(57)【要約】電気通信網のカバレージ・エリア（３０）内の２点間の累積クラッタ経路損失を決定する方法とシステムである。網のカバレージ・エリアをビンの地理的マトリクス（３１）に分割する。マトリクス内のビン毎に、信号がビンを通って伝播するときに生じる当該損失を示すクラッタ値を割り当てる。２点を接続する放射方向（２１）に沿うマトリクス内のビン（３１）のクラッタ値を合計して、基地局（２０）と移動体ハンドセット（２８）などの送信機と受信機との間の累積クラッタ経路損失を決定する。
2004508781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気通信網において、前記網のカバレージ・エリア内の２点間の累積クラッタ経路損失を決定する方法であって、
前記カバレージ・エリアをビンの地理的マトリクスに分割するステップと、
前記マトリクス内のビン毎に、信号が前記ビンを通って伝播するときに生じる当該損失を示すクラッタ値を割り当てるステップと、
前記２点を接続する放射方向に沿うマトリクス内のビンの前記クラッタ値を合計して前記２点にある送信機と受信機との間の累積クラッタ経路損失を決定するステップと、
を含む累積クラッタ経路損失を決定する方法。
【請求項２】
クラッタ値を割り当てる前記ステップは、前記マトリクスの各ビン内の物体に長さと幅と高さの座標を割り当てるステップを更に含む、請求項１記載の累積クラッタ経路損失を決定する方法。
【請求項３】
長さと幅と高さの座標を割り当てる前記ステップの次に、前記放射方向に沿う前記物体に透過値を適用するステップを行う、請求項２記載の累積クラッタ経路損失を決定する方法。
【請求項４】
前記物体に透過値を適用する前記ステップの次に、前記放射方向に沿う前記各物体を通過する放射方向の距離に各物体に関連する透過値を掛けて前記放射方向に沿う物体毎に物体値を得るステップを行う、請求項３記載の累積クラッタ経路損失を決定する方法。
【請求項５】
前記各物体を通過する放射方向の距離を掛ける前記ステップの次に、各ビン内の放射路に沿う各物体の物体値を合計することによりビン毎に前記クラッタ値を計算するステップを行う、請求項４記載の累積クラッタ経路損失を決定する方法。
【請求項６】
クラッタ値を割り当てる前記ステップは物体の各寸法に物体値を割り当てるステップを更に含む、請求項１記載の累積クラッタ経路損失を決定する方法。
【請求項７】
物体の各寸法に物体値を割り当てる前記ステップの次に、前記放射方向と交差する物体値を合計することによりビン毎に前記クラッタ値を計算するステップを行う、請求項６記載の累積クラッタ経路損失を決定する方法。
【請求項８】
クラッタ値を割り当てる前記ステップはビン毎に平均クラッタ値を推定するステップを更に含む、請求項１記載の累積クラッタ経路損失を決定する方法。
【請求項９】
電気通信網において、前記網のカバレージ・エリア内の２点間の累積クラッタ経路損失を決定するシステムであって、
前記カバレージ・エリアをビンの地理的マトリクスに分割する手段と、
信号がビンを通って伝播するときに生じる当該損失を示すクラッタ値を割り当てる手段と、
前記２点を接続する放射方向に沿うマトリクス内のビンの前記クラッタ値を合計して前記２点にある送信機と受信機との間の累積クラッタ経路損失を決定する手段と、
を含む累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項１０】
クラッタ値を割り当てる前記手段は、前記マトリクスの各ビン内の物体に長さと幅と高さの座標を割り当てる手段を更に含む、請求項９記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項１１】
長さと幅と高さの座標を割り当てる前記手段は前記放射方向に沿う前記物体に透過値を適用する手段を更に含む、請求項１０記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項１２】
前記物体に透過値を適用する前記手段は、前記放射方向に沿う前記各物体を通過する放射方向の距離に各物体に関連する透過値を掛けて前記放射方向に沿う物体毎に物体値を得る手段を更に含む、請求項１１記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項１３】
前記各物体を通過する放射方向の距離を掛ける前記手段は、各ビン内の放射路に沿う各物体の物体値を合計することによりビン毎に前記クラッタ値を計算する手段を更に含む、請求項１２記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項１４】
クラッタ値を割り当てる前記手段は物体の各寸法に物体値を割り当てる手段を更に含む、請求項９記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項１５】
物体の各寸法に物体値を割り当てる前記手段は、前記放射方向と交差する物体値を合計することによりビン毎に前記クラッタ値を計算する手段を更に含む、請求項１４記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項１６】
クラッタ値を割り当てる前記手段はビン毎に平均クラッタ値を推定する手段を更に含む、請求項９記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項１７】
