專利名稱：分配信道的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在一個(gè)移動通信系統(tǒng)中用于動態(tài)分配信道的方法。


圖1示出了一種已知的移動通信系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)部件。圖中示出了一個(gè)移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)，一個(gè)基站控制器(BSC)，一部基站收發(fā)兩用機(jī)(BTS)，一個(gè)移動臺(MS)以及一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(NMS)。該網(wǎng)絡(luò)典型地還包括幾個(gè)互相連接的移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)，為了簡明起見，在圖中僅示出其中的一個(gè)。移動臺系統(tǒng)通過一個(gè)移動業(yè)務(wù)交換中心MSC被連接到一個(gè)固定電話網(wǎng)絡(luò)，例如一個(gè)公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)，或者一個(gè)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(ISDN)。典型地，在體系結(jié)構(gòu)上處于MSC之下的若干基站控制器BSC被連接到每一個(gè)移動業(yè)務(wù)交換中心MSC。在體系結(jié)構(gòu)上處于BSC之下的若干基站收發(fā)兩用機(jī)BTS典型地被連接到每一個(gè)基站控制器BSC。諸基站收發(fā)兩用機(jī)可以通過一個(gè)所謂的無線接口、借助于諸信道，跟諸移動臺建立連接。為了簡單起見，圖中僅示出一個(gè)基站控制器BSC，一部基站收發(fā)兩用機(jī)BTS以及一個(gè)移動臺MS。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS可以被用于控制諸網(wǎng)絡(luò)部件的工作，以及例如改變網(wǎng)絡(luò)的配置。
介于基站收發(fā)兩用機(jī)以及諸移動臺之間的無線接口可以通過幾種不同方式被劃分為諸信道。已知的方法至少有時(shí)分復(fù)用(TDM)、頻分復(fù)用(FDM)以及碼分復(fù)用(CDM)。在TDM系統(tǒng)中可用的頻帶被劃分為連續(xù)的諸時(shí)隙。一定數(shù)目的連續(xù)時(shí)隙形成一個(gè)周期性地重復(fù)的時(shí)間幀。由在該時(shí)間幀中可用的時(shí)隙來規(guī)定信道。在FDM系統(tǒng)中，由可用頻率來規(guī)定信道，而在CDM系統(tǒng)中，由被使用的擴(kuò)頻代碼來規(guī)定信道。人們也使用上述幾種分割方法的各種組合。例如，已知的GSM系統(tǒng)使用FDM/TDM分割方法，由頻率和時(shí)隙來確定信道。
為了在移動通信系統(tǒng)有限的頻帶中獲得充分的容量，使用中的諸信道應(yīng)當(dāng)被多次使用。為此，該系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域被劃分為小區(qū)。每一個(gè)小區(qū)具有其本身的地理區(qū)域或小區(qū)區(qū)域。每一個(gè)小區(qū)具有一個(gè)基站收發(fā)兩用機(jī)，它服務(wù)于位于該小區(qū)區(qū)域內(nèi)的諸移動臺。若具有相同頻率的諸信道在互相靠近的諸小區(qū)中被再次使用，則使用這些信道的諸連接將開始產(chǎn)生互相干擾。信道之所以產(chǎn)生干擾，不僅是由于其本身信道的再次使用，而且是由于相鄰的諸信道用得太靠近，因?yàn)椋瑸榱斯?jié)省頻帶，相鄰的諸信道通常稍為有些重疊。為了使容量最大化，諸信道應(yīng)當(dāng)在諸小區(qū)中盡可能互相靠近地被再次使用，然而，這就使得載頻對干擾的比值CIR將允許一個(gè)適當(dāng)?shù)倪B接質(zhì)量。相同信道可以再次使用并使得CIR保持可接受的水平的那個(gè)距離被稱為干擾距離，可以使用相同信道的那個(gè)距離被稱為再次使用距離。由于CIR是再次使用距離和發(fā)射功率的一個(gè)函數(shù)，所以在一個(gè)蜂窩式系統(tǒng)中，載頻對干擾的比值可以降低，以便通過增加介于諸基站收發(fā)兩用機(jī)之間的距離，或者通過使用發(fā)射功率的動態(tài)控制，來改進(jìn)連接質(zhì)量。
信道分配的目標(biāo)就是將信道分配于所需的各種連接，可以同時(shí)使用所有的信道，并保持可接受的信號質(zhì)量。各種信道分配方法至少有固定信道分配(FCA)、動態(tài)信道分配(DCA)以及作為這些方法的組合的混合信道分配(HCA)。在I.Katzela，M.Naghshineh所寫的出版物《用于蜂窩式移動通信系統(tǒng)的信道分配方案一項(xiàng)綜合調(diào)查》(IEE個(gè)人通信，1996年6月)中，十分透徹地描述了各種方法。
在固定信道分配中，根據(jù)某些再次使用方案，為每一個(gè)小區(qū)指定了一組信道。典型地，每逢第9個(gè)或者每逢第12個(gè)小區(qū)，諸信道將被再次使用。這個(gè)方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是簡單，但它的缺點(diǎn)在于無法適應(yīng)通信情況以及適應(yīng)小區(qū)中移動用戶數(shù)目的變更。此外，為了獲得一個(gè)好的結(jié)果，這種方法需要基于信號失落的頻率規(guī)劃，但是信號失落難以預(yù)測。
