專利名稱：改善蜂窩系統(tǒng)中同頻干擾的辦法的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及蜂窩無線系統(tǒng)并且具體涉及在蜂窩系統(tǒng)中降低同頻干擾的蜂窩規(guī)劃和頻率方案。
發(fā)明的背景傳統(tǒng)上，衛(wèi)星系統(tǒng)使用單一波束覆蓋廣大地理區(qū)域。在覆蓋區(qū)域中，每個(gè)載頻只使用一次。在1995年，美國移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)開始運(yùn)行。這個(gè)系統(tǒng)使用幾個(gè)點(diǎn)波束覆蓋美國大陸、阿拉斯加和夏威夷。但是，該系統(tǒng)不同時(shí)使用兩個(gè)載頻。由于可用帶寬限制了可用信道數(shù)，傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)不能支持大量的用戶。
在蜂窩通信系統(tǒng)中，頻率復(fù)用方案允許相同頻率在系統(tǒng)中多次使用。蜂窩系統(tǒng)不是使用單一高功率發(fā)射機(jī)覆蓋廣大地理區(qū)域，而是改為使用大量低功率發(fā)射機(jī)，在稱為服務(wù)小區(qū)的相對小的地理區(qū)域中廣播信號。每個(gè)蜂窩可以只跨越幾英里，并且理論上可以小到幾個(gè)城市街區(qū)。通過減小發(fā)射機(jī)的覆蓋區(qū)域并建立大量的服務(wù)小區(qū)，就可以在不同服務(wù)小區(qū)中復(fù)用相同頻率。因此，單個(gè)頻率可以在整個(gè)蜂窩系統(tǒng)中多次使用以增加蜂窩容量。舉例而言，假設(shè)單一高功率發(fā)射機(jī)服務(wù)的特定地理區(qū)域有10個(gè)頻道。系統(tǒng)將只能夠處理10個(gè)同時(shí)呼叫。第11個(gè)呼叫將被阻塞，因?yàn)闆]有其它的可用信道。如果相同的地理區(qū)域被分為100個(gè)服務(wù)小區(qū)并且相同的頻率可以在所有服務(wù)小區(qū)中使用，那么可以支持1000個(gè)同時(shí)呼叫。這種蜂窩方案可以在衛(wèi)星系統(tǒng)中使用，以便增加系統(tǒng)容量。
不幸的是，由于同頻干擾，在相鄰服務(wù)小區(qū)中直接復(fù)用全部可用頻率是不實(shí)際的。現(xiàn)實(shí)世界中服務(wù)小區(qū)的實(shí)際邊界是不清楚的，并且由于信號波動(dòng)而不斷變化。因此，相鄰服務(wù)小區(qū)中的覆蓋區(qū)域是重疊且混合的。在服務(wù)小區(qū)邊界附近運(yùn)行的車輛將處于來自兩個(gè)相鄰服務(wù)小區(qū)使用相同頻率的信號強(qiáng)度大致相等的不明確地區(qū)。這種平衡的地區(qū)或干擾地區(qū)使通信變得困難。在來自相鄰服務(wù)小區(qū)發(fā)射機(jī)的信號強(qiáng)度波動(dòng)的情況下，移動(dòng)單元將在一次傳輸中鎖定第一個(gè)，然后是其它的。這種傳輸之間的連續(xù)跳躍將使通信變得不可能。
為了避免同頻干擾問題，工作在相同頻率上的服務(wù)小區(qū)是空間隔離的，以便在服務(wù)小區(qū)中工作的移動(dòng)單元在比任何同頻服務(wù)小區(qū)潛在干擾信號更高的電平上接收所需信號。工作在不同頻率的服務(wù)小區(qū)被放置在任何兩個(gè)同頻服務(wù)小區(qū)之間。因此，移動(dòng)單元在接近服務(wù)小區(qū)邊界進(jìn)入任何兩個(gè)同頻服務(wù)小區(qū)之間的干擾區(qū)域之前，將在切換期間改變頻率。
通常，所有干擾信號的功率都隨所干擾的用戶之間距離的增加而降低。如果干擾電平被同頻服務(wù)小區(qū)之間的隔離充分降低，載頻就可以復(fù)用。干擾電平由載波功率對干擾功率比(C/I)來度量。C/I比是頻率復(fù)用方案設(shè)計(jì)中使用的首要準(zhǔn)則。
通過前述說明，顯然系統(tǒng)中給定頻率可以復(fù)用的次數(shù)與任何兩個(gè)同頻服務(wù)小區(qū)之間的隔離距離或復(fù)用距離相關(guān)。開發(fā)允許更大頻率復(fù)用而不犧牲信號質(zhì)量的降低同頻干擾的新頻率分配方案將會(huì)導(dǎo)致更大的系統(tǒng)容量。
