PROCEDIMIENTO DE ESTIMACION DE PREVISION DE LA COBERTURA RADIOELECTRICA DE UNA CELULA.

Procedimiento de estimación de previsión de la cobertura radioeléctrica de una célula (1),

de una red de radiotelefonía celular, por una estación radioeléctrica (11) de gestión de tráfico de la célula (1), por medio de una base de datos (32, 33) de un mapa en relieve (31) que especifica las posiciones y naturaleza de los relieves (41, 42) de la célula (1), procedimiento en el que un sistema de cálculo en una fase de explotación,

- lanza de forma ficticia en una célula (1) un rayo de prueba representativo de las condiciones de propagación radioeléctrica, según un tramo inicial de la trayectoria (51) desde una posición de origen y según una dirección y condiciones de propagación determinadas,

- por la lectura de la base de datos (32, 33) el sistema de cálculo compara el tramo de la trayectoria (51) con los datos del mapa en relieve (31) para identificar la posición y la naturaleza correspondientes de cualquier punto de impacto del tramo de la trayectoria (51) con un relieve (41, 42),

- de acuerdo con la naturaleza especificada en la base de datos del relieve considerado (41, 42), el sistema de cálculo determina las nuevas condiciones de propagación en un tramo aguas abajo de la trayectoria (52) más allá del punto de impacto,

- el sistema de cálculo repite, dado el caso, las dos etapas precedentes un número determinado de veces para otros impactos de los tramos de aguas abajo (52-55) de la trayectoria,

- de acuerdo con las condiciones de propagación en la totalidad de la trayectoria, el sistema de cálculo determina una atenuación acumulada para cualquier punto seleccionado de ésta, y

- el sistema de cálculo repite todas las etapas anteriores una pluralidad de veces para una pluralidad de direcciones iniciales a fin de comprobar toda la célula (1) y así determinar un mapa de atenuaciones de los puntos seleccionados,

procedimiento caracterizado por el hecho de que,

en una fase inicial,

- el sistema elabora la base de datos (32, 33) en la forma de una matriz de datos, de acceso directo, de especificación local y autónoma de las posiciones y naturaleza de los respectivos relieves (41, 42) de una pluralidad de mallas predeterminadas de un entrelazado de mallas correspondiente del mapa (31), y

- el sistema memoriza los datos de orientación geográfica de los relieves en la base de datos matricial (32, 33)

en la fase de explotación, el sistema de cálculo

- compara la posición correspondiente del punto en el entrelazado de mallas para identificar una malla de impacto,

- calcula las condiciones de propagación tras el impacto a partir de los datos de especificación local y autónoma del relieve de la malla de impacto, y

- calcula una dirección de un rayo reflejado del tramo aguas abajo (52) a partir de los datos de orientación

Procedimiento de estimación de previsión de la cobertura radioeléctrica de una célula.

El presente invento se refiere a la fase de definición de las redes de telefonía celular para implantar en un territorio y en particular a un procedimiento de estimación de previsión de cobertura radioeléctrica del territorio con objeto de determinar parámetros de funcionamiento y posiciones óptimas de las estaciones de base o repetidores de la red, es decir los límites de las células radioeléctricas correspondientes.

Se recordará que una red radiotelefónica celular está constituida por una pluralidad de estaciones terrestres de base que están interconectadas a través de la red telefónica por cable y a las que los terminales móviles pueden acceder cuando se encuentran en la célula radioeléctrica de la estación.

La propagación radioeléctrica en una célula debe satisfacer las dos exigencias esenciales que son la emisión de una potencia no excesiva para la estación de base y la recepción por los terminales de señales radioeléctricas de potencia suficiente.

En efecto, el alcance de cada estación de base debe, en primer lugar, ser suficiente para que la célula considerada se desborde sobre las vecinas a fin de evitar cualquier riesgo de corte de comunicación cuando un terminal móvil cambia de célula. Ésta necesita aumentar la potencia de emisión de las estaciones más allá de lo estrictamente necesario.