在動態(tài)信道分配中，所有信道都處于一個(gè)“信道庫”之中。信道被動態(tài)地從庫中取出，在該小區(qū)中用于新的呼叫，或者當(dāng)(來話)呼叫到達(dá)該系統(tǒng)時(shí)，在該小區(qū)中用于信道交換。同時(shí)保證一個(gè)最小的CIR比值被保留。這樣一來，在諸信道與諸小區(qū)之間不存在固定的關(guān)系，假設(shè)載頻對干擾的比值是低的，但是仍然可以接受，在這個(gè)前提下，任何小區(qū)都可以選擇任何信道。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是巨大的靈活性，以及一種適應(yīng)于改變著的通信量的能力，但另一方面，若通信負(fù)荷很重，則它與固定信道相比，顯得更為低效。
在混合信道分配中，可用的諸信道被劃分為固定的和動態(tài)的諸信道，其中固定的諸信道典型地被指定為FCA，為某些小區(qū)所使用，而動態(tài)的諸信道則典型地被指定為DCA，為所有的用戶所使用。各小區(qū)通常試圖首先使用它們的各固定頻率。
各種動態(tài)信道分配方法可以劃分為那些基于測量信道載頻對干擾的比值的方法以及那些基于對分配狀況的知識的方法。
在基于對分配狀況的知識的諸方法中，由于操作連接所引起的載頻對干擾的比值被評估，同時(shí)圍繞諸基站收發(fā)兩用機(jī)的諸區(qū)域被規(guī)定，在該區(qū)域內(nèi)，再次使用基站收發(fā)兩用機(jī)所使用的一條信道、或者使用鄰近該信道的諸信道將導(dǎo)致額外的干擾。在這些區(qū)域中，應(yīng)當(dāng)避免對所涉及的信道進(jìn)行分配。
基于測量信道載頻對干擾的比值的動態(tài)信道分配諸方法規(guī)定存在干擾信號的候選信道的(信號)強(qiáng)度。若所涉及的信道可用于待建立的連接，則出現(xiàn)在該信道上的這個(gè)信號會對該連接產(chǎn)生干擾，該信道的載頻對干擾的比值就這樣通過測量來確定，由此可以獲得關(guān)于有待優(yōu)化的載頻對干擾比值的直接信息。在實(shí)踐中，例如由于不連續(xù)發(fā)送(DTX)使得載頻對干擾的比值甚至?xí)×业匕l(fā)生變化，所以用于確定載頻對干擾比值的各種信號測量結(jié)果都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行平均運(yùn)算，以便獲得足夠的可靠性。
在圖2所示的情形中，作為一個(gè)實(shí)例，對信道分配進(jìn)行研究，在這里兩個(gè)移動臺MSA和MSB向鄰近的基站收發(fā)兩用機(jī)請求一條信道。一條信道首先被MSA請求，稍后被MSB請求。圖中示出了圍繞這些形成的基站收發(fā)兩用機(jī)以及諸小區(qū)。諸小區(qū)劃出一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中，諸移動臺伺機(jī)跟該小區(qū)的基站收發(fā)兩用機(jī)建立連接。
在這個(gè)實(shí)例中，本信道分配方法在基站收發(fā)兩用機(jī)BTS中被實(shí)施。作為一個(gè)實(shí)例被使用的信道分配算法是最大信號對噪聲干擾比值(MCIR)方法，它是基于信號電平測量的動態(tài)信道分配方法中的一個(gè)子類。在這個(gè)方法中，以獲得盡可能好的信噪比(為標(biāo)準(zhǔn))，在從移動臺到基站收發(fā)兩用機(jī)的上行方向上選出這樣的諸信道。這個(gè)類型的一種方法可以直接地例如用于現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中，諸移動臺不進(jìn)行候選信道的載頻對干擾比值的測量。
首先研究對移動臺MSA的信道分配。移動臺MSA從它的用戶那里接收一條建立一次呼叫連接的指令。該移動臺通過向接收此項(xiàng)請求的基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA發(fā)送一段信道請求報(bào)文，向該網(wǎng)絡(luò)請求一條信道，用于建立所述連接。
基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA接收該移動臺的信道請求，并開始執(zhí)行圖3所示的信道分配方法?；臼瞻l(fā)兩用機(jī)恒定地監(jiān)測在上行方向上的所有諸忙信道的諸信號電平(點(diǎn)311)。基于這樣的監(jiān)測測量，根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，諸信道按照一種從最好到最差的順序被排列(點(diǎn)312)。由于諸移動臺所使用的不連續(xù)發(fā)送(DTX)，諸信號電平作為時(shí)間的一個(gè)函數(shù)，甚至?xí)×业匕l(fā)生變化，所以測量結(jié)果應(yīng)當(dāng)經(jīng)常地進(jìn)行平均運(yùn)算。作為信道載頻對干擾比值的的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，本例使用一種5秒移動平均法來處理在該信道上獲得的信號電平測量結(jié)果。
在點(diǎn)302，已經(jīng)接收到信道請求之后，在點(diǎn)312，基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA從它所接收的諸信道的列表中，在點(diǎn)303，根據(jù)測量結(jié)果，找出能獲得可能的最佳的CIR的信道。這條信道被分配用于待建立的連接(點(diǎn)304)。
圖4和5表示在基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB處，針對MSA的信道分配指令是如何影響到在基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB處的信道K的載頻對干擾比值的。圖4表示作為時(shí)間的一個(gè)函數(shù)的基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB的信道K上的干擾信號。根據(jù)圖4，在基站收發(fā)兩用機(jī)的信道K上所測得的信號中，僅有一種干擾原因，即干擾1。在圖4中，開始于T＝12∶58∶10瞬間的、介于基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA以及移動臺MSA之間的連接開始對信道K產(chǎn)生一種新的干擾(干擾2)。
