專利名稱：在一個(gè)蜂窩式通信系統(tǒng)中的信道分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一個(gè)蜂窩式通信系統(tǒng)中分配無線電信道的方法，每一個(gè)網(wǎng)孔包括至少一個(gè)基站，該基站用一個(gè)專供每一次連接用的通信信道和在它的區(qū)域內(nèi)的用戶終端設(shè)備通信。在這種方法中，基站監(jiān)視現(xiàn)有的通信信道的質(zhì)量。
在蜂窩式通信系統(tǒng)中，基站與用戶終端設(shè)備之間的連接質(zhì)量是隨時(shí)間和地點(diǎn)而變的。平均起來說，用戶終端距離基站越遠(yuǎn)，在無線電信道上發(fā)生的信號(hào)衰減也越大，還有其它的因素，例如視線上的障礙物和外部干擾也會(huì)影響在接收端的信號(hào)質(zhì)量。
信號(hào)的衰減還取決于所用的頻率，這樣，如果兩個(gè)信號(hào)之間的頻率差足夠大，它們的衰減就不會(huì)有關(guān)聯(lián)。譬如說，有1兆赫的頻率差距就已足夠，可使信號(hào)的衰減是各不相干的。由于這種頻率的有選擇性的衰減，一些蜂窩式通信網(wǎng)絡(luò)就引用了跳頻技術(shù)。這是指用于連接的頻率是按預(yù)置的間隔變化的，這樣，頻率的選擇衰減的影響可以被平均，而且類似地，窄頻帶干擾信號(hào)對(duì)所要的信號(hào)的有害影響也可以減少。
在一些系統(tǒng)中，基站所用的部分信道是跳頻的，而另一部分信道是固定頻率的。這是必要的，因?yàn)槟承┬帕钚诺辣仨氃谀硞€(gè)一定頻率上傳輸，使終端設(shè)備能夠找到它們。由于這個(gè)原因，連同其它因素，基站的各個(gè)通信信道可能有十分不同的干擾電平。
在本系統(tǒng)中，當(dāng)分配一個(gè)通信信道用于基站和一個(gè)終端設(shè)備之間的連接時(shí)，不論是在呼叫的建立或者切換，都從基站當(dāng)前自由的能用的通信信道開始搜尋那些通信信道，并檢測(cè)它們的閑置信道的干擾電平。把具有最低干擾電平的那些閑置信道之一隨機(jī)地分配給終端設(shè)備使用。
上述方法的缺點(diǎn)是它沒有考慮到各種信道的不同特性和每個(gè)終端設(shè)備當(dāng)前處于什么狀態(tài)。因此各種信道的特性不是在最佳的可能方式下得到應(yīng)用。
因此本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種新的信道分配方法，用這種方法就可能避免上述方法的缺點(diǎn)，使蜂窩式通信系統(tǒng)的服務(wù)性能因此得到改進(jìn)。
利用在引言中提出的那種類型的方法就可達(dá)到此目的。其特征在于依據(jù)為基站和終端設(shè)備之間的連接選擇通信信道，把終端設(shè)備所需的連接質(zhì)量和每一個(gè)可能的通信信道的干擾電平一起加以考慮。
本發(fā)明的方法可能是特別適用于設(shè)法使所建立的連接，恰好是一個(gè)相當(dāng)好的無線電信道。無線電信道可以在以測(cè)量和跳頻的結(jié)果所得的干擾電平的基礎(chǔ)上加以分類。在一個(gè)不良的連接之后，可能把一個(gè)能獲得高質(zhì)量連接的通信信道分給終端設(shè)備，例如，可能把一個(gè)包含較大干擾的通信信道分給一個(gè)地點(diǎn)靠近基站的終端設(shè)備，因?yàn)樵谌魏吻闆r下其連接的質(zhì)量已是足夠好的。這樣，信道的性能才能得到有效的利用，而系統(tǒng)呼叫的成功概率和質(zhì)量比以前所能達(dá)到的更高。
下面參照根據(jù)附圖的例子，將對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述，在這些例子中

圖1表示一個(gè)蜂窩式通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖，其中采用了本發(fā)明的方法。
