ITTO20001017A1

ITTO20001017A1 - Sistema e metodo per la pianificazione di una rete per apparecchiature mobili di telecomunicazioni.

Info

Publication number: ITTO20001017A1
Application number: IT2000TO001017A
Authority: IT
Inventors: Sergio Barberis; Indro Francalanci; Nicola Magnani; Loris Stola
Original assignee: Cselt Centro Studi Lab Telecom
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2002-04-27
Also published as: BRPI0114950B1; EP1329120B1; ATE418848T1; EP1329120A1; CN100433885C; IT1320733B1; CA2426930A1; AU2002215192A1; DE60137139D1; ITTO20001017A0; WO2002035872A1; US20040014476A1; BR0114950A; US7596377B2; CA2426930C; CN1478361A

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo:

"SISTEMA E METODO PER LA PIANIFICAZIONE DI UNA RETE PER APPARECCHIATURE MOBILI DI TELECOMUNICAZIONI"

TESTO DELLA DESCRIZIONE SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione si riferisce ad un sistema e metodo per la pianificazione di una rete, per apparecchiature mobili di telecomunicazioni comprendente una pluralità di celle distribuite su un determinato territorio o area.

In particolare, la presente invenzione riguarda un sistema e metodo per pianificare una rete per apparecchiature mobili di terza generazione UMTS {Universal Mobile Telecommunications System) che usa, come noto, un'interfaccia radio basata sulla tecnica d'accesso a divisione di codice o CDMA (Code Division Multiple Access).

ARTE NOTA

Sono note le reti per apparecchiature mobili di telecomunicazioni .

Tali reti vengono in genere dette di tipo cellulare in quanto sono caratterizzate da una pluralità di celle ciascuna definita come l'insieme dei punti (pixel) di territorio serviti dal segnale radioelettrico irradiato da un'antenna.

Fra le reti cellulari note le reti che utilizzano la tecnica d'accesso COMA hanno la peculiarità che la stessa banda di frequenza (canale) può' essere utilizzata nelle varie celle per cui il passaggio del mobile da una cella ad un'altra contigua (handover) può' essere gestito mediante l'uso della stessa frequenza; tali tecniche sono così dette di soft handover, un meccanismo che prevede che in particolari zone, denominate zone di soft handover o di macrodiversità, il mobile riesca a decodificare i segnali e quindi scambiare informazioni con più antenne e di conseguenza con più Stazioni Radio Base (SRB).

Naturalmente l'individuazione delle zone di macrodiversità ed il loro dimensionamento è di notevole importanza per il corretto funzionamento e dimensionamento degli apparati di cella in quanto, come risulta ovvio, un mobile in macrodiversità impegna risorse di tutte le Stazioni Radio Base cui è contemporaneamente collegato.

Un'ulteriore peculiarità delle reti UMTS consiste nel fatto che tali reti sono atte a fornire una pluralità di "servizi" quali ad esempio:

Telefonia;

Fax;

Videotelefonia;

- Accesso ad Internet;

e che ciascuno di tali servizi ha, in genere, caratteristiche in termini di velocità (numero di bit per secondo) e traffico (quantità, simmetrico o asimmetrico) specifici per servizio.

Ne segue che il dimensionamento delle celle deve tenere conto congiuntamente delle caratteristiche di ciascun servizio e degli eventuali accorpamenti di servizi su un'unica portante radio come previsto in accordo alla tecnica d'accesso CDMA.

Come ogni sistema radiomobile cellulare, anche UMTS prevede canali di controllo comuni che vengono trasmessi in broadcast in tutta l'area della cella. Tali canali contengono informazioni di sistema, indispensabili per i mobili.

Pertanto la pianificazione delle reti UMTS, a causa delle sue peculiarità, è un'attività complessa che richiede approcci sostanzialmente diversi da quelli fin qui usati per le reti di tipo cellulare note come il GSM (Global System for Mobile Communication) o IS95 (Interim Standard).

Sono, anche, noti nella tecnica sistemi e metodi per la pianificazione di reti per apparecchiature mobili che usano la tecnica d'accesso CDMA; ad esempio è noto dal documento in lingua Inglese AC016/CSE/MRM/DR/P/091/al avente titolo "STORMS Project Final Report" il sistema e metodo elaborato nell'ambito del progetto STORMS (Software Tools for thè Optimisation of Resources in Mobile Systems) promosso dalla Commissione Europea.

Il metodo ed il sistema noti sono caratterizzati da tre fasi principali .

Una prima fase 10 (Fig.1), definita "Dimensionamento iniziale", consiste nel calcolo, a parità di servizio, delle dimensioni massime delle celle sulla base di modelli teorici di propagazione .

In tale fase 10, il calcolo è effettuato considerando, convenzionalmente, celle di forma esagonale ed un traffico uniformemente distribuito sul territorio.

Una seconda fase 20, denominata "Ottimizzazione della Copertura Radio", consiste nel calcolare, a parità di servizio o per servizi misti, le dimensioni delle così dette "aree di servizio" delle celle tenendo conto di modelli di propagazione specifici del territorio considerato.

In tale fase 20 il calcolo è condotto prevedendo che le celle siano mutuamente esclusive e che dunque non esistano aree di territorio (pixel) in macrodiversità.

Una terza fase 30, denominata "Dimensionamento fine delle Celle", è rivolta a calcolare le dimensioni reali delle celle a parità di servizio o per servizi misti, nel caso in cui un’unica portante venga usata per più servizi, tenendo conto sia della propagazione che del traffico reale nel territorio oltre all’effetto della funzionalità del controllo di potenza.

