), поясненных выше. Устройство 1000 связи может включать в себя процессор 1004, запоминающее устройство 1006, сотовый интерфейс 1010, дополнительный беспроводной интерфейс 1012 и дополнительный интерфейс 1014, который может размещаться (или не размещаться), как показано на фиг. 10. Процессор 1004 может быть любым компонентом, допускающим выполнение вычислений и/или других связанных с обработкой задач, и запоминающее устройство 1006 может быть любым компонентом, допускающим сохранение программирования и/или инструкций для процессора 1004. Процессор 1004 может быть выполнен с возможностью реализовывать или поддерживать схемы, сценарии и стратегии ViMP-взаимодействия, описанные выше. Например, процессор 1004 может быть выполнен с возможностью поддерживать или реализовывать способ 400. Сотовый интерфейс 1010 может быть любым компонентом или набором компонентов, который дает возможность устройству 1000 связи обмениваться данными с использованием сотового сигнала, и может быть использован для того, чтобы принимать и/или передавать информацию по сотовому соединению сотовой сети. Дополнительный беспроводной интерфейс 1012 может быть любым компонентом или набором компонентов, который дает возможность устройству 1000 связи обмениваться данными через несотовый беспроводной протокол, к примеру, протокол Wi-Fi или Bluetooth или протокол управления. Дополнительный интерфейс 1014 может быть компонентом или набором компонентов, который дает возможность устройству 1000 связи обмениваться данными через дополнительный протокол, включающий в себя проводные протоколы. В вариантах осуществления, дополнительный интерфейс 1014 может давать возможность устройству 1000 обмениваться данными с транзитной сетью.

Хотя настоящее изобретение и его преимущества подробно описаны, следует понимать, что различные изменения, подстановки и изменения могут выполняться в данном документе без отступления от сущности и объема изобретения, заданного посредством прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, объем настоящей заявки не имеет намерение быть ограниченным конкретными вариантами осуществления процесса, машины, изделия, композиции, средства, способов и этапов, описанных в подробном описании. Специалисты в данной области техники должны легко принимать во внимание из раскрытия сущности настоящего изобретения, что процессы, машины, изделия, композиции, средства, способы или этапы, существующие в настоящий момент или разработанные впоследствии, которые выполняют практически ту же функцию или достигают практически того же результата, что и соответствующие варианты осуществления, описанные в данном документе, могут быть использованы согласно настоящему изобретению. Соответственно, прилагаемая формула изобретения имеет намерение включать в свой объем такие процессы, машины, изделия, композиции, средства, способы или этапы.

Изобретение относится к мобильной связи. Технический результат заключается в оптимизировании диаграммы направленности антенны базовой станции. Технический результат достигается за счет разделения географической области на множество географических ячеек, установления множества зон для соты на основе множества граничных пороговых значений, приема множества измерений сигнала из множества абонентских устройств по географическим ячейкам, классификации географических ячеек как различных зон посредством сравнения измерений сигнала с граничными пороговыми значениями зон, вычисления множества регулировок усиления для соответствующих географических ячеек в зонах и формирования рисунка направленности антенны на основе регулировок усиления. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ формирования диаграммы направленности в беспроводной сети, при этом способ содержит этапы, на которых:
- разделяют географическую область на множество географических ячеек;
- устанавливают множество зон для соты на основе множества граничных пороговых значений;
- принимают множество измерений сигнала из множества абонентских устройств (UE) по географическим ячейкам;
- классифицируют географические ячейки как множество зон посредством сравнения измерений сигнала с граничными пороговыми значениями зон;
- вычисляют множество регулировок усиления для соответствующих географических ячеек, по меньшей мере, в некоторых зонах; и
- формируют рисунок диаграммы направленности на основе регулировок усиления.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором применяют рисунок диаграммы направленности к существующей диаграмме направленности антенны, чтобы формировать сходящуюся диаграмму направленности антенны, при этом сходящаяся диаграмма направленности антенны оптимизируется, чтобы расширять покрытие сигнала или пропускную способность связи.

3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
- принимают информацию местоположения UE;
- вычисляют местоположение UE с использованием информации местоположения UE; и
- отображают UE на географические ячейки.

4. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
- для каждой из географических ячеек, вычисляют множество средних измерений сигнала с использованием принимаемых измерений;
- выбирают измерение сигнала обслуживающей соты, которое соответствует самому сильному среднему измерению сигнала из вычисленных средних измерений сигнала; и
- выбирают измерение сигнала соседней соты, которое соответствует второму самому сильному среднему измерению сигнала из вычисленных средних измерений сигнала.

5. Способ по п. 4, в котором зоны содержат центральную зону, граничную зону, зону помех и внешнюю зону, при этом способ дополнительно содержит этапы, на которых:
- для каждой из географических ячеек, вычисляют разность между измерением сигнала обслуживающей соты и измерением сигнала соседней соты;
- классифицируют ячейку как граничную зону, если вычисленная разность меньше первого граничного порогового значения для центральной зоны и больше второго граничного порогового значения для граничной зоны;
- классифицируют ячейку как центральную зону, если вычисленная разность превышает первое граничное пороговое значение для центральной зоны;
- классифицируют ячейку как зону помех, если вычисленная разность меньше второго граничного порогового значения для граничной зоны и больше третьего граничного порогового значения для зоны помех; и
- классифицируют ячейку как внешнюю зону, если вычисленная разность меньше третьего граничного порогового значения для зоны помех.

6. Способ по п. 5, дополнительно содержащий этапы, на которых:
- для каждой из географических ячеек, вычисляют первое среднее измерение для традиционной антенны и второе среднее измерение для интеллектуальной антенны, заменяющей традиционную антенну;
- назначают регулировку усиления в 0 децибелов (дБ) для соответствующей ячейки, если разность превышает 0 дБ менее чем на предварительно определенное пороговое значение допуска по отклонению;
- назначают отрицательное значение регулировки усиления для соответствующей ячейки, если разность превышает предварительно определенное пороговое значение допуска по отклонению; и
- назначают положительное значение регулировки усиления для соответствующей ячейки, если разность меньше 0 дБ.

7. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
- принимают информацию о ключевых рабочих характеристиках (KPI) для реализации формирования диаграммы направленности, включающих в себя информацию нагрузки по трафику, уровни интенсивности сигнала в UE, уровни интенсивности сигнала, принимаемого в соте, либо комбинации вышеозначенного; и
- вычисляют регулировки усиления на основе KPI.

8. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором отфильтровывают одну или более ячеек за пределами намеченной границы из географических ячеек.

9. Способ по п. 8, дополнительно содержащий этапы, на которых:
- для каждой из географических ячеек, вычисляют задержку на прохождение сигнала в прямом и обратном направлениях для ячейки;
- обозначают ячейку в качестве ячейки за пределами намеченной границы, если вычисленная задержка на прохождение сигнала в прямом и обратном направлениях превышает предварительно определенную пороговую задержку на прохождение в прямом и обратном направлениях; и
- существенно снижают усиление сигнала для ячейки за пределами намеченной границы.

10. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
- отображают географические ячейки во множество угловых ячеек; и
- вычисляют рисунок диаграммы направленности антенны для угловых ячеек.

11. Сетевой компонент, предоставляющий формирование диаграммы направленности в беспроводной сети, причем сетевой компонент содержит:
- процессор; и
- компьютерно-считываемый носитель данных, сохраняющий программирование для выполнения посредством процессора, причем программирование включает в себя инструкции для того, чтобы:
- принимать множество измерений сигнала из множества абонентских устройств (UE) по множеству географических ячеек для области, которая покрывает соту;
- классифицировать географические ячейки как множество зон для соты на основе сравнения между измерениями сигнала и множеством предварительно определенных граничных пороговых значений для зон;
- вычислять множество регулировок усиления для соответствующих географических ячеек, по меньшей мере, в некоторых зонах; и
- формировать рисунок диаграммы направленности на основе регулировок усиления.

12. Сетевой компонент по п. 11, в котором зоны являются концентрическими по отношению к соте и содержат граничную зону, которая имеет границу, совпадающую с границей соты, центральную зону, которая имеет границу в пределах границы соты, зону помех, которая имеет границу за пределами границы соты, и внешнюю зону вне пределов границы зоны помех.

