Способ и система анализа и проектирования сети связи (варианты)

Способ и система анализа и проектирования сети связи (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования системы радиосвязи. Техническим результатом является оптимизация рабочих характеристик системы. Способы основаны на использовании компьютерной модели физической среды. Устройства содержат средства для выбора элементов сети и отображения и хранения информации о параметрах элементов сети. 4 н. и 32 з.п. ф-лы, 19 ил.

Область изобретения

Настоящее изобретение, в основном, относится к технике и системам управления для проектирования сетей радиосвязи, конкретно к способу для обработки списка материалов в реальном времени при проектировании, оценке или оптимизации рабочих характеристик и/или стоимости системы радиосвязи, используя трехмерное (3-D) представление окружающей среды.

Описание предыдущих технических решений

По мере расширения области применения радиосвязи расчет зоны охвата радиочастотными сигналами внутри отдельных зданий и проникновение сигнала от наружных источников передачи в здания становится важным элементом проектирования для радиоинженеров, которые должны создавать и устанавливать системы сотовых телефонов, сети пейджинговой связи или новые системы и технологии радиосвязи, такие как персональные или локальные сети радиосвязи. Проектировщики часто должны точно определить, сможет ли данное местоположение радиочастотного приемопередатчика или сотового узла базовой станции обеспечить надежное обслуживание по всему городу, учреждению, зданию, местности или территории. Общей проблемой для систем радиосвязи является не отвечающая требованию зона обслуживания или "мертвая зона" в определенном месте, таком как конференц-зал. Теперь стало ясно, что внутренние беспроводные учрежденческие телефонные станции или местные радиосети (WLAN) могут стать бесполезными из-за помех от близко расположенных аналогичных систем. Стоимость внутридомовых и микросотовых устройств связи, которые обеспечивают зону уверенного приема в радиусе 2 километра, снижается, а рабочая нагрузка на инженеров и техников, которые должны устанавливать эти системы внутри зданий, резко возрастает. Быстрое инженерное проектирование и способы развертывания для микросотовых и внутридомовых систем жизненно необходимы для реализации экономически эффективных проектов.

Анализ зоны обслуживания радиосигналами, проникновение сигналов и помехи имеют особую важность по ряду причин. Инженер-проектировщик должен определить, сможет ли существующая большая внешняя система радиосвязи или макросотовая структура обеспечить достаточное покрытие по всему зданию или группе зданий (например, территории университета).

С другой стороны, радиоинженеры должны определить, будет ли покрытие в локальной области в достаточной степени дополняться другими существующими макросотовыми структурами, или необходимо добавить внутренние приемопередатчики или пикосоты. Местоположение этих структур критично, как с точки зрения стоимости, так и с точки зрения их эффективной работы. Если разрабатывается система внутренней радиосвязи, которая подвержена помехам со стороны сигналов внешней макросотовой структуры, проектировщик должен предвидеть, какая может ожидаться величина помехи и где она проявится внутри здания или группы зданий. С экономической точки зрения, очень важно разработать систему радиосвязи с минимальной стоимостью инфраструктуры оборудования, а также стоимостью ее эксплуатации. По мере того как разрастаются микросоты систем сотовой радиосвязи, эти вопросы должны решаться быстро, системным и воспроизводимым образом, без затруднений и излишних затрат.

Сейчас на рынке имеется много систем автоматизированного проектирования (CAD), которые могут использоваться для расчета среды, например учреждения или территории.

Примерами систем автоматизированного проектирования устройств радиосвязи являются “Wise” фирмы Lucent Technology, Inc., “Signal Upro” фирмы EDX, "Planet" фирмы Mobile System International, Inc. и Tems Light фирмы “Эрикссон”. На практике, однако, уже существующие здания или территории университетов спроектированы лишь на бумаге, и данные окружающей среды определить не просто. Бывает трудно или вообще невозможно собрать эту несопоставимую информацию и использовать данные для целей планирования и реализации внутренних и наружных систем радиосвязи, и каждая новая окружающая среда требует утомительного ручного форматирования данных, чтобы начать работу с компьютерными моделями прогнозирования радиосвязи.