In quest'ultima fase 30 il calcolo è effettuato per approssimazioni successive e permette di ottenere la reale pianificare della rete.

Il metodo noto, complessivamente, risulta molto lento a convergere ad una reale pianificazione della rete a causa delle approssimazioni introdotte nelle prime due fasi di calcolo (10 e 20) che rendono sempre necessaria la terza fase. Il metodo noto, quindi, presenta risultati effettivamente utilizzabili solo alla fine del processo di pianificazione, a causa del fatto che solo nell'ultima fase 30 vengono tenuti in considerazione tutti i parametri per una corretta pianificazione della rete.

Inoltre, il metodo noto non permette di ottenere informazioni sulle dimensioni delle zone di macrodiversità, zone che, invece, sono di particolare criticità in quanto impongono un utilizzo degli apparati superiore al traffico reale in quanto, come già descritto, i mobili in tali zone comunicano contemporaneamente con più apparati.

In sostanza, il metodo ed il sistema noti, pur presentando una soluzione al problema del dimensionamento di reti con tecnica d'accesso COMA, risultano lenti, non forniscono risultati intermedi realistici e trascurano la macrodiversità, uno dei fattori più pesanti da gestire per un operatore che voglia fornire servizi di rete di terza generazione.

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è l'implementazione di un sistema e metodo che non presenti i limiti descritti dell'arte nota .

In particolare, scopo della presente invenzione è un sistema e metodo di pianificazione in cui vengano usati fin dall'inizio dati reali o realistici in modo che, a fronte di ogni fase, si possano ottenere risultati realistici e molto vicini ai risultati di pianificazione finali.

Scopo della presente invenzione è, dunque, l'implementazione di un sistema e metodo che permetta di ottenere, in prima approssimazione, ad esempio nel corso del dimensionamento di una rete a scopi di gara, tempi complessivi di elaborazione molto inferiore ai tempi dell'arte nota.

Raggiungono lo scopo il sistema e metodo come descritto nelle rivendicazioni indipendenti.

Secondo un'altra caratteristica della presente invenzione, il sistema e metodo permettono di calcolare e dimensionare le aree di macrodiversità e dunque di fornire anche tale informazione che è di rilevante importanza per il corretto dimensionamento di reti con tecnica d'accesso di tipo COMA, ad esempio le reti UMTS.

DESCRIZIONE SINTETICA DELLE FIGURE

Questa ed altre caratteristiche della presente invenzione risulteranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferita di esecuzione, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:

Fig. 1 rappresenta un diagramma di flusso di un metodo di pianificazione di una rete per apparecchiatura mobili secondo l'arte nota;

Fig. 2 Rappresenta un sistema per il dimensionamento di una rete per apparecchiature mobili secondo l'invenzione; e

Fig. 3 rappresenta un diagramma di flusso del metodo per il dimensionamento di una rete per apparecchiature mobili secondo l 'invenzione.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERITA DI REALIZZAZIONE

Con riferimento alla Fig. 2 un sistema per la pianificazione di una rete di apparecchiature mobili di telecomunicazioni (mobili) comprende, ad esempio, una stazione di lavoro computerizzata (Work Station) 50, di tipo noto, avente un sottosistema elaboratore (modulo base) 51, un dispositivo di visualizzazione (display) 52, una tastiera 55, un dispositivo di puntamento (mouse) 56 e un dispositivo per la connessione ad una rete locale (connessione rete) 59.

La Work Station 50, ad esempio il modello J5000 della Società Hewlett-Packard avente una CPU da 450 MHz una memoria RAM da 1 GBytes, un'unità a disco interna da 18 GBytes ed un sistema operativo di tipo UNIX, è atta ad elaborare gruppi di programmi o moduli ed a visualizzare i risultati sul display 52, come verrà più avanti descritto in dettaglio con riferimento al metodo secondo l'invenzione.

Il sistema secondo l'invenzione comprende inoltre un sottosistema di dischi 60, di tipo noto, collegati per mezzo della connessione rete 59 alla Work Station 50 ed atto a contenere memorizzate banche dati di riferimento, come verrà più avanti descritto in dettaglio, con riferimento all'implementazione del metodo secondo l'invenzione.

Naturalmente, le banche dati possono essere anche memorizzate, se di dimensioni limitate, nell'unità a disco della Work Station 50 senza che ciò cambi le caratteristiche dell'invenzione.

Il sistema, nella configurazione descritta, è atto a permettere la pianificazione di una rete per mobili sulla base di moduli informatici (moduli) implementati, per l'esecuzione del metodo secondo l'invenzione e con l'ausilio delle banche dati memorizzate nel sottosistema di dischi 60.

Il metodo per la pianificazione di una rete per mobili, comprende una pluralità di fasi che possono essere raggruppate in quattro blocchi logici.

Un primo blocco 1000 (Fig. 3) di preparazione dati per la pianificazione della rete.

Un secondo blocco 2000 di pianificazione e dimensionamento della rete considerando la tratta radio da mobile a Stazione Radio Base (tratta uplink).

Un terzo blocco 3000 di verifica del dimensionamento eseguito in uplink.

Un quarto blocco 4000 di pianificazione e dimensionamento della rete considerando la tratta radio da Stazione Radio Base a mobile (tratta Downlink).