A continuación, como los enlaces radioeléctricos tienen un trayecto sensiblemente lineal a nivel del suelo es preciso cubrir la zona de sombra radioeléctrica de la estación debido a los relieves naturales o a los edificios. Una zona de sombra es una zona en la que la atenuación de la propagación radioeléctrica entre un terminal móvil que se encuentra ahí y la estación sobrepasa el límite de la especificación de sensibilidad de los circuitos radioeléctricos pero el nivel de recepción es insuficiente para detectar correctamente los paquetes de bits emitidos que representan las palabras o los datos para intercambiar. De todos modos se ha excluido aumentar los niveles de emisión.

En efecto, en el lado de la estación de base cualquier aumento haría crecer el tamaño de la célula, lo que provocaría interferencias excesivas entre células vecinas. En el lado de los terminales móviles, su potencia máxima está limitada por imperativos de seguridad de las personas y por la autonomía de su batería.

Es preciso también evitar multiplicar inútilmente el número de estaciones de base o repetidores para las microcélulas que representan las zonas de sombra, con objeto de limitar los costes y las interferencias.

De forma clásica, para una célula se efectúa un cálculo de previsión de las atenuaciones en una pluralidad de puntos de la célula utilizando una base de datos vectorial suministrada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN), entre otros, y que representa el mapa de la zona geográfica considerada con los edificios y otros relieves de la superficie del terreno. Palabras de código diferentes definen el tipo de superficie del terreno, tal como bosque, agua, zona urbana, especificados en coordenadas Lambert y en altura por encima de la altitud local del suelo con respecto al nivel del mar.

Para estimar la atenuación previsible en cualquier punto de la célula se efectúa una simulación de propagación de señales radioeléctricas. Se hace un modelo de la propagación lanzando de forma ficticia, mediante cálculo en un calculador de una cadena de producción de previsiones de cobertura radioeléctrica, un rayo electromagnético desde la estación de base en una dirección determinada, y se calculan sus condiciones de propagación en un ángulo sólido elemental que ocupa. Excepto la propagación en el espacio libre cuando la estación está en línea directa con un terminal radioeléctrico ficticio, la propagación de la atenuación lineal conocida, la trayectoria del rayo encuentra obstáculos que lo atenúan o lo desvían de forma suplementaria, en particular en las microcélulas cuyas estaciones están a menudo a una altitud inferior a la de los tejados de los edificios.

Así, en una calle el rayo puede ser desviado por reflexión o refracción. La abertura angular de su ángulo sólido puede incluso encontrarse aumentada.

Se repiten estos cálculos para una pluralidad de ángulos sólidos elementales repartidos en un ángulo sólido global de enfoque de toda la célula, tal como una corona globalmente horizontal, con objeto de así comprobar las diferentes condiciones de propagación del espacio de la célula, véase por ejemplo el documento WO-A-97/44977.

En cada punto de la trayectoria de cada rayo el calculador consulta la base de datos vectorial para determinar si tiene algún obstáculo. Los cálculos vectoriales correspondientes necesitan una potencia de cálculo considerable y emplean una jornada de trabajo, en la práctica deben ser iniciados por la tarde, cuando se utilizan ordenadores clásicos.

El presente invento tiene como fin reducir la potencia de cálculo necesaria para el cálculo de la cobertura radioeléctrica de tales células, ya sean células de gran tamaño, o macrocélulas, o microcélulas.

Para esto, el invento se refiere a un procedimiento de estimación de previsión de la cobertura radioeléctrica de una célula de una red de radiotelefonía celular por una estación de gestión de tráfico de la célula por medio de una base de datos de un mapa en relieve que especifica las posiciones y naturaleza de las elevaciones de la célula, procedimiento en el que un sistema de cálculo en una fase de explotación,

- lanza de forma ficticia un rayo de comprobación, que representa las condiciones de propagación radioeléctrica, según un tramo inicial de trayectoria desde una posición de origen y según una dirección y condiciones de propagación determinadas,

- mediante la lectura de la base de datos el sistema de cálculo compara el efecto del tramo de trayectoria con los datos del mapa en relieve para identificar la posición y la naturaleza correspondientes a cualquier punto de impacto del tramo de trayectoria con un relieve,

