專利名稱：基于沃爾什碼應用的負載均衡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信系統(tǒng)，尤其涉及利用多個載波在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)負載均衡。
無線通信系統(tǒng)使用碼分多址(CDMA)調(diào)制技術(shù)，以使多個系統(tǒng)用戶彼此之間通信。這種系統(tǒng)的工作是利用擴展序列以及正交擴展序列編碼每個信號來實現(xiàn)的，擴展序列諸如偽隨機噪聲(PN)碼，正交擴展序列諸如沃爾什碼。這種編碼可以在接收機中實現(xiàn)信號分離以及信號重構(gòu)。在典型的CDMA系統(tǒng)中，對于每個信道使用不同的擴展序列來實現(xiàn)通信。這導致了多個被傳送的信號共享同一帶寬。通過從所有信號中去擴展一個信號來從通信信道中恢復特定的傳送信號。去擴展是通過使用一個已知的用戶去擴展序列來實現(xiàn)的，其中該用戶去擴展序列與發(fā)射機中實施的擴展序列相關(guān)。


圖1描述了CDMA系統(tǒng)100。由CDMA系統(tǒng)100所服務的地理性區(qū)域被分成多個空間上明顯不同的區(qū)域，這些區(qū)域被稱為“小區(qū)”。盡管小區(qū)102,104,106被示意為蜂窩形的六邊形，每個小區(qū)實際上是不規(guī)則的形狀，這取決于圍繞該小區(qū)的地形的形狀。每個小區(qū)102,104,106分別包含一個基站112,114,116。每個基站112,114和116包括與移動交換中心(MSC)120通信的設備，該移動交換中心連接到諸如公共交換電話網(wǎng)(PSTN)的本地和/或長途傳輸網(wǎng)122。每個基站112,114,116也包括無線電設備和天線，基站利用這些無線電設備和天線與移動終端124,126通信。
移動終端124,126經(jīng)過在此被稱為反向控制信道的通信信道向基站112,114,116傳送控制信息，并且經(jīng)過在此被稱為反向業(yè)務信道的通信信道上傳送語音和數(shù)據(jù)。反向控制信道包括接入信道。移動終端124,126使用該接入信道用以響應于尋呼、在系統(tǒng)中登記以及呼叫發(fā)起，移動終端通過該呼叫請求來自基站的前向業(yè)務信道。
基站112,114和116經(jīng)過在此被稱為前向控制信道的通信信道向移動終端124,126傳送控制信息，并且經(jīng)過在此被稱為前向業(yè)務信道的通信信道上傳送語音和數(shù)據(jù)。前向控制信道包括導頻信道以及尋呼信道。導頻信道允許移動終端獲得前向信道的定時，并且向移動終端提供用于前向信道的相位基準。尋呼信道用于傳輸控制信息，并且用于從基站向移動終端尋呼。
CDMA系統(tǒng)100可以具有多個載波，每個載波將包括上述的通信信道。
圖2更加詳細地示出了基站112?；?12包括控制器130，一個接收部分以及一個發(fā)射部分，基站112也包括天線160，放大器(未示出)以及外設硬件(未示出)。
接收部分包括一個在此被稱為接收機45的RF接收機部分，以及一個基帶接收機部分(未示出)。
發(fā)射部分包括一個在此被稱為發(fā)射機40的RF發(fā)射機部分，以及一個包括信道設備150和155的基帶發(fā)射機部分。盡管僅示出了兩個信道設備，但基站可以包括更多或更少的信道設備?？刂破?30通過控制總線170連接到接收機145、發(fā)射機140以及信道設備150和155。每個信道設備150和155包括多個信道單元。信道設備一般是包含信道單元和控制器的設備，這允許對信道單元進行分組，以便于安裝和使用。或者，不使用信道設備且將信道單元直接耦合到控制器130。信道單元被要求用于由基站所處理的每個呼叫。信道單元利用擴展碼來編碼數(shù)據(jù)。例如，信道單元利用沃爾什碼編碼數(shù)據(jù)信號，并且接著利用PN碼編碼該結(jié)果。盡管在每個信道設備中僅示出了三個信道單元，但每個信道設備也可以包括更多或者更少的信道單元。信道單元的輸出被以數(shù)字的方式組合，以形成一個組合的基帶信號。該組合的基帶信號接著經(jīng)過數(shù)據(jù)總線198輸入發(fā)射機150。發(fā)射機稍微放大該信號，并且使用該信號來調(diào)制一個載波。調(diào)制后的載波接著被在放大器中放大，并且經(jīng)過天線160傳送到移動終端124。