13. Сетевой компонент по п. 12, в котором регулировки усиления для соответствующих географических ячеек вычисляются для граничной зоны и зоны помех, а не для центральной зоны и внешней зоны.

14. Сетевой компонент по п. 12, в котором вычисление регулировок усиления для соответствующих географических ячеек содержит этап, на котором взвешивают регулировки усиления в направлении к географическим ячейкам с более высокой плотностью UE в граничной зоне и взвешивают регулировки усиления в направлении от географических ячеек с более высокой плотностью UE в зоне помех, при этом регулировки усиления являются пропорциональными числу UE в соответствующих ячейках, чтобы повышать пропускную способность.

15. Сетевой компонент по п. 12, в котором вычисление регулировок усиления для соответствующих географических ячеек содержит этап, на котором взвешивают регулировки усиления в направлении к географическим ячейкам с более высокой плотностью трафика в граничной зоне и взвешивают регулировки усиления в направлении от географических ячеек с более высокой плотностью трафика в зоне помех, при этом регулировки усиления являются пропорциональными нагрузке по трафику в соответствующих ячейках, чтобы повышать пропускную способность.

16. Сетевой компонент по п. 12, в котором регулировки усиления увеличиваются для географических ячеек в граничной зоне и снижаются для географических ячеек в зоне помех, и при этом регулировки усиления увеличиваются для граничной зоны и снижаются для зоны помех, чтобы уменьшать мощность передачи в соте и предоставлять большую доступную мощность передачи для расширения покрытия, повышения, по меньшей мере, одного из пропускной способности для пользователей и пропускной способности по трафику либо улучшения как покрытия, так и пропускной способности.

17. Сетевой компонент по п. 12, в котором регулировки усиления основаны на фиксированных предварительно определенных граничных пороговых значениях для граничной зоны и зоны помех, при этом регулировки усиления согласуют множество уровней сигнала в географических ячейках с первым фиксированным целевым пороговым значением для граничной зоны и вторым фиксированным целевым пороговым значением для зоны помех.

18. Сетевой компонент по п. 12, в котором регулировки усиления основаны на предварительно определенных граничных пороговых значениях для граничной зоны и зоны помех с регулировкой на основе расстояний географических ячеек в соте, при этом регулировки усиления согласуют множество уровней сигнала для географических ячеек в граничной зоне и зоне помех через аппроксимированную кривую модели распространения.

19. Устройство, которое поддерживает формирование диаграммы направленности в беспроводной сети, причем устройство содержит:
- первый модуль, соединенный со вторым модулем и выполненный с возможностью формировать рисунок диаграммы направленности посредством вычисления множества усилений сигнала для множества географических ячеек, сконфигурированных в соте,
- при этом усиления сигнала вычисляются на основе множества измерений сигнала и множества предварительно определенных граничных пороговых значений для множества зон, сконфигурированных для соты; и
- при этом второй модуль выполнен с возможностью вычислять сходящуюся диаграмму направленности антенны на основе рисунка диаграммы направленности.

20. Устройство по п. 19, в котором первый модуль выполнен с возможностью осуществлять связь с базовой станцией, чтобы принимать один или более отчетов об измерениях (MR), которые содержат измерения сигнала, и принимать информацию местоположения для множества абонентских устройств (UE) в соте, которая ассоциирует измерения сигнала с различными географическими ячейками, и при этом базовая станция выполнена с возможностью применять сходящуюся диаграмму направленности антенны в соте.

21. Способ по п. 1, в котором зоны являются заданными зонами согласно уровням сигнала, и в котором множество граничных пороговых значений являются предварительно определенными пороговыми значениям уровней сигнала в децибелах (дБ).

22. Сетевой компонент по п. 11, в котором зоны являются заданными зонами согласно уровням сигнала, и в котором множество граничных пороговых значений являются предварительно определенными пороговыми значениям уровней сигнала в децибелах (дБ).

23. Устройство по п. 19, в котором зоны являются зонами с различными уровнями сигнала.