前記送信機は移動体ハンドセットである、請求項９記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項１８】
前記送信機は基地局である、請求項９記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項１９】
前記受信機は移動体ハンドセットである、請求項９記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項２０】
前記受信機は基地局である、請求項９記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項２１】
前記システムは基地局内にある、請求項９記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項２２】
前記累積クラッタ経路損失を用いて前記送信機と前記受信機との間の信号強さを調整する手段を更に含む、請求項９記載の累積クラッタ経路損失を決定するシステム。
【請求項２３】
電気通信網において、前記網のカバレージ・エリア内の２点間の累積クラッタ経路損失を決定するプログラム製品であって、
コンピュータ内に常駐し、前記カバレージ・エリアをビンの地理的マトリクスに分割する命令手段と、
コンピュータ内に常駐し、信号がビンを通って伝播するときに生じる当該損失を示すクラッタ値を割り当てる命令手段と、
コンピュータ内に常駐し、前記２点を接続する放射方向に沿うマトリクス内のビンの前記クラッタ値を合計して前記２点にある送信機と受信機との間の累積クラッタ経路損失を決定する命令手段と、
を含む累積クラッタ経路損失を決定するプログラム製品。
【請求項２４】
コンピュータ内に常駐してクラッタ値を割り当てる前記命令手段は、コンピュータ内に常駐して前記マトリクスの各ビン内の物体に長さと幅と高さの座標を割り当てる命令手段を更に含む、請求項２３記載の累積クラッタ経路損失を決定するプログラム製品。
【請求項２５】
コンピュータ内に常駐して長さと幅と高さの座標を割り当てる前記命令手段は、コンピュータ内に常駐して前記放射方向に沿う前記物体に透過値を適用する命令手段を更に含む、請求項２４記載の累積クラッタ経路損失を決定するプログラム製品。
【請求項２６】
コンピュータ内に常駐して前記物体に透過値を適用する前記命令手段は、コンピュータ内に常駐して前記放射方向に沿う前記各物体を通過する放射方向の距離に各物体に関連する透過値を掛けて前記放射方向に沿う物体毎に物体値を得る命令手段を更に含む、請求項２５記載の累積クラッタ経路損失を決定するプログラム製品。
【請求項２７】
コンピュータ内に常駐して前記各物体を通過する放射方向の距離を掛ける前記命令手段は、コンピュータ内に常駐して各ビン内の放射路に沿う各物体の物体値を合計することによりビン毎に前記クラッタ値を計算する命令手段を更に含む、請求項２６記載の累積クラッタ経路損失を決定するプログラム製品。
【請求項２８】
コンピュータ内に常駐してクラッタ値を割り当てる前記命令手段は、コンピュータ内に常駐して物体の各寸法に物体値を割り当てる命令手段を更に含む、請求項２３記載の累積クラッタ経路損失を決定するプログラム製品。
【請求項２９】
コンピュータ内に常駐して物体の各寸法に物体値を割り当てる前記命令手段は、コンピュータ内に常駐して前記放射方向と交差する物体値を合計することによりビン毎に前記クラッタ値を計算する命令手段を更に含む、請求項２８記載の累積クラッタ経路損失を決定するプログラム製品。
【請求項３０】
コンピュータ内に常駐してクラッタ値を割り当てる前記命令手段は、コンピュータ内に常駐してビン毎に平均クラッタ値を推定する命令手段を含む、請求項２３記載の累積クラッタ経路損失を決定するプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は一般に無線電気通信網と応用に関するもので、特に網の信号強さを最適化する方法とシステムに関する。より詳しく述べると、本発明は網内の２点間の累積クラッタ経路損失を決定する方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
ビンのマトリックスを用いてクラッタ信号損失を予測して例えば当該電力レベルを決定するという、無線電気通信網に関する本発明の背景を説明するが、これは本発明の範囲を制限するものではない。
現在、無線通信と有線通信の両方で移動電話技術が急速に発展している。特に無線産業は、前進や改良や技術的進歩が日進月歩で起こっている急成長産業である。多くの移動体すなわち無線電気通信システムは、特に欧州ＧＳＭシステムは、数世代の発展と開発の段階を経過している。システム設計者は、システム改善と随意の加入者サービスの導入を含めて、かかるシステムの更なる改善に努力を傾注している。
【０００３】
多くの無線電気通信システムは、一群の基地トランシーバ局（ＢＴＳ）すなわち基地局が中央の交換局により制御されるセルラ電話網として実現されている。交換局は一般に移動体交換局（ＭＳＣ）と呼ばれる。基地局は０．５から２０キロメートルの間隔に互いに離して設置される。各基地局には多数の双方向音声および制御チャンネルが割り当てられる。一般に音声通信リンクを確立するために、音声チャンネルは近くに居る移動体ハンドセットとの間で音声信号を伝送し、これらの移動体ハンドセットとの間で制御情報を伝送する。移動体加入者の呼は干渉すなわち無線妨害事象により影響を受けることがあり、これらの事象は網の効率を制限する。したがって、無線妨害事象の発信源または受信部である網内のセルを識別することが重要である。干渉自体は無線網の外部でも内部でも起こる。内部干渉は網内の呼の活動の結果である。この点からは、セルは「加害者」または「被害者」と呼ぶのが適当である。またこの点から、無線妨害事象は一般にダウンリンク（基地局から移動体ハンドセットへ）またはアップリンク（移動体ハンドセットから基地局へ）のセルラ呼の間に起こる。妨害事象は同一チャンネル干渉または隣接チャンネル干渉を含む。同様に、網内には問題を起こす可能性のある種々の外部干渉源がある。例えば樹木や建物などの物体を当業者は「クラッタ」と呼ぶ。クラッタは物体を通して伝播する信号に影響を与える。
