分配無線電信道的微處理器的製作方法
2023-08-12 10:45:46
專利名稱：分配無線電信道的微處理器的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信的一種系統和方法，尤其涉及移動通信網中動態無線信道分配的微處理器。
背景技術：
在數據移動網中，很好地接收和解碼無線信號的能力取決於接收機中的載波/幹擾強度比C/I。顯然，過低的C/I將導致無線電連接質量差或總損耗大。另一方面，如果C/I比很高，無線通信質量也未必很好，這是因為，傳輸方法被設計成能對付一定量的噪聲，這樣，在高於某一C/I量值時就能很好地解調和解碼接收信號。然而，過高的C/I不利於最大限度地提高網絡容量。因此，要麼應降低載波強度C以減小對其他接收機所造成的幹擾，要麼應允許其他發射機產生較大的幹擾。這就要求提供一種方法，以便從可用無線頻譜中得到更大的容量。因此，過大的C/I造成了容量的損耗。
申請WO 97/32444提供了一種用於為蜂窩電話系統中的小區分配頻率信道的方法。該申請涉及為蜂窩電話系統中的小區自動分配頻率信道。根據上行鏈路幹擾電平測量上行鏈路信號質量。針對所選擇的頻率信道，由相應的收發信機來測量上行鏈路幹擾電平。根據上行鏈路信號質量和上行鏈路幹擾電平的測量來計算無線電臺站的信號-幹擾比。另一申請US 5594949提供了一種方法和裝置，用於本地估計基站所用的下行鏈路信道上的幹擾，以確定新呼叫的候選信道。當要建立與移動臺的新連接時，基站命令那些已連接的移動臺進行幹擾測量。然後利用這些測量來估計新連接在下行鏈路信道中存在的幹擾。基站以控制信道測量接收到的移動臺的信號強度，並根據該測量來估計移動臺將從基站接收到的信號強度。然後，基站BTS根據所述幹擾測量和所述信號強度測量計算出載波/幹擾比。因此，眾所周知的最終目的是，在任何時候都應將C/I均勻地分布到網絡中的所有接收機。
然而，在現有GSM網(全球移動通信系統)中，這一目的根本不能達到。以下陳述概述了目前現狀頻率分配計劃是固定的，即各基站收發信機(TRX)都被分配了一個頻率或一個跳頻序列。這樣妨礙了根據擴展的C/I的判據將信道即頻率和TDMA(時分多址)時隙(TS)分配給移動臺(MS)。總之，切換(HO)和功率控制(PC)決定不是基於C/I，而是基於其他不太適當的量如場強(FS)和質量(平均誤碼率)。有些C/I測量可由基站BTS來提供，但它們僅限於用於上行鏈路方向(MS至BTS)。對於鄰近小區，只進行BCCH頻率(控制信道)上的FS測量。HO是在並不一直知道非BCCH頻率上的無線狀況的情況下進行的。
跳頻(FH)按時提供統計幹擾分布，但通常不能進行當前幹擾管理。
在軟容量增強特性智能下層上層(underlay overlay)(IUO)中，逐個小區地完成C/I評估，並在TDMA幀的所有8個TS上進行平均。這裡，C/I表示MS處的最壞情形而不是實際C/I。在常規的自動頻率規劃(AFP)原理中，定期地根據C/I判據來改善固定頻率分配計劃。雖然C/I根據有效網絡業務量來計算，但是，正如IUO的情況一樣，得到的C/I矩陣涉及小區區域之間的幹擾，而不是MS本身所受到的幹擾。此外，還有一個主要問題，即還要得到從基站控制器BSC到外部AFP工具的大量測量數據。總之，在現有GSM網中，沒有將C/I均勻地分布到接收機。
發明內容
本發明所提出的解決方案比完全在GSM範圍內的現有網絡有改進。
根據本發明的一個方面，提供了一種在電信網絡中基於至少一個信號-幹擾判據來分配無線電信道的方法，所述電信網絡包括至少一個固定收發信機，所述的至少一個收發信機被配置成具有與移動無線電臺站的多個連接，其特徵在於，所述方法包括步驟為與所述電信網絡相連接的至少兩個移動無線電臺站計算第一信號-幹擾估計，其中所述至少兩個移動無線電臺站包括在第一信道上與所述電信網絡相連接的第一移動無線電臺站以及至少一個第二移動無線電臺站；為所述第一移動無線電臺站計算第二信號-幹擾估計，所述第二信號-幹擾估計用以估計所述第一移動無線電臺站由第二信道所服務的可選項；為所述至少一個第二移動無線電臺站計算第三信號-幹擾估計，所述第三信號-幹擾估計用以估計所述第一移動無線電臺站由所述第二信道所服務的可選項；將所述第二、第三信號-幹擾估計與所述至少一個信號-幹擾判據相比較；基於所述比較步驟，為所述第一移動無線電臺站執行信道分配。
