PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO DE DETERMINACIÓN DE UN PLAN DE FRECUENCIAS.

Procedimiento de determinación de un plan de un número determinado de frecuencias a atribuir a una pluralidad de estaciones de base (11 - 14) de gestión de células (1 - 4) de una red de radiotelefonía celular,

procedimiento en el cual, un algoritmo ejecutado por un sistema de cálculo que dispone de un número determinado de frecuencias portadoras fi, fj de comunicación radio, a) elige una célula inicial (1) determinada a priori, b) estima, dentro de la célula considerada (1), niveles de perturbaciones a las diversas frecuencias procedentes de otras células (12 - 14) en alcance radio, c) asigna, a la célula considerada (1), una frecuencia fk asociada a una perturbación mínima, y, d) por elección de otra célula (2 - 4) del resto de la pluralidad a tratar, elabora progresivamente una cadena de células posteriores mutuamente en alcance radio repitiendo para cada una las dos etapas anteriores, estando caracterizado el procedimiento porque e) el usuario del sistema fija previamente un umbral Sh de perturbación mutua entre dos células cualesquiera, f) el sistema compara los niveles de perturbaciones estimados con el umbral Sh, g) el sistema define un resto de célula eliminando del resto de la pluralidad de células a tratar, las células (3 4) asociadas a un nivel de perturbación inferior al umbral, y h) cuando se ha definido dicho resto de células (2) elaborando así un primer tramo de cadena de células de frecuencias asignadas, el algoritmo elabora un segundo tramo de la cadena mediante asignación de frecuencias a las células no tratadas (3 -4) del resto buscando frecuencias diferentes para asignar a dichas células del resto mediante reiteración de las etapas e) y h) hasta que el resto sea un conjunto vacío, y i) el algoritmo realiza la elaboración del primer tramo mediante una serie de ciclos truncados teniendo en cuenta, para cada célula a tratar (1), sólo un número limitado de células perturbadoras (2) que quedan por tratar y que superan el umbral Sh, y la elaboración del segundo tramo se realiza mediante una serie de ciclos de examen exhaustivo teniendo en cuenta, para cada célula a tratar, la totalidad de las células perturbadoras que quedan por tratar (3 -4)

El presente invento se refiere a las redes de radiotelefonía celular y en concreto a la fase de planificación de las frecuencias de la red.

Una red de radio celular, por ejemplo la red GSM, está constituida por una pluralidad de estaciones de base radio terrestres que están conectadas entre sí a través de la red de telefonía por cable y a las cuales pueden acceder los terminales móviles cuando se encuentran dentro de la célula radio de una estación.

Cada estación de base debe tener un alcance suficiente para que la célula considerada desborde a las vecinas, con el fin de evitar cualquier riesgo de corte de comunicación cuando un terminal móvil cambia de célula. Eso requiere aumentar la potencia de emisión de las estaciones más allá de lo estrictamente necesario.

Por lo tanto un terminal radio móvil recibe, en un nivel útil, las emisiones de dos estaciones cuando está dentro de la zona de solapamiento de dos células. En la práctica, recibe mucho más de la más cercana y, si se pone entonces bajo tensión, se conecta a dicha estación más cercana, en el sentido radio, es decir a la que le proporciona el nivel de campo radio eléctrico más elevado entre los seis mejores. En la zona de solapamiento, las emisiones de una estación no seleccionada por el terminal constituyen una señal parásita de interferencia, del mismo orden de magnitud que la señal útil de la célula de conexión. Además, debido a que las señales de las estaciones están constituidas por tramas temporales de igual estructura, el terminal no podría efectuar un filtrado específico del espectro para atenuar la señal parásita.

Para establecer la red radio, el operador dispone de una gama de frecuencias que le han sido concedidas y que constituyen un recurso caro. Dentro de esta gama, el operador reparte de manera regular frecuencias portadoras, o canales de transmisión, siendo suficiente el paso de frecuencia que separa a dos portadoras para que la interferencia entre los canales, teniendo en cuenta la selectividad de los receptores, permanezca inferior a un determinado umbral de buen funcionamiento.

