(57)【要約】本発明は、セルサイトにおけるアンテナ４のカバーエリアＣＡ内の点ＰにおけるパスロスＰＬを計算する方法に関する。当該方法は、実効アンテナゲインＧａｎｔを有するアンテナ４から信号を送信するステップと、点Ｐにおける受信アンテナによって送信信号の受信信号強度インジケータＲＳＳＩを測定するステップとを含む。当該方法は、アンテナ４と受信アンテナとの間の主非直接放射パスを決定し、主非直接放射パスの方向のアンテナ４からの実効アンテナゲインＧａｎｔを確立するステップと、確立した実効アンテナゲインＧａｎｔと測定した受信信号強度インジケータＲＳＳＩとを用いて、点ＰにおけるパスロスＰＬを計算するステップとをさらに含む。本発明は、カバーエリアをマッピングする方法と、通信ネットワークにおける変化をシミュレーションする方法と、セルプランニングのためのシステムにも関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルサイトにおけるアンテナ（４）のカバーエリア（ＣＡ）の点（Ｐ）に対するパスロス（ＰＬ）を計算する方法であって、
実効アンテナゲイン（Ｇａｎｔ）を有する前記アンテナ（４）から信号を送信するステップと、
送信された前記信号の受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を、前記点（Ｐ）における受信アンテナによって測定するステップと
を含む方法において、
前記方法は、
前記主非直接放射パスの方向の前記アンテナ（４）からの前記実効アンテナゲイン（Ｇａｎｔ）を確立するために、前記アンテナ（４）と前記受信アンテナとの間の主非直接放射パスを決定するステップと、
確立された前記実効アンテナゲイン（Ｇａｎｔ）と、測定された前記受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）とを用いて前記点（Ｐ）に対する前記パスロスを計算するステップと
をさらに含むこと、を特徴とする方法。
【請求項２】
前記主非直接放射パスを決定するステップは、
前記点（Ｐ）における前記送信信号の受信方向を測定するステップと、
前記アンテナ（４）からの前記主非直接放射パスの方向を決定するために、前記点（Ｐ）における前記受信方向を開始点として用いて、前記主非直接放射パスを計算するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記主非直接放射パスを決定するステップは、前記アンテナ（４）からの前記主非直接放射パスの方向を決定するために、伝播モデルを使用するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
使用される前記伝搬モデルはレイトレーシング伝搬モデルである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
方位角（αａｚｉ、αｅｌｅ）が、前記アンテナ（４）からの前記方向を表すのに使用される、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記非直接放射パスは、送信された前記信号の反射パスである、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記非直接放射パスは、送信された前記信号の回折パスである、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記非直接放射パスは、送信された前記信号の反射パスと回折パスとの組合せである、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
セルサイトにおけるアンテナ（４）のカバーエリア（ＣＡ）をマッピングする方法であって、前記アンテナ（４）は、実効アンテナゲイン（Ｇａｎｔ）を有し、信号を送信し、
前記カバーエリア（ＣＡ）における複数の測定点（Ｐ１〜Ｐｎ）を選択するステップと、
各測定点（Ｐ１〜Ｐｎ）において、送信された前記信号の受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を測定するステップと、
各主放射パスの方向の前記アンテナ（４）からの前記実効アンテナゲイン（Ｇａｎｔ）を確立するために、各測定点（Ｐ１〜Ｐｎ）において、前記アンテナ（４）と前記受信アンテナとの間の主放射パスを決定するステップと
を含む方法において、
少なくとも１つの測定点（Ｐ）への前記主放射パスは非直接であり、前記方法は、
各測定点に対する確立された前記実効アンテナゲイン（Ｇａｎｔ）と、測定された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）とを用いて、各点（Ｐ１〜Ｐｎ）に対するパスロスを計算するステップと、
計算された前記パスロスを用いて、前記カバーエリア（ＣＡ）をマッピングするステップと
をさらに含むこと、を特徴とする方法。