在圖5中示出了作為時(shí)間的一個(gè)函數(shù)的基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB的信道K的總干擾。此外，圖5還示出了總干擾5的一個(gè)1秒移動平均值，它被基站收發(fā)兩用機(jī)用來確定該信道的CIR數(shù)值。在信道K被用來建立介于移動臺MSA以及基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA之間的連接之前，信道K也在基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB處獲得了最佳的CIR數(shù)值。
下一步研究介于移動臺MSB以及基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB之間用于連接的一條信道的分配。跟前面一樣，這個(gè)信道分配的決定也是基于信道載頻對干擾比值的一個(gè)測量結(jié)果。
針對一次來話呼叫，MSB向位于基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA附近的基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB請求一條信道?；臼瞻l(fā)兩用機(jī)BTSB接收該信道請求(圖3，點(diǎn)302)，并從瞬間12:58:11開始，在點(diǎn)311處，基于它所測量的信道載頻對干擾的比值去尋找一條信道，以便用于待建立的連接。在接收信道請求之后(圖3，點(diǎn)302)，從在點(diǎn)312處根據(jù)CIR數(shù)值的5秒平均值而排列的信道列表中檢出CIR數(shù)值為最佳的信道(點(diǎn)303)。雖然由于在基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA處引入了信道，使得實(shí)際上信道K的載頻對干擾比值已經(jīng)升高，但是由于在平均運(yùn)算中的延時(shí)，使得在基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB處的信道分配算法所使用的諸數(shù)值中尚未見到已升高的載頻對干擾的比值。在這些情況下，該算法也將信道K分配給介于基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB以及移動臺MSB之間的連接。由于現(xiàn)在在地理上互相靠近的兩處連接中都使用相同的信道，使得介于MSA和BTSA以及MSB和BTSB之間的兩處連接的質(zhì)量變差。
基于上述原因，人們很容易理解，在基于載頻對干擾的比值的測量的各種DCA方法中，由于測量結(jié)果的平均運(yùn)算帶來了許多問題。當(dāng)一條信道被分配到介于一部基站收發(fā)兩用機(jī)以及一個(gè)移動臺之間并且在該信道上開始建立一次呼叫時(shí)，在這條信道及其相鄰信道上靠近基站收發(fā)兩用機(jī)處，系統(tǒng)的載頻對干擾比值將會增加。然而，由于干擾測量結(jié)果的平均運(yùn)算，使得載頻對干擾比值的增加并沒有立刻引起注意，而是僅在平均運(yùn)算的一定的延時(shí)之后才引起注意。這樣就存在一種風(fēng)險(xiǎn)，即，在所述延時(shí)期間內(nèi)，可能有一條信道被分配用于某些其他連接，使得第1處連接跟第2處連接互相之間將產(chǎn)生額外的干擾。由此，可能至少有一處連接的信道必須被更換，這將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)荷(的增加)。在最壞的情況下，該連接甚至?xí)磺袛唷?br> 本發(fā)明旨在消除或減少上面所提出的技術(shù)現(xiàn)狀中的各種問題。借助于在獨(dú)立權(quán)利要求中所規(guī)定的一種方法，就能達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。
創(chuàng)新性的思路是，基于對隨時(shí)間而變化的信息加以限制，即，對那些在引入后會跟已經(jīng)建立的諸連接產(chǎn)生互相干擾的諸信道的分配要加以限制。針對每一部基站收發(fā)兩用機(jī)單獨(dú)地保持其限制信息，并且關(guān)于靠近該基站收發(fā)兩用機(jī)的信道分配情況的信息也被收集到其中。當(dāng)由于在測量和平均運(yùn)算中的各種延時(shí)，使得從干擾測量中所獲得的測量結(jié)果為不正確時(shí)，根據(jù)限制信息，信道分配受到限制?？梢杂靡韵路椒▉硐拗菩诺婪峙渫ㄟ^阻止所有(信道的分配)，或者通過限制該連接可用的最大功率，或者通過限制在該信道上待使用的時(shí)隙數(shù)目。這樣一來，人們就能避免將這樣一條信道分配用于一次待建立的連接，由于平均運(yùn)算的延時(shí)，使得該信道一直好像是沒有干擾，但是在實(shí)際上，其載頻對干擾的比值已經(jīng)升高。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，限制分配的時(shí)間基本上等于干擾測量結(jié)果的平均運(yùn)算時(shí)間。由此，當(dāng)確信由于測量結(jié)果的平均運(yùn)算所產(chǎn)生的一段延時(shí)，使得載頻對干擾的比值不再被認(rèn)為太低時(shí)，本方法將立刻恢復(fù)基于技術(shù)現(xiàn)狀信號電平測量的信道分配過程。