Последние исследовательские работы, выполненные в лабораториях AT&T, Бруклинском Политехническом и Виргинском Технологическом институтах описаны в научных докладах и технических отчетах, озаглавленных "Измерение и прогнозирование распространения радиоволн на 908 МГц и 1,9 ГГц с использованием трехмерной трассировки лучей в условиях города" (Труды IEEE по транспортной технологии, т.48, №3, май 1999 г. С.Кирн, Б.Дж. Гуарино, мл., Т.М.Уиллис III, В.Эрцег, С.Дж. Фортун, Р.А.Валенцуэла, Л.У.Томас, Дж.Линг и Дж.Д.Мур (далее "Распространение радиоволн"), "Достижимая точность прогнозирования конкретного для данной местности затухания канала в стационарных средах" (Труды IEEE, т.48, №3, май 1999 г.), Л.Пиацци, и Х.Л.Беррони, "Затухание радиоканала и затухание проникновения в здания и вокруг зданий и деревьев на частоте 5,85 ГГц", (Труды IEEE по связи, т.46, №11, ноябрь 1998 г.) Г.Дургин, Т.С.Раппапорт и X.Ху, "Техника прогнозирования распространения радиоволн и компьютерное моделирование каналов для встроенных микросистем радиосвязи, годовой отчет АПИР (Агентства перспективных исследовательских разработок), технический отчет MPRG, MPRG-TR-94-12, июль 1994 г., 14, с., Технологический институт Виржинии, Блэксберг, Т.С.Раппапорт, М.П.Кушик, Дж.К.Либерти, К.Пендьюла и Т.П.Субраманиан; "Техника прогнозирования распространения радиоволн и компьютерное моделирование каналов для встроенных микросистем радиосвязи", технический отчет MPRG, MPRG-TR-95-08, июль 1995 г., 13 стр., Технологический институт Виржинии, Блэксберг, Т.С.Раппапорт, М.П.Кушик, К.Картер и М.Ахмед; "Использование топографических карт с информацией о зданиях для определения мест размещения антенн и покрытие спутника системы глобального позиционирования для детектирования и трассировки радиосигнала в городских условиях", технический отчет MPRG MPRG-TR-95-14, 15 сентября 1995 г., 27 стр., Технологический институт Виржинии, Блэксберг, Т.С.Раппапорт, М.П.Кушик, М.Ахмед, К.Картер, "Использование топографических карт с информацией о здании для определения места расположения антенн для детектирования и трассировки радиосигналов в городской среде", технический отчет MPRG MPRG-TR-95-19, ноябрь 1995 г., 184 стр., Технологический институт Виржинии, Блэксберг, М.Картер, П.Кушик, У.Ньюхолл, Р.Кидмор, Н.Занг и Т.С.Раппапорт; "Средство проектирования комплексных систем внутридомовой и сотовой радиосвязи", MPRG-TR-97-13, июнь 1997 г., 122 стр., Технологический институт Виржинии, P.P.Скидмор и Т.С.Раппапорт; "Предсказанное затухание для г. Росслин, штат Виржиния", MPRG-TR-94-20, 9 декабря 1994 г., 19 стр., Технологический институт Виржинии, Блэксберг, С.Сандху, П.Кушик и Т.С.Раппапорт; "Предсказанные затухания каналов для г. Росслин, штат Виржиния, “Второй комплект предсказаний для проекта ORD по предсказанию зависящего от местности распространения радиоволн”, MPRG-TR-95-03, 5 марта 1995 г., 51 стр., Технологический институт Виржинии, Блэксберг, С.Сандху, П.Кушик и Т.С.Раппапорт.