【請求項１０】
前記主非直接放射パスを決定するステップは、
前記点（Ｐ）における前記送信信号の受信方向を測定するステップと、
前記アンテナ（４）からの前記主非直接放射パスの方向を決定するために、前記点（Ｐ）における前記受信方向を開始点として用いて、前記主非直接放射パスを計算するステップと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記主非直接放射パスを決定するステップは、前記アンテナ（４）からの前記主非直接放射パスの方向を決定するのに伝搬モデルを使用するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
使用する前記伝搬モデルはレイトレーシング伝搬モデルである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法は、パスロスと前記アンテナ（４）からの前記主放射パスの方向とをデータベースに格納するステップをさらに含む、請求項９〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
方位角（αａｚｉ、αｅｌｅ）が、前記アンテナ（４）からの前記方向を表すのに使用される、請求項９〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記非直接放射パスは、前記アンテナ（４）からの送信された前記信号の反射パスである、請求項９〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記非直接放射パスは、前記アンテナ（４）からの送信された前記信号の回折パスである、請求項９〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記非直接放射パスは、前記アンテナ（４）からの送信された前記信号の反射パスと回折パスとの組合せである、請求項９〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つのセルサイトを有する通信ネットワークにおける変化をシミュレーションする方法において、各セルサイトは、カバーエリア（ＣＡ）にサービスする少なくとも１つのアンテナ（４）を有し、各アンテナ（４）は、実効アンテナゲイン（Ｇａｎｔ）を有し、
少なくとも１つのカバーエリア（ＣＡ）が請求項９〜１７のいずれかに記載の方法を用いてマッピングされ、前記方法は、
前記少なくとも１つのアンテナ（４）の放射性質における変化をシミュレーションするステップと、
前記少なくとも１つのアンテナ（４）の前記カバーエリア（ＣＡ）内の点に対して計算された前記パスロスを再利用するステップと、
シミュレーションされた前記変化により、前記カバーエリア（ＣＡ）のマッピングを計算するステップと
を含むこと、を特徴とする方法。
【請求項１９】
少なくとも１つのセルサイトを有する通信ネットワークにおけるセルプランニングのためのシステムにおいて、各セルサイトは、カバーエリア（ＣＡ）にサービスする少なくとも１つのアンテナ（４）を有し、各アンテナ（４）は、実効アンテナゲイン（Ｇａｎｔ）を有し、
少なくとも１つのカバーエリア（ＣＡ）が請求項９〜１７のいずれかに記載の方法を用いてマッピングされ、前記システムは、
前記少なくとも１つのアンテナ（４）の前記カバーエリア（ＣＡ）内の点に対して計算されたパスロスを格納するメモリ（Ｍ）と、
メモリ（Ｍ）に格納された前記計算パスを使用して、少なくとも１つのアンテナ（４）の放射性質における変化をシミュレーションし、シミュレーションされた前記変化により、前記カバーエリア（ＣＡ）のマッピングを計算する制御ユニット（ＣＵ）と
を備えること、を特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルサイトにおけるアンテナのカバーエリア内の１または２以上の点に対するパスロスを計算する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＳＭのような移動体通信システム内のセルプランニングが、電話オペレータにとって、携帯電話ユーザに対するパフォーマンスを最適化するための重要な課題である。移動体通信システムは、複数のサイトを含むネットワークを備え、各サイトは、セルカバーエリアにカバレージを提供する１または２以上のアンテナを有する。現在のセルプランニングツールにおいて、オペレータは、カバーエリアにおける選択点からの測定データを、入力データとしてセルプランニングツールへ提供する。入力データは、選択点における信号強度を測定することによって得られる。ネットワークチューニングステージ中にネットワークに変化が生じる場合、測定信号強度は必ずしも再利用可能とは限らない。この問題は、選択点における測定信号強度をパスロスに変換し、セルプランニングツールにおいてパスロスを入力データとして使用することによって解決される。パスロスは、物理的アンテナ位置の変化または周波数バンド変化以外の、ネットワークにおける全変化に対して再利用可能である。