I primi tre blocchi 1000, 2000 e 3000 comprendono fasi innovative rispetto all'arte nota e, pertanto, saranno descritti in dettaglio; il quarto blocco non presenta, nella metodologia secondo l'invenzione, elementi di novità rispetto all'arte nota, per cui per il dettaglio di tale blocco si rimanda al documento citato in preambolo.

Il blocco 1000 di preparazione dati comprende le seguenti fasi:

- Calcolo delle Coperture delle Celle (calcolo delle Coperture) 100;

- Calcolo dei Domini delle Celle (calcolo Domini) 300; e Calcolo/Previsione della distribuzione del traffico sul territorio (calcolo della distribuzione del traffico) 200.

La fase calcolo Coperture 100, di tipo noto, permette di calcolare le dimensioni e caratteristiche di ciascuna Copertura, cioè il luogo dei punti o pixel in cui il segnale radioelettrico è ricevuto nell'ambito di un raggio determinato (ad esempio 80 Km) dall'apparecchiatura (antenna) che irradia.

Il calcolo è indipendente dalle caratteristiche dell'interfaccia radio e pertanto può essere utilizzato per la pianificazione di reti di vario tipo ed utilizza le seguenti banche dati:

Banca dati geografica 110, di tipo noto, che comprende le caratteristiche altimetriche del territorio;

- banca dati urbanizzato 120, di tipo noto, che comprende le caratteristiche degli edifici nel territorio secondo griglie di dimensioni selezionabili {ad esempio 50 * 50 m);

- banca dati morfologia del territorio 130, di tipo noto, che comprende una descrizione del territorio secondo classi morfologiche (alberato, lacustre, ecc.) che influenzano, come noto, in modo differenziato la propagazione del segnale radioelettrico; e

- banca dati siti 140, di tipo noto, che comprende

- potenza dell'apparato che insiste sulla cella;

- diagramma di radiazione radioelettrica di antenna;

- posizione geografica dell'antenna;

- inclinazione o tiltaggio dell'antenna; ed

- altezza dell'antenna rispetto al territorio.

Il calcolo delle Coperture nell'ambito di un territorio su cui si debbano eseguire pianificazioni di rete è effettuato applicando le leggi di Maxwell alle informazioni contenute nelle banche dati indicate .

L'elaborazione è automatica a fronte di un determinato territorio ed è atta a visualizzare sul display 52 (Fig.2 e Fig.3) della Work Station 50 le Coperture.

Come risulterà ovvio ad un tecnico del settore le Coperture non sono mutuamente esclusive e quindi esisteranno delle zone di intersezione in cui saranno presenti pixel "Coperti" da più antenne .

La fase calcolo Domini 300 usa come dati di ingresso le Coperture calcolate nella fase 100 e permette di calcolare, nell'ambito di ciascuna Copertura il "Dominio" di cella, cioè il luogo dei punti o pixel in cui il segnale radioelettrico può essere decodificato da un mobile in presenza del solo rumore termico .

Il calcolo dei Domini è specifico per le reti UMTS e per la tratta downlìnk ed è effettuato prendendo a riferimento la famiglia di servizi che presenta limiti più laschi, cioè quel servizio o quella famiglia di servizi che richiede il valore più basso di potenza ricevuta per poter decodificare il segnale radioelettrico. In particolare, il Dominio di ciascuna cella è calcolato verificando per ogni pixel della Copertura se il segnale radioelettrico è ricevuto con una potenza superiore alla soglia determinata sulla base del servizio più lasco.

La fase calcolo Domini 300 è nuova rispetto all'arte nota che invece considera i Domini un dato di partenza, cioè celle di forma esagonale cui applicare la fase 20 (Fig.l e Fig. 3) di "Ottimizzazione della Copertura Radio".

Inoltre, la fase calcolo Domini 300 presenta la caratteristica innovativa di predisporre dati elaborati e calcolati, che tengono conto pesantemente dei modelli di propagazione realistici e relativi alla zona considerata, alle fasi seguenti di pianificazione .

Come risulterà ovvio ad un tecnico del settore i Domini non sono mutuamente esclusivi e quindi esisteranno delle zone di intersezione in cui saranno presenti pixel appartenenti a più Domini .

L'elaborazione è automatica nell'ambito di ciascuna Copertura ed è atta a visualizzare sul display 52 {Fig.2 e Fig.3) della Work Station 50 i Domini ed i pixel che li costituiscono.

In particolare, il modulo implementato per la fase calcolo Domini 300 è atto a visualizzare i Domini in vari modi; ad esempio è atto a visualizzare i pixel del singolo Dominio con un unico colore o con colori diversificati, alternativamente, in funzione dell'attenuazione o della profondità dei pixel. Il modulo è anche atto a visualizzare, ad esempio nell’ambito di un territorio determinato, l'insieme dei Domini evidenziando ciascun Dominio con un colore determinato ed attribuendo a ciascun Dominio, per mezzo dello stesso colore, i pixel a profondità minore.

L'elaborazione è anche atta a fornire per ogni pixel di Dominio alcuni dati essenziali per le fasi seguenti quali:

- Campo/Attenuazione;

- Profondità o posizione relativa del pixel per i vari Domini o Celle Dominio di appartenenza;

Appartenenza, cioè un'indicazione della Cella Dominio che prevale per il pixel, in quanto presenta minore attenuazione.

La fase calcolo della distribuzione del traffico 200 permette di calcolare/stimare il traffico offerto per ogni servizio per unità di area (pixel).