下面，借助于實(shí)例，并參照諸附圖，對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，在附圖中圖1表示一種已知的移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2表示兩個(gè)移動臺向相鄰的基站收發(fā)兩用機(jī)請求一條信道的情形；圖3表示一種用于信道分配的技術(shù)成熟的算法；圖4表示對信道產(chǎn)生干擾的兩個(gè)信號，該干擾是時(shí)間的一個(gè)函數(shù)；圖5表示作為時(shí)間的一個(gè)函數(shù)的在一條信道上的總干擾信號及其移動平均值；圖6表示一部基站收發(fā)兩用機(jī)的安全區(qū)域結(jié)構(gòu)；圖7表示兩個(gè)移動臺向相鄰的基站收發(fā)兩用機(jī)請求一條信道的情形，以及圍繞一部基站收發(fā)兩用機(jī)所形成的安全區(qū)域；圖8表示一部基站收發(fā)兩用機(jī)的限制寄存器；圖9a和9b表示不同的基站收發(fā)兩用機(jī)的諸限制寄存器；圖10表示一種用以實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的信道分配方法的算法的流程圖；以及圖11表示一種用以保持一個(gè)時(shí)間寄存器(的內(nèi)容)的可能的算法。
在基于對信道載頻對干擾的比值的測量的動態(tài)信道分配方法中，其基本原理是直接地通過觀察該信道的干擾信號電平來獲得候選信道的載頻對干擾比值CIR的估計(jì)。除了用于為所需的連接確定最佳信道所作的對載頻與干擾比值的各種技術(shù)成熟的測量以外，本發(fā)明還使用隨時(shí)間而變化的限制信息，該信息被用來限制諸信道的分配。各種限制方法包括，例如，對信道分配的完全禁止，限制該連接可用的最大發(fā)射功率和/或限制待分配的信道的最大可用時(shí)隙數(shù)目。通過僅在某些幀(例如，僅在每一個(gè)第3時(shí)間幀)中允許使用該信道的時(shí)隙，來限制該信道的最大可用時(shí)隙數(shù)目。
通過禁止信道分配，使得任何干擾的產(chǎn)生全都得以避免。通過限制發(fā)射功率或可用的時(shí)隙數(shù)目，使得其他基站收發(fā)兩用機(jī)獲得將產(chǎn)生有限干擾的信道用于已分配的連接的機(jī)會，使得連接的質(zhì)量將不致過分地受影響。當(dāng)一部正在使用一條已分配信道的移動臺接近于基站收發(fā)兩用機(jī)，并且即使在較低的發(fā)射功率下，它仍能由此獲得良好的載頻對干擾比值CIR時(shí)，有可能在一條發(fā)射功率被限制為正常值的五分之一的信道上建立一次新的連接。對于該新連接來說，若僅用該信道正常地提供的傳輸容量的三分之一已經(jīng)足夠，則可以在一條諸時(shí)隙的使用受到限制的信道上建立一次連接。該連接建立過程將僅在每一個(gè)第3時(shí)間幀內(nèi)產(chǎn)生干擾。通常使用的信道編碼方法能相當(dāng)好地耐受這樣的干擾。
一條信道的使用僅在一個(gè)地理上限定的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生干擾。因此，在其余的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中去限制信道分配是不切合實(shí)際的，但是，應(yīng)當(dāng)對那些在使用中會對諸信道產(chǎn)生顯著干擾的基站收發(fā)兩用機(jī)進(jìn)行重點(diǎn)限制?；臼瞻l(fā)兩用機(jī)的這種設(shè)置在下文中將被稱為基站收發(fā)兩用機(jī)的安全區(qū)域并示于圖6。圖中示出了一個(gè)基站收發(fā)兩用機(jī)BTS1以及相鄰的基站收發(fā)兩用機(jī)連同它們的諸蜂窩式小區(qū)。這張圖還示出了基站收發(fā)兩用機(jī)BTS1在使用相同信道以及一條相鄰信道時(shí)的安全區(qū)域。由于相同信道和相鄰信道的干擾距離是不同的，所以針對使用相同信道和相鄰信道而形成不同的安全區(qū)域是不切合實(shí)際的。另一方面，由于使用幾個(gè)不同的安全區(qū)域?qū)⑹瓜到y(tǒng)變得更加復(fù)雜，所以，針對相同信道和相鄰信道的使用，可以規(guī)定系統(tǒng)的安全區(qū)域。例如，可以通過網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS，以行政方式來規(guī)定安全區(qū)域。相應(yīng)地，通過自適應(yīng)地分析由監(jiān)測該網(wǎng)絡(luò)(作為那些產(chǎn)生干擾的諸基站收發(fā)兩用機(jī)的一個(gè)集合)的運(yùn)行情況所獲得的信息來規(guī)定一個(gè)安全區(qū)域。
下面，借助于根據(jù)圖3、作為一個(gè)實(shí)例而給出的上述情形，來考察本發(fā)明的工作情況。圖7表示圖3所示的情形，以及圍繞由相同信道和一條相鄰信道所使用的一部基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA而形成的安全區(qū)域。
在本實(shí)例中，在分配一條信道之后，通過在一個(gè)預(yù)定的安全間隔內(nèi)全部地避免分配來限制信道的分配。在這里，作為一個(gè)例子，所選定的安全間隔為5秒，這相當(dāng)于在測量結(jié)果的平均運(yùn)算中的延時(shí)。如圖8，9a和9b所示，限制信息被保存在各個(gè)基站收發(fā)兩用機(jī)的限制寄存器里面。在該寄存器中，垂直軸表示諸頻率，而水平軸則表示諸時(shí)隙。暫時(shí)禁止分配的結(jié)束時(shí)間被輸入到對應(yīng)于該信道的頻率和時(shí)隙的那個(gè)單元之中，若該信道對分配沒有有效的限制，則對應(yīng)于該信道的單元為空。各寄存器(的內(nèi)容)都依賴于時(shí)間。圖9a和9b表示基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB在兩個(gè)不同瞬間的限制寄存器(的內(nèi)容)。