【０００４】
現在、無線電気通信網内の「クラッタのある」エリアを識別する方法とシステムが存在する。一般に無線網では、信号が基地局と移動体ハンドセットとの間を伝播するとき、基地局と移動体ハンドセットとの間で多くの物体を通過することが多い。
【０００５】
或る方法では、基地局と移動体ハンドセットとを含むカバレージ・エリア内のクラッタを考慮に入れるために、カバレージ・エリアを複数のクラッタ・エリアに分割する。次に、そのクラッタ・エリア内にあるクラッタの種類を表す平均クラッタ値を各クラッタ・エリアに割り当てる。次に、移動体ハンドセットが居るクラッタ・エリアのクラッタ値に基づいて、基地局と移動体ハンドセットとの間の信号強さを調整する。このように信号を調整して、その特定のクラッタ・エリア内のクラッタだけに起因する信号強さの変化に対応する。例えば、基地局と移動体ハンドセットとの間の経路に沿うクラッタ・エリア内に顕著なクラッタを生成する大きな物体があっても、クラッタを識別する従来の技術はこの追加のクラッタを正しく考慮しない。かかる予測が有効であるかどうかは、使用する伝播モデルの精度や地形データの解像度などを含む多くの要因に依存する。
【０００６】
別の従来のクラッタ技術は、試行錯誤を併用する干渉予測ツールと、無線網内の変化の影響を予測し測定する「ドライブバイ」技術とを用いる。かかるツールは、無線基地局が所定の出力電力を生成するときに干渉がセルラ・システムに影響を与える場合の予測に有用である。予測は、伝播モデルが正確な場合だけ正確である。干渉源を識別することができる場合でも、精度はやはり伝播モデルの関数である。他方で、ドライブバイ法は客観的な測定に基づくので極めて正確であるが、実現するのに大量の資源を必要とする。
【０００７】
かかるツールはカバレージと干渉の問題を有するセルを識別するのに有用であるが、予測に依存するので全体的に見れば不正確なことが多い。すなわち、かかる予測ツールは経験的な測定法により決定されるカバレージ・エリア内の「実在の」干渉源を必ずしも考慮しない。
従来の方法は網内のカバレージと干渉の影響を識別し、予測し、測定するのに有用であるが、網内の或る部分のクラッタが他の部分の性能にどのように影響を与えるかは示さない。必要なのは、無線電気通信網内の信号強さに与えるクラッタの影響を決定する方法を最適化する方法である。網のカバレージ・エリア内のクラッタ信号損失を予測する手段を提供することができれば多くの利点がある。
【０００８】
（発明の概要）
本発明は、無線電気通信網内の信号強さを最適化しまた干渉を最小にする方法とシステムを提供する。本発明では、網のオペレータがクラッタ源を識別すると、この情報を用いて網の性能を改善することができる。すなわち、発信機と受信機との間の信号強さを調整するときに、発信機と受信機との間の全てのビン内のクラッタを考慮に入れて累積クラッタ経路損失を決定する。
或る実施の形態では、電気通信網内のカバレージ・エリア内の２点間の累積クラッタ経路損失を決定する方法を開示する。まず、カバレージ・エリアをビンの地理的マトリックスに分割する。各ビンはカバレージ・エリアの部分集合を表す。ビンのサイズは可変であり、また経路に沿って正確なクラッタ値を得るのに必要な解像度に依存する。
【０００９】
カバレージ・エリアを分割した後、信号がビンを通って伝播するときに生じる当該損失を示すクラッタ値を割り当てる。或る実施の形態では、ビンのドライブ・テストにより決定される平均値をとって平均信号損失値を決定することによりクラッタ値を割り当てる。別の実施の形態では、ビン内の物体に基づいてクラッタ値を割り当てる。更に別の実施の形態では、信号がビンを通って伝播するときに信号経路が交差する物体毎にクラッタ値を計算する。
最後に、送信機と受信機とを接続する放射方向に沿うビン毎のクラッタ値を全部合計して累積クラッタ経路損失値を作る。この累積クラッタ経路損失値を用いて送信機と受信機との間の信号強さを調整して、経路に沿う全ての大きな物体を考慮に入れる。
【００１０】
本発明の別の実施の形態では、網のカバレージ・エリア内の２点間の累積クラッタ経路損失を決定するシステムを開示する。このシステムは、カバレージ・エリアをビンの地理的マトリックスに分割する手段を備える。各ビンを用いることにより、カバレージ・エリア全体の信号損失の解像度を高めることができる。またこのシステムは各ビンにクラッタ値を割り当てる手段を備える。クラッタ値は、信号がビンを通って伝播するときに生じる当該損失を示す。またこのシステムは、２点を接続する放射方向に沿うビンのクラッタ値を合計して累積クラッタ経路損失を決定する手段を備える。２点は送信機と受信機とで表す。或る実施の形態では、送信機は基地局であり受信機は移動体ハンドセットである。別の実施の形態では、発信機は移動体ハンドセットであり受信機は基地局である。
【００１１】