Sin embargo, el número de valores de frecuencias portadoras disponibles es muy inferior al número de canales necesarios en la totalidad de la red. Por lo tanto es necesario utilizar varias veces el mismo valor de frecuencia dentro de la red, pero hace falta verificar que, dentro de cada célula proporcionada, el nivel de parásitos en la frecuencia de su portadora o sus portadoras, procedentes de las estaciones de las otras células de las cercanías, permanece por debajo del umbral de buen funcionamiento. En otras palabras, en cualquier punto de una célula es necesario garantizar un margen de seguridad entre el nivel de señal útil recibido y el nivel de señal parásita a la frecuencia considerada. Como una red comprende varios miles de estaciones que se perturban mutuamente, un cálculo de estas perturbaciones requiere un gran número de horas de cálculo por medio de un calculador clásico, de potencia media.

De manera clásica, para este cálculo, considerando una célula, se estima según un algoritmo, para las diversas frecuencias, sus perturbaciones mutuas con las células en alcance radio y se retiene la frecuencia correspondiente a la perturbación mínima. El algoritmo pasa a continuación al examen de una célula cercana para repetir estas etapas. Se realiza así, poco a poco, a través de la red, un recorrido de asignación de las frecuencias.

De esta forma, las diversas perturbaciones recibidas a las diversas frecuencias constituyen una matriz de requisitos para cada célula, que indica las ponderaciones de rechazo de las diversas frecuencias.

Se trata por lo tanto de un algoritmo de elección sistemática de gradiente local óptimo, dentro de cada célula, de una función perturbación, cuya variable “de salida” es la frecuencia, en el que el valor depende de la variable “de entrada” que es la perturbación.

Expresado en forma de imagen, se sigue por gravedad la línea de mayor pendiente de un valle. El documento EPA2-0847213 explica un procedimiento de este tipo.

Este algoritmo no es óptimo. En efecto, incluso si durante las elecciones de frecuencias de las células se pueden tener en cuenta perturbaciones que dichas células van a generar, no es costumbre cuestionar las elecciones iniciales, puesto que éstas condicionan la sucesión de elecciones para las células posteriores. Se trata de una cadena lógica que no se puede cuestionar.

Retomando la imagen anterior, no se puede volver a subir a lo largo de los flancos del valle para examinar si no sería más conveniente un valle cercano.

En otras palabras, el algoritmo es unidireccional aunque los requisitos de perturbación son “mutuos” y, por lo tanto, bidireccionales. Por consiguiente, el algoritmo está mal adaptado al problema y además su tiempo de convergencia hacia un plan de frecuencias es grande puesto que estos requisitos mutuos implican un gran número de estaciones mutuamente en alcance radio. La carga de cálculo varía sensiblemente de una forma exponencial con el número de estaciones (problema denominado NP-completo).

El presente invento tiene por objetivo al menos reducir, a igualdad del resto de cosas, el tiempo de convergencia del algoritmo.

Para ello, el invento se refiere a un procedimiento de determinación de un plan de un número determinado de frecuencias a atribuir a una pluralidad de estaciones de base de gestión de células de una red de radiotelefonía celular, procedimiento en el cual, un algoritmo ejecutado por un sistema de cálculo que dispone de un número determinado de frecuencias portadoras de comunicación radio,

a) elige una célula inicial determinada a priori,

b) estima, dentro de la célula considerada, niveles de perturbaciones a las diversas frecuencias procedentes de otras células en alcance radio,

c) asigna, dentro de la célula considerada, una frecuencia asociada a una perturbación mínima, y,

d) mediante la elección de otra célula del resto de la pluralidad a tratar, elabora progresivamente una cadena de células posteriores mutuamente en alcance radio repitiendo para cada una las dos etapas anteriores,