圖2表示在一個(gè)基站的區(qū)域內(nèi)連接的水平簡(jiǎn)圖。
圖3表示出一個(gè)基站的可能的頻率群的劃分例子。
圖4表示出一個(gè)基站的可能的頻率群的劃分的第二個(gè)例子。
圖5表示出一個(gè)終端設(shè)備的位置對(duì)信道分配的影響的例子。同時(shí)圖6表示出在兩個(gè)基站之間的邊緣地帶進(jìn)行切換(handover)情況的例子。
圖1所表示的是一個(gè)可采用本發(fā)明方法的一個(gè)蜂窩式通信系統(tǒng)。這個(gè)蜂窩式通信系統(tǒng)包括一個(gè)基站BTS，它與它所在區(qū)域內(nèi)的用戶終端設(shè)備通信，所以每個(gè)終端設(shè)備各有自己的一個(gè)通信信道。
圖2表示本發(fā)明的方法的基本思想。這個(gè)圖表示出一個(gè)基站所照管的呼叫的連接水平簡(jiǎn)圖。簡(jiǎn)圖的水平軸20表示以誤碼率測(cè)量出來的呼叫質(zhì)量。簡(jiǎn)圖的垂直軸表示呼叫的次數(shù)。在正常情況下，有許多呼叫，質(zhì)量分布與圖中表示的情況相似，類似高斯(Gauss)曲線。在本發(fā)明的方法中，在基站中把一個(gè)干擾電平低的通信信道分配給一個(gè)連接質(zhì)量不良的終端設(shè)備22。相應(yīng)地，把一個(gè)較高干擾電平的通信信道可分配給一個(gè)有高連接質(zhì)量的終端設(shè)備23。
下面將對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述，在此利用采用了跳頻(fre-quency hopping)的數(shù)字化的GSM蜂窩式通信系統(tǒng)作為例子。然而本發(fā)明并不局限于此，因?yàn)楸景l(fā)明在別的蜂窩式通信系統(tǒng)中自然也一樣能用。
當(dāng)把跳頻應(yīng)用于無線電通道中，基站所用的通信信道可以分為具有不同跳頻參數(shù)的群。這些群被稱為跳頻群(hopping groups)。在GSM系統(tǒng)中，由于包含在BCCH信令信道中的載波頻率的特殊性能，劃分成這種群是必要的。BCCH信令必須是全部時(shí)間對(duì)所有的終端設(shè)備都是在已知的頻率上，并且所討論的信道不是跳頻的。而且這個(gè)BCCH頻率是以最高的許可發(fā)射功率連續(xù)發(fā)射的。
圖3用圖舉例說明在一個(gè)由四個(gè)發(fā)射機(jī)單元TRX組成的基站中典型的頻率群的劃分，第一個(gè)發(fā)射機(jī)單元在第一時(shí)隙TS0發(fā)射一個(gè)BCCH信令。通信信道被分為3個(gè)跳頻群(hopping groups)HG0、HG1和HG2。第一群包含了第一發(fā)射機(jī)TRX1的TS0時(shí)隙；這個(gè)時(shí)隙包含了不跳變的BCCH信號(hào)。第二群包含了其它發(fā)射機(jī)TRX2......TRX4的第一時(shí)隙TS0，這些時(shí)隙利用這些發(fā)射機(jī)的三個(gè)頻率進(jìn)行跳頻。第三個(gè)跳頻群包含利用四個(gè)頻率進(jìn)行跳頻的其它時(shí)隙。
在上面所描述的頻率群的方案中，只采用與個(gè)別發(fā)射機(jī)號(hào)碼相對(duì)應(yīng)的頻率號(hào)。它也可能采用所謂的綜合跳頻，這種跳頻是用快速調(diào)諧的壓控振蕩器來實(shí)現(xiàn)的。于是可能控制每一個(gè)發(fā)射機(jī)的運(yùn)行，使它在每個(gè)時(shí)隙逐一地改變發(fā)射的頻率。于是可能利用比基站中的所有發(fā)射機(jī)更多的頻率。在圖4中舉例說明了這種頻率群的劃分。
按照這個(gè)例子，在基站中只有兩個(gè)發(fā)射機(jī)TRX1和TRX2在使用中。通信信道被分成兩個(gè)跳頻群HG0和HG1。第二發(fā)射機(jī)的全部時(shí)隙都屬于跳頻群HG1，并且認(rèn)為它們是采用綜合跳頻的方法在4個(gè)頻率上跳頻。所以第二發(fā)射機(jī)的全部時(shí)隙都可自由地訪問多數(shù)的頻率，由于BCCH信道的特殊要求，第一發(fā)射機(jī)TRX1的全部時(shí)隙都是在一個(gè)固定的頻率上發(fā)射的。