【０００３】
アンテナからの送信電力Ｐｔｘをとり、信号の既知の受信信号強度インジケータＲＳＳＩを減算することによって、パスロスは計算される。パスロス方程式は、
Ｐａｔｈ  ｌｏｓｓ［ｄＢ］＝Ｐｔｘ［ｄＢｍ］−ＲＳＳＩ［ｄＢｍ］    ・・・（１）
のように表現できる。送信実効等方放射電力（ＥＩＲＰ：ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｌｌｙ  ｒａｄｉａｔｅｄ  ｐｏｗｅｒ）Ｐｔｘは、
Ｐｔｘ［ｄＢｍ］＝Ｐｉｎ［ｄＢｍ］＋Ｇａｎｔ［ｄＢ］                    ・・・（２）
のように表現できる。ただし、Ｐｉｎはアンテナへの既知の入力電力であり、Ｇａｎｔは実効アンテナゲインである。実効アンテナゲインＧａｎｔは、送信および受信アンテナの間の方位角
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（デカルト座標ｘ、ｙ、ｚで、またはアジマスαａｚｉｍｕｔｈおよび仰角αｅｌｅｖａｔｉｏｎで表現可能である）を推定し、この角度を３次元アンテナパターンにマッピングすることによって計算される。
【０００４】
タンレー・Ｊ．・グトースキ（Ｔａｎｌｅｙ  Ｊ．  Ｇｕｔｏｗｓｋｉ）による米国特許出願公開第２００２／００６３６５６（Ａ１）明細書において、方位角を推定する標準手続が開示されている。パスロスを計算する際には、送信アンテナ位置から受信アンテナ位置へ直線を描く。この手法は大抵は十分な精度を有するが、高層ビルがあるエリアにおける反射信号パスのような非直接信号パスを有する特定の環境では、誤った結果を生むであろう。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、非直接信号パスがあるアンテナサイトにおけるアンテナのカバーエリア内のパスロスを計算する方法を提供することであり、アンテナサイトにおけるアンテナの放射特性が変化するとき、計算されたパスロスは再利用可能である。
【０００６】
この目的は、アンテナのカバーエリアにおける測定点に対する主放射パスを定めることによって達成される。主放射パスが非直接パス、例えば反射または回折パスである場合、アンテナからの送信信号に対する正しい方位角が定められる。受信信号強度に対するインジケータが各測定点において測定され、正しい方位角を用いてパスロスが計算される。パスロスと方位角とは各測定点を特徴付けるものであり、オペレーション中にアンテナの特性が変化するときには、再利用可能である。
【０００７】
別の目的は、カバーエリアをマッピングする方法と、通信ネットワークにおける変化をシミュレーションする方法と、セルプランニングのためのシステムとを提供することであり、受信機と送信アンテナとの間の主放射パスを使用して、実効アンテナゲインと、したがってカバーエリア内の各測定点における正しいパスロスおよび方位角とを確立する。
【０００８】
本発明の効果は、高反射的環境内の点における測定信号強度が先行技術の解決手段よりも精確なパスロスを生成するであろう、ということであり、オペレーション中にアンテナ特性が変化する場合、パスロスは再利用可能である。
【０００９】
さらなる効果は、アンテナ特性における提示変化がシミュレーション可能であり、変化前の測定に基づいて計算されるシミュレーションカバレージが通信ネットワークに実施される、ということである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】直接および非直接放射パスを示す都市エリアの平面図を示す。
【図２】図１における平面図の斜視図を示す。
【図３】本発明による、パスロスを計算するフローチャートを示す。
【図４】本発明による、カバーエリアをマッピングするフローチャートを示す。
【図５】本発明による、通信ネットワークにおける変化をシミュレーションするフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の基本原理は、主放射パスに沿ったアンテナからアンテナのカバーエリアの点における受信機までの実際の送信方向を定めることである。各アンテナは、アンテナ製造業者が指定するように、すなわち３次元アンテナパターンで、方位角に依存して変化するアンテナゲインＧａｎｔを有する。アンテナと受信機との間の主放射パスが非直接であると、例えば建物に対して反射または回折されると、放射パスに沿ったアンテナからの方位角は、先行技術、すなわちアンテナと受信機との間の直線を用いて方位角を推定することによる推定方位角とは異なる。
【００１２】
電話オペレータが使用するセルプランニングツールにおいて、アンテナのカバーエリア内の複数の点からの測定データが格納される。このデータは、各点の位置と対応のパスロスとを含む。パスロスは、各点における測定信号強度から得られ、以前に格納されたパスロスは、通常、物理的アンテナ位置変化および周波数帯域変化以外の全セル変化に再利用可能である。