Il fatto che il calcolo venga effettuato pixel per pixel è un elemento essenziale per il metodo descritto.

Il modulo implementato permette di eseguire il calcolo usando tre possibili approcci.

In un primo approccio viene usata come informazione di riferimento una banca dati costituita dalle misure di traffico (banca dati traffico) 210, ad esempio traffico voce di tipo GSM su base Copertura o Cella Copertura, ed estrapolando, ad esempio, tale informazione per stimare il traffico totale Voce, Fax e videotelefono .

Il calcolo è effettuato usando, nell'ambito del territorio su cui si intende pianificare la rete, la seguente formula:

in cui

tm.n è la stima di traffico relativo al pixel;

è la probabilità di traffico relativa al pixel tm.n ricavata dalla banca dati traffico 210 o stimata considerando l'informazione morfologica del territorio, lo sviluppo stradale e la componente di edificato ed associando pesi probabilistici diversi alle informazioni di cui sopra; e

è il traffico totale ricavato dalla banca dati 210 o una stima

del traffico sulla base dei dati forniti dalla banca dati 210.

Una volta definiti i vari l'elaborazione con tale tipo di approccio è automatica.

In un secondo approccio è previsto di procedere manualmente, disegnando un poligono sul territorio al cui interno si modificano, pixel per pixel, i valori di ottenuti con il primo approccio .

Il calcolo del traffico, pixel per pixel, è automatico, una volta definito il poligono e mantenendo costante il Traffico totale

ad esso associato.

In un terzo approccio è previsto di caricare manualmente, nell'ambito del territorio su cui si intende fare la pianificazione, i valori di traffico pixel per pixel, ad esempio, sulla base di dati forniti da un ufficio di marketing. Qualunque sia l'approccio utilizzato, il modulo implementato è atto a visualizzare sul display 52 della Work Station 50 (Fig. 2 e 3), a parità di Servizio o di Famiglie di Servizi e nell'ambito delle Coperture, il traffico pixel per pixel, differenziando i colori dei pixel in funzione dell'intensità di traffico.

Per mezzo delle fasi calcolo Domini 300 e calcolo della Distribuzione del Traffico 200, il blocco di preparazione dati permette di fornire dati alle fasi successive con un contenuto di informazione peculiare rispetto all'arte nota ed essenziale per un corretto dimensionamento di reti che utilizzino la tecnica d'accesso CDMA .

Il blocco di pianificazione e dimensionamento della rete comprende le seguenti fasi:

- Calcolo delle Aree di Servizio 500; e

- Calcolo delle Aree di Macrodiversità 700.

La fase calcolo delle Aree di Servizio 500, comprende due sotto-fasi; una prima sotto-fase di calcolo effettivo (calcolo Aree) 510 ed una seconda sotto-fase di controllo (verifica aree di fuori-servizio (outage) per limitata potenza del mobile o verifica potenza del mobile)) 520.

La fase calcolo Aree 510, sfruttando le informazioni sul traffico come calcolate nella fase 200, e quelle relative ai domini come calcolati nella fase 300, permette di dimensionare "l'area di servizio" di ogni cella, cioè l'insieme dei punti o pixel in cui è effettivamente possibile fornire il Servizio o l'eventuale insieme di servizi UMTS accorpati su un'unica portante radio (famiglia di Servizi).

Le aree di servizio sono esclusive, nel senso che ciascun pixel appartiene ad un'unica area di servizio, e non possono essere più estese del rispettivo Dominio.

Il calcolo, basato sulla tratta "uplink", e' effettuato con la seguente formula, di tipo noto:

m cui :

η e' il fattore di carico (loading factor) della cella, ossia il rapporto fra il carico della cella che si prevede di accettare ed il carico massimo (anche indicato come 'pole capacity'), in corrispondenza del quale il sistema è in condizione di instabilità, come verrà precisato più oltre,-ns e' il numero massimo di utenti contemporaneamente attivi nella cella per il servizio s-esimo ed è determinato sulla base del traffico come calcolato nella fase 100;

SAFs e' il Service Activity Factor del servizio s-esimo ed è un dato stimato a priori con valori tipici, ad esempio per il servizio Telefonia è 0,5;

fs e’ il rapporto fra l’interferenza intercella e quella intracella ed è un dato stimato a priori e successivamente verificato, come risulterà evidente dalla seguente descrizione;

SNRs e' il rapporto segnale disturbo (Signal to Noise Ratio) per il servizio s-esimo ed ha valori tipici per ogni servizio.

Il procedimento per individuare l'area di servizio è innovativo ed effettuato, cella per cella, nel modo seguente:

partendo dal pixel elettromagneticamente più "vicino" all'antenna (ossia da quello con attenuazione di tratta inferiore) il modulo implementato procede "allontanandosi" verso pixel ad attenuazione maggiore sommando in modo iterativo i contributi di traffico dei vari pixel al fattore di carico, fino a quando non raggiunge un limite prefissato (tipicamente pari a 0.6-0.7) oppure fino a quando terminano i pixel del Dominio.

In particolare, il calcolo è fatto per Dominio ed in contesa con altri Domini, la traiettoria per selezionare i pixel da inserire nelle aree di Servizio è determinata dai valori di attenuazione calcolati nei Domini, il peso per il calcolo di η è determinato dai valori del traffico calcolati nella fase 200.