當CDMA系統(tǒng)100具有多個載波時，對于每個載波來說，基站包括一個接收部分和一個發(fā)射部分，而且，當小區(qū)具有多個扇區(qū)時，上述基站設備對于每個扇區(qū)都是重復的。
移動終端124為了在CDMA系統(tǒng)100中建立一個呼叫，向基站112傳送一個對于通信信道的請求。移動終端124在載波的接入信道上傳送該請求。在這種情況下，基站112接著將向移動終端傳送識別該通信信道所需要的信息?；蛘?，基站112可以確定哪個載波被指配給該移動終端。如果移動終端被指配了在其上接收請求的載波，則基站112在該載波上指配一個通信信道給移動終端124，并且接著向該移動終端傳送識別該通信信道所需要的信息。如果移動終端被指配了一個不是在其上接收請求的載波，則基站112向移動終端傳送新載波的身份。移動終端124接著在該新載波的接入信道上傳送對于通信信道的請求?；?12接著在新載波上指配一個通信信道到該移動終端124，并且在新載波的尋呼信道上傳送識別該通信信道所需要的信息?；竞鸵苿咏K端接著在該通信信道上通信，該通信信道一般是一個業(yè)務信道。
可以在一個載波上同時傳送的信號數(shù)量(因此也是呼叫數(shù)量)由兩種因素所限制。第一種限制因素是每個扇區(qū)中指配給該載波的信道單元數(shù)量。當每個扇區(qū)中所有指配給該載波的信道單元都由正在進行的通話所占據(jù)時，該載波上的新呼叫將被阻塞，因為沒有信道單元可以用于處理該新呼叫的信號。第二種限制因素是基站設備，尤其是放大器在擴展時間周期上工作的功率電平。由基站所傳送的功率電平不應超過基站設備在擴展時間周期上工作的功率電平。該載波上呼叫的總功率在下面兩種情況下可以增加1)當系統(tǒng)中增加一個呼叫時；2)當該扇區(qū)中的噪聲電平增加時，在這種情況下，將需要增加每個呼叫的功率電平，以補償較高的噪聲電平。當基站的一個扇區(qū)中的所有呼叫的總功率在或者高于基站設備工作的功率電平時，該載波上的一個新呼叫可能被阻塞，以保護基站設備。
當基站112不再做出哪個載波指配給新呼叫的確定，且僅允許移動終端在其傳送請求的載波(在此被稱為原始載波)上與基站通信時，就可能出現(xiàn)問題。在這種情況下，即使由基站112所使用的其他載波能夠接收該呼叫，新的呼叫也可能被阻塞。新的呼叫可能由于以下兩種原因中的一種所阻塞。第一種原因在于，在設置呼叫的扇區(qū)中的原始載波上正在進行的呼叫占據(jù)了指配給該原始載波的所有信道單元。新的呼叫被阻塞，因為沒有可以用于處理信號或者新的呼叫的信道單元。第二種原因在于，扇區(qū)中的原始載波上正在進行的呼叫的功率電平是基站設備工作的最大功率電平。原始載波上的新呼叫可以被阻塞，以保護基站112的設備。即使由基站112所使用的其他載波能夠接收該呼叫，但呼叫也被阻塞，這就造成了用戶的不方便以及通信系統(tǒng)所有者收入的不必要損失。
當基站112利用已知技術(shù)確定哪個載波指配給移動終端時，就可能出現(xiàn)問題，該已知技術(shù)諸如循環(huán)技術(shù)、功率消耗技術(shù)。在循環(huán)技術(shù)中，載波具有一個順序，新的呼叫根據(jù)該順序被指配給載波。例如，在使用兩個載波的系統(tǒng)中，第一個新呼叫被指配給第一個載波，第二個新呼叫被指配給第二個載波，第三個新呼叫被指配給第一個載波，第四個新呼叫被指配給第二個載波，以此類推。在功率消耗技術(shù)中，基站根據(jù)扇區(qū)中每個載波上的所有呼叫的功率電平來確定哪個載波被指配給移動終端。然而，在其他載波可以接收該呼叫時，利用這些已知技術(shù)來確定哪個載波被指配給移動終端不可能消除呼叫被阻塞的問題。