Эти работы и технические отчеты иллюстрируют состояние техники моделирования и зависимость от местности распространения радиоволн и показывают трудность получения баз данных для городской среды такого города, как Росслин, штат Виржиния. Поскольку вышеупомянутые работы описывают сравнение в ходе исследования измеренного покрытия сигнала с прогнозируемым, эти работы не раскрывают системную, быструю и воспроизводимую методологию для создания базы данных среды, и они не описывают способы анализа рабочих характеристик системы или визуального наблюдения и оценки размещения различных узлов радиооборудования, которые требуются для обеспечения сигналов при реализации системы радиосвязи в этой среде. Хотя имеется много способов, подходящих для проектирования сетей радиосвязи, обеспечивающих должное покрытие зоны обслуживания, нет гарантии, что система будет экономически эффективна. Например, если даже охват зоны, обеспечиваемый выбранной инфраструктурой радиосвязи, будет более чем достаточным, общая стоимость системы может оказаться слишком высокой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью изобретения является разработка быстрого и автоматизированного способа для создания списка материалов и информации о стоимости в реальном времени, по мере того, как определяются узлы для желаемой системы радиосвязи и заменяются сменными узлами с одновременным прогнозом рабочих характеристик системы радиосвязи. Этот автоматический способ для сравнения в реальном времени стоимости и характеристик конкурирующих продуктов или конкурирующих методологий проектирования представляет значительную ценность для радиоинженеров и обеспечивает заметное усовершенствование по сравнению с известной техникой.

В соответствии с настоящим изобретением, проектировщик строит модель желательной системы радиосвязи и определяет каждый узел, необходимый для обеспечения достаточно устойчивой или оптимальной работы системы в реальном времени, что включает определение каждого узла системы и обеспечиваемых им рабочих характеристик и стоимости.

Используя этот способ, пользователь может быстро изменять физическое местоположение узлов в системе радиосвязи, чтобы исследовать альтернативные конфигурации, которые могут включать различные узлы, такие как антенны и кабели, или использовать различные способы распределения радиочастот и/или различные типы систем коаксиальных или оптических разветвителей и т.п. Экономические параметры включают цену узлов и стоимость их установки. По мере изменения системы по определенным сценариям, одни узлы заменяются другими, изменяется длина кабелей; антенны и базовые станции перемещаются на свои новые места и т.д. Каждый раз, когда какой-либо узел добавляется к системе или удаляется из нее, перечень материалов автоматически корректируется, и стоимость узлов, общая стоимость и измененные параметры рабочих характеристик системы становятся немедленно доступными проектировщику. Проектировщик может выбирать и заменять узлы на менее дорогие. Рабочие характеристики системы автоматически корректируются по мере того, как сделан выбор по стоимости, чтобы позволить проектировщику сразу оценивать изменения в рабочих характеристиках и стоимости системы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеуказанные и другие цели, аспекты и преимущества будут лучше поняты из последующего подробного описания предпочтительного варианта изобретения со ссылкой на чертежи.

На фиг.1 представлен пример упрощенного плана этажа здания;

на фиг.2 показано реальное проникновение излучаемых радиочастот в здание от макросотовой структуры (макроячейки);

фиг.3 показывает упрощенный план этажа здания, включая наружную макросотовую структуру и внутреннюю базовую станцию;

на фиг.4 показан общий план фиг.3, но с измененной базовой станцией с устройством подавления помех;

фиг.5 - блок-схема общего способа, используемого для проектирования сети радиосвязи;

фиг.6 - блок-схема способа, используемого для получения оценок на основании полевых измерений;

фиг.7 - блок-схема способа, используемого для сопоставления наилучших параметров распространения с данными измерений;

фиг.8 - блок-схема способа прогнозирования;

фиг.9А и 9В представляют собой подробную блок-схему способа для создания проекта сети радиосвязи и определения ее достаточности;

фиг.10 - блок-схема, показывающая способ для использования точек наблюдения во время перемещения или изменения антенны;

фиг.11 - упрощенный план этажа здания с базовой станцией и выбранными точками наблюдения;

фиг.12 - диалоговый блок отображения местоположения выбранных точек наблюдения и выбора отображаемой информации;

фиг.13 - упрощенный план этажа здания с базовой станцией и начальными значениями интенсивности принятого сигнала (RSSI) для выбранных точек наблюдения;

фиг.14 - упрощенный план этажа здания с перемещенной базовой станцией и измененными значениями RSSI для выбранных точек наблюдения;

фиг.15 - упрощенный план этажа здания с реконструированной базовой станцией и измененными значениями RSSI для выбранных точек наблюдения;

фиг.16 показывает итоговую спецификацию материалов для чертежа предпочтительного варианта изобретения;

фиг.17 показывает итоговую спецификацию материалов для чертежа после того, как к базе данных была добавлена стоимость по предпочтительному варианту изобретения; и