- de acuerdo con la naturaleza especificada en la base de datos del relieve considerado, el sistema de cálculo determina las nuevas condiciones de propagación en un tramo aguas abajo de la trayectoria más allá del punto de impacto,

- el sistema de cálculo repite, dado el caso, las dos etapas precedentes un número determinado de veces para otros impactos de tramos aguas abajo de la trayectoria,

- según las condiciones de propagación en la totalidad de la trayectoria el sistema de cálculo determina una atenuación acumulada para todo punto seleccionado de ésta, y

- el sistema de cálculo repite todas las etapas anteriores una pluralidad de veces para una pluralidad de direcciones iniciales con objeto de comprobar toda la célula y de esta forma determinar un mapa de atenuaciones de los puntos seleccionados, procedimiento caracterizado por el hecho de que en una fase inicial,

- el sistema elabora la base de datos en forma de matriz de datos, de acceso directo, de especificación local y autónoma de las posiciones y naturaleza de los relieves respectivos de una pluralidad de mallas predeterminadas de un entrelazado de mallas correspondiente del mapa, y

- el sistema memoriza los datos de orientación geográfica de los relieves en la base de datos matricial en la fase de explotación, el sistema de cálculo

- compara la posición correspondiente a un punto en el entrelazado de mallas para identificar una malla de impacto,

- calcula las condiciones de propagación tras el impacto a partir de los datos de especificación local y autónoma de relieve de la malla de impacto, y

- calcula una dirección de un rayo reflejado del tramo aguas abajo a partir de los datos de orientación.

Habiendo sido fragmentados de esta forma los datos de propagación en una pluralidad de datos autónomos, y por tanto de volumen reducido, es fácil entonces acceder rápidamente a ellos para leerlos en una forma explotable.

Así, el cálculo de las condiciones de propagación aguas abajo del punto de impacto se efectúa a partir únicamente de datos locales y de volumen limitado, con acceso directo y no secuencial como en el caso de una base vectorial, datos que definen para el punto de impacto las condiciones de anisotropía radioeléctrica que determinan, por atenuación, reflexión o difracción...

1. Procedimiento de estimación de previsión de la cobertura radioeléctrica de una célula (1), de una red de radiotelefonía celular, por una estación radioeléctrica (11) de gestión de tráfico de la célula (1), por medio de una base de datos (32, 33) de un mapa en relieve (31) que especifica las posiciones y naturaleza de los relieves (41, 42) de la célula (1), procedimiento en el que un sistema de cálculo en una fase de explotación,

- lanza de forma ficticia en una célula (1) un rayo de prueba representativo de las condiciones de propagación radioeléctrica, según un tramo inicial de la trayectoria (51) desde una posición de origen y según una dirección y condiciones de propagación determinadas,

- por la lectura de la base de datos (32, 33) el sistema de cálculo compara el tramo de la trayectoria (51) con los datos del mapa en relieve (31) para identificar la posición y la naturaleza correspondientes de cualquier punto de impacto del tramo de la trayectoria (51) con un relieve (41, 42),

- de acuerdo con la naturaleza especificada en la base de datos del relieve considerado (41, 42), el sistema de cálculo determina las nuevas condiciones de propagación en un tramo aguas abajo de la trayectoria (52) más allá del punto de impacto,

- el sistema de cálculo repite, dado el caso, las dos etapas precedentes un número determinado de veces para otros impactos de los tramos de aguas abajo (52-55) de la trayectoria,

- de acuerdo con las condiciones de propagación en la totalidad de la trayectoria, el sistema de cálculo determina una atenuación acumulada para cualquier punto seleccionado de ésta, y

- el sistema de cálculo repite todas las etapas anteriores una pluralidad de veces para una pluralidad de direcciones iniciales a fin de comprobar toda la célula (1) y así determinar un mapa de atenuaciones de los puntos seleccionados,

procedimiento caracterizado por el hecho de que,

en una fase inicial,

- el sistema elabora la base de datos (32, 33) en la forma de una matriz de datos, de acceso directo, de especificación local y autónoma de las posiciones y naturaleza de los respectivos relieves (41, 42) de una pluralidad de mallas predeterminadas de un entrelazado de mallas correspondiente del mapa (31), y