發(fā)明概要本發(fā)明提供改進(jìn)蜂窩系統(tǒng)頻譜效率的頻率分配方案，從而增加系統(tǒng)可以支持的用戶數(shù)。分配頻率的方法基于系統(tǒng)中服務(wù)小區(qū)的部分負(fù)載概念。部分負(fù)載技術(shù)用于降低同頻干擾，藉此允許減小同頻服務(wù)小區(qū)之間的復(fù)用距離。通過減小復(fù)用距離，可以更多地使用相同載頻以提高整個(gè)系統(tǒng)的頻譜效率。
根據(jù)本發(fā)明，蜂窩通信系統(tǒng)中的每個(gè)服務(wù)小區(qū)被分配一組載頻。多址方案用于將每個(gè)服務(wù)小區(qū)中的可用載頻分為多個(gè)不同的通信信道。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，使用時(shí)分多址。每個(gè)載頻被分為多個(gè)時(shí)隙，而每個(gè)時(shí)隙代表服務(wù)小區(qū)中的一個(gè)不同通信信道。在每個(gè)服務(wù)小區(qū)中，使用部分負(fù)載方案在呼叫建立時(shí)將可用通信信道分配給各個(gè)用戶。部分負(fù)載方案只允許同時(shí)使用每個(gè)蜂窩中可用通信信道總數(shù)的一部分。因此，有意地使每個(gè)蜂窩在小于它的滿容量的情況下欠載工作。各個(gè)服務(wù)小區(qū)的欠載降低了每個(gè)蜂窩中的頻譜效率。但是，每個(gè)蜂窩的欠載意味著在任何給定時(shí)間將有更少的干擾用戶，因此降低了同頻干擾。這種同頻干擾的降低能夠降低同頻蜂窩的復(fù)用距離，藉此提高整個(gè)系統(tǒng)的頻率復(fù)用，提高整個(gè)系統(tǒng)的頻譜效率。
可以使用不同的部分負(fù)載方案為每個(gè)服務(wù)小區(qū)中的各個(gè)用戶分配頻率。最簡單的部分負(fù)載方案是為每個(gè)服務(wù)小區(qū)或載頻建立最多的同時(shí)的用戶。一旦達(dá)到門限，任何另外的用戶都被阻塞?；蛘撸墒褂眯盘栙|(zhì)量測試來確定是否要在到達(dá)門限時(shí)分配額外的頻率。信道分配以前，在可用信道上發(fā)射測試信號。測試信號發(fā)射以后，就可以測量測試信號質(zhì)量和/或它對同頻服務(wù)小區(qū)中已經(jīng)使用的通信信道的影響。如果測試信號并不降低信號質(zhì)量，那么就可以分配信道。
在本發(fā)明的另一方面，可以隨機(jī)分配每個(gè)服務(wù)小區(qū)中的可用通信信道?；蛘?，這樣來分配通信信道，即在所有同頻服務(wù)小區(qū)之中，在任何給定時(shí)間，盡可能最小化每個(gè)通信信道的使用。對于每個(gè)可用通信信道，那個(gè)特定信道在所有同頻服務(wù)小區(qū)中的總用戶數(shù)是確定的?？紤]同頻服務(wù)小區(qū)，分配用戶數(shù)最少的信道。
通過研究以下描述和僅用于說明本發(fā)明的附圖，將使本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)變得清楚、明白。
附圖的簡要描述

圖1說明多波束衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
圖2是具有多個(gè)六角形服務(wù)小區(qū)的蜂窩通信系統(tǒng)的服務(wù)小區(qū)布局圖。
圖3表示TDMA系統(tǒng)中的一個(gè)單一載頻。
圖4是作為碼速率的函數(shù)的載波干擾比的圖。
圖5衛(wèi)星天線的典型天線分辨圖樣。
圖6是帶有6個(gè)干擾者的7-服務(wù)小區(qū)系統(tǒng)中載波干擾比和部分負(fù)載影響之間的關(guān)系圖；圖7是帶有18個(gè)干擾者的7-服務(wù)小區(qū)系統(tǒng)中載波干擾比和部分負(fù)載影響之間的關(guān)系圖；圖8是說明在部分負(fù)載方案中如何分配可用通信信道的流程圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述現(xiàn)在參考附圖，特別是圖1，其中所示的是一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，并且總體用數(shù)碼100表示。衛(wèi)星通信系統(tǒng)100包括一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星110，衛(wèi)星110具有多個(gè)將多個(gè)點(diǎn)波束照射到地球表面上覆蓋指定地理區(qū)域的波束天線120。