移動臺MSA從它的用戶那里接收一條建立一次呼叫連接的指令。該移動臺通過向基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA發(fā)出一組信道請求報(bào)文，為建立所述連接而請求該網(wǎng)絡(luò)的一條信道。在圖4和5的T＝12.58.09瞬間，基站收發(fā)兩用機(jī)接收該移動臺的信道請求并開始實(shí)行根據(jù)本發(fā)明的信道分配方法，如圖10所示。在點(diǎn)1002，已經(jīng)接收信道請求之后，它形成一份從點(diǎn)1012接收的、按照從最好到最差的順序排列的候選信道的列表，如點(diǎn)1003所示。使用從點(diǎn)1011處接收的諸測量結(jié)果的一個(gè)5秒移動平均值作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，將諸信道按照從最好到最差的順序加以排列。下一步(點(diǎn)1004)，從列表中檢出該信道，在算法中，使用該列表，根據(jù)已進(jìn)行的測量將獲得可能的最佳的CIR數(shù)值。在這種情況下，該信道就是信道k。根據(jù)本發(fā)明，在算法中的這個(gè)階段，即點(diǎn)1005處，進(jìn)行一次檢查，以確定信道的分配是否受到限制。
圖8表示當(dāng)在圖10中的點(diǎn)1004處進(jìn)行檢查的瞬間，基站BTSA的限制寄存器的內(nèi)容。從中發(fā)現(xiàn)，工作在頻率F2的時(shí)隙3(F2，TS3)處的信道k的單元為空，所以分配不受限制。因此，圖10的算法進(jìn)入點(diǎn)1006，在這里，該信道被分配給介于基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA以及移動臺MSA之間的連接(點(diǎn)1006)，并且在圖4和5的12∶58∶10瞬間，它在已分配的信道上向基站收發(fā)兩用機(jī)報(bào)告它的安全區(qū)域(點(diǎn)1007)。
響應(yīng)于這個(gè)報(bào)告，在圖7中的基站收發(fā)兩用機(jī)將避免將信道k及其相鄰諸信道分配給與BTSA相鄰的基站收發(fā)兩用機(jī)，并僅將信道k分配給它們的近鄰，例如基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB。含有根據(jù)本發(fā)明的基于信道的限制信息的各個(gè)基站收發(fā)兩用機(jī)的諸限制寄存器(的內(nèi)容)保持不變。圖11表示針對各個(gè)基站收發(fā)兩用機(jī)的一個(gè)限制寄存器的基于信道的保持算法的一個(gè)實(shí)例。限制寄存器(內(nèi)容)的保持包括經(jīng)常監(jiān)測是否接收到關(guān)于本基站收發(fā)兩用機(jī)歸屬于其安全區(qū)域的某些其他基站收發(fā)兩用機(jī)的報(bào)告，并且監(jiān)測已進(jìn)行的信道分配(1111)或者某些分配限制是否過時(shí)(1102)。當(dāng)接收到一份關(guān)于已進(jìn)行的信道分配的報(bào)告時(shí)，在該算法的點(diǎn)1112處，基站收發(fā)兩用機(jī)將禁止對已分配給另一個(gè)基站收發(fā)兩用機(jī)的所述信道進(jìn)行重新分配。這一步是這樣進(jìn)行的通過將限制結(jié)束時(shí)間輸入到根據(jù)圖8，9a和9b的限制寄存器中對應(yīng)于該信道的那個(gè)單元來進(jìn)行這一步。若該基站收發(fā)兩用機(jī)也屬于相鄰的諸信道的安全區(qū)域，則通過輸入針對這些信道的限制結(jié)束時(shí)間，以同樣的方式避免對靠近已分配的信道的諸信道進(jìn)行分配。在點(diǎn)1103，當(dāng)禁止分配時(shí)間結(jié)束時(shí)，對應(yīng)于該信道的限制寄存器單元被清空。
在圖4和5的T＝12.58.10瞬間，在接收到一份關(guān)于將信道K分配給基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA的報(bào)告后，基站收發(fā)兩用機(jī)BSTB根據(jù)圖9a，通過禁止分配信道K來變換其限制寄存器(的內(nèi)容)，直至T＝12.58.15為止。由于BTSB不屬于圖7所示的BTSA的諸相鄰信道的安全區(qū)域，該分配報(bào)告將不會引起靠近信道K(F1，TS3)和(F3，TS3)的諸信道的任何分配限制。與此同時(shí)，信道(F2，TS5)的分配禁止結(jié)束于基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB。BTSB的限制寄存器(的內(nèi)容)將如圖9b所示。
下一步考察針對一個(gè)移動臺MSB的一條信道的分配。在圖4和5的T＝12∶58∶11瞬間，MSB請求基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB的一條信道。如前所述，這時(shí)信道K的載頻對干擾比值已經(jīng)升高，但是由于時(shí)延，在被用來選擇一條信道的5秒干擾測量平均值中，載頻對干擾的比值未見增加。基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB的限制寄存器(的內(nèi)容)示于圖9b。