【００１３】
方位角を推定する標準手続は、上述のように送信アンテナ位置から受信アンテナ位置まで直線を描くことである。この手法は、大抵十分な精度を有するが、特定の環境では誤った結果を与えることがわかっている。移動受信機が受信する主信号が最近ルートをとらず、信号パスに沿って反射および／または回折された場合、推定方位角は、先行技術の手法に基づいて完全に誤ったものとなる場合がある。図１および２がこれを明確に説明する。
【００１４】
図１は都市エリアの平面図を示し、３つの建物１〜３があり、基地局アンテナが建物１の壁に搭載され、３つの測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を、建物３に沿った道５上に示す。直接放射パス（実線で示す）および主放射パス（破線で示す）を、アンテナ４と各点Ｐ１〜Ｐ３との間に示す。
【００１５】
図２は、図１と同一の都市エリアの斜視図を示す。点Ｐ１およびＰ３に対する直接放射パス（実線）に沿った信号を、障害物、すなわち建物を通して伝搬するように示す。
【００１６】
点Ｐ１は、道５に沿って、建物２と３との間に位置し、自由な視線はない。直接放射パス、実線６ａは、建物２によって遮断され、主放射パス、破線６ｂは、建物２のまわりで回折し、主放射パスはこのように非直接である。アンテナ４からの直接放射パス６ａおよび主非直接放射パス６ｂに対する方位角は異なるものであり、それを角度α１で示す。点Ｐ１における受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を測定する場合、直接放射パス６ａに対する方位角とはα１異なった、送信アンテナ４からの方位角を、受信主信号は有する。この情報は、正しい方向の（すなわち非直接放射パス６ｂに沿って）実効アンテナゲインＧａｎｔと点Ｐ１に対するパスロスの後続計算とを確立するときに、考慮される必要がある。
【００１７】
点Ｐ２は点Ｐ１とＰ３との間に位置し、基地局アンテナ４への自由な視線を有する。この場合、直接放射パス、実線７ａは、主放射パス、実践７ｂと一致する。このように、主放射パスはまっすぐである。先行技術によって、アンテナ４からの方位角が推定され、点Ｐ２に対するパスロスが計算される。
【００１８】
点Ｐ３は、道５に沿って、建物１と３との間に位置し、自由な視線はない。直接放射パス、実線８ａは、建物１によって遮断され、主放射パス、破線８ｂは、建物２および３の壁に対して反射し、主放射パスはこのように非直接である。アンテナからの直接放射パス８ａおよび主非直接放射パス８ｂに対する方位角は異なり、それを角度α３によって示す。点Ｐ３における受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を測定する場合、直接放射パス８ａに対する方位角とα３異なった、送信アンテナ４からの方位角を受信主信号は有する。この情報は、正しい方向の（すなわち非直接放射パス８ｂに沿った）実効アンテナゲインＧａｎｔと点Ｐ３におけるパスロスの後続計算とを確立するときに、考慮される必要がある。
【００１９】
図１に示すように、直接信号と回折または反射信号との間の方位角の差は、特に点Ｐ３に対して、大きい場合があり、実効アンテナゲインは２つの信号にとっておそらく大きく異なるであろう。方位角α１、α３における示した差は、アジマスαａｚｉｍｕｔｈと仰角αｅｌｅｖａｔｉｏｎとの両方の関数である場合がある、ということが留意されるべきである。
【００２０】
反射と回折との両方の組合せが、当然、アンテナ４と測定点との間に主放射パスを生成する場合もある。
【００２１】
図３は、図１および２に示すようなアンテナのカバーエリア内の１または２以上の点におけるパスロスＰＬを計算するフローチャート１０を示す。フローが開始し、ステップ１１、基地局アンテナから信号を送信することへ進行する、ステップ１２。入力電力Ｐｉｎがアンテナへフィードされ、このアンテナは、方位角に依存する実効アンテナゲインＧａｎｔと３次元アンテナ放射パターンとを有する。このように、アンテナからの信号の送信実効等方放射電力（ＥＩＲＰ）Ｐｔｘは、方位角に依存する。
【００２２】
ステップ１３においてカウンタｋが１にセットされ（ｋ＝１）、ここでｋはカバーエリア内の点（すなわち位置）のインデックスとして使用されるものであり、点Ｐ１に対する受信信号強度インジケータＲＳＳＩがステップ１４において測定される。ステップ１５において主放射パスが点Ｐ１に対して定められる。主放射パスが非直接である、すなわち反射または回折される場合、ステップ１６において主非直接放射パスに対する方位角