上述的頻率方案在一個(gè)小型的基站中是有利的，但它會(huì)導(dǎo)致一種現(xiàn)象，這時(shí)通信信道的一半是跳頻的，而信道的另一半是在固定頻率上。于是基站有兩種通信信道，它們的特性隨著干擾和傳播條件的變化互相之間有很大的區(qū)別。
本發(fā)明的方法應(yīng)用于上述的基站中是特別有利的，因?yàn)楦鞣N類型的通信信道都能得到有效的利用，使分配給每一個(gè)連接的信道，從整體上看它的特性是最佳的。
在本發(fā)明的方法的一個(gè)最佳實(shí)施例中，在為終端設(shè)備和基站之間的連接選擇通信信道時(shí)，已考慮到在基站和在終端設(shè)備所接收的信號(hào)的質(zhì)量，另外還有同時(shí)在終端設(shè)備和基站所測(cè)量到的連接功率電平、終端設(shè)備離開基站的距離、自由通信信道的干擾電平和一個(gè)滿足信號(hào)質(zhì)量要求的信噪比。信噪比是一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)，例如，它取決于所用的調(diào)制和編碼方法。
在基站和在終端設(shè)備所接收到的信號(hào)質(zhì)量可以用，譬如說，誤碼率來測(cè)量。終端設(shè)備離開基站的距離可以用定時(shí)超前參數(shù)(timingadvance parameter)(TA)來表示，該參數(shù)是用于取代發(fā)生在無線電通道上的傳播延遲的。
在蜂窩式通信系統(tǒng)中需要分配信道是在三種可能情況下發(fā)生的即在呼叫建立的連接中、網(wǎng)孔內(nèi)的切換和網(wǎng)孔間的切換。下面將分別對(duì)每一種情況下應(yīng)用本發(fā)明的方法進(jìn)行說明。
呼叫建立在呼叫建立的連接中，與在不同類型的信道上得出信號(hào)質(zhì)量和接收的功率的可靠測(cè)量結(jié)果所需的時(shí)間相比，決定分配給終端設(shè)備的信道類型(跳頻的或非跳頻的)應(yīng)當(dāng)相對(duì)地快些。因此，當(dāng)進(jìn)行信道分配時(shí)，唯一可供考慮的可用參數(shù)是閑置的信道干擾電平(ICIL)和代表距離的定時(shí)超前參數(shù)(TA)。
因?yàn)樵诤艚薪⒌倪B接中，還沒有終端設(shè)備情況的準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果，只有當(dāng)有用的信息指示出終端設(shè)備是在非常有利的條件下，即在基站的附近，并且有一個(gè)沒有干擾的非跳頻的通信信道可供使用，才把一個(gè)非跳頻的通信信道分配供使用。在呼叫建立的連接中，如果自由信道的干擾不高于任何別的非跳頻信道的干擾，就選用一個(gè)跳頻的通信信道，這可以作為一個(gè)基本的規(guī)則。作為一個(gè)算法，表示如下如果ICIL(HCH)≤ICIL(NHCH)，則選擇HCH否則選擇NHCH；其中HCH表示一個(gè)跳頻信道，而NHCH表示一個(gè)非跳頻信道。
當(dāng)分配信道時(shí)，也可以把終端設(shè)備的距離考慮進(jìn)去。這個(gè)距離的重要性隨著網(wǎng)孔的大小和環(huán)境而變化。圖5舉例說明把距離考慮在內(nèi)的一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方法。圖中表示一個(gè)基站BTS和用R標(biāo)出的它的可聽范圍的半徑。一個(gè)終端設(shè)備MS是在基站的可聽范圍內(nèi)與基站建立一個(gè)連接。如果自由的非跳頻的信道的干擾不如在任何別的信道的干擾高，系統(tǒng)操作員可以設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)TAREF，它指示在它的距離限制范圍內(nèi)，依靠定時(shí)超前(參數(shù))的幫助，可以給終端設(shè)備指派一個(gè)非跳頻的通信信道?？梢杂靡环N算法的形式表示如下如果TA＜TAREF并且ICIL(NHCH)≤ICIL(HCH)，則選擇NHCH否則選擇HCH。上面所示的算法有利于頻率跳頻的通信信道，這意味著一旦一個(gè)呼叫已經(jīng)建立，一個(gè)網(wǎng)孔內(nèi)部的切換就在已經(jīng)證明是好的連接上，以非跳頻執(zhí)行，使得總是有跳頻的通信信道供給新的連接。