фиг.18 - блок-схема, показывающая общий способ настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проектирование систем радиосвязи

Пользуясь настоящим способом, радиоинженер может оценить окружающую радиочастотную среду системно, структурным способом, путем быстрой оценки интенсивности сигнала или уровней помех, или путем измерениям других параметров системы радиосвязи. Данный вариант предназначен специально для использования с комплектом оборудования SitePlanner, Wireless Valley Communication, Inc. из Блэкберга, Виржиния. Однако опытным специалистам понятно, что этот способ может быть применен и к другим продуктам, известным в настоящее время, или которые могут быть разработаны в будущем. (Site Planner - торговая марка фирмы Wireless Valley Communications, Inc.)

Обратимся теперь к фиг.1, на которой показан двухмерный упрощенный пример плана этажа здания. В способе используются трехмерные компьютерные изображения здания или совокупности зданий и/или окружающей местности и растительности. Однако для простоты изображения используется двухмерное (2-D) изображение. Различным физическим объектам окружающей среды, таким как наружные стены 101, внутренние стены 102 и перекрытия 103, присваиваются соответствующие физические, электрические и эстетические значения. Например, наружным стенам 101 может быть присвоено затухание в 10 дБ, сигналам, проходящим через внутренние стены 102, может быть присвоено затухание 3 дБ, и окна 104 могут иметь затухание радиосигналов 2 дБ. В дополнение к затуханию, препятствиям 101, 102 и 103 присваиваются другие параметры, включая коэффициенты отражения и неровности поверхности. Расчетные частичные величины затухания электрических параметров могут быть получены из опубликованных результатов измерений распространения радиоволн, полученных из полевых экспериментов, или частичные затухания отдельного объекта могут быть непосредственно измерены и немедленно оптимизированы с использованием настоящего изобретения совместно с теми способами, которые описаны в одновременно рассматриваемой заявке №09/221985, озаглавленной "Система для создания базы данных компьютерной модели сети радиосвязи", зарегистрированной Т.С. Раппапортом и P.P. Скидмором. После того как определены соответствующие физические и электрические параметры, в базу данных трехмерного здания может быть помещено любое количество узлов оборудования источников радиочастотного излучения, интенсивности принятых сигналов, (RSSI), пропускная способность сети, частота появления ошибок в битах или кадрах, причем отношения несущая - помеха могут быть выведены через графопостроитель непосредственно на компьютерный чертеж (CAD).

База данных трехмерной окружающей среды может быть получена многими способами. Анализ пропускной способности сети, планирование частот, анализ помех от соседнего канала могут быть выполнены по данному изобретению одновременно с определением зоны радиочастотного охвата. Другие показатели рабочих характеристик системы легко могут быть включены опытными специалистами в базу данных через хорошо известные уравнения.

На фиг.2 представлено реальное проникновение радиочастот в здание от удаленной макросотовой структуры, расположенной в пределах прямой видимости через распределенную антенну без потерь. Обратимся к фиг.2, на которой изображено несколько окон 104 и даже большое застекленное фойе 105 на северной стене здания, так что проникновение радиочастот в эту часть здания достаточно хорошее, как показано контурными линиями 108 и 109 для 0 дБ и - 0 дБ соответственно. Даже если это так, внутренние стены 102 снижают уровни сигнала в некоторых помещениях ниже минимально допустимой величины, которая еще может использоваться при интенсивности сигнала около -90 дБ, особенно в некоторых из южных помещений, как показано контурной линией 110. Соответственно, зона обслуживания от макросотовой структуры там, вероятно, будет недостаточной.

Другие внешние макросотовые структуры могут быть смоделированы таким же образом, и могут быть нанесены контуры интенсивности их сигналов, чтобы определить, сможет ли передача на другую станцию компенсировать недостаток макросотовой структура к северу от здания. Если не сможет, то при необходимости легко можно добавить внутренние пикосоты (и их распределенные системы фидеров и антенн), чтобы дополнить покрытие, обеспечиваемое этими макросотовая структурами, и их эксплуатационные характеристики могут быть проверены с использованием предлагаемого способа.