別の実施の形態では、２点間の累積クラッタを考慮に入れて２点間の信号強さを最適化するプログラム製品を開示する。このプログラム製品は一般に本発明のステップを実施するのに用いるソフトウエア・プログラムである。プログラム製品はカバレージ・エリアをビンの地理的マトリックスに分割する命令手段と、信号がビンを通って伝播するときに生じる当該損失を表すクラッタ値を各ビンに割り当てる命令手段とを含む。またこのプログラム製品は２点を接続する放射方向に沿う個別のビンのクラッタ値を合計する命令手段を含む。２点は一般に送信機と受信機である。或る実施の形態では、基地局と移動体ハンドセットが送信機と受信機としてそれぞれ機能する。
【００１２】
本発明の技術的利点は、カバレージ干渉についての一層正確な伝播予測を含む。この場合、伝播解析は末端ビンのクラッタだけを考慮するのではなく、網内の２点間の全てのクラッタの行動を考慮に入れる。
本発明の別の技術的利点は、無線網技術者が干渉を最小にすることを目指して網を最適化できるようにすることである。
本発明とその機能および利点を完全に理解するため、添付の図面と共に詳細な説明を参照していただきたい。
別段の指示のない限り、図中の対応する数字と記号は詳細な説明の中の対応する部分を示す。
【００１３】
（好ましい実施の形態の詳細な説明）
本発明の種々の実施の形態の形成と使用について以下に詳細に説明するが、理解されるように、本発明は多様な文脈で実現することのできる多くの適用可能な新規な概念を提供する。ここに説明する特定の実施の形態は本発明を形成し使用する特定の方法の単なる例であって、本発明の範囲を制限するものではない。
【００１４】
本発明の理解を高めるために図１を示す。図１は、本発明の好ましい実施の形態を実現する、一般に１０で示す無線電気通信網の図である。電気通信網１０は交換システム（ＳＳ）１２と、基地局システム（ＢＳＳ）１５とを含む。これらのシステムは、機能網１０の情報を処理しまた動作を実行する多数の機能ユニットをそれぞれ含む。機能ユニット自体は種々の電気通信ハードウエア装置を用いて実現してよい。
【００１５】
ＳＳ１２は、ビジタ位置レジスタ（ＶＬＲ）１９、ホーム位置レジスタ（ＨＬＲ）１８、認証局（ＡＵＣ）１４、装置識別レジスタ（ＥＩＲ）１６、移動体交換局（ＭＳＣ）１７を含む。ＢＳＳ１５は、基地局コントローラ（ＢＳＣ）１３と基地トランシーバ局（ＢＴＳ）２０とを備える。操作および保全局（ＯＭＣ）１１はＳＳ１２内の装置とＢＳＣ１３に接続する。図１内の点線は情報の伝送を表し、実線は呼の接続と情報の伝送を表す。
【００１６】
図１に示す電気通信網１０は隣接する無線セルの網として実現してよく、これら全体でサービス・エリアを完全にカバーする。サービス・エリアは所定の電気通信供給者がサービスする地理的エリアであり、また供給者がサービス態勢を整えているエリアである。当業者が理解するように、「サービス・エリア」および「カバレージ・エリア」という用語は交換して用いてよい。各セルは一組の無線チャンネルにより動作する１つのＢＴＳ２０を含む。干渉を防ぐために、これらのチャンネルは隣接セルが用いるチャンネルとは異なる。
【００１７】
各ＢＳＣ１３は１群のＢＴＳ２０を制御する。ＢＳＣ１３は、公知の電気通信機能（例えば「ハンドオーバ」や電力制御など）を制御する。多数のＢＳＣ（例えばＢＳＣ１３）がＭＳＣ１７により制御される。ＭＳＣ１７は公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）８との間の呼を制御する。またＭＳＣ１７は総合サービス・ディジタル網（ＩＳＤＮ）２、公衆陸上移動体網（ＰＬＭＮ）９、回線交換公衆データ網（ＣＳＰＤＮ）６や、種々の専用網（パケット交換公衆データ網（ＰＳＰＤＮ）４など）の間の呼を制御する。
【００１８】
各ユニットは、移動体ハンドセット（ＭＳ）２８と固定網（ＰＳＴＮ８など）の加入者との間の音声接続を行う。ＭＳ２８が末端であるときに電話を繋ぐことは大きな困難が伴うので、電気通信網１０内にある多数のデータベースがＭＳ２８を追跡する。これらのデータベースの中で最も重要なものはＨＬＲ１８である。図１に示す無線電気通信網（電気通信網１０など）にユーザが加入すると、ユーザはＨＬＲ１８内に登録される。ＨＬＲ１８は補助的サービスや認証パラメータなどの加入者情報を含む。
【００１９】
ＭＳ２８の位置を記述するデータ（例えば現在ＭＳ２８が居るエリア、すなわちＭＳＣエリア）はＨＬＲ１８内に含まれる。ＭＳＣエリアは１つのＭＳＣ１７がカバーする電気通信網１０の部分を表す。図１に示す電気通信網（電気通信網１０など）内の移動体加入者に呼を接続するには、網を通る経路をその加入者が現在居るＭＳＣエリア内のＭＳＣ１７にリンクする。このように、ＭＳ２８の位置を記述するデータは、ＭＳ２８が電気通信網１０内でセルからセルに移動するに従って次々に変更される。ＭＳ２８はＭＳＣ１７とＶＬＲ１９を介して、関連するＨＬＲ１８に位置情報を送る。これによりＭＳ２８は呼を受けることが可能になる。ＡＵＣ１４はＨＬＲ１８に接続して、機密保護に用いる認証パラメータと暗号化キーをＨＬＲ１８に与える。
【００２０】
また、ＶＬＲ１９は現在ＭＳＣエリア内に居る全ての移動体ハンドセットに関する情報を含むデータベースである。ＭＳ２８が新しいＭＳＲエリア内に移動すると、その特定のエリア内のＭＳＣ１７に接続するＶＬＲ１９はＭＳ２８に関するデータをＨＬＲ１８に要求する。同時に、ＨＬＲ１８にはＭＳ２８が居るＭＳＣエリアの位置が与えられる。後でＭＳ２８から発呼したい場合は、ＶＬＲ１９は呼を設定するのに必要な全ての情報を持っているので、呼を開始する度にＨＬＲ１８に問い合わせを行う必要はない。したがって、ＶＬＲ１９は分散されたＨＬＲ１８として機能する。このように、ＶＬＲ１９もＭＳＣエリア内のＭＳ２８の位置に関する正確な情報を含む。