由于呼叫長度中的變化，循環(huán)技術(shù)可以導致呼叫被阻塞，即使其他呼叫可以接收該呼叫。例如，每個載波可以具有三個指配給它的信道單元。在一個實例中，載波1可以在T+1分、T+3分、T+5分時接收呼叫1,3,5，每個呼叫持續(xù)大約20分鐘。載波2可以在T+2分、T+4分、T+6分時接收呼叫2,4,6，每個呼叫持續(xù)大約2分鐘。如果移動終端嘗試在T+10分時發(fā)起呼叫7，系統(tǒng)將試圖將該呼叫指配給載波1，并且該呼叫將被阻塞，因為所有指配給載波的信道單元都被占用。呼叫7將被阻塞，即使載波2具有3個未被占用的信道單元且將能夠接收該呼叫。
在另一個實例中，載波1可能被指配兩個來自小區(qū)遠端的移動終端的呼叫，并且該載波上傳輸?shù)墓β孰娖娇梢栽诨驹O備可以工作的最大電平上。載波2可能被指配兩個來自靠近基站的移動終端的呼叫，并且該載波上傳輸?shù)墓β孰娖娇梢赃h低于基站設備可以工作的最大電平。當接收到對于新呼叫的請求時，基站將嘗試將該呼叫指配該載波1，并且該信呼叫將被阻塞，即使載波2可以處理該呼叫。
在功率消耗技術(shù)中，基站向移動終端指配具有最低總功率電平的載波。這種技術(shù)一般產(chǎn)生比其他現(xiàn)有負載均衡方法明顯好的結(jié)果。但這種技術(shù)不能在每一種環(huán)境中實現(xiàn)最佳的負載均衡。
因此，上述負載均衡技術(shù)不能在多個載波上實現(xiàn)最佳負載均衡。因而需要一種改進負載均衡以增加多載波系統(tǒng)的總?cè)萘康姆椒ā?br> 本發(fā)明通過利用每個載波正在使用的沃爾什碼數(shù)量，響應于對于通信信道的請求以指定一個載波，從而改進多個載波上的負載均衡?？梢栽谒休d波或者僅在某些由基站所服務的載波上執(zhí)行負載均衡，并且可以響應于對于通信信道的請求，指配一個或者一個以上載波上的通信信道。
在本發(fā)明的一個實施例中，多個載波所使用的沃爾什碼用于向移動終端指配一個載波，用以請求一個通信信道。優(yōu)選地，移動終端被指配了一個具有最少數(shù)量使用的沃爾什碼的載波。載波使用的沃爾什碼的數(shù)量可以被周期性地、或者連續(xù)地、或者在接收到對于通信信道的請求時確定。
在工作時，接收對于通信信道的第一請求。并且確定具有最少數(shù)量使用的沃爾什碼的載波。當具有最少數(shù)量使用的沃爾什碼的載波為在其上接收該請求的載波時，傳送建立一個通信信道所需要的信息。當具有最少數(shù)量使用的沃爾什碼的載波是不同于在其上接收該請求的載波時，傳送識別具有最少數(shù)量使用的沃爾什碼的信息。在具有最少數(shù)量使用的沃爾什碼的載波上接收對于通信信道的第二請求，并且在該載波上傳送建立一個通信信道所需要的信息。
當基站具有多個扇區(qū)時，每個扇區(qū)使用多個載波，在服務該移動終端的扇區(qū)中，利用載波使用的沃爾什碼數(shù)量，向請求通信信道的移動終端指配一個載波。
圖1是部分無線通信系統(tǒng)的方框圖；圖2是與移動終端通信的基站的一部分的方框圖；圖3是部分基站的方框圖，該基站根據(jù)其使用的載波使用的沃爾什碼數(shù)量，向移動終端指配一個載波。
圖3描述了使用多個載波的基站300的一部分。該基站可以是CDMA系統(tǒng)或者任何能夠使用沃爾什碼的無線通信系統(tǒng)的一部分。
基站300包括控制器310，用于基站中使用的每個載波的接收部分，以及分別用于基站中使用的每個載波的發(fā)射部分320,322,324。控制器310通過控制總線390連接到接收部分以及發(fā)射部分320,322,324。基站300也包括天線380，放大器以外設硬件。盡管僅示出基站300具有一個天線，但該基站可以具有多個天線，每個天線服務一個或多個載波。