優(yōu)選地，系統(tǒng)包括100個(gè)或更多的點(diǎn)波束，為地球站之間的通信提供通信手段。地球站可以是固定站130或移動(dòng)站140。固定站130可以，例如，是在衛(wèi)星通信系統(tǒng)100和公用電話交換網(wǎng)(PSTN)之間提供接口的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)。兩個(gè)地球站(固定站或移動(dòng)站)之間的呼叫都通過衛(wèi)星110發(fā)射。衛(wèi)星110上的交換電路允許一個(gè)點(diǎn)波束中發(fā)起的呼叫被發(fā)射到另一個(gè)點(diǎn)波束中的地球站。在使用多于一個(gè)衛(wèi)星的系統(tǒng)中，連接可以通過兩個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星110之間的交叉鏈路實(shí)現(xiàn)。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)100類似陸基移動(dòng)蜂窩通信系統(tǒng)。照射到地球表面的點(diǎn)波束類似陸基蜂窩系統(tǒng)的服務(wù)小區(qū)。衛(wèi)星110類似于充當(dāng)移動(dòng)單元和通信網(wǎng)之間的接口的基站。但是，與陸基蜂窩系統(tǒng)不同，單個(gè)衛(wèi)星可擔(dān)當(dāng)多個(gè)點(diǎn)波束或服務(wù)小區(qū)的基站。
與陸基蜂窩系統(tǒng)類似，衛(wèi)星通信系統(tǒng)100使用頻率復(fù)用概念來增進(jìn)系統(tǒng)的頻譜效率。頻率復(fù)用意味著相同頻率可以在通信網(wǎng)中同時(shí)用于不同的服務(wù)小區(qū)或點(diǎn)波束。很顯然，在通信系統(tǒng)中多次復(fù)用相同頻率的能力對提高系統(tǒng)的頻譜效率具有巨大的潛力。提高頻譜效率意味著可以支持更多的同時(shí)用戶。頻譜效率是根據(jù)每Mhz每km2的用戶數(shù)或每Mhz每服務(wù)小區(qū)的用戶數(shù)來度量的。
現(xiàn)在參考圖2，它示出了7-服務(wù)小區(qū)復(fù)用方案。在常規(guī)蜂窩系統(tǒng)中，用于通信的可用頻率被分為頻率組，然后再進(jìn)行分配以降低同頻干擾。頻率組是這樣分配給服務(wù)小區(qū)的，即相鄰服務(wù)小區(qū)不使用相同的頻率組。頻率分配方案稱為復(fù)用模式。分配了相同頻率的服務(wù)小區(qū)稱為同頻服務(wù)小區(qū)。同頻服務(wù)小區(qū)彼此空間隔離以降低同頻干擾。服務(wù)小區(qū)組成小區(qū)群，后者包括每一個(gè)頻率組中的一個(gè)服務(wù)小區(qū)。
在每個(gè)服務(wù)小區(qū)或點(diǎn)波束中，使用多址方案將通信信道分配給各個(gè)用戶站。舉例而言，可以使用頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、或碼分多址(CDMA)。在本發(fā)明中，使用時(shí)分多址。TDMA方案已經(jīng)被電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)和電信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)標(biāo)準(zhǔn)化為IS-54，IS-54，它們被結(jié)合在這里作為參考。
圖3說明TDMA載波。在TDMA中，每個(gè)載頻被分為一系列幀，幀再被細(xì)分為時(shí)隙。幀以固定的時(shí)間間隔重復(fù)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)幀分為16個(gè)時(shí)隙。每個(gè)時(shí)隙代表可以支持一個(gè)單一用戶站的不同通信信道。當(dāng)呼叫建立時(shí)，每個(gè)用戶站被分配一個(gè)不同的時(shí)隙，用戶站在該時(shí)隙期間以短突發(fā)的形式發(fā)射并接收語音或數(shù)據(jù)。突發(fā)傳輸必須在分配的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行以便不干擾使用相同載頻不同時(shí)隙的其它用戶站的傳輸。這樣，每個(gè)載頻可以分配16個(gè)用戶。