【００２１】
固定網ＰＳＴＮ８内の個別の加入者が或る加入者に発呼したい場合は、ＰＳＴＮ８内の交換器は、一般に「ゲートウエイ」機能と呼ぶ機能を備えるＭＳＣ１７に呼を接続する。電気通信技術では、「ゲートウエイ」機能を有するＭＳＣ１７を一般にゲートウエイＭＳＣ（ＧＭＳＣ）と呼ぶ。図１の電気通信網１０内のＭＳＣ１７はＧＭＳＣとして実現してよい。ＧＳＭ電気通信網内のほとんどのＭＳＣはＧＭＳＣとして機能する。ＧＭＳＣは探索中のＭＳ２８の位置を見つけなければならない。これを行うには、ＭＳ２８が登録されているＨＬＲ１８に問い合わせを行えばよい。ＨＬＲ１８は現在のＭＳＣエリアのアドレスを回答する。その後、ＧＭＳＣは正しいＭＳＣ１７に呼を再接続することができる。呼がそのＭＳＣ１７に到着すると、ＶＬＲ１９はＭＳ２８の正確な位置に関する追加の情報を有することになる。これで呼の交換が完了する。
【００２２】
図１に示す電気通信網１０はＧＳＭ型の網として実現してよい。当業者が理解するように、本発明はＧＳＭ網標準の文脈で説明しまた図示しているが、本発明は北米および南米で用いられているＡＭＰＳ／ＴＤＭＡを含む他の標準および網に関して実現することができる。ここで説明するＧＳＭ網標準は単なる例として示しただけであって、本発明の機能を制限するものではない。
【００２３】
図２は、基地局２０と移動体ハンドセット２８との間の複数の種々のクラッタを通過する一般的な信号を示す。図に示すように、信号は放射方向２１に沿って、例えば一群の樹木２２、建物２４、サボテン２６を通過して進む。信号が基地局２０と移動体ハンドセット２８との間を伝播するに従って、信号強さは物体を通過する度に減少する。この種の信号損失を「クラッタ」と呼ぶ。クラッタは種々の方法でモデル化することができるが、基地局２０と移動体ハンドセット２８との間の接続に必要な信号調整量を決定するには、正しいモデル化が重要な要因である。当業者が理解するように、ＭＳ２８と移動体ハンドセット２８は同一のものであり、本発明ではこの２つの用語を交換して用いてよい。また、ＢＴＳ２０と基地局２０は同一のものであり、本発明ではこの２つの用語を交換して用いてよい。
【００２４】
図３は、信号強さの変化を決定する従来の方法を示す。カバレージ・エリア３１を、それぞれがカバレージ・エリア３１の小部分を表すビンのマトリックス３０に分割する。この例では、基地局２０は物理的にビン３０Ａ内にあり、移動体ハンドセット２８は物理的にビン３０Ｄ内にある。信号は基地局２０と移動体ハンドセット２８との間を伝播するに従って３つのクラッタ物体を通過する。しかし従来の或る信号調整法ではビン３０Ｄ内の物体だけを考慮に入れる。例えば、放射方向２１に沿って進む信号の信号強さをサボテン２６だけで調整したのでは、放射路に沿う全てのクラッタを真に考慮することはできない。
【００２５】
図４は、本発明の好ましい実施の形態に係る、累積クラッタ経路損失法を示す。カバレージ・エリア３１をビンのマトリックス３０に分割する。基地局２０はビン３０Ａ内にある。ビン３０Ｂと３０Ｃはクラッタを生じる物体を含む。例えば、ビン３０Ｂは一群の樹木２２を有し、建物２４はビン３０Ｃ内にある。ビン３０Ｄ内には移動体ハンドセット２８とクラッタを作る物体（サボテン２６）がある。基地局２０と移動体ハンドセット２８との間の信号は図に示すように放射方向２１に沿って進み、ビン３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを通る。各ビン内で、各ビン内の個別の物体の物体値を加算することによりクラッタ値を計算する。本発明では、３つのビン３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ全てのクラッタ値を合計して、受信信号損失（ＲＳＬ）を計算するのに用いる累積クラッタ損失値を作る。ＲＳＬは、基地局２０と移動体ハンドセット２８との間の正しい信号強さを保つために調整する必要のある信号の損失または利得の量を表す。末端のビン３０Ｄだけを考慮するのではなく、放射方向２１に沿う各ビンのクラッタ値を合計することにより、クラッタ値と信号損失を一層正確に推定することができる。より正確なＲＳＬ値を用いるので、網内の通信は最適化され、基地局２０と移動体ハンドセット２８との間は一層効率的に接続される。したがって、移動体ハンドセット２８を用いる呼が受ける干渉は小さくなり、信号の脱落は少なくなる。
【００２６】
更に、非常に正確な情報を用いて各ビンをモデル化することができるので、ビン内のクラッタ損失の推定精度を高めることができる。または、ビン内のクラッタを一層正確にモデル化することができるので、ビンのサイズを大きくして、基地局２０と移動体ハンドセット２８との間の通信に必要な信号強さを正しく推定するのに必要な計算を減らすことができる。
【００２７】
図５は、ビン内の物体のクラッタ損失を計算する方法を示す。ビン内の物体をモデル化するために、樹木、建物、その他の障害物などの物体の長さと幅と高さを表す座標を割り当てる。座標を示す線を立方体５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃで示す。これらの立方体５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃを用いてビン内の物体を表す。一群の樹木２２を、５７Ａで示す立方体を形成する線でモデル化する。樹木の側を通って来る物体は平面５１Ａを通る。５１Ｂで表す　Ｙ＝−５０デシベル（ｄＢ）の信号損失に関連する物体値を平面５１Ａに割り当てる。