Tale metodo è in linea con le caratteristiche della tecnica CDMA che tende a minimizzare la potenza trasmessa dai mobili e rispecchia quindi il funzionamento della rete UMTS in esercizio. Nel caso in cui un pixel possa appartenere a più aree di servizio, in quanto venga rispettata in tali celle la condizione prima descritta, tale pixel viene attribuito ad una determinata area di servizio sulla base della profondità calcolate nella fase 300, cioè viene attribuito all'area di servizio che richiede la minor potenza trasmessa (stimata considerando sia l'attenuazione o profondità sia il noise raise, rumore di interferenza definito nel seguito) .

Per ogni Dominio è così possibile individuarne l'area di servizio ed il valore di η effettivo (sempre inferiore o al più uguale al valore limite fissato salvo errori di quantizzazione).

La fase verifica potenza del mobile 520 completa il calcolo delle aree di servizio verificando alcune ipotesi semplificative introdotte nella fase 510.

In particolare, nel calcolo dell'area di servizio vengono assunte due ipotesi semplificative:

- la 1° è che la potenza del mobile sia illimitata;

- la 11° è che il valore di fs sia correttamente stimato.

In questa fase 520, nuova nei confronti dell'arte nota, viene eseguito un controllo per verificare che la 1° ipotesi semplif icativa sia corretta.

Il controllo viene eseguito, pixel per pixel e per ogni Servizio o famiglia di Servizi, confrontando le reali caratteristiche del mobile con le caratteristiche richieste dal Servizio simulato.

In particolare, la classe di potenze del mobile (Pmob), cioè la potenza massima che il mobile può erogare, deve essere maggiore di: attenuazione (Att), sensibilità della Stazione Radio Base (Psrb) relativa al servizio e rumore di interferenza (noise raise) (P) e pertanto deve essere verificata pixel per pixel la seguente condizione di fuori servizio in decibel (dB):

in cui

è una caratteristica della radio base e corrisponde alla

potenza minima rilevabile dall'apparato per decodificare il servizio;

Att è l'attenuazione di tratta ricavata nelle fasi precedenti; e P è pari, in unita' lineari, a 1/(1-η) e corrisponde al "noise raise", cioè al valore di potenza aggiuntiva in dB che il mobile deve trasmettere per poter superare l'interferenza causata dagli altri mobili.

Se, come nella formula 3], il valore ottenuto dalla somma risulta superiore alla classe di potenza del mobile, il pixel deve essere rimosso dall'area di servizio della cella e considerato in fuori servìzio (outage) se non può essere incluso in un'altra area di servizio.

Ovviamente, anche il valore di η deve essere aggiornato di conseguenza così come le potenze degli altri pixel dell'area di sevizio .

La sequenza di controllo, in accordo alla presente invenzione, prevede di considerare i pixel in ordine inverso rispetto a quello utilizzato per la definizione delle aree di servizio, prevede cioè di partire dai pixel che presentano attenuazione massima e di procedere verso la Stazione Radio Base in ordine inverso di attenuazione .

La fase di verifica 520 termina quando tutti i pixel di tutte le aree di servizio presentano una potenza compatibile con la classe del mobile.

E' necessario che il modulo implementato verifichi che i pixel considerati in "outage" non possano essere serviti da altre celle. A tal fine, per ogni pixel in "outage" viene calcolata la potenza che un generico mobile dovrebbe impiegare per collegarsi alle celle adiacenti elettromagneticamente a quella dalla cui area di servizio e' stato tolto; se viene individuata una cella compatibile con la classe di potenza del mobile, il pixel viene aggiunto all'area di servizio di tale cella ed il valore di η aggiornato così come i valori di potenza di tutti i pixel di quell'area di servizio.

Una conseguenza dell'aggiunta di un nuovo pixel all'area di servizio di una cella potrebbe essere quella di provocare "outage" di eventuali pixel ad attenuazione maggiore rispetto al nuovo subentrato (si noti che i pixel ad attenuazione minore non possono comunque venire scartati in conseguenza dell'aggiunta del nuovo pixel) . In questo caso si ha un potenziale innesco di una reazione a catena che si propaga tra le aree di servizio adiacenti ma che converge in due possibili soluzioni; la prima, trovando una cella che può acquisire nuovi pixel senza perderne altri, oppure, la seconda, scartando (outage di) pixel di "confine", ossia serviti con attenuazione maggiore.

L'elaborazione per l'esecuzione delle fasi 510 e 520, che compongono la fase di calcolo delle aree di servizio 500, è automatica nell'ambito del territorio da pianificare e di ogni area di servizio che "copre" il territorio ed è atta a visualizzare sul display 52 (Fig.2 e Fig.3) della Work Station 50 le aree di servizio ed i pixel che le costituiscono.

In particolare il modulo implementato per la fase calcolo delle aree di servizio 500 è atto a visualizzare, ad esempio nell'ambito di un territorio determinato, ciascuna area di servizio con un unico colore o con colori diversi al variare del carico delle celle .

Alternativamente, il modulo è atto a visualizzare i pixel di ciascuna area di servizio con colori diversi al variare dell 'attenuazione.

Complessivamente la fase di calcolo delle Aree di Servizio 500 è innovativa rispetto alla fase di Ottimizzazione delle Coperture Radio 20 (Fig.1 e Fig.3) descritta nell'arte nota per almeno tre motivi :

per il fatto che usa, come celle di riferimento per eseguire i calcoli, Domini calcolati sulla base di modelli di propagazione reali e non Domini di forma convenzionale (esagonale);

per il fatto che tiene conto del traffico su base pixel; e

- perché tiene conto della potenza dei mobili in sede di verifica.