Математические модели распространения радиоволн, используемые для прогнозирования и оптимизации расположения антенн в желаемой окружающей среде, могут включать множество моделей технологии прогнозирования, такие как описанные в ранее приведенных технических отчетах и работах и работе "Интерактивное моделирование области покрытия и конструкции системы для систем радиосвязи в многоэтажных зданиях, SMT", IEEE ICUPS, труды 1996 г., P.P.Скидмор, Т.С.Раппапорт и Л.Абботт, включенные здесь в виде ссылки. Некоторые простые модели также кратко описаны в "SitePlanner 3.16 для Windows 95/98/NT “Руководство пользователя" (Wireless Valley Communications, Inc., 1999 г.), включенном сюда в виде ссылки. Опытным специалистам не составит труда применить к этому способу другие модели характеристик системы.

Во многих случаях главным фактором, ограничивающим рабочие характеристики, являются помехи, а не интенсивность радиосигнала, из-за возросшего использования радиосвязи. При использовании этого способа очень просто выполнить моделирование помех на установленной или рассматриваемой системе от какого-либо источника. Предположим, например, что внутренней системе радиосвязи выделен набор частот, идентичный таковому внешней системы радиосвязи. Хотя внутренняя система может обеспечить достаточную интенсивность принимаемого сигнала во всех своих областях покрытия, помехи от наружной системы могут все же сделать внутреннюю систему радиосвязи неэффективной в определенных помещениях здания.

Однако при моделировании и анализе помех следует быть осторожным, поскольку вредное воздействие может также зависеть от техники и/или технологии обработки сигнала, а не только от уровней мощности сигнала. Например, некоторая географическая область может иметь одинаковую узкую полосу и/или широкую полосу в диапазоне 800 МГц, например, с усовершенствованной системой мобильной радиотелефонной связи (AMPS) и системой многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), но пользователи, использующие любую из этих технологий, могут работать одновременно, если их соответствующие процессы демодуляции подавляют помехи, создаваемые посторонней системой. Данный вариант этого изобретения позволяет пользователю выбирать технологию радиоинтерфейса, используемую спроектированной системой радиосвязи, и соответственно этому автоматически корректировать прогнозирование помех.

На фиг.3 показан другой примерный вариант офисного здания, в котором имеется внутренняя система радиосвязи 107. В этом примере технология AMPS 800 МГц назначена обоим передатчикам 106 и 107. Могут быть также выбраны другие стандарты и технологии радиосвязи, такие как CDMA и глобальная система мобильной связи (GSM).

В настоящем изобретении используется база данных для представления точных стандартов физического радиоинтерфейса в широком диапазоне технологий, и система может быть легко модифицирована для будущих стандартов интерфейса. По мере разработки новых технологий, опытный специалист сможет легко модифицировать это изобретение, чтобы оно включало и эти новые технологии.

Внешняя система радиосвязи 106 интерферирует с внутренней сетью, и этот эффект проверяется, вычерчивая контуры C/I 111 и 112 при 0 дБ и -30 дБ соответственно для внешней системы и вычерчивая контуры C/I 113 и 114 при 0 дБ и - 30 дБ для внутренней системы. Контур 114 0 дБ показывает, что уровни желательного и мешающего сигналов равны, в результате чего сигнал мешающей внешней системы преобладает в областях вне этого контура. Очевидно, что внутренняя сеть становится бесполезной в большинстве помещений здания. Имеется целый ряд возможных решений, которые могут быть проанализированы проектировщиком, использующим настоящее изобретение.

Одно из этих решение состоит в том, чтобы изменить месторасположение антенны внутренней системы или увеличивать передаваемую мощность, добавляя большее количество узлов, или выбрать другой набор частот. Эти изменения могут быть сделаны простым щелчком мыши в предлагаемом способе изобретения, так что новые частотные каналы, месторасположение антенны или альтернативные антенные системы (такие как встроенные в здании распределенные системы, направленные антенны или излучающие фидеры) могут быть быстро оценены, устраняя таким образом догадки и/или дорогостоящие эксперименты на месте с использованием реальных аппаратных средств. Вместо отображения контуров охвата или помехи настоящее изобретение также позволяет пользователю определять фиксированные или подвижные точки наблюдения, которые сразу указывают или отображают предсказанные рабочие характеристики чрезвычайно в определенных точках среды.