每個接收部分包括一個基帶接收機部分(未示出)，以及一個RF接收部分。每個RF接收部分包括接收機370,372,374中的一個。
每個發(fā)射部分320,322,324包括一個RF發(fā)射機部分，每個RF發(fā)射機部分分別包括發(fā)射機330,332,334中的一個。每個發(fā)射部分320,322,324也分別包括一個基帶發(fā)射機部分340,342,344。每個基帶發(fā)射機部分340,342,344分別包括信道設備350和352,354和356，以及358和360。盡管在每個基帶發(fā)射機部分中僅示出了兩個信道設備，但每個基帶發(fā)射機部分可以包括更多或者更少的信道設備。每個信道設備350,352,354,356,358,360包括多個信道單元。信道設備一般是包含信道單元和一個控制器的設備，這便于對信道單元進行分組，以更方便的安裝和使用?；蛘?，不使用信道設備，并且將信道單元直接耦合道控制器310。每個被基站處理的呼叫需要使用一個信道單元。信道單元利用擴展碼來編碼數(shù)據(jù)，該擴展碼諸如基站300指配給特定呼叫的沃爾什碼。因此，信道單元利用指配給該呼叫的沃爾什碼來編碼數(shù)據(jù)。每個由基站300所傳送的信號是信道單元的其中一個輸出。盡管在每個信道設備中僅示出了三個信道單元，但每個信道設備可以包括更多或者更少的信道單元。信道設備中的信道單元的輸出以數(shù)字形式組合，以形成一個組合的基帶信號。組合的基帶信號接著輸入到發(fā)射機，該發(fā)射機服務與信道設備相同的載波。組合的基帶信號經(jīng)過數(shù)據(jù)總線傳送到發(fā)射機。發(fā)射機稍微放大該信號，并且使用該信號來調(diào)制一個載波信號。調(diào)制后的載波信號接著被在放大器中放大，并且經(jīng)過天線380傳送到移動終端124。
為了便于引用，基站300所使用的載波在此被稱為載波1，載波2，載波3。接收機370，發(fā)射機330，以及信道設備350和352服務載波1。接收機372，發(fā)射機332，以及信道設備354和356服務載波2。接收機374，發(fā)射機334，以及信道設備358和360服務載波3。盡管僅示出了三個載波，三個發(fā)射和接收部分，但基站300可以使用比3個多或少的載波，并且包含一個用于每個載波的發(fā)射和接收部分。
移動終端124為了建立一個呼叫，向基站300傳送一個對于通信信道的請求。移動終端124在其中一個載波的接入信道上傳送該請求。例如，基站112在載波1的一個接入信道上傳送該請求?；?00在接收機370上接收該請求，并且將該請求傳遞給控制器310。響應于該請求，控制器310指配其中一個載波上的通信信道給移動終端124，如下所述。
每個信道設備向控制器310發(fā)送該信道設備使用的沃爾什碼數(shù)量。信道設備可以周期性地或者每隔預定的時間周期，諸如每隔兩秒向控制器310發(fā)送該信息。信道設備可以獨立地或者響應于來自控制器310的請求來發(fā)送所使用的沃爾什碼數(shù)量?；蛘?，控制器310可以在接收到對于通信信道的請求時，請求信道設備所使用的沃爾什碼數(shù)量。對于每個載波來說，控制器310接著累加由對應于該載波的信道設備所使用的沃爾什碼數(shù)量，以得到該載波所使用的沃爾什碼的數(shù)量。當控制器310周期性地接收到使用的沃爾什碼數(shù)量時，控制器310在存儲器中存儲對于每個載波的累加值，該存儲器諸如控制器310中的寄存器。
控制器310接著確定哪個載波具有最少數(shù)量正在使用的沃爾什碼，并且向移動終端124指配一個該載波上的通信信道。所指配的通信信道一般是一個業(yè)務信道。