La fase calcolo delle Aree di Macrodiversità 700 è atta ad individuare il luogo dei pixel in cui il mobile riesce a decodificare il segnale proveniente da più Stazioni Radio Base. Come anticipato, l'individuazione di tali aree è essenziale sia perché la macrodiversità è importante per il corretto funzionamento dei sistemi CDMA (ed e' quindi necessario verificarne l'esistenza), sia perché l'estensione delle zone individuate ha un impatto sul dimensionamento degli apparati di cella infatti, un mobile in macrodiversità impegna risorse su tutte le stazioni radio base con cui è in collegamento.

Il procedimento per individuare le aree di macrodiversità è il seguente: per ogni area di servizio vengono analizzati i pixel esterni all'area di servizio ma interni al corrispondente Dominio e viene verificato se tali pixel possono essere "serviti" in macrodiversità .

Per l'esecuzione del procedimento vengono predefiniti, come verrà più avanti descritto in dettaglio:

- una soglia massima Γ relativa alla differenza dell'attenuazione per un pixel rispetto a due radiobasi ai cui Domini il pixel stesso appartiene;

- il numero massimo di celle a cui si può agganciare un mobile per un determinato servizio o famiglia di servizi.

In particolare, viene assunto che tutte le celle per cui

possono accettare in macrodiversità pixel esterni alla loro area di servizio; si assume anche che tutti i pixel per cui la differenza fra il valore di campo ricevuto dalla cella alla cui area di servizio appartengono e dall'adiacente in esame è minore di una soglia prefissata Γ siano possibili candidati per la macrodiversità .

L'ipotesi di considerare solo le celle per cui è giustificata dal fatto, che nelle reti di tipo CDMA in esercizio, la potenza dei canali comuni {segnale pilota) varia in funzione del carico della cella; pertanto, nel metodo si assume che per le celle che hanno raggiunto il valore limite di carico , la potenza dei canali comuni sia ridotta in modo da non permetterne la decodifica all'infuori dell'area di servizio, rendendo, quindi, impossibile che la cella diventi una candidata per la macrodiversità.

Il metodo di calcolo, nuovo e di tipo automatico, consiste nel selezionare per ogni cella candidata all'acquisizione di pixel in macrodiversità un pixel esterno all'area di servizio ma interno al Dominio e nel calcolare l'incremento di carico che il pixel in oggetto causerebbe alla cella candidata se appartenesse all'area di servìzio di quest'ultima; in particolare per tale pixel viene calcolato un se tale valore sommato ai contributi di macrodiversità eventualmente accettati in precedenza, ed a

fornisce un risultato inferiore a allora il pixel viene considerato in macrodiversità per la cella candidata.

Si noti che il valore di non varia comunque in conseguenza all'avere accettato un pixel in macrodiversità poiché il carico di una cella in termini di contributi di interferenza è dato esclusivamente dal traffico all 'interno della sua area di servizio .

Il procedimento sopra descritto, che calcola l'incremento di carico come se il pixel in oggetto appartenesse all'area di servizio della cella candidata, permette di tenere conto dell'occupazione delle risorse della stazione base dedicate alla co-decodifica del segnale d'utente. Un utente in macrodiversita' infatti impegna tali risorse in tutte le stazioni radio base con cui si trova in macrodiversita'. Il modello considerato ipotizza ovviamente che le risorse in oggetto siano dimensionate per sopportare un carico pari a

Il modulo implementato per la fase calcolo delle aree di macrodiversità 700 è atto a visualizzare con colori opportuni sul display 52 {Fig.2 e Fig.3) della Work Station 50 le zone di macrodiversità ed i pixel che le costituiscono, che in genere appartengono a 2 o 3 celle.

In particolare, il modulo implementato è, ad esempio, atto a visualizzare con tre colori diversi, nell'ambito di un determinato territorio, rispettivamente i pixel serviti da tre celle, i pixel serviti da 2 celle e quelli serviti da un'unica cella.

Il blocco 3000 di verifica del dimensionamento eseguito in uplink comprende un'unica fase:

- verifica zone di fuori servizio (outage) per basso rapporto segnale/interferente (C/I) 800.

Tale fase non influenza la fase 700 di calcolo delle aree di macrodiversità ma permette di affinare in sede di reale pianificazione di rete le dimensioni delle aree di servizio.

Come anticipato nel descrivere la fase 520, il calcolo delle aree di Servizio si basa, anche, sull'ipotesi che il valore di f sia correttamente dimensionato e quindi tenga conto in modo corretto dell’interferenza intracella e intercella.

Tale semplificazione, se da un lato permette di ottenere formule di semplice utilizzo, dall'altro introduce approssimazioni che potrebbero risultare eccessive.

E ' quindi necessario, nel caso in cui si debba effettivamente procedere alla definizione di dettaglio degli impianti da installare, effettuare un'analisi più precisa, in grado di modellare il comportamento del controllo di potenza e l'effettivo impatto dell'interferenza intracella e intercella.

La metodologia di verifica di riferimento 820, che è mutuata dal progetto STORMS, utilizza un approccio di tipo iterativo come descritto nell'arte nota citata a cui si fa riferimento.