Например, на фиг.4 показано, каким образом та же самая внутренняя система радиосвязи фиг.3 может обеспечивать адекватную защиту C/I, когда она связана с распределенной внутренней антенной системой, состоящей из двустороннего разветвителя 401 (потери 3 дБ + вносимые потери) и двух трасс кабеля 402 длиной 40 футов к широко используемым внутренним всенаправленным антеннам 403. При взгляде на новые линии контура 111 и 215 с уровнем 0 дБ показа, становится ясно, что охват внутри здания становится адекватным; наружная система 106 больше не вызывает существенных помех в большинстве частей здания. Точки наблюдения позволяют пользователю немедленно определять охват участка или другие системные рабочие характеристики без необходимости ожидания результатов вычислений и отображения графиков контура.

Способ позволяет моделировать любой тип распределенной антенной системы в течение нескольких секунд при непрерывном контроле и анализе составляющих и затрат на установку конечного бюджета линии связи, как описано ниже, включая альтернативные решения по ходу работы с минимальными предположениями и без затраты времени.

В настоящем варианте изобретения проектировщик идентифицирует месторасположение трехмерной базы данных окружающей среды, где некоторые уровни рабочих характеристик системы радиосвязи желательны или критичны. Эти места, называемые "точками наблюдения", являются точками в трехмерном пространстве, которое проектировщик идентифицирует, визуально указывая и/или щелкая мышью или другим устройством ввода данных в точке желательного местоположения в трехмерной базе данных окружающей среды. Любое число таких точек наблюдения может быть помещено в любом месте трехмерной среды. Точки наблюдения могут быть обозначены до прогнозирования рабочих характеристик в данной системе радиосвязи или могут быть динамически созданы пользователем в любое время при вычислении рабочих характеристик системы радиосвязи, используя ту же самую точку и методику работы с мышью, описанную выше.

Точки наблюдения обеспечивают графическую и/или текстовую обратную связь проектировщику в отношении рабочих характеристик системы радиосвязи по всей среде. В зависимости от типа визуальной обратной связи, желательной для проектировщика, точки наблюдения могут иметь вид одного или нескольких следующих параметров:

вычисленное число, отображаемое как текст, который представляет полученную интенсивность сигнала, отношение сигнал-помеха (SNR), отношение сигнал-шум (SNR), частоту ошибок кадра (FER), частоту ошибок в разряде (BER) или другую метрику рабочих характеристик системы радиосвязи;

небольшая область одного цвета, плотность и/или оттенок которого изменяется относительно некоторой вычисленной метрики рабочих характеристик системы радиосвязи;

цветные линии, связывающие местоположение точки наблюдения с местоположением одной или нескольких антенн в системе радиосвязи,

где цвет, толщина, и/или иная физическая характеристика соединения изменяется относительно некоторой вычисленной рабочей метрики системы и зависит от того, анализируется ли прямой или обратный канал системы радиосвязи;

иной вид, заложенный проектировщиком; или

любая комбинация вышеупомянутых параметров.

Во всех случаях графическое и/или текстовое представление каждой точки наблюдения приводится к реальному времени в результате мгновенного вычисления метрики рабочих характеристик системы радиосвязи, которая связана с трехмерной базой данных окружающей среды, и инициализирована динамическими изменениями в конфигурации системы радиосвязи, и/или точка наблюдения позиционируется пользователем. Например, если пользователь снова изменяет местоположение антенны, используя мышь или другое устройство ввода данных, влияние выполнения этой операции на общую эффективность системы радиосвязи вычисляется и результаты отображаются через изменения вида точек наблюдения. Кроме того, числовые значения, предсказанные в точках наблюдения, отображаются в виде итога в окне диалога и записываются в текстовый файл для более позднего анализа. Этот процесс описан более подробно в последующих разделах.

В предпочтительном варианте изобретения используется трехмерная база данных окружающей среды, содержащая информацию, полезную для прогнозирования рабочих характеристик системы радиосвязи. Эта информация включает, но не ограничена местоположением и физическими и электромагнитными свойствами препятствий в пределах трехмерной среды, где таким препятствием может быть любой физический предмет или пейзаж окружающей среды (например, стены, двери, окна, здания, деревья, особенности ландшафта и т.д.), так же как положение и физические и электрические свойства аппаратных средств связи, которые используются или моделируются в среде.