帶有最少數(shù)量正在使用的沃爾什碼的載波可以是在其上接收請求的載波，即載波1。在這種情況下，所指配的通信信道也在載波1上。基站300經(jīng)過發(fā)射機330傳送在指配的通信信道上建立通信所需要的信息。該信息在載波1的尋呼信道上傳送。在指配的通信信道上建立通信所需要的信息包括一個沃爾什碼?；?00以及移動終端124接著在指配的通信信道上通信。
帶有最少數(shù)量正在使用的沃爾什碼的載波可以是不在其上接收請求的載波。例如，帶有最少數(shù)量正在使用的沃爾什碼的載波可以是載波2，在其上接收請求的載波是載波1。在這種情況下，所指配的通信信道在是這樣的載波上，即該載波不同于在其上接收請求的載波?；?00經(jīng)過發(fā)射機330傳送識別載波2的信息。移動終端124接著在載波2的接入信道上傳送對于通信信道的請求?；?00接著經(jīng)過發(fā)射機330傳送在指配的通信信道上建立通信所需要的信息。該信息在載波2的尋呼信道上傳送。在指配的通信信道上建立通信所需要的信息包括一個沃爾什碼?；?00以及移動終端124接著在指配的通信信道上通信。
上面的描述僅是示意性的。因而，例如在該示意性的實施例中，當一個移動終端請求來自使用多個載波的基站的通信信道時，移動終端根據(jù)由該載波使用的沃爾什數(shù)量，在該載波上被指配了一個通信信道。在本發(fā)明的一個備選實施例中，可以通過利用由該載波所使用的沃爾什碼數(shù)量的其他特性，向移動終端指配該載波上的一個通信信道。例如，可以根據(jù)載波所用的沃爾什碼的百分比，來向移動終端指配一個該載波上的通信信道。
而且，在本示意性實施例中，根據(jù)所有由基站所用的載波正在使用的沃爾什碼數(shù)量，向移動終端指配一個載波上的通信信道。在本發(fā)明的一個備選實施例中，可以利用僅由多個載波中的某些載波正在使用的沃爾什碼數(shù)量來向移動終端指配一個載波上的通信信道。例如，控制器310不是確定這三個載波中的哪一個具有最少數(shù)量正在使用的沃爾什碼，而是可以確定載波1和載波2中的哪一個具有最少數(shù)量正在使用的沃爾什碼。所指配的通信信道將在這兩個載波的其中一個上。
而且，在該示意性實施例中，通信信道被指配在一個載波上。在本發(fā)明的一個備選實施例中，通信信道可以指配到多個載波的每一個上。例如，一個通信信道可以指配到載波1上，另一個通信信道可以指配到載波2上。優(yōu)選地，這些載波是所有載波之中具有最少數(shù)量正在使用的沃爾什碼的載波。然而，盡管所有載波中只有某些載波可以具有最少數(shù)量正在使用的沃爾什碼。或者，多個通信信道可以指配到一個載波上。
此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到，盡管在示意性實施例中，每個小區(qū)是一個全扇區(qū)(omni sector)的小區(qū)，但該小區(qū)可以被分成多個扇區(qū)。每個扇區(qū)將具有自己的、用于每個載波的發(fā)射和接收部分。此外，盡管控制器可以在多個扇區(qū)之間共享，每個扇區(qū)也將具有自己的控制器。請求通信信道的移動終端將在向其提供服務的扇區(qū)中，被指配到使用最少數(shù)量的沃爾什碼的載波上。
而且，在本發(fā)明的備選實施例中，移動終端可以通過均衡載波的功率電平和載波所使用的沃爾什碼數(shù)量，指配到一個載波上的通信信道上。例如，移動終端可以被指配到具有最小功率電平以及使用最少沃爾什碼百分比的載波的通信信道上。或者，移動終端可以被指配到具有最小功率電平以及使用最少沃爾什碼數(shù)量的載波的通信信道上。所有或者某些載波由基站所使用可以包含在哪個載波指配給該通信信道的確定中。