estando caracterizado el procedimiento por el hecho de que

e) el usuario del sistema fija previamente un umbral de perturbación mutua entre dos células cualesquiera,

f) el sistema compara los niveles de perturbaciones estimadas con el umbral,

g) el sistema define un resto de células eliminando del resto de la pluralidad de células a tratar las células asociadas a un nivel de perturbación inferior al umbral,

h) cuando se ha definido el citado resto de células elaborando así un primer tramo de cadena con células de frecuencias asignadas, el algoritmo elabora un segundo tramo de la cadena mediante asignación de frecuencias a las células no tratadas del resto buscando frecuencias diferentes para asignar a dichas células del resto mediante reiteración de las etapas e) y h) hasta que el resto sea un conjunto vacío, y

i) el algoritmo realiza la elaboración del primer tramo mediante una serie de ciclos truncados teniendo en cuenta, para cada célula a tratar, sólo un número limitado de las células perturbadoras que quedan por tratar y que superan el umbral, y la elaboración del segundo tramo se realiza mediante una serie de ciclos de examen exhaustivo teniendo en cuenta, para cada célula a tratar, la totalidad de las células perturbadoras que quedan por tratar.

De esta forma, las células en las cuales se realizan las etapas de atribución de las frecuencias se clasifican en dos sub-grupos tratados de forma sucesiva.

Preferentemente, el usuario o el algoritmo extrae del primer tramo algunas de las células para examinar si su incorporación al segundo tramo producirá una cadena de células con perturbaciones reducidas.

De esta manera, el algoritmo no converge según una pendiente monótona de optimización local, como se ha evocado anteriormente, sino que tiene en cuenta el entorno “a distancia” para examinar si es posible otra línea de mayor pendiente, a costa de una subida mediante la reintroducción de un perturbador fuerte. En concreto, se impide así un bloqueo cuando la línea de mayor pendiente desemboca en un “muro”.

Otro objetivo del invento es proporcionar un dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de determinación de un plan de un número determinado de frecuencias a atribuir a una pluralidad de estaciones de base (11 – 14) de gestión de células (1 – 4) de una red de radiotelefonía celular, procedimiento en el cual, un algoritmo ejecutado por un sistema de cálculo que dispone de un número determinado de frecuencias portadoras fi, fj de comunicación radio,

a) elige una célula inicial (1) determinada a priori, b) estima, dentro de la célula considerada (1), niveles de perturbaciones a las diversas frecuencias

procedentes de otras células (12 – 14) en alcance radio,

c) asigna, a la célula considerada (1), una frecuencia fk asociada a una perturbación mínima, y,

d) por elección de otra célula (2 – 4) del resto de la pluralidad a tratar, elabora progresivamente una cadena

de células posteriores mutuamente en alcance radio repitiendo para cada una las dos etapas anteriores, estando caracterizado el procedimiento porque

e) el usuario del sistema fija previamente un umbral Sh de perturbación mutua entre dos células

cualesquiera, f) el sistema compara los niveles de perturbaciones estimados con el umbral Sh, g) el sistema define un resto de célula eliminando del resto de la pluralidad de células a tratar, las células (3

– 4) asociadas a un nivel de perturbación inferior al umbral, y

h) cuando se ha definido dicho resto de células (2) elaborando así un primer tramo de cadena de células de frecuencias asignadas, el algoritmo elabora un segundo tramo de la cadena mediante asignación de frecuencias a las células no tratadas (3 -4) del resto buscando frecuencias diferentes para asignar a dichas células del resto mediante reiteración de las etapas e) y h) hasta que el resto sea un conjunto vacío, y