為蜂窩系統(tǒng)(陸基或星基)選擇的復(fù)用模式影響系統(tǒng)承受的同頻干擾量和系統(tǒng)容量。舉例而言，4-服務(wù)小區(qū)復(fù)用模式將比7-服務(wù)小區(qū)復(fù)用模式提高頻譜效率。在4-服務(wù)小區(qū)復(fù)用模式中，相同頻率每4個(gè)服務(wù)小區(qū)使用一次。在7-服務(wù)小區(qū)復(fù)用模式中，相同頻率每7個(gè)服務(wù)小區(qū)使用一次。假設(shè)服務(wù)小區(qū)的數(shù)目和大小是固定的，4-服務(wù)小區(qū)復(fù)用模式將大約提高75％的頻譜效率。然而，4-服務(wù)小區(qū)圖樣中的同頻服務(wù)小區(qū)將比7-服務(wù)小區(qū)復(fù)用模式中的同頻服務(wù)小區(qū)彼此靠近。因此，4-服務(wù)小區(qū)復(fù)用模式增加了將要承受的同頻干擾量。
載波干擾比C/I是計(jì)算復(fù)用因子的基本參數(shù)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須從兩方面強(qiáng)調(diào)同頻干擾。首先，必須需要確定所需的C/I，以便EB/NO的降低小于指定值。EB/NO代表每信息比特能量除以噪聲譜密度。第二，系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)為由于同頻干擾實(shí)際承受的C/I在預(yù)定的時(shí)間百分比上高于最低要求的C/I。
所要求的可以使得EB/NO并不顯著降低的C/I可以如下導(dǎo)出。EB/(NO+IO)的組合可以寫為EbNB+IO=[(EbNO)-1+(EbIO)-1]-1(1)]]>因?yàn)镋B＝C/RB，IO＝I/BW，而BW＝Rb/(mR)，等式1可以重寫為EbNO+IO=[(EbNO)-1+(CImR)-1]-1(2)]]>其中m是調(diào)制級數(shù)，而R是有效碼速率。對于QPSK，調(diào)制級數(shù)m＝2。對C/I解等式2得到以下表達(dá)式(CI)REQ=2*R*[(EbNO+IO)-1-(EbNO)-1]-1(3)]]>可導(dǎo)致最大EB/NO降低的最小要求的C/I由下式給出(以dB為單位)(CI)REQ=10log[(10Eb/No10)-1-(10Eb/No+Δ10)-1+10logR+3--(4)]]>在圖4中，等式4作為信道碼速率的函數(shù)以0.5，1，2和3dB的概率損耗繪制。對不同碼速率，BER＝10-3所要求的EB/NO是從Rice因子K＝6的Clark和Cain獲得的。EB/NO的值在碼速率為1時(shí)是6.7dB，在碼速率為3/4時(shí)是3.9dB，在碼速率為2/3時(shí)是3.5dB，在碼速率為1/2時(shí)是3.0dB，在碼速率為1/3時(shí)是2.6dB，而在碼速率為1/4時(shí)是2.3dB。因此C/I的合理工作點(diǎn)是10.5到12.5dB，它允許同頻干擾損耗不大于0.5dB時(shí)使用1/2速率或1/3速率。
一旦確定了最小要求C/I，就可以設(shè)計(jì)蜂窩布局和復(fù)用模式以使實(shí)際承受的C/I超過最小要求C/I。在常規(guī)移動(dòng)蜂窩系統(tǒng)(陸基和星基)中，要設(shè)計(jì)蜂窩布局和頻率分配在滿負(fù)載條件下獲得最小要求的C/I。即，在假設(shè)所有可用信道都同時(shí)使用時(shí)計(jì)算復(fù)用距離。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的慣例不同。使用部分負(fù)載技術(shù)來降低同頻干擾，藉此減小同頻蜂窩之間的復(fù)用距離。通過減小復(fù)用距離，可以更多地使用相同載頻以提高整個(gè)系統(tǒng)的頻譜效率。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)被用于示范部分負(fù)載技術(shù)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的實(shí)際C/I可以用下式數(shù)學(xué)表達(dá)(CI)Actual=10log{Σi=1N[10[Antdis+δPi]/10]-1}-1--(5)]]>其中N是同頻干擾者的總數(shù)，Antdis是用戶和第i個(gè)干擾者之間的天線分辨率，而δPi是用戶和第i個(gè)干擾者之間EB/NO的差。天線分辨率是天線距收偏離天線瞄準(zhǔn)線軸外接收的信號的能力的量度。典型的天線分辨圖樣如圖5所示。如圖5所示，相對增益隨距離天線瞄準(zhǔn)線的距離或角度的增加而非單調(diào)降低，并且包括多個(gè)旁瓣。旁瓣會(huì)導(dǎo)致在不想要的方向上接收到干擾信號。