In accordo alla presente invenzione e come passo preliminare all'approccio iterativo noto, viene qui proposto un metodo di verifica semplificato 810 che, non richiedendo iterazioni, si presta ad un'implementazione software particolarmente veloce permettendo quindi di ricorrere all'approccio iterativo solo nel caso in cui la verifica semplificata abbia esito negativo.

Tale nuovo approccio alla fase 800 è particolarmente utile nel caso di gare di appalto in quanto permette di ottenere un dimensionamento della rete in tempi estremamente brevi senza l'esecuzione dei processi iterativi noti.

Come già descritto relativamente alla fase 520, per effettuare la verifica delle zone di outage a causa della limitata potenza del mobile è stata calcolata, per ogni pixel dell'area di servizio di ogni cella e per ogni servizio, la potenza che dovrebbe essere trasmessa da un generico mobile in funzione della potenza della Stazione Radio Base, del valore di attenuazione verso la stazione base e del noise rise calcolato sulla base di

E' allora possibile utilizzare tale informazione per calcolare per ogni pixel e per ogni servizio il rapporto segnale/interferente (C/I) nella tratta uplink e verificare se quest’ultimo soddisfa i requisiti imposti dal servizio.

Nel caso in cui tale verifica 810 fornisca esito positivo su tutti i pixel, non è più necessario procedere al passo iterativo noto 820 ed è possibile concludere che le ipotesi semplificative utilizzate nel secondo blocco (pianificazione e dimensionamento della rete) non hanno introdotto eccessive approssimazioni nei risultati .

Nel caso in cui la verifica semplificata 810 fornisca esito negativo per alcuni pixel, è ancora possibile, in particolare in fase di gara, concludere che il livello di errore è accettabile e che solo in fase di reale di dimensionamento si renderà necessario il processo iterativo.

Alternativamente, è possibile reiterare la fase 500 modificando empiricamente il valore di fs.

Solo nel caso sfortunato in cui la verifica semplificata 810 fornisca esito prevalentemente negativo, si renderà necessario ricorrere all'approccio iterativo 820 secondo l'arte nota.

La verifica semplificata 810, qui proposta in accordo alla presente invenzione, pur utilizzando concetti ben noti in letteratura, non è applicabile nel contesto del metodo noto e si dimostra particolarmente utile in quanto permette di ridurre sostanzialmente, cioè per alcuni fattori numerici, i tempi complessivi di elaborazione per la pianificazione di una rete UMTS .

E' da rilevare che la fase 800, se eseguita solo secondo la metodologia semplificata 810 indicata, rientra concettualmente nel secondo blocco 2000 (pianificazione e dimensionamento) e pertanto in tale ipotesi semplificativa si può concludere che in accordo alla presente invenzione è possibile pianificare e dimensionare in modalità uplink una rete UMTS utilizzando solo i primi due blocchi di fasi.

Il flusso delle attività per la pianificazione di una rete per apparecchiature mobili di telecomunicazioni, in accordo alla presente invenzione, è, sulla base di quanto già descritto il seguente .

Determinato un territorio su cui pianificare la rete, viene attivato sulla Work Station 50, per mezzo della tastiera 55 e del mouse 56, il primo blocco 1000 di fasi.

Ad esempio, prendendo come riferimento territoriale una regione ed imponendo di utilizzare i siti già presenti della banca dati siti 140, viene attivato da un progettista il modulo implementato per la fase calcolo delle Coperture 100 e, in sequenza, quello per il calcolo dei Domini 300.

Naturalmente, nel caso in cui la posizione dei siti non sia considerata soddisfacente dal progettista, è possibile, per mezzo del mouse 56 e della tastiera 55, inserire nuovi siti ed attivare i moduli di cui sopra in modo da tenere conto della nuova situazione .

Il modulo per il calcolo dei Domini 300, oltre a permettere di ottenere un insieme di dati importanti per le elaborazioni successive, è anche atto a fornire sul display 52 indicazioni visive di eventuali criticità, in particolare riferite ai livelli di attenuazione o alla profondità dei vari pixel per i Domini visualizzati in modo da permettere al progettista eventuali rivalutazione della disposizione dei siti.

Indipendentemente dalla fase calcolo dei Domini 300, è attivato, ad esempio in parallelo, sulla base dei risultati ottenuti con la fase calcolo delle Coperture 100, il modulo che implementa la fase calcolo della distribuzione del traffico 200, naturalmente nell 'ambito del territorio determinato precedentemente .

Tale fase permette di attribuire ai singoli pixel del territorio determinate quantità di traffico a parità di Servizio o di famiglie di Servizi e di predisporre tali dati alle fasi successive. Anche in tale caso la visualizzazione sul display 52 permette di evidenziare eventuali situazioni di criticità cui il progettista può porre rimedio, ad esempio, rivedendo la posizione dei siti o eventuali accorpamenti di famiglie di servizi.

Con il completamento delle fasi di calcolo Domini 300 e calcolo della distribuzione del Traffico 200 è concluso il primo blocco 1000 di fasi ed è possibile procedere al secondo blocco 2000, ulteriore elemento caratteristico della presente invenzione.

La fase calcolo delle aree di servizio 500 precede la fase calcolo delle aree di macrodiversità 700 ed è essenziale per il dimensionamento di reti UMTS.

Come anticipato, le aree di servizio sono mutuamente esclusive e quindi la visualizzazione di tali aree permette anche di individuare visivamente zone in cui un determinato servizio o una famiglia di Servizi non sono disponibili.