BTSB如同BTSA那樣，使用根據(jù)本發(fā)明的相同的信道分配方法來分配信道。在接收到信道請求(圖10，點(diǎn)1002)之后，根據(jù)在點(diǎn)1011和點(diǎn)1003處的干擾測量的5秒移動平均值而排序的來自點(diǎn)1012的諸可用信道，被形成一份諸信道的列表。雖然根據(jù)圖5，由于在基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA引入了一條信道，信道K的載頻對干擾比值在實(shí)際上已經(jīng)升高，但基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB的信道分配算法所使用的諸數(shù)值中，尚未能見到載頻對干擾比值的升高。由于被用來作為載頻對干擾比值的定額的干擾測量5秒平均值在信道K處于最低值，所以在這個(gè)階段，該算法將信道K轉(zhuǎn)換為最佳候選信道。這樣就從諸信道的列表中檢出具有最佳CIR數(shù)值的信道(點(diǎn)1004)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的安排，信道K將被分配用于介于基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB以及移動臺MSB之間的連接，但這將導(dǎo)致不良的連接質(zhì)量。然而，根據(jù)本發(fā)明，基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB不直接地分配信道K，但它將首先檢查示于圖9b的限制寄存器(的內(nèi)容)，以便找出有關(guān)信道的分配是否被禁止，如圖10中的點(diǎn)1005所示。在發(fā)現(xiàn)該信道的分配被禁止之后，基站收發(fā)兩用機(jī)將從其列表中撤銷信道K(1021)，并將根據(jù)CIR測量結(jié)果選擇下一個(gè)最佳信道I。在從圖9b所示的限制寄存器中發(fā)現(xiàn)信道I沒有被禁止(1005)之后，基站收發(fā)兩用機(jī)將分配它用于介于其本身以及移動臺MSB之間的連接(點(diǎn)1006)，并且它將向處于其安全區(qū)域內(nèi)的諸基站收發(fā)兩用機(jī)報(bào)告已經(jīng)進(jìn)行的信道I的分配情況(點(diǎn)1007)。這些基站收發(fā)兩用機(jī)接收該報(bào)告(圖11，點(diǎn)1111)，并在其本身的限制寄存器中輸入一個(gè)關(guān)于該信道的暫時(shí)分配禁止標(biāo)記(圖11，點(diǎn)1112)。
在圖4和5中的T＝12.58.15瞬間，信道K的分配禁止結(jié)束。如同在圖5中所見的那樣，信道K的信號電平的平均測量值，由于引入該信道的干擾，以階躍響應(yīng)的方式升高。在禁止結(jié)束時(shí)，在基站收發(fā)兩用機(jī)BTSA的安全區(qū)域內(nèi)的所有基站收發(fā)兩用機(jī)將發(fā)現(xiàn)在諸限制寄存器中的信道K的禁止結(jié)束時(shí)間已到(圖11，點(diǎn)1102)。若稍后在某些基站收發(fā)兩用機(jī)中相同信道的分配再次被禁止，則在有關(guān)的基站收發(fā)兩用機(jī)中的禁止當(dāng)然不會隨著其他基站收發(fā)兩用機(jī)的被禁止而同時(shí)結(jié)束。響應(yīng)于禁止時(shí)間的結(jié)束，從諸基站收發(fā)兩用機(jī)的各限制寄存器中撤銷該禁止項(xiàng)(entry)(點(diǎn)1103)。當(dāng)在基站收發(fā)兩用機(jī)BTSB安全區(qū)域中的信道I的禁止分配結(jié)束時(shí)，所經(jīng)歷的過程也與此相同。
對本發(fā)明來說，保持限制信息以及實(shí)現(xiàn)限制的過程并不重要。若作為一個(gè)時(shí)間寄存器來實(shí)現(xiàn)，則寄存器的實(shí)施不需要像在該實(shí)例中所示那樣，一種可供選擇的步驟就是，例如，這樣進(jìn)行，使得在信道分配算法的條件點(diǎn)1005處，當(dāng)檢查時(shí)間寄存器時(shí)，若被輸入到該寄存器的限制結(jié)束時(shí)間已成為過去，則不必考慮對分配的限制。限制寄存器也可以，例如，作為按減法進(jìn)行計(jì)數(shù)的時(shí)間計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。安全時(shí)間可以被規(guī)定為，例如，針對個(gè)別的基站收發(fā)兩用機(jī)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，或者它可以經(jīng)常地結(jié)合報(bào)告已進(jìn)行的分配的報(bào)文而被告知，由此該安全時(shí)間也可以是該移動臺所特有的。
如上所述，為了簡明起見，根據(jù)本發(fā)明的信道分配的限制在一定的時(shí)間間隔內(nèi)并不需要禁止信道分配，在上面的實(shí)例中，為了簡明起見，就使用了這樣的時(shí)間間隔。限制也可以是，例如，調(diào)整該信道所使用的發(fā)射功率或者該信道所使用的時(shí)隙的數(shù)目。當(dāng)調(diào)整發(fā)射功率時(shí)，信道分配沒有被阻止，但在上行和下行兩個(gè)方向上的新連接所使用的發(fā)射功率的諸上限被向下調(diào)整。例如，通過設(shè)置由該功率控制算法所允許的一個(gè)適當(dāng)?shù)淖畲蠊β?，就能完成這一步。相應(yīng)地，例如，通過僅允許在每個(gè)第2或每個(gè)第3時(shí)間幀中使用該信道，就能調(diào)整在該信道上所使用的時(shí)隙數(shù)目。通過使用例如一種不同的信道編碼方法，一個(gè)用于一次語音連接的更強(qiáng)有力的語音編碼解碼器，或者用于一次數(shù)據(jù)連接的一個(gè)較慢的數(shù)據(jù)速率，就能完成這一步。
對本發(fā)明來說，安全區(qū)域定義算法如何實(shí)現(xiàn)也是不重要的?？梢岳缤ㄟ^網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS，以行政方式來規(guī)定安全區(qū)域，或者，例如，在基站控制器中采用某些自適應(yīng)算法來規(guī)定安全區(qū)域。由于基站收發(fā)兩用機(jī)可以被定義為安全區(qū)域，所以基站收發(fā)兩用機(jī)從屬于相同的基站控制器。適當(dāng)?shù)淖赃m應(yīng)方法就是，例如，基于定義信號失落的各種方法，或者基于測量由鄰近的基站收發(fā)兩用機(jī)或由在該網(wǎng)絡(luò)中所進(jìn)行的信道交換所引起的干擾信號的強(qiáng)度的方法。安全區(qū)域也可以被定義為，例如，基站收發(fā)兩用機(jī)的蜂窩式小區(qū)內(nèi)的n個(gè)鄰居。該蜂窩式小區(qū)的n個(gè)鄰居指的是，從該小區(qū)僅通過n次連續(xù)的信道交換(介于諸小區(qū)之間)就能訪問的那些其他蜂窩式小區(qū)。