網(wǎng)孔內(nèi)切換(Intracell handover)網(wǎng)孔內(nèi)切換的目的是為具有不良連接的終端設(shè)備提供一個(gè)較好的通信信道。另外，在本發(fā)明的方法中，利用網(wǎng)孔內(nèi)切換去把跳頻的和非跳頻的信道業(yè)務(wù)負(fù)載量拉平。
在網(wǎng)孔內(nèi)切換中使用的準(zhǔn)則，取決于正在使用的是一個(gè)跳頻的或是非跳頻的通信信道。
在終端設(shè)備和基站之間已經(jīng)建立了連接的數(shù)秒鐘之后，就可以得到基站和用戶終端設(shè)備雙方的功率電平和連接質(zhì)量的可靠的和平均的測(cè)量結(jié)果。在絕大多數(shù)情況下，跳頻是有益的，在接收到的信號(hào)質(zhì)量的改善上是明顯的。在網(wǎng)孔內(nèi)切換中，這個(gè)質(zhì)量可以作為主要的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
下列可預(yù)置的4個(gè)閾值可以作為與切換有關(guān)的判斷標(biāo)準(zhǔn)RX-QUAL-HO-HCH-DL當(dāng)一個(gè)網(wǎng)孔內(nèi)切換從一個(gè)跳頻的信道進(jìn)入一個(gè)非跳頻的信道完成時(shí)，基站接收的信號(hào)的質(zhì)量閾值。
RX-QUAL-HO-NHCH-DL當(dāng)一個(gè)網(wǎng)孔內(nèi)的切換從一個(gè)非跳頻信道進(jìn)入一個(gè)跳頻的信道完成時(shí)，基站接收的信號(hào)的質(zhì)量閾值。
RX-QUAL-HO HCH-UL當(dāng)一個(gè)網(wǎng)孔內(nèi)的切換從一個(gè)跳頻信道進(jìn)入一個(gè)非跳頻的信道完成時(shí)，終端設(shè)備接收的信號(hào)的質(zhì)量閾值。
RX-QUAL-HO-NHCH-UL當(dāng)一個(gè)網(wǎng)孔內(nèi)的切換從一個(gè)非跳頻信道進(jìn)入一個(gè)跳頻的信道完成時(shí)，終端設(shè)備接收的信號(hào)的質(zhì)量閾值。
在本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，如果終端設(shè)備是在一個(gè)跳頻的通信信道上，如果基站從終端設(shè)備接收到的信號(hào)質(zhì)量高于預(yù)置的閾值，并且如果終端設(shè)備從基站接收到的信號(hào)質(zhì)量高于預(yù)置的閾值，就完成進(jìn)入非跳頻信道的切換。則在兩個(gè)傳輸方向上，連接的質(zhì)量一定都是高的。利用上述的縮寫，用算法的形式表示如下如果RX-QUAL-DL＜RX-QUAL-HO-HCH-DL并且RX-QUAL-UL＜RX-QUAL-HO-HCH-UL則執(zhí)行切換HCH→NHCH在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，如果終端設(shè)備是在一個(gè)非跳頻的通信信道上，如果或是基站從終端設(shè)備接收的信號(hào)質(zhì)量低于預(yù)置的閾值，或是終端設(shè)備從基站接收的信號(hào)質(zhì)量低于預(yù)置的閾值，就完成進(jìn)入一個(gè)跳頻信道的切換。如果兩個(gè)傳輸方向之一的傳輸質(zhì)量是不良的，就會(huì)產(chǎn)生切換。利用上述的縮寫，把這一算法表示如下如果RX-QUAL-DL＞RX-QUAL-HO-NHCH-DL或者RX-QUAL-UL＞RX-QUAL-HO-NHCH-UL則執(zhí)行切換NHCH→HCH當(dāng)上述的語句為真實(shí)，即切換已完成，就從包括在另一個(gè)跳頻群中的自由通信信道選出一個(gè)新的通信信道。在切換之前，必須首先檢測(cè)在這個(gè)新的信道上的自由信道干擾足夠低。