Inoltre mediante le diverse colorazioni è possibile individuare le aree di servizio a più elevato carico, in altre parole le celle in cui è molto vicina a

Naturalmente, i valori ottenuti con la fase di calcolo delle aree di servizio e la loro visualizzazione possono essere motivo per rivedere anche i dati usati per il primo blocco 1000 di fasi.

Completata la fase calcolo delle aree di servizio 500, è attivata in sequenza la fase calcolo delle Aree di Macrodiversità 700.

La visualizzazione delle aree di macrodiversità sul display 52 della Work Station 50 è estremamente importante e significativa, in quanto permette di evidenziare le zone in cui i vari apparati che insistono sulle celle sono caricati sia da traffico effettivo che da traffico di soft handover. Naturalmente, quanto più ampie sono le aree di macrodiversità, tanto più gli apparati sono soggetti a traffico di soft handover.

Le fasi, calcolo delle aree di servizio 500, eventualmente incorporante la fase di verifica semplificata 810, e calcolo delle aree di macrodiversità 700, completano il secondo blocco 2000 di fasi e forniscono, in genere, risultati attendibili sia in fase di gara che di dimensionamento effettivo senza la necessità di ricorrere a fasi iterative, a meno di situazioni particolari in cui alcuni parametri, per vari motivi, inducano a risultati inattendibili .

In ogni caso, però, il metodo secondo la presente invenzione permette di verificare l'attendibilità dei risultati e quindi l'eventuale necessità di ricorrere al terzo blocco 3000, cioè alla fase di verifica delle zone di fuori servizio per basso rapporto C/I 800.

Il completamento del blocco 2000 permette anche al progettista, sulla base dei dati ottenuti, di procedere al quarto blocco 4000 di pianificazione dimensionamento della rete in modalità downlink.

Modifiche ovvie o varianti sono possibili alla descrizione di cui sopra, nelle dimensioni, forme, materiali, componenti, elementi circuitali, collegamenti e contatti, così come nei dettagli della circuiteria e della costruzione illustrata e del metodo di operare senza allontanarsi dallo spirito dell'invenzione come precisato dalle rivendicazioni seguenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la pianificazione di una rete per apparecchiature mobili di telecomunicazioni secondo tecniche di accesso di tipo CDMA in cui detta rete comprende in un territorio determinato una pluralità di Coperture ciascuna costituita da un apparecchiatura che irradia un segnale radioelettrico e da una pluralità di aree elementari o pixel di territorio in cui detto segnale radioelettrico è ricevuto da dette apparecchiature mobili; il metodo essendo caratterizzato da: I)- un primo gruppo di fasi di preparazione dati comprendente almeno a)- una fase per calcolare/stimare valori di traffico pixel per pixel relativi a detto determinato territorio; e b)- un fase per calcolare nell'ambito di ciascuna di dette Coperture un Dominio costituito dal luogo dei pixel in cui detto segnale radioelettrico supera una soglia predeterminata; II) un secondo gruppo di fasi di pianificazione della rete comprendente almeno a)- una fase per calcolare sulla base di detti valori di traffico e nell'ambito di ciascuno di detti Domini un'Area di Servizio costituita dall'insieme dei pixel in cui è effettivamente possibile fornire determinati servizi di rete in accordo a detta tecnica di accesso.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che detta area di servizio è calcolata determinando un fattore di carico di detta area di servizio avente un valore inferiore o uguale ad una soglia determinata.
3 . Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 caratterizzato da ciò che detta fase IIa) comprende anche IIa2) una fase per verificare, pixel per pixel e per ciascuno di detti determinati servizi di rete, che dette apparecchiature mobili abbiano caratteristiche compatibili con detto determinato servizio di rete in detta area di servizio.
4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato da ciò che detta fase IIa2) comprende anche un procedimento per individuare, nel caso in cui dette caratteristiche delle apparecchiature mobili non siano compatibili con detto determinato servizio, una cella compatibile con le caratteristiche di detta apparecchiatura mobile ed assegnare detta apparecchiatura mobile all'area di servizio di detta cella compatibile per detto determinato servizio di rete.
5. Metodo secondo la rivendicazione 3 o 4 caratterizzato da un'ulteriore fase di verifica comprendente almeno - una fase per calcolare per ogni pixel, per ogni determinato servizio e sulla base delle caratteristiche di dette apparecchiature mobili corrispondenti valori del rapporto segnale/interferente (C/I) in modalità uplink,-- una fase per verificare se detto rapporto segnale/interferente soddisfa i requisiti imposti da detto determinato servizio.
6 . Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 caratterizzato da ciò che II)- detto secondo gruppo di fasi comprende anche b)- una fase per individuare nell'ambito di detto territorio aree di macrodiversità o luogo dei pixel in cui detta apparecchiatura mobile è atta a decodificare il segnale radioelettrico proveniente da una pluralità di apparecchiature che irradiano.
7 . Metodo secondo la rivendicazione 6 caratterizzato da ciò che detta fase IIb) comprende un procedimento per analizzare, per ogni area di servizio, pixel esterni all'area di servizio ma interni al corrispondente Dominio e verificare se detti pixel possono essere serviti in macrodiversità da almeno un'adiacente area di servizio.
8. Sistema elaborativo programmato per l'attuazione del metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
9. Moduli informatici comprendenti mezzi di codice di programma, detti moduli informatici, quando caricati in un sistema elaborativo essendo suscettibili di attuare il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.