盡管參照優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)于技術(shù)人員通過參考說明書和附圖可以理解的是，可以在其中做出各種修改和替換，而不會背離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種在多個具有通信信道的載波上實現(xiàn)負載均衡的方法，該方法包括步驟接收對于通信信道的第一請求；并且響應于該第一請求，利用由多個載波中的至少兩個載波的每一個所使用的多個沃爾什碼，來指配多個載波中的至少一個載波。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該至少一個載波具有由該至少兩個載波中的每一個所使用的、最少數(shù)量的沃爾什碼。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中指配步驟包括指配至少一個這樣的載波，即該載波具有最少百分比的正在使用的沃爾什碼。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括步驟每隔預定時間周期確定由至少兩個載波中的每一個所使用的沃爾什碼數(shù)量；并且指配步驟包括在該至少兩個載波中，確定具有最少數(shù)量的正在使用的沃爾什碼的至少一個載波；指配該至少一個載波。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中指配步驟包括步驟在該至少兩個載波中，確定具有最少數(shù)量的正在使用的沃爾什碼的至少一個載波；傳送用于識別該至少一個載波的信息；在該至少一個載波上，接收對通信信道的第二請求；在該至少一個載波上，傳送用于建立通信信道的信息。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中在一個接入信道上，接收該第一請求；在一個尋呼信道上，傳送用于識別該至少一個載波的信息；在至少一個載波的接入信道上，接收該第二請求；在該至少一個載波的尋呼信道上，傳送用于建立通信信道的信息。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該多個載波包括由基站(112)所使用的所有載波。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該多個載波包括由基站(112)的一個扇區(qū)所使用的所有載波。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在一個接入信道上接收該第一請求。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中指配步驟包括除了利用由該至少兩個載波中的每一個所使用的信道單元數(shù)量，還利用多個載波中的至少兩個載波的每一個的功率電平，來指配多個載波中的至少一個載波。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中指配步驟包括指配至少一個這樣的載波，即該載波具有最少百分比的正在使用的沃爾什碼以及最小的功率電平。
12．根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中指配步驟包括指配至少一個這樣的載波，即該載波具有最少數(shù)量的正在使用的沃爾什碼以及最小的功率電平。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種根據(jù)由每個載波所使用的沃爾什碼數(shù)量,向請求通信信道的移動終端指配載波,從而改進多個載波上的負載均衡的方法。移動終端被指配一個具有最少數(shù)量的沃爾什碼。載波使用的沃爾什碼數(shù)量可以周期性地、連續(xù)地、或者在接收到對于通信信道的請求時確定。該方法包括步驟:接收對于通信信道的第一請求;響應于該請求,利用由多個載波中的至少兩個載波的每一個所使用的多個沃爾什碼,指配多個載波中的至少一個載波。
文檔編號H04J13/00GK1313686SQ0111137
公開日2001年9月19日 申請日期2001年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月15日
發(fā)明者阿倫·何 申請人:朗迅科技公司