【００２８】
同様に、５２Ａで表すように信号が上面から立方体を通して進むと、信号は５２Ｂで表す　Ｘ＝−４ｄＢ　の強さだけ減少する。同様に、建物２４は外形を立方体５７Ｂで描き、信号が側面５４Ａを通過する場合は５４Ｂで表す−２６０ｄＢ、上面５３Ａを通過する場合は５３Ｂで表す−２ｄＢの信号損失に関連する物体値を有する。一群の樹木２２や建物２４と同様に、サボテン２６も基地局２０と移動体ハンドセット２８との間に信号損失を発生させる。サボテン２６は上面５５Ａを通して、５５Ｂで表す　Ｘ＝０デシベル の信号損失を有する。サボテン２６は５６Ａで表す平面を通して、５６Ｂで表す　Ｙ＝−１５ｄＢ　の信号損失を有する。図５に示すように、信号損失の物体値を各物体に割り当てると、その物体を通過する全ての信号に当該信号損失が加わる。
【００２９】
本発明に係る、物体を通る信号損失をモデル化する別の方法を図６に示す。この方法では各物体に透過値を与える。次に、放射方向２１に物体を通過する距離をとってこれに透過率を掛けることにより、物体毎に物体値を計算する。例えば、信号が放射方向２１に沿って一群の樹木２２を通過して進むとき、６１Ｂの数字に従って例えば９．１メートル（３０フィート）進むとする。樹木２２の透過率は０．３メートル（１フィート）当たり２デシベルの損失と定義されている。樹木２２を通って進む信号の物体値を計算するためこの距離に透過率を掛けると、損失が得られる。すなわち、９．１メートル（３０フィート）ｘ（−２）デシベル／フィート＝−６０デシベル の損失である。
【００３０】
同様に、信号が建物２４を通過して進むときは、６２Ｂで表す建物２４の透過率に、６２Ａで表す建物２４全体の距離を掛ける。特定して述べると、建物２４を通る全信号損失は １２．２メートル（４０フィート）ｘ（−６）デシベル／フィート で、ＲＳＬは−２４０デシベルである。同様に、サボテン２６の物体損失が同じ方法で得られる。信号が、６３Ｂで表す透過率 −４デシベル／フィート を有する物体を通って６３Ａで表す距離１．２メートル（４フィート）進むと、全損失は−１６デシベルである。
【００３１】
次に、各ビンの損失を合計する必要がある。この場合は、−６０と−２４０と−１６デシベルを合計すると全減少は−３１６デシベルである。ここで用いた値は単なる例であって、実際の無線電気通信網に見られる実際のデータや値の範囲を表すものではないことに注意していただきたい。
図５と図６に示す方法の他に、信号損失の平均値または中央値を各ビンに割り当ててビン毎のクラッタ値を推定してもよい。ビン内の各クラッタ物体をモデル化するのではなく、各ビン内のクラッタを表す値を各ビンに割り当てる。
【００３２】
累積クラッタ方式の利点をテストするために、図７に示すビンのマトリクス３１を用いて実験を行った。基地局２０Ａからサービスを受けるビン２０４のＲＳＬを計算するため、基地局２０ａとビン２０４との間の経路損失を計算し、ビン２０２，２０３，２０４に関連する累積損失を加える。従来の方法はビン２０４に関連するクラッタ損失だけを適用する。
【００３３】
累積クラッタが経路損失と受信信号レベルとを決定するための優れた方法であることを確認するため、図７に示す２４のビン・エリアの境界を形成する道路と、このエリアを囲む道路に沿ってテストを行った。各ビンのクラッタを人手で決定したところ、信号の主な障害は樹木であることが分かった。樹木の高さは約６から９メートル（２０から３０フィート）から約１８から２１メートル（６０から７０フィート）の範囲であった。クラッタの種類と高さを決定した後でクラッタ・データベースを作成し、クラッタ値を割り当てた。クラッタ値を割り当てるため、ビン内の樹木がカバーする面積の百分率で各ビンを評価した。ビンの少なくとも５０％が樹木でカバーされている場合は、平均樹木高さに関連するクラッタ値をそのビンに割り当てた。テスト・エリア内の２４ビンをそれぞれ別々にドライブして、そのビンのサーバのアナログ制御チャンネルを追跡する必要があると決定された。ビン毎に最も役に立つ基地局２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅを決定した。
【００３４】
指定された交差点で速度を落とし、停止して受信信号レベルを読むというドライブバイ・テストを行った。最悪のシナリオは、例えば２４の各ビンの内部の６から１０点で発生するレイリー（高速）フェージングにより起こる。データ収集装置により平均の読みをとった後、ビン毎に全ての読みを平均した。これはビン毎の平均受信信号レベルの最もよい近似を与える。次に、伝播予測モデル毎にビン・サーバ毎にこれらの読みと受信信号レベルとを比較した。標準経路損失式を用いて、累積クラッタを表す受信信号レベルを計算した。次に、ビン毎のクラッタ値と、現場で収集した値および／または予測モデルを介して計算した値とを比較した。
【００３５】