Проектировщик идентифицирует местоположение и тип всего оборудования системы радиосвязи в пределах трехмерной базы данных окружающей среды. Этот процесс "выбор точки и нажатие кнопки мыши" включает действия проектировщика, выбирающего желательный элемент из компьютерной базы данных и визуальное позиционирование, присвоение адресов и соединение различных аппаратных средств трехмерной базы данных окружающей среды для формирования законченной системы радиосвязи.

Предпочтительный вариант компьютерной базы данных подробно описан ниже.

Законченная связанная сеть аппаратных узлов (обычно именуемая распределенной антенной) предпочтительно собирается, используя операции графического интерфейса “перетащить и оставить” или “захват и размещение”, и графически отображается наложением на трехмерную базу данных окружающей среды. При этом используется электромеханическая информация по каждому узлу с помощью библиотеки запасных частей, чтобы описать физические рабочие характеристики системы радиосвязи (например, данные по шуму системы, характеристики излучения антенны, используемые частоты и т.д.). Эта информация используется непосредственно при прогнозе метрики рабочих характеристик системы радиосвязи и подробно обсуждена ниже.

Настоящее изобретение представляет собой кардинальное усовершенствование известного устройства, обеспечивая разработчика немедленной обратной связью по метрикам рабочих характеристик системы радиосвязи, как только пользователь изменяет физическое расположение передатчика, приемников и других узлов или изменяет антенную систему иным образом. В данном варианте для осуществления указанной операции используется концепция точек наблюдения. Проектировщику доступны различные способы отображения и широкий диапазон параметров настройки для оптимизации размещения антенны, основанные на значениях рабочих характеристик системы радиосвязи, отображаемых в каждой точке наблюдения. Специалист в данной области понимает, что описываемые здесь точки наблюдения могут быть использованы в различных других устройствах. Описание различных методов, осуществленных в данном изобретении, приведено ниже.

Один из вариантов способа позволяет проектировщику динамически изменять положение, ориентацию и/или тип любого аппаратного средства, используемого в системе радиосвязи, смоделированной в трехмерной базе данных.

Используя эту методику, проектировщик может идентифицировать точки наблюдения, представляющие критические области трехмерной окружающей среды, которые требуют определенного уровня работы системы радиосвязи. Такие области могут включать исполнительного директора компании, зал заседаний, городской парк или кабинет дежурного хирурга. Затем проектировщик выбирает представляющий интерес узел системы радиосвязи. В настоящем изобретении, например, это может быть выбор антенны или излучающего фидера, однако квалифицированный специалист в данной области может видеть, что этим узлом может быть любой физический компонент антенной системы. Как только желательный аппаратный элемент выбран, проектировщик может начинать изменения в состоянии элемента. Например, перемещая мышь или другой курсор устройства ввода данных, пользователь может эффективно перемещать выбранный элемент в другое положение в трехмерной базе данных окружающей среды. Это позволяет пользователю, визуально перемещающему курсор мыши, работать в реальном времени, так что курсор постоянно находится в других частях трехмерной базы данных. Настоящее изобретение дополнительно вычисляет рабочие характеристики системы радиосвязи, основанные на RSSI, SIR, SNR, FER, BER или другой метрике, включая желательное изменение пользователем положения выбранного элемента.

Вычисления объединяют электромеханические свойства каждого элемента в системе радиосвязи (например, данные по шуму, потери на затухание или усиление, диаграмма направленности антенны, электромагнитные свойства трехмерной базы данных окружающей среды и способы распространения радиоволн (подробно описано ниже), чтобы обеспечить оценку рабочих характеристик системы радиосвязи. Вычисления выполняются в каждой точке наблюдения, выделенной пользователем, и графическое отображение точки наблюдения обновляется, чтобы отразить результат вычислений.