i) el algoritmo realiza la elaboración del primer tramo mediante una serie de ciclos truncados teniendo en cuenta, para cada célula a tratar (1), sólo un número limitado de células perturbadoras (2) que quedan por tratar y que superan el umbral Sh, y la elaboración del segundo tramo se realiza mediante una serie de ciclos de examen exhaustivo teniendo en cuenta, para cada célula a tratar, la totalidad de las células perturbadoras que quedan por tratar (3 -4).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el usuario o el algoritmo extrae, del primer tramo, algunas de las células para examinar si su incorporación en el segundo tramo producirá una cadena de células (1 – 4) con perturbaciones reducidas, mejorando así el plan de asignación de frecuencias.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el algoritmo tiene en cuenta los ficheros siguientes: -*.CON, el cual contiene la matriz de requisitos, a tener en cuenta, que es el resultado del cálculo del módulo REQUISITOS. -*.LID, el cual contiene el conjunto de células implicadas en la planificación de frecuencias, así como sus características: capacidad, tipo de partición,… -*.INT, el cual contiene la lista de células en las que el uso de ciertos canales está prohibido por el planificador y la lista de canales prohibidos para cada una de estas células.

- *.VOI, el cual contiene la lista de los vecinos y debe corresponder estrictamente con el fichero *.LID. -*.MRP, el cual contiene la descripción del corte de banda.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque en caso de resultado no satisfactorio comprende las etapas siguientes:

- corrección de la zona de servicio por el usuario mediante el uso de medios gráficos interactivos del sistema de cálculo;

- recálculo por el sistema de cálculo de las predicciones de perturbación para cada frecuencia de cada célula;

- modificación por el usuario y recálculo de la matriz de requisitos;

- preasignación de los canales por el usuario con la ayuda de medios interactivos del sistema de cálculo;

- recálculo del plan de frecuencias.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el usuario del sistema de cálculo realiza sobre el interfaz del sistema de cálculo, las operaciones que permiten

- seleccionar el menú que permite parametrizar y después calcular el plan de frecuencias;

- Parametrizar el cuadro de diálogo de manera que la frecuencia con menos interferencias sea asignado de forma prioritaria al canal BCCH;

- Tener en cuenta los canales preasignados durante la creación de la zona de servicio;

- Parametrizar el número de ciclos y de iteraciones necesarios para la eliminación de las interferencias fuertes;

- Indicar los canales de los que dispone el sistema de cálculo para el cálculo del plan de frecuencias en la zona de servicio que cubre la zona de definición del plan de frecuencia;

- Solicitar la verificación de las cercanías;

- Parametrizar los umbrales de interferencias en cocanal y en canal adyacente;

- Lanzar el cálculo del plan de frecuencias;

- Afinar, si es necesario, los valores de umbrales de interferencias en cocanal y en canal adyacente;

- Reducir en un segundo momento las otras interferencias, conservando al mismo tiempo la parametrización para la eliminación de las interferencias fuertes;

- Lanzar de nuevo el cálculo del plan de frecuencias;

- Verificar el resultado;

- Validar el plan de frecuencias;

6. Dispositivo de determinación de un plan de un número determinado de frecuencias a atribuir a una pluralidad de estaciones de base (11- 14) de gestión de células (1 – 4) de una red de radiotelefonía móvil, en el cual, un sistema de cálculo:

- dispone de una lista almacenada en memoria que contiene un número determinado de frecuencias portadoras fi, fj de comunicación radio,

- comprende medios para elegir una célula inicial (1) determinada a priori dentro de una zona geográfica definida en un mapa almacenado en memoria en el sistema de cálculo,

- estima mediante un programa de cálculo de perturbaciones, en la célula considerada (1), niveles de perturbaciones a las diferentes frecuencias procedentes de otras células (12 – 14) en alcance radio,

- asigna, dentro de la célula (1) considerada, una frecuencia fk asociada a una perturbación mínima, y almacena en memoria esta frecuencia en un fichero de las células resueltas,

- por elección de otra célula (2 – 4) del resto de la pluralidad a tratar, elabora progresivamente una cadena de células posteriores mutuamente en alcance radio repitiendo para cada una las dos etapas anteriores,

estando caracterizado el dispositivo porque comprende:

- medios interactivos que permiten al usuario del sistema fijar previamente un umbral Sh de perturbación mutua entre dos células cualesquiera,

- medios que permiten al sistema comparar los niveles de perturbaciones estimados con el umbral Sh,

- medios para definir un resto de células (2) eliminando del resto de la pluralidad de células a tratar, las células (3 – 4) asociadas a un nivel de perturbación inferior al umbral, y

- cuando se ha definido dicho resto de células (2) elaborando así un primer tramo de cadena de células de frecuencias asignadas, medios del citado sistema de cálculo elaboran un segundo tramo de la cadena mediante asignación de frecuencias a las células no tratadas (3 – 4) del resto buscando frecuencias diferentes para asignar a dichas células del resto mediante reiteración hasta que el resto sea un conjunto vacío,

- medios que permiten al sistema de cálculo elaborar el citado primer tramo mediante una serie de ciclos truncados teniendo en cuenta, para cada célula a tratar (1), sólo un número limitado de las células perturbadoras (2) que quedan por tratar y que superan el umbral Sh, y de elaborar el citado segundo tramo mediante una serie de ciclos de examen exhaustivo teniendo en cuenta, para cada célula a tratar, la totalidad de las células perturbadoras que quedan por tratar (3 – 4).

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual medios permiten al usuario o al algoritmo extraer, del primer tramo que constituye una lista tabú, algunas de las células para examinar si su incorporación en el segundo tramo producirá una cadena de células (1 – 4) con perturbaciones reducidas, mejorando así el plan de asignación de frecuencias.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 7 caracterizado porque comprende medios de almacenamiento en memoria y de consideración de los ficheros siguientes:

- *.CON, el cual contiene la matriz de requisitos a tener en cuenta, que es el resultado del cálculo del módulo REQUISITOS.

- *.LID, el cual contiene el conjunto de células implicadas en la planificación de frecuencias, así como sus características: capacidad, tipo de partición,…

- *.INT, el cual contiene la lista de células en las que el uso de ciertos canales está prohibido por el planificador y la lista de canales prohibidos para cada una de estas células.

- *.VOI, el cual contiene la lista de los vecinos y debe corresponder estrictamente con el fichero *.LID.

- *.MRP, el cual contiene la descripción del corte de banda.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8 caracterizado porque comprende medios de:

- corrección de la zona de servicio por el usuario mediante uso de medios gráficos interactivos del sistema de cálculo;

- recálculo por el sistema de cálculo de las predicciones de perturbación para cada frecuencia de cada célula;

- preafectación de los canales por el usuario con la ayuda de medios interactivos del sistema de cálculo;

- recálculo del plan de frecuencias.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9 caracterizado porque comprende medios que permiten:

- Seleccionar el menú que permite parametrizar y después calcular el plan de frecuencias.

- Parametrizar el cuadro de diálogo de forma que la frecuencia con menos interferencias sea asignada de forma prioritaria al canal BCCH;

- Tener en cuenta los canales preasignados durante la creación de la zona de servicio;

- Parametrizar el número de ciclos y de iteraciones necesarias para la eliminación de las interferencias fuertes;

- Indicar los canales de los que dispone el sistema de cálculo para el cálculo del plan de frecuencias en la zona de servicio que cubre la zona de definición del plan de frecuencia.

- Solicitar la verificación de las cercanías.

- Parametrizar los umbrales de interferencia en cocanal y en canal adyacente.

- Lanzar el cálculo del plan de frecuencias.

- Afinar (si es necesario) los valores de los umbrales de interferencia en cocanal y en canal adyacente.

- Reducir en un segundo momento las otras interferencias (conservando al mismo tiempo la parametrización para la eliminación de las interferencias fuertes).

- Lanzar de nuevo el cálculo del plan de frecuencias.

- Verificar el resultado.

- Validar el plan de frecuencias.