等式5中的表達(dá)式用于對具有61個(gè)六角形波束圖樣服務(wù)小區(qū)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)建模。假設(shè)每個(gè)波束都來自一個(gè)被均勻照射的圓孔。所有波束都是均勻加載的。隨波束中的用戶位置而定，該用戶的調(diào)制功率在前向鏈路上使波束中的所有用戶在地面上具有相同的功率，同時(shí)反過來，對反向鏈路在衛(wèi)星處接收到相等的信號強(qiáng)度。用戶被隨機(jī)放置在距波束中心25％的交叉距離內(nèi)。
下表1是對展示C/I和交叉距離之間關(guān)系的仿真的總結(jié)。在這個(gè)仿真中，假設(shè)同頻干擾來自60個(gè)干擾用戶。相鄰波束之間的交叉距離在2dB和10dB之間變化。結(jié)果表示大約4.5dB的交叉距離在98％的情況下產(chǎn)生最高的C/I，并且對于平均，90％，和95％的情況也是接近最佳的。它還表示在沒有DTX的情況下由于同頻干擾，要求1/3速率或更高的信道編碼以滿足0.5dB損耗的要求。
表1
圖6基于計(jì)算機(jī)仿真給出具有18個(gè)干擾小區(qū)群的7-服務(wù)小區(qū)圖樣上部分負(fù)載對C/I的影響。圖7基于計(jì)算機(jī)仿真給出具有6個(gè)干擾小區(qū)群的7-服務(wù)小區(qū)圖樣上部分負(fù)載對C/I的影響。這些圖在歸一化復(fù)用距離大約為2時(shí)得到C/I的峰值。存在這樣的情況，即C/I的這個(gè)峰值可以方便地用于通過部分負(fù)載服務(wù)小區(qū)來提高系統(tǒng)的頻譜效率。舉例而言，參考圖6，假設(shè)要求C/I至少為12以維持可以接受的信號質(zhì)量。如果系統(tǒng)100％容量的滿負(fù)載，那么大約要求3.3的歸一化復(fù)用距離。但是，最小C/I 12也可以通過使服務(wù)小區(qū)在它62.5％的滿負(fù)載來獲得2.0的歸一化復(fù)用距離。即，如果假設(shè)在所有給定服務(wù)小區(qū)中都只有不多于62.5％的可用信道同時(shí)使用，那么復(fù)用距離就可以從3.3降到2.0。部分負(fù)載的服務(wù)小區(qū)會(huì)導(dǎo)致在那個(gè)服務(wù)小區(qū)中損失頻譜效率。但是，那個(gè)損失可以通過減小同頻服務(wù)小區(qū)之間的復(fù)用距離獲得的整個(gè)系統(tǒng)的頻譜效率來補(bǔ)償。在很多情況下，減小復(fù)用距離的收益將超過部分負(fù)載服務(wù)小區(qū)的損失。在這種情況下，部分負(fù)載服務(wù)小區(qū)可以導(dǎo)致更高的整體頻譜效率。
舉例而言，假設(shè)由于同頻干擾，在滿負(fù)載系統(tǒng)中要求7-服務(wù)小區(qū)復(fù)用模式。欠載的載頻將降低一個(gè)載波上的頻譜效率，但是將導(dǎo)致更小的干擾從而在考慮所有干擾用戶時(shí)有更高的總C/I。假設(shè)75％負(fù)載所降低的C/I將允許4-服務(wù)小區(qū)復(fù)用模式。整個(gè)系統(tǒng)將有提高31％頻譜效率的凈收益。
在本發(fā)明的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中有很多種不同的方法實(shí)現(xiàn)部分負(fù)載技術(shù)。最簡單的技術(shù)是在TDMA載頻上隨機(jī)分配可用時(shí)隙，直到達(dá)到預(yù)定的最大負(fù)載水平。舉例而言，如果建立75％的最大負(fù)載水平并且在每個(gè)載頻上有16個(gè)可用時(shí)隙，那么在任何給定時(shí)間將只分配12個(gè)可用信道。這樣，在任何給定時(shí)刻將至少有4個(gè)不用的時(shí)隙。