- el sistema memoriza los datos de orientación geográfica de los relieves en la base de datos matricial (32, 33)

en la fase de explotación, el sistema de cálculo

- compara la posición correspondiente del punto en el entrelazado de mallas para identificar una malla de impacto,

- calcula las condiciones de propagación tras el impacto a partir de los datos de especificación local y autónoma del relieve de la malla de impacto, y

- calcula una dirección de un rayo reflejado del tramo aguas abajo (52) a partir de los datos de orientación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la memorización se limita a los datos de azimut y en explotación la dirección del rayo reflejado del tramo de aguas abajo (82) se calcula considerando que los relieves de reflexión (71) son verticales.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, en el que se integran en la base de datos matricial (32, 33) datos que especifican una naturaleza de la superficie del terreno y en explotación el sistema calcula las condiciones de propagación en el tramo aguas abajo (52) de acuerdo con dicha naturaleza de la superficie del terreno.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, en la fase inicial, se integran los datos de las aristas (73) de los relieves en la base de datos matricial (32, 33) y en explotación el sistema de cálculo calcula una dirección del tramo aguas abajo refractado (92) a partir de dichos datos de las aristas.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que, en la fase inicial, los datos de atenuación de los relieves (41, 42) se memorizan en la base de datos matricial (32, 33) y en explotación el sistema calcula una atenuación de propagación en el tramo de aguas abajo a partir de dichos datos de atenuación.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que los datos de atenuación relativos a la reflexión en los relieves (41, 42) se utilizan para calcular la atenuación en el tramo aguas abajo (52).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 y 6, en el que los datos de atenuación relativos a la propagación a través de los relieves (41, 42) se utilizan para calcular la atenuación de los rayos que ahí se propagan.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que los datos de atenuación de propagación a través de los relieves (41, 42) tienen además los datos de transición entre los medios de propagación, que especifican atenuaciones de penetración en los relieves (41, 42), que se utilizan para determinar una atenuación local de penetración.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que, disponiendo de un algoritmo de cálculo de dispersión angular del rayo tras el impacto, el sistema calcula una pluralidad de direcciones de tramos aguas abajo con atenuaciones específicas que forman un ángulo sólido (84) de difusión del rayo más allá del impacto.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el sistema cuenta los impactos sucesivos en la trayectoria y, en caso de un segundo impacto, el sistema considera para calcular dichas condiciones de propagación más allá que el rayo ha sido polarizado durante el primer impacto.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el sistema cuenta los impactos sucesivos en la trayectoria y compara el total con un valor de umbral alto para cesar de ejecutar las etapas del procedimiento cuando se ha alcanzado el umbral.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que en cada impacto el sistema determina la atenuación de propagación acumulada y la compara con un valor de umbral de atenuación máximo para cesar de ejecutar las etapas del procedimiento cuando se ha alcanzado el umbral.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el mapa de atenuaciones es memorizado en tres dimensiones.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que, para elaborar la base de datos (32, 33), el sistema representa el mapa (31) mediante un haz de cadenas de píxeles de extensión vertical y divide las cadenas de píxeles para constituir volúmenes elementales apilados de mallas de volumen, teniendo cada una datos particulares.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el sistema adopta como posición de origen una posición prevista para la estación (11).

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el sistema adopta como posición de origen una posición cualquiera en la célula, y la dirección de lanzamiento del rayo se elige, de acuerdo con las posiciones y naturaleza de los relieves próximos, para que el rayo pase en la proximidad de la estación (11).

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, en el que habiendo calculado así las condiciones de propagación en una microcélula en contacto con una célula, el sistema calcula las condiciones de propagación en la célula y efectúa a continuación un cálculo de ajuste de los resultados de los dos cálculos relativos a una zona de frontera entre célula y microcélula.