若僅在一個(gè)相對地短的時(shí)間內(nèi)該限制為有效，則安全區(qū)域可以被定義為稍大于所需的面積。在這里，對介于諸信道之間的干擾的精確分析是不必要的，如同在采用基于一種關(guān)于分配狀況的知識的諸方法的情形那樣。然而，在一個(gè)稍為寬廣的區(qū)域內(nèi)限制(信道的)分配僅在一段短時(shí)間內(nèi)降低該網(wǎng)絡(luò)的容量。經(jīng)過一定的延時(shí)之后，當(dāng)干擾測量結(jié)果可以再次地被認(rèn)為是可靠的時(shí)，該限制就不再繼續(xù)下去，并且一種基于已測量的干擾數(shù)值的技術(shù)成熟的分配過程實(shí)質(zhì)上重新開始。
可以單獨(dú)地規(guī)定安全區(qū)域，對于相同信道干擾來說，那就是，針對使用相同信道的諸鄰居的互相干擾，而對于相鄰信道干擾來說，那就是，針對使用諸相鄰信道的諸鄰居的互相干擾。當(dāng)然，可以針對相同信道干擾以及針對相鄰信道干擾來規(guī)定相同的安全區(qū)域。
對本發(fā)明來說，在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)中，在甚麼地方實(shí)現(xiàn)本信道分配方法是不重要的。沒有必要像前面提供的實(shí)例中那樣，在基站收發(fā)兩用機(jī)BTS中去實(shí)現(xiàn)本方法，但是，也可以，例如，采取一種非集中的方式，在移動臺MS以及在基站收發(fā)兩用機(jī)中去實(shí)現(xiàn)本方法，使得基站收發(fā)兩用機(jī)選擇上行信道，而移動臺則選擇下行信道。在這里，移動臺將向基站收發(fā)兩用機(jī)報(bào)告它已經(jīng)選擇了那一條下行信道，以便基站收發(fā)兩用機(jī)檢查該被選定的信道是否已經(jīng)暫時(shí)地被限制。
一個(gè)可能實(shí)現(xiàn)信道分配的地點(diǎn)的第3個(gè)實(shí)例就是基站控制器。若該算法被置入基站控制器，并且該安全區(qū)域的所有基站收發(fā)兩用機(jī)都?xì)w屬于相同的基站控制器，則(實(shí)際上)不需要發(fā)出各種分配報(bào)告，但是在基站控制器中的限制寄存器(的內(nèi)容)被保持和維持。若該安全區(qū)域包括歸屬于幾個(gè)基站控制器的諸基站收發(fā)兩用機(jī)，則必須向?qū)儆谟嘘P(guān)安全區(qū)域的諸基站收發(fā)兩用機(jī)所歸屬的所有那些基站控制器發(fā)出分配報(bào)告。也可以采取非集中的方式，在基站控制器以及在移動臺中完成(信道的)分配。如上所述，移動臺選擇下行信道，而集中控制器則選擇上行信道。移動臺向基站控制器報(bào)告它已經(jīng)選擇了那一條下行信道，以便基站控制器檢查該被選定的信道是否已經(jīng)暫時(shí)地被限制。
通報(bào)介于諸基站收發(fā)兩用機(jī)之間的新的分配情況的信令最好是盡可能地快。在接收到用于一個(gè)第1基站收發(fā)兩用機(jī)的相同信道的任何最新分配情況之前，這將使該信道被分配給一個(gè)第2基站收發(fā)兩用機(jī)的概率最小化。例如，已分配信道的數(shù)目恰巧足以傳輸信息。例如，使用6個(gè)比特可能表示64條信道，這樣就可以十分快速地傳送信令。此外，若該限制僅在一段短的時(shí)間間隔內(nèi)有效，則不需要對已接收的各種報(bào)文加以確認(rèn)。任何被錯誤地解釋的分配報(bào)告將不會在長時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致誤操作，但是它僅在一個(gè)相當(dāng)短的安全間隔的時(shí)間(典型地為幾秒鐘)內(nèi)，以一種不希望有的方式影響其功能。
顯而易見，本發(fā)明的諸實(shí)施例并不局限于在本文中作為一個(gè)實(shí)例而敘述的該實(shí)施例，但是它們可以在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.在一個(gè)移動通信網(wǎng)絡(luò)中用于分配信道的方法，該移動通信網(wǎng)絡(luò)至少包括基站收發(fā)兩用機(jī)(BTS)以及移動臺(MS)，并且其中介于基站收發(fā)兩用機(jī)以及諸移動臺之間的連接可以建立在無線路徑之上，在該網(wǎng)絡(luò)中信道干擾電平被測量，通過使用所測得的干擾電平，一個(gè)信道K被分配用于介于一個(gè)移動臺以及一部基站收發(fā)兩用機(jī)之間的一個(gè)第1次連接，此外，其特征在于為每一部基站收發(fā)兩用機(jī)預(yù)先規(guī)定了一個(gè)安全區(qū)域，它包括圍繞該基站收發(fā)兩用機(jī)的其他基站收發(fā)兩用機(jī)的這樣的諸蜂窩式小區(qū)的一個(gè)集合，在其中，由于引入了介于安全區(qū)域內(nèi)的諸基站收發(fā)兩用機(jī)以及處于它們的諸蜂窩式小區(qū)內(nèi)的諸移動臺之間的用于其他連接的諸信道，可能導(dǎo)致介于一個(gè)第1連接以及其他各種連接之間的互相干擾，以及在引入信道K之后，若該信道的引入會導(dǎo)致介于一次第1連接以及一次第2連接之間的互相干擾，則介于安全區(qū)域內(nèi)的諸基站收發(fā)兩用機(jī)以及安全區(qū)域內(nèi)的諸移動臺之間的其他連接所使用的諸信道的分配暫時(shí)地受到限制。