稍復(fù)雜的技術(shù)是使用信號質(zhì)量測試來確定預(yù)定門限達(dá)到后是否還可以分配額外頻率。衛(wèi)星可以通過在一個(gè)可用信道上發(fā)射測試信號并且測量測試信號的質(zhì)量來確定是否分配額外信道。如果測試信號的質(zhì)量在可以接受的水平上，那么就可以分配信道。取代測量測試信號的質(zhì)量，可以測量測試信號在已經(jīng)使用的信道上的影響。如果在測試信號傳輸期間，同頻服務(wù)小區(qū)中已經(jīng)使用的信道中的信號質(zhì)量維持在可以接受的水平，那么就可以分配信道。這個(gè)過程允許在預(yù)定門限之上分配通信信道有一定的靈活性，并且可以提高頻譜效率。
圖8是確定是否分配新信道的判決處理的流程圖。接收到對通信信道的請求之后(塊200)，確定正在使用的信道數(shù)是否滿足預(yù)定門限(塊202)。如果用戶數(shù)小于門限，那么就分配新信道(塊204)。如果不是這樣，就進(jìn)行信號質(zhì)量測試(塊206)。如果信號質(zhì)量測試的結(jié)果滿足某種預(yù)定準(zhǔn)則，即，通過測試(塊208)，那么就為用戶分配新信道(塊204)。如果信號質(zhì)量測試失敗(塊208)那么就拒絕接入(塊210)。
勝于在服務(wù)小區(qū)中隨機(jī)分配通信信道，自適應(yīng)分配可以盡可能最小化一組兩個(gè)信道服務(wù)小區(qū)中對一個(gè)特定信道的不均勻使用以最小化同頻干擾。一個(gè)自適應(yīng)分配的例子可以是基于所有同頻服務(wù)小區(qū)對那個(gè)信道的使用率，在服務(wù)小區(qū)中分配信道。舉例而言，當(dāng)用戶請求一個(gè)通信信道時(shí)，就在那個(gè)服務(wù)小區(qū)中確定可用信道。下一步是考慮所有同頻服務(wù)小區(qū)確定使用最少的一個(gè)可用信道。分配那個(gè)考慮所有同頻服務(wù)小區(qū)時(shí)使用最少的信道。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將可根據(jù)預(yù)定準(zhǔn)則提出其它信道分配的自適應(yīng)方案。
當(dāng)然，本發(fā)明可以用這里闡述以外的其它具體方法實(shí)現(xiàn)，而不脫離本發(fā)明的精神和基本特征。舉例而言，描述根據(jù)本發(fā)明建造的傳送箱的原型所用的具體尺寸并不是想要限制權(quán)利要求的范疇，而只是提供例子。因此，在各方面都要將本實(shí)施例當(dāng)作說明而不是限制，同時(shí)附屬的權(quán)利要求書的含義和等價(jià)范圍中帶來的所有變化都包含在這里。
權(quán)利要求
1.在具有多個(gè)服務(wù)小區(qū)的蜂窩無線通信中減小同頻干擾的方法，包括(a)在系統(tǒng)中為所述服務(wù)小區(qū)分配可用載頻，每個(gè)載頻提供一個(gè)或多個(gè)不同的通信信道，因此每個(gè)服務(wù)小區(qū)中有多個(gè)可用通信信道；和(b)為所選服務(wù)小區(qū)建立部分負(fù)載方案，使得選定服務(wù)小區(qū)中在任何給定時(shí)間使用的最大信道數(shù)小于該選定服務(wù)小區(qū)中可用信道的總數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括在所述蜂窩通信系統(tǒng)中間隔同頻服務(wù)小區(qū)從而對選定的服務(wù)小區(qū)在所述部分負(fù)載方案的基礎(chǔ)上獲得最小載波干擾比(C/I)的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于部分負(fù)載的服務(wù)小區(qū)中的可用通信信道是隨機(jī)分配的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于部分負(fù)載的服務(wù)小區(qū)中的通信信道分配使得該通信信道在所有同頻服務(wù)小區(qū)中的同時(shí)使用最小化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括在每個(gè)服務(wù)小區(qū)中建立同時(shí)用戶總數(shù)門限的