ビン毎に現場データを収集した後、「累積クラッタ」を表す受信信号レベル値と伝播予測モデルから得られた受信信号レベル値とを並べて、受信信号レベルを表１に記載する。第１列は図７に示すビンを表す。第２列は第１列に記載されたビンについて伝播予測モデルから得られたＲＳＬ値を表す。この場合は、モデル内のビンにクラッタを割り当てていない。第３列は、第１列に記載されたビンについて予測経路損失に末端ビンのクラッタ値だけを加えた、伝播予測モデルから得られたＲＳＬ値を表す。これは末端ビン２０４内のクラッタだけを考慮する従来の方法を表す。第４列は第１列に記載されたビンについて伝播予測モデルから得られたＲＳＬ値を表す。この場合、基地局２０ａと末端ビン２０４内の移動体ハンドセット２８との間の全てのビン２０２，２０３，２０４にクラッタ値が割り当てられている。第５列は、第１列に記載されたビンについて現場テストから得られたＲＳＬ値を表す。
【００３６】
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【００３７】
ビン２０１，２０９，２１０，２１２に関連する値は除外した。なぜなら、図７に示すように基地局２０ａ，２０ｄ，３０ｅはそれぞれビン２０１，２０９，２１２内にあるからである。また、基地局２０ｄはビン２０９と２１０の境界に非常に近いので、ビン２１０の結果も除外した。これらの４つのビン２０１，２０９，２１０，２１２では、モデルまたは計算から得られた受信信号レベル値と現場で収集した受信信号レベル値との間に大きな違いがあった。
モデル予測ＲＳＬ（クラッタ・データベースなし）と現場のＲＳＬの値との間の平均デルタは、表２に示すように約１０ｄＢと判定された。チャート当たりのデルタ値は２０ｄＢになることがあることに注意していただきたい。これは、表すテスト・エリアが非常に小さくても、大きなクラッタが存在するエリアでは正確なクラッタ・データベースが重要であることを示す。
【００３８】
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【００３９】
末端ビン・クラッタ値を用いるモデル予測ＲＳＬと現場のＲＳＬの値との間の平均デルタ値は、表３に示すように約７ｄＢと判定された。
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【００４０】
収集された現場のＲＳＬと計算された「累積クラッタ」ＲＳＬとの間の平均デルタは、表４に示すように約４ｄＢである。
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【００４１】
個々のビン・デルタ値を比較してみると、デルタ値の間の数値の差が非常に大きいことがあることに注意していただきたい。この結果は、伝播予測モデルを支援するには「累積クラッタ」ＲＳＬ値を用いる方がよいことを示す。
【００４２】
図８は、好ましい実施の形態にかかる、一般に７０で示す本発明の方法とシステムを実現するプロセスのステップを示す流れ図である。当業者が理解するように、図８は、ここに図示し説明する、望ましい結果を得るためのステップの一貫したシーケンスを示す。各ステップでは物理的な量を物理的に処理する必要がある。通常（必ずしも必要ではないが）、かかる量は記憶する、転送する、結合する、比較するなどの処理を行うことが可能な電気信号または磁気信号の形をとる。
当業者が理解するように、かかる信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数などで表せば便利なことがある。しかしかかる用語は全て当該物理的量に関連するものであり、かかる量につけられた単なる便利なラベルであることに注意していただきたい。
【００４３】
また、実行する操作は「決定する」、「分割する」、「割り当てる」、「適用する」、「合計する」、「計算する」などの用語で表すことが多く、これらは一般に人間が行う精神的作業に関連する。本発明の一部を形成しここに説明する操作の多くにおいて、人間のかかる機能は必要でなく、また望ましくない。ここに示すように、かかる操作は主として機械的操作である。本発明の好ましい実施の形態の操作を行う有用な機械は、データ処理システム（汎用ディジタル・コンピュータまたはその他の同様な装置など）を含む。全ての場合において、コンピュータを操作する方法と計算方法自身との違いに留意しなければならない。
【００４４】
本発明は電気的またはその他（例えば、機械的、化学的）の物理的信号を処理して他の望ましい物理的信号を生成する方法のステップに関係し、コンピュータまたはマイクロコンピュータにより実現することができる。しかし、かかる方法のステップを実現する命令を、移動体ハンドセット２８またはセルラ電話加入者ユニットのコンピュータ・メモリ内に保持する必要はない。かかる命令は、無線電話基地局２０の、または基地局２０が命令を受ける中央放送局のコンピュータ・メモリ位置内に保持してよい。ここに説明する方法の実現は、セルラ方式であれ他の方式であれ、その無線電話システム設計者に任されている。
【００４５】
当業者が理解するように、ここに説明する方法はプログラム製品（例えば、コンピュータ・メモリ内に常駐する制御プログラム）として実現することができる。プログラム製品は、ＣＰＵ上で実行すると図８の論理的流れ図に示す操作を実行する命令を含む。本発明について完全に機能的な電気通信網１０の文脈で記述するが、当業者が更に理解するように、本発明は種々の形式のプログラム製品として分散することができる。実際に分散を実行するのに用いられる信号搬送媒体の種類に関係なく、本発明は同様に適用される。信号搬送媒体とは、例えばフロッピー（Ｒ）・ディスク、ハードディスク駆動機構、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録可能型の媒体や、ディジタルおよびアナログ通信リンクなどの伝送型媒体などである。