2.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，在信道K已經(jīng)被分配用于一次待建立的連接之后，在一個(gè)預(yù)定的安全間隔之內(nèi)，(對信道分配)實(shí)行限制。
3.如權(quán)利要求2所規(guī)定的方法，其特征在于，安全間隔的長度被認(rèn)為基本上等于由于對干擾測量值作平均運(yùn)算所導(dǎo)致的延時(shí)。
4.如權(quán)利要求2所規(guī)定的方法，其特征在于，針對每一部基站收發(fā)兩用機(jī)來規(guī)定安全間隔。
5.如權(quán)利要求2所規(guī)定的方法，其特征在于，通過一段信令報(bào)文，向負(fù)責(zé)管理屬于該安全區(qū)域的各蜂窩式小區(qū)的信道分配的網(wǎng)絡(luò)單元報(bào)告該安全間隔。
6.如權(quán)利要求2所規(guī)定的方法，其特征在于，針對每一個(gè)移動臺來規(guī)定安全間隔。
7.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，通過全部地阻止信道分配來實(shí)行(對信道分配的)限制。
8.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，通過限制在該信道上允許的最大發(fā)射功率來實(shí)行(對信道分配的)限制。
9.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，通過限制在該信道上使用的時(shí)隙數(shù)目來實(shí)行(對信道分配的)限制。
10.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，已分配用于一次連接的一條信道K的分配，在用于那些由于使用相同信道K可能導(dǎo)致與該連接的相同信道互相干擾的其他基站收發(fā)兩用機(jī)方面受到限制。
11.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，已分配用于一次連接的一條信道K的分配，在用于那些由于使用有關(guān)的相鄰信道可能導(dǎo)致與該連接的鄰近信道互相干擾的其他基站收發(fā)兩用機(jī)方面受到限制。
12.如權(quán)利要求10和11所規(guī)定的方法，其特征在于，已分配用于一次連接的信道K及其相鄰諸信道的分配，對處于安全區(qū)域內(nèi)的所有基站收發(fā)兩用機(jī)來說，以相同方式受到限制。
13.如權(quán)利要求10和11所規(guī)定的方法，其特征在于，已分配用于一次連接的一條信道及其相鄰信道的分配，對不同的基站收發(fā)兩用機(jī)來說，以不同方式受到限制。
14.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，由網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(NMS)以行政方式來規(guī)定諸基站收發(fā)兩用機(jī)的諸安全區(qū)域。
15.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，基于其他基站收發(fā)兩用機(jī)所使用的諸信道的信號失落的測量結(jié)果，來規(guī)定諸基站收發(fā)兩用機(jī)的安全區(qū)域。
16.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，基于其他基站收發(fā)兩用機(jī)所使用的諸信道所產(chǎn)生的載頻對干擾的比值的測量結(jié)果，來規(guī)定諸基站收發(fā)兩用機(jī)的安全區(qū)域。
17.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，由從屬于相同的基站控制器的諸基站收發(fā)兩用機(jī)的諸蜂窩式小區(qū)所規(guī)定的一個(gè)區(qū)域，被規(guī)定為諸基站收發(fā)兩用機(jī)的諸安全區(qū)域。
18.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，那些蜂窩式小區(qū)的小區(qū)面積被規(guī)定為諸基站收發(fā)兩用機(jī)的諸安全區(qū)域，有可能僅通過一個(gè)預(yù)定次數(shù)的信道交換，從該基站收發(fā)兩用機(jī)的蜂窩式小區(qū)訪問上述諸基站收發(fā)兩用機(jī)。
19.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，在基站控制器中進(jìn)行信道分配。
20.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，在基站收發(fā)兩用機(jī)中進(jìn)行信道分配。
21.如權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于，在移動臺以及在基站收發(fā)兩用機(jī)中，以一種非集中的方式進(jìn)行信道分配。
全文摘要
當(dāng)一種基于監(jiān)測諸信號電平的動態(tài)信道分配方法被用于信道分配時(shí),信號電平的測量結(jié)果應(yīng)當(dāng)進(jìn)行平均運(yùn)算,以便獲得足夠的可靠性。平均運(yùn)算導(dǎo)致在諸測量結(jié)果中的一段延時(shí),因此,例如,由于在相同信道上彼此靠近的另一次連接已經(jīng)被建立,導(dǎo)致一條信道的干擾電平恰巧發(fā)生改變,使得這樣一條信道可能被分配。根據(jù)本發(fā)明,伴隨著一次已經(jīng)建立的連接,引起額外干擾的一條信道的分配將受到限制。
文檔編號H04W16/12GK1247678SQ98802560
公開日2000年3月15日 申請日期1998年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月14日
發(fā)明者加尼·帕蘭塔寧, 奧斯卡·薩羅納霍 申請人:諾基亞電信公司