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于還包括當(dāng)門限達(dá)到時(shí)拒絕接入的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于還包括門限到達(dá)時(shí)在未用信道上發(fā)射測試信號并進(jìn)行信號質(zhì)量測試以確定是否應(yīng)該分配額外信道的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述信號質(zhì)量測試包括在測試信道上測試信號質(zhì)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述信號質(zhì)量測試包括測試測試信號對已經(jīng)使用的信道的影響。
10.蜂窩無線通信系統(tǒng)包括(a)多個(gè)服務(wù)小區(qū)，每個(gè)服務(wù)小區(qū)被分配一個(gè)或多個(gè)載頻，在每個(gè)服務(wù)小區(qū)中提供多個(gè)不同的通信信道；(b)所述多個(gè)服務(wù)小區(qū)包括至少一個(gè)部分負(fù)載的服務(wù)小區(qū)，其中在任何給定時(shí)間使用的最大信道數(shù)少于所述服務(wù)小區(qū)中的可用信道總數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于部分負(fù)載的服務(wù)小區(qū)中的通信信道分配是隨機(jī)進(jìn)行的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于部分負(fù)載的服務(wù)小區(qū)中的通信信道分配使得該通信信道在所有同頻服務(wù)小區(qū)中的同時(shí)使用最小化。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于建立預(yù)定門限使部分負(fù)載的服務(wù)小區(qū)中的用戶總數(shù)小于可用信道總數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于到達(dá)預(yù)定門限時(shí)阻塞為用戶分配通信信道。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定門限到達(dá)時(shí)，在信號質(zhì)量測試的基礎(chǔ)上為用戶分配通信信道。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于信號質(zhì)量測試包括在一個(gè)可用信道上發(fā)射測試信號并且測量測試信號的信號質(zhì)量。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于信號質(zhì)量測試包括在一個(gè)可用信道上發(fā)射測試信號并且測量該測試信號對其它同頻服務(wù)小區(qū)中分配相同信道的其它用戶的干擾。
18.在具有多個(gè)點(diǎn)波束的多波束衛(wèi)星通信系統(tǒng)中增加用戶數(shù)的方法，包括以下步驟(a)在系統(tǒng)中為所述點(diǎn)波束分配可用載頻，每個(gè)載頻提供一個(gè)或多個(gè)不同的通信信道，因此每個(gè)服務(wù)小區(qū)中有多個(gè)可用通信信道；(b)為選定的點(diǎn)波束建立部分負(fù)載方案，使得選定點(diǎn)波束中在任何給定時(shí)間使用的最大信道數(shù)小于該點(diǎn)波束中可用信道的總數(shù)；和(c)間隔同頻點(diǎn)波束，在所述部分負(fù)載方案的基礎(chǔ)上獲得最小可接受的碼干比(C/I)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于部分負(fù)載的點(diǎn)波束中的可用通信信道是隨機(jī)分配的。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于部分負(fù)載的點(diǎn)波束中的通信信道分配使得該通信信道在所有同頻點(diǎn)波束中的同時(shí)使用最小化。