當(dāng)終端設(shè)備向遠(yuǎn)離基站的方向移動(dòng)，從而因信號(hào)強(qiáng)度減弱而使連接的質(zhì)量變差時(shí)，上述算法的后一部分還負(fù)責(zé)把終端設(shè)備從一個(gè)非跳頻的信道切換到一個(gè)跳頻的信道上。
例如，讓我們假設(shè)，預(yù)置的參數(shù)具有下列的數(shù)值RX-QUAL-HO-HCH-DL1RX-QUAL-HO-NHCH-DL3RX-QUAL-HO-HCH-UL1RX-QUAL-HO-NHCH-UL3。
如果兩個(gè)方向上連接的平均質(zhì)量是零，即誤碼率BER＜0.2％，則利用這些示范的設(shè)置，呼叫從跳頻的信道轉(zhuǎn)移到非跳頻的信道。如果連接的平均質(zhì)量比3更差，即兩個(gè)傳輸方向之一的BER＞1.6％，呼叫就從一個(gè)非跳頻的信道轉(zhuǎn)移到一個(gè)跳頻的信道。
網(wǎng)孔間的切換根據(jù)圖6，需要網(wǎng)孔間的切換絕大多數(shù)發(fā)生在當(dāng)一個(gè)終端設(shè)備MS從基站BTS1服務(wù)的區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)基站BTS2服務(wù)的可聽區(qū)域時(shí)。切換頻繁地發(fā)生在終端設(shè)備遠(yuǎn)離目標(biāo)基站的地方和需要良好的通信信道的概率高的地方。在本發(fā)明的方法中，如果有一個(gè)可用的跳頻通信信道，就會(huì)被分配給網(wǎng)孔間切換中的終端設(shè)備。
上面，描述了把本發(fā)明應(yīng)用于采用跳頻技術(shù)的系統(tǒng)中。但是，本發(fā)明的方法也可以應(yīng)用于沒有使用跳頻的蜂窩式通信系統(tǒng)中。由于無線電波的傳播，從干擾的觀點(diǎn)來看，對(duì)不同的載波頻率可能有不同的值。對(duì)不同連接的信道分配，可以在對(duì)不同頻率的干擾測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行，從而把一個(gè)較高傳輸質(zhì)量的載波頻率分配給一個(gè)傳輸質(zhì)量不良的連接。
雖然參考這些例子，按照附圖在上面已經(jīng)對(duì)本發(fā)明作了說明，顯然，本發(fā)明并不只限于這些，而是在附帶的權(quán)利要求書中提出的發(fā)明思想的范圍內(nèi)，可以用不同的方法對(duì)它進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在蜂窩式通信系統(tǒng)中分配無線電信道的方法，每一個(gè)網(wǎng)孔至少包括一個(gè)基站(BTS)，該基站在它的區(qū)域內(nèi)通過一個(gè)專門供每一次連接的通信信道與用戶終端設(shè)備(MS)通信。在這種方法中，基站監(jiān)視可用的通信信道的質(zhì)量，其特征在于當(dāng)選擇通信信道供基站與終端設(shè)備之間的連接時(shí)，把終端設(shè)備所需的連接質(zhì)量和每一個(gè)可能的通信信道的干擾電平都考慮進(jìn)去。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于基站(BTS)的部分通信信道采用了跳頻。
3.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于把遭受較多干擾的無線電信道分配給具有良好無線電連接的終端設(shè)備，而不是給連接不好的終端設(shè)備。