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を定めることにフローは進行する。このステップは、好ましくは、レイトレーシング伝搬モデルのような伝播モデルを適用して、どの受信信号が点Ｐ１の受信機において主信号であるかを計算し、その後、主信号が送信アンテナを出た方位角を定めることによって行われる。他方で、主パスが直接放射パスである場合、ステップ１７において、アンテナと受信機との間の直線である主直接放射パスに対する方位角
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を推定するにフローは進行する。
【００２３】
ステップ１８において、主放射パスに対する方位角
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を使用して、実効アンテナゲインＧａｎｔを確立する。実効アンテナゲインは、主信号が送信アンテナを出た方向、すなわちステップ１７で推定またはステップ１６で決定された方位角の関数として定められる。
【００２４】
その後、ステップ１９において式（１）および（２）を用いてパスロスが定められる。点Ｐ１に対するパスロスおよび方位角に関する情報が、ステップ２０において、将来使用するためにメモリまたはデータベースに格納される。カバーエリア内のさらなる点における測定に進行する判定がステップ２１において行われる。別の点で測定が行われる場合、ステップ２２においてｋが１だけ増加し（ｋ＝ｋ＋１）、点Ｐ２における新しい測定のためにステップ１４へフローがフィードバックされる。追加点における測定が行われなくなるまで、ステップ１４〜２２が繰り返され、フローはステップ２３において終了する。
【００２５】
代替として、ステップ１６における主非直接放射パスに対する方位角
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の決定は、主信号に対して受信機における受信方向を測定し、その後、受信機における受信方向を開始点として使用して、主信号が送信アンテナを出た方位角を定めて、主放射パスを計算することによって行うことも可能である。
【００２６】
図４は、本発明による、カバーエリアをマッピングするフローチャート３０を示す。フローが開始し、ステップ３１、整数ｎがステップ３２において１に設定され、マッピングされるべき選択カバーエリアＣＡを示す。ＣＡ１における多くの点が選択され、ステップ３３、ＣＡ１における各選択点に対するパスロスＰＬと方位角αとを計算する処理が、ステップ３４において、図３に関連して説明したフローチャート１０を用いて行われる。
【００２７】
カバーエリアＣＡ１は、ＰＬとαとに関する格納情報を用いてマッピングされ、ステップ３５、別のカバーエリアがマッピングされるべく選択される場合、ステップ３６、整数ｎはステップ３７において１増加し（ｎ＝ｎ＋１）、ステップ３３へフィードバックされる。選択されるエリアがなくなるまで、選択カバーエリアに対してステップ３３〜３７が繰り返され、フローは終了する、ステップ３８。
【００２８】
図５は、本発明による、通信ネットワークにおける変化をシミュレーションするフローチャート４０を示す。フローが開始し、ステップ４１、図４に関連して説明したフローチャート３０を使用して選択カバーエリアがマッピングされる、ステップ４２。ティルティングのようなアンテナ性質における変化がシミュレーションされ、ステップ４３、実効アンテナゲインＧａｎｔにおける変化となる。選択カバーエリアにおける点ごとの格納ＰＬがメモリ（またはデータベース）から取り出され、ステップ４４、変化したアンテナ性質で、図３におけるステップ１５〜１８を用いて新しい方位角αを計算して、αが更新される。シミュレーションされたカバレージが、ステップ４５において、新しい方位角αを用いて計算され、この結果をステップ４３に適用して、ステップ４３からの実効アンテナゲインＧａｎｔを計算する。シミュレーションされたカバレージが計算されたら、フローは終了する、ステップ４６。
【００２９】
図５に関連して説明したフローを用いることで、選択ＣＡにおいて非意図的にカバレージを削減することとなる変化を起こすことが回避可能であり、ティルティングのようなアンテナ性質における提示変化、またはアンテナ入力電力Ｐｉｎを変化させることが、通信ネットワークのユーザに対するカバレージにひどく影響を与えることはないということを保証可能である。
【００３０】
セルプランニングのためのシステムは、好ましくは、いくつかのセルサイトを制御するコンピュータのような制御ユニットに実装される。セルサイトに関連する、カバーエリアにサービスする全送信アンテナに関する情報が制御ユニットへフィードされる。制御ユニットは、パスロスと方位角とに関する情報が格納されるメモリ（またはデータベース）へのアクセスを有する。カバーエリアのマッピングおよびシミュレーションが制御ユニットによって行われる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2010503312.tif 000014
2010503312.tif 000015