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于還包括在每個(gè)點(diǎn)波束中建立同時(shí)用戶總數(shù)門限的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其特征在于還包括當(dāng)門限達(dá)到時(shí)拒絕接入的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其特征在于還包括門限到達(dá)時(shí)在未用信道上發(fā)射測試信號并進(jìn)行信號質(zhì)量測試以確定是否應(yīng)該分配額外信道的步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其特征在于所述信號質(zhì)量測試包括在測試信道上測試信號質(zhì)量。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其特征在于所述信號質(zhì)量測試包括測試測試信號對已經(jīng)使用的信道的影響。
26.在具有多個(gè)服務(wù)小區(qū)的蜂窩無線通信中降低同頻干擾的方法，包括(a)在系統(tǒng)中為所述服務(wù)小區(qū)分配可用載頻，每個(gè)載頻提供一個(gè)或多個(gè)不同的通信信道，因此每個(gè)服務(wù)小區(qū)中有多個(gè)可用通信信道；(b)為每個(gè)服務(wù)小區(qū)建立部分負(fù)載方案，使得選定服務(wù)小區(qū)中在任何給定時(shí)間使用的最大信道數(shù)小于該選定服務(wù)小區(qū)中可用信道的總數(shù)；和(c)根據(jù)預(yù)定的自適應(yīng)分配方案在每個(gè)服務(wù)小區(qū)中為用戶分配信道。
27.權(quán)利要求27的方法，其特征在于該自適應(yīng)分配方案包括基于信道在所有同頻服務(wù)小區(qū)中的使用率在服務(wù)小區(qū)中選擇信道。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其特征在于部分負(fù)載的服務(wù)小區(qū)中的通信信道分配使得該通信信道在所有同頻服務(wù)小區(qū)中的同時(shí)使用最小化。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其特征在于還包括在每個(gè)服務(wù)小區(qū)中建立同時(shí)用戶總數(shù)門限的步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其特征在于還包括當(dāng)門限達(dá)到時(shí)拒絕接入的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其特征在于還包括門限到達(dá)時(shí)在未用信道上發(fā)射測試信號并進(jìn)行測試信號質(zhì)量測試以確定是否應(yīng)該分配額外信道的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其特征在于所述信號質(zhì)量測試包括在測試信道上測試信號質(zhì)量。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其特征在于所述信號質(zhì)量測試包括測試測試信號對已經(jīng)使用的信道的影響。
全文摘要
將部分負(fù)載方案用于改善蜂窩系統(tǒng)的頻譜效率，并因此而增加系統(tǒng)能夠支持的用戶數(shù)。部分負(fù)載方案只允許同時(shí)使用每個(gè)蜂窩中可用通信信道總數(shù)的一部分。因此，每個(gè)蜂窩有意地在小于它的滿容量的情況下欠載工作。欠載的各個(gè)服務(wù)小區(qū)降低了每個(gè)蜂窩中的頻譜效率。但是，每個(gè)蜂窩的欠載意味著在任何給定時(shí)間將有更少的干擾用戶，因此降低了同頻干擾。這種同頻干擾的降低能夠降低同頻蜂窩的復(fù)用距離，藉此提高整個(gè)系統(tǒng)的頻率復(fù)用，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的頻譜效率。
文檔編號H04B7/26GK1240078SQ97180489
公開日1999年12月29日 申請日期1997年10月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月10日
發(fā)明者S·賴因霍爾德, A·哈桑, R·拉米希 申請人:艾利森公司