[发明专利]估算/优化蜂窝无线网络中多天线配置产生的容量增益以及覆盖范围的方法

说明书

技术领域

本发明涉及规划并优化无线接入网络的配置的方法，无线接入网络包括基站及接收机，并使用在所述基站及接收机处允许和/或强制使用多天线类型的移动无线技术。特别的，本发明涉及估计在无线接入网络中多天线部署所能够获得的优势的方法。

背景技术

在不久的将来，将可以部署多输入多输出(MIMO)技术。包括交叉极化天线、均匀线性阵列及远端射频头(Remote Radio Head)的多种MIMO天线类型即将可用。尽管理论上的MIMO性能增益已被充分研究，但是网络运营商的主要任务之一迄今为止还很少被论述，即，规划并优化工作流的蜂窝网络中的每个扇区的最优MIMO天线类型的选择处理。

MIMO技术由3GPP在用于HSPA+的版本7中定义，并在用于LTE的版本8中增加更多选项。目前，网络运营商强烈寻求将MIMO技术嵌入到蜂窝网络部署的规划和优化处理中的解决方案。

蜂窝无线网络的无线接入网络的规划和优化包括，以在覆盖区域内基站的数量、每个基站中扇区的数量、基站的位置、每个基站扇区的天线类型、天线的倾斜及方位角方向、基站/扇区的发射功率来定义无线接入网络的配置。通常的，通过估量‘覆盖范围’及‘容量’的物理量度来完成。

此外，非物理度量可用于无线接入网络的部署或优化，例如每个扇区内闲散通信量的平衡、每个扇区内的预计通信量、最大可预计成本和/或收益等等。

尽管无线接入网络的规划提供了第一功能配置，但是优化无线接入网络定义了最优配置。无线接入网络的配置的优化致力于在关注区域和/或特别是高通信量密度区域中，增强如上所述的度量。典型的优化任务也是从一组候选位置中为基站选择最佳位置，被称为选址，或者将基站集成到已存在的基站网络中，被称为现场集成。这里的无线接入网络，应被理解为蜂窝无线网络的无线网络相关部分。

物理度量‘覆盖范围’，通常表示为即将规划或优化的相关移动无线技术的参考信号或者导频信号的接收场强度的对数值。根据发射机的发射功率以及发射机与接收机位置之间无线信道的衰减以及发射与接收天线的增益来计算接收场强度，该衰减被称作“路径衰减”，以及可选的进一步根据发射机和接收机硬件中的增益或损耗来计算。

不采用多天线类型的蜂窝无线技术的物理度量‘容量’，通常表示为即将规划或优化的相关移动无线技术的参考信号或者导频信号的信号干扰噪声比(SINR)，或者等效的度量。这是基于具有单输入单数出的信道的理论信道容量，并且表现为Claude Elwood Shannon在1948年7月和10月的《Bell System Technical Journal》卷27，379-423及623-656页“A Mathematical Theory of Communication”中所描述的加性高斯白噪声，并被称作香农(Shannon)容量：C_shannon＝1d(1+SINR)。

在规划并优化无线接入网络的配置中，已知要忽略由所谓高速衰落引起的效应。因此，通常采用“路径损耗”的标量来描述在发射机和/或接收机处不支持多天线安装的蜂窝无线技术的信道。因此，迄今为止，采用由信道模型的平均值决定的路径损耗来计算理论“覆盖范围”和“容量”。存在例如经验的、统计的以及确定性的信道模型。

对信道模型的最低要求是提供给出发射机及接收机位置之间的路径损耗的信道描述。基于这样的无线信道模型，传统的无线接入网络规划/优化算法通常为每个发射机-接收机组确定：

-用于天线配置的每接收机像素的接收场强度，也就是，每接收机像素以及每发射机的一个结果值；以及

-每接收像素的SINR，也就是，每接收像素以及每发射机的一个结果值。

输入到无线信道模型用于规划/优化的必要信息是：

-具有多基站的无线接入网络的配置，包括基站在三维(3D)空间内的位置。目前可在无线接入网络中禁用这些基站，以形成候选基站。这样的配置可以直接从网络运营商的(运行的)数据库中输入。

-每个基站的发射功率；

-在发射机及接收机所使用的天线的方向特征的模型；

-载波频率；以及

-接收机的位置，通常以具有固定分辨率(例如，10米×10米，或者25米×25米)的每像素一个接收机的网格矩阵来提供。

非排他地，用于规划并优化无线接入网络的有益额外输入信息是：