Поскольку пользователь перемещает курсор мыши и снова устанавливает выбранный элемент, общие рабочие характеристики системы радиосвязи могут быть изменены. Например, если выбранным узлом является антенна, изменение положения антенны изменяет точку возникновения радиосигналов или радиоизлучения от антенны и может, таким образом, значительно изменить прием соответствующего радиочастотного сигнала по всей среде. Поскольку графическое отображение точек наблюдения обновляется в реальном времени по мере повторного позиционирования выбранного узла, проектировщик обеспечивается мгновенной обратной связью по модифицированным рабочим характеристикам системы радиосвязи и может быстро принять решения по проектированию на основе жизнеспособности различных предложенных месторасположений и/или конфигураций системы радиосвязи.

В дополнение к описанным выше функциональным возможностям, проектировщик свободен в выборе дополнительных точек наблюдения в любом местоположении в трехмерной базе данных окружающей среды в любое время при прогнозе рабочих характеристик системы радиосвязи. В данном варианте нажатие кнопки мыши или другого устройства ввода данных в желательном положении в трехмерной базе данных окружающей среды создает новую точку наблюдения в выбранном положении, которое затем обновляется по всей оставшейся области прогноза рабочих характеристик.

Аналогичным образом предпочтительный вариант дает возможность проектировщику переориентировать выбранную антенну в реальном времени по отношению к любой оси координат в процессе обновления графического отображения всех вычерченных точек наблюдения, чтобы отобразить измененную метрику рабочих характеристик системы радиосвязи в результате новой ориентации антенны.

Точно также проектировщик может заменять существующий аппаратный элемент в системе радиосвязи любым другим элементом, доступным из библиотечного списка. При этом изменения рабочих характеристик системы радиосвязи в результате замены отражаются на графическом дисплее точек наблюдения.

Аналогичным образом проектировщик может выборочно включить или исключить любой набор элементов в системе радиосвязи при выборе элементов с использованием вычисления рабочих характеристик системы радиосвязи. Например, проектировщик может проанализировать влияние повторного установления одиночной антенны или рассмотреть общий эффект на точки наблюдения при новом позиционировании индивидуальных антенн в сети радиосвязи, состоящей из дополнительных фиксированных антенн.

Аналогичным образом проектировщик может сделать точки наблюдения мобильными. Иными словами, вместо позиционирования точки наблюдения и использования графического отображения точки наблюдения, указывающего на изменяющийся показатель работы системы радиосвязи, проектировщик может идентифицировать точку наблюдения, положение которой изменяется, но чье графическое отображение остается постоянным. В этом сценарии положение точки наблюдения флуктуирует по линейной траектории между самой точкой и текущим положением курсора мыши, пока не будет найдено положение в пределах трехмерной базы данных, в котором поддерживается нужный уровень рабочих характеристик системы радиосвязи. Например, проектировщик может создавать точку наблюдения, чтобы поддержать постоянное графическое отображение, идентичное интенсивности принятого сигнала -65 дБм. При использовании пользователем повторного позиционирования, реориентации или иного изменения элементов в системе радиосвязи точка наблюдения непрерывно изменяет свое положение в пределах трехмерной базы данных окружающей среды до тех пор, пока не будет найдено положение, в котором определяется расчетное значение интенсивности принятого сигнала - 65 дБм.

В дополнение к предоставлению проектировщику возможностей реориентации антенны и/или замены узлов системы радиосвязи в реальном времени при визуальном анализе воздействия таких изменений в выбранных точках наблюдения в трехмерной базе данных пользователь может выбрать поддержку текущей конфигурации системы радиосвязи и создать одну мобильную точку наблюдения. Созданная таким образом точка наблюдения динамически может быть установлена пользователем в трехмерной базе данных окружающей среды в реальном времени простым перемещением курсора мыши. Перемещение курсора мыши в нужное положение в трехмерной базе данных окружающей среды эквивалентно переустановке точки наблюдения, чтобы она соответствовала данному месторасположению. В настоящем изобретении эта методика используется для того, чтобы мобильная точка наблюдения представляла мобильного пользователя в трехмерной базе данных окружающей среды. Как и в предыдущих сценариях, графическое отображение точки наблюдения обновляется в реальном времени, чтобы отразить прогнозируемую метрику рабочих характеристик системы радиосвязи в точке наблюдения.

Проектировщик может выбрать отдельные подмножества элементов системы радиосвязи, чтобы вовлечь их в вычисления рабочих характеристик системы радиосвязи. Таким образом, графическое отображение точки наблюдения может о