4.一種如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于當(dāng)為基站(BTS)和終端設(shè)備(MS)之間的連接選擇通信信道時(shí)，把在基站和在終端設(shè)備所接收的信號(hào)的質(zhì)量考慮在內(nèi)，還考慮在基站和終端設(shè)備所接收的信號(hào)的功率電平、終端設(shè)備離開基站的距離、自由的通信信道的干擾電平和在接收端有一個(gè)滿意的信號(hào)質(zhì)量所需的信噪比。
5.一種如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在呼叫建立的連接時(shí)，如果沒有一個(gè)比跳頻信道有更低干擾電平的非跳頻信道，就把一個(gè)跳頻的通信信道分配給終端設(shè)備(MS)。
6.一種如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于如果終端設(shè)備比一個(gè)預(yù)定的距離(TAREF)更加靠近基站，并且沒有任何一個(gè)跳頻的信道與一個(gè)非跳頻的信道比有更低的干擾電平，在呼叫建立的連接中，就把一個(gè)非跳頻的通信信道分配給終端設(shè)備(MS)。
7.一種如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于如果基站(BTS)從終端設(shè)備(MS)接收的信號(hào)的質(zhì)量比預(yù)置的閾值更好，而且終端設(shè)備從基站接收的信號(hào)的質(zhì)量比預(yù)置的閾值更高，并且正在使用一個(gè)跳頻的通信信道，網(wǎng)孔內(nèi)切換就執(zhí)行轉(zhuǎn)入一個(gè)非跳頻的通信信道。
8.一種如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于如果或是基站(BTS)從終端設(shè)備(MS)接收的信號(hào)的質(zhì)量低于預(yù)置的閾值，或是終端設(shè)備從基站接收的信號(hào)的質(zhì)量低于預(yù)置的閾值，并且正在使用一個(gè)非跳頻的通信信道，網(wǎng)孔內(nèi)切換就執(zhí)行轉(zhuǎn)入一個(gè)跳頻的通信信道。
9.一種如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于當(dāng)終端設(shè)備(MS)正在執(zhí)行從一個(gè)基站(BTS1)到另一個(gè)基站(BTS2)的切換時(shí)，就把一個(gè)跳頻的通信信道分配給新的基站(BTS2)的終端設(shè)備。
10.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于蜂窩式通信系統(tǒng)就是GSM系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)蜂窩式通信系統(tǒng)中分配無線電信道的方法。每個(gè)網(wǎng)孔至少包括一個(gè)基站(BTS)，該基站用一個(gè)專供每一次連接用的通信信道與用戶終端設(shè)備(MS)通信。在這個(gè)方法中，基站監(jiān)視現(xiàn)有的通信信道的質(zhì)量。為了改進(jìn)蜂窩式移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能，在本發(fā)明的方法中，在選擇基站與終端設(shè)備之間連接用的通信信道時(shí)，把終端設(shè)備所要求的連接質(zhì)量和每一個(gè)可能的通信信道的干擾電平也考慮進(jìn)去。
文檔編號(hào)H04W72/08GK1132009SQ95190725
公開日1996年9月25日 申請(qǐng)日期1995年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月3日
發(fā)明者J·薩凱杰, J·蘇威瑟 申請(qǐng)人:諾基亞電信公司