【００４６】
本発明の好ましい実施の形態は、マイクロコンピュータのメモリ内に常駐するプログラム製品としてここに説明した方法を実行する実施の形態を含む。または、本発明の好ましい実施の形態はＭＳＣ（例えば、図１のＭＳＣ１２７）にあるマイクロコンピュータ・メモリ内に常駐するプログラム製品を含んでよい。ＭＳＣ１２７はセルラ電話網内のシステム操作を制御して、呼を管理し、課金情報を追跡し、セルラ加入者の位置を見つける。このように、プログラム製品はここに説明した方法とシステムを実行する命令の集合を含む。マイクロコンピュータから要求されるまでは、命令の集合をコンピュータ・プログラム製品として別のコンピュータ・メモリ内に記憶してよい。例えば、命令の集合はマイクロコンピュータに付属するディスク駆動機構（これはディスク駆動機構内で用いる光学的ディスクやフロッピー（Ｒ）・ディスクなどの脱着可能なメモリを含んでよい）内にコンピュータ・プログラム製品として記憶してよい。
【００４７】
またコンピュータ・プログラム製品は別のコンピュータに記憶して、必要なときに内部網または外部網によりユーザのワークステーションに伝送してよい。当業者が理解するように、命令の集合の物理的記憶は、命令を記憶してコンピュータ読取り可能な情報を運ぶ媒体を物理的に変更する。この変更は電気的、磁気的、化学的、その他の物理的変更でよい。本発明を命令、記号、文字などにより記述するのは便利であるが、かかる用語は全て当該物理的要素に関連するものであることを読者は記憶していただきたい。
【００４８】
図８はプログラム製品プログラム７０の流れ図である。このプログラムは次のステップを含む。まず、ステップ７１に示すようにビン解像度を決定する。次にステップ７２で経路損失放射方向２１を決定する。一般に基地局２０は基地局２０に関する方向を定義する放射方向のレイアウトを有し、各放射方向は既知の方向であり、信号がその目的地に向かって伝播するときに進む方向を定義する。
【００４９】
ステップ７３で、各ビン内の物体を記述する情報を各ビンに入れる。放射方向２１を決定すると、ステップ７４で放射方向２１に沿うビンとこれに関連する信号損失を識別する。コンピュータ・プログラムは放射方向２１とカバレージ・エリア３１内にある既知の物体とを比較して、放射方向２１と交差する物体を選択する。最後にステップ７６で、放射方向２１に沿うビン毎にクラッタ値を合計して累積クラッタ経路損失値を計算する。
【００５０】
図９は、図６で説明したクラッタ信号損失をモデル化するのに用いる方法を示す。ステップ８１で、カバレージ・エリア３１をビンのマトリクス３０に分割し、ステップ８２でビン内の各物体に長さと幅と高さの座標を割り当てる。次にステップ８３で、ビン内の各物体に透過率を割り当てる。ステップ８４で、放射方向２１が各物体を通過する距離を決定し、各物体の透過率を掛けて、放射方向２１に沿う物体毎の物体値を得る。
【００５１】
次にステップ８５で、信号がビンを通して伝播するときに生じる当該損失を示すクラッタ値をビン毎に計算する。最後にステップ８６で、放射方向２１に沿う各ビン内の全てのクラッタ値を合計して、送信機と受信機（例えば、基地局２０とハンドヘルド移動体ハンドセット２８）との間の累積クラッタ経路損失を決定する。
【００５２】
当業者が理解するように、ここに説明した本発明は、無線電気通信網内の信号強さと干渉特性を最適化するプログラム製品の形の方法とシステムを開示する。送信機と受信機との間の信号強さを調整することにより干渉を減らすことができる。ここに説明した方法とシステムは従来の方法より精度が高い点が優れている。要するに、ここに説明した方法とシステムを用いると無線電気通信網の性能が改善される。
【００５３】
本発明について例示の実施の形態を参照して説明したが、この説明は制限的に解釈してはならない。例示の実施の形態の種々の修正や組合わせや、本発明の他の実施の形態は、この説明を参照すれば当業者に明らかである。したがって特許請求の範囲はかかる修正や実施の形態を全て含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好ましい実施の形態を実現する電気通信網を示す図である。
【図２】
本発明の１つの実施の形態により記述される、基地局と移動体ハンドセットとの間のクラッタを通過する信号を示す図である。
【図３】
従来の技術により計算に末端ビンだけを用いる、放射方向に沿って進む信号を示す図である。
【図４】
本発明の１つの実施の形態に係る、基地局と移動体ハンドセットとの間の放射方向に沿って進む信号を示す図である。
【図５】
本発明の１つの実施の形態に係る、信号損失値を物体に割り当てることに基づく物体クラッタ計算を示す図である。
【図６】
本発明の１つの実施の形態に係る、信号経路に沿う物体への信号損失透過率の割当てを示す図である。
【図７】
本発明の１つの実施の形態に係る、各ビンへの信号損失値の割当てに基づいて累積クラッタ計算を行うのに用いるビンのマトリクスを示す図である。
【図８】
本発明の１つの実施の形態に係る、ステップを行う方法を示す図である。
【図９】
本発明の１つの実施の形態に係る、放射方向に沿って物体を通る透過率を適用して経路損失を決定するステップを示す図である。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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