根據本發明的另一個方面，提供了一種移動通信網絡，包括多個基站以及至少一個基站控制器，每個基站都能夠向相關小區的區域傳送無線電信號，並且從所述相關小區的區域接收無線電信號，用以與所述相關小區中的移動無線電臺站進行通信，其中多個所述基站與所述基站控制器相連接，其特徵在於，所述移動通信網絡包括用於為與所述移動通信網絡相連接的至少兩個移動無線電臺站計算第一信號-幹擾估計的裝置，其中所述至少兩個移動無線電臺站包括在第一信道上與所述移動通信網絡相連接的第一移動無線電臺站以及至少一個第二移動無線電臺站；用於為所述第一移動無線電臺站計算第二信號-幹擾估計的裝置，所述第二信號-幹擾估計用以估計所述第一移動無線電臺站由第二信道所服務的可選項；用於為所述至少一個第二移動無線電臺站計算第三信號-幹擾估計的裝置，所述第三信號-幹擾估計用以估計所述第一移動無線電臺站由所述第二信道所服務的可選項；用於將所述第二、第三信號-幹擾估計與至少一個信號-幹擾判據相比較的裝置；基於所述比較，為所述第一移動無線電臺站執行信道分配的信道分配裝置。
根據本發明的再一個方面，提供了一種基站控制器，用於監控與所述基站控制器相連接的多個基站，並且用於監控通過無線電連接與其中一個所述基站相連接的移動無線電臺站的通信，其特徵在於，所述基站控制器包括用於為與通信網絡相連接的至少兩個移動無線電臺站計算第一信號-幹擾估計的裝置，其中所述至少兩個移動無線電臺站包括在第一信道上與所述通信網絡相連接的第一移動無線電臺站以及至少一個第二移動無線電臺站；用於為所述第一移動無線電臺站計算第二信號-幹擾估計的裝置，所述第二信號-幹擾估計用以估計所述第一移動無線電臺站由第二信道所服務的可選項；用於為所述至少一個第二移動無線電臺站計算第三信號-幹擾估計的裝置，所述第三信號-幹擾估計用以估計所述第一移動無線電臺站由所述第二信道所服務的可選項；用於將所述第二、第三信號-幹擾估計與至少一個信號-幹擾判據相比較的裝置；基於所述比較，為所述第一移動無線電臺站執行信道分配的信道分配裝置。
根據本發明的再一個方面，提供了一種在電信網絡中基於至少一個信號-幹擾判據來分配無線電信道的微處理器，所述電信網絡包括至少一個固定收發信機，所述收發信機具有與移動無線電臺站的多個連接，其特徵在於，所述微處理器被設置成為與所述電信網絡相連接的至少兩個移動無線電臺站計算第一信號-幹擾估計，其中所述至少兩個移動無線電臺站包括在第一信道上與所述電信網絡相連接的第一移動無線電臺站以及至少一個第二移動無線電臺站；為所述第一移動無線電臺站計算第二信號-幹擾估計，所述第二信號-幹擾估計用以估計所述第一移動無線電臺站由第二信道所服務的可選項；為所述至少一個第二移動無線電臺站計算第三信號-幹擾估計，所述第三信號-幹擾估計用以估計所述第一移動無線電臺站由所述第二信道所服務的可選項；將所述第二、第三信號-幹擾估計與所述至少一個信號-幹擾判據相比較；基於所述比較，控制所述第一移動無線電臺站的信道分配。
本發明的主要優點在於在每一MS處都確定C/I並連續地對它進行跟蹤。這樣使得網絡可以檢測各MS的不足的或過大的C/I，然後再評估網絡的總下行鏈路的C/I分布。本地和全局幹擾管理都可進行。
切換即HO和下行鏈路功率控制(PC)均基於C/I判據。網絡對潛在HO或下行鏈路PC決定對所有受這種決定影響的MS的影響進行比較。因此，HO和下行鏈路PC決定也都基於C/I。因幹擾而使呼叫掉線的風險較小。
鑑於這種基於C/I的HO，網絡可以提高C/I過低的MS的C/I和降低C/I過高的MS的C/I，從而使所有MS上的C/I均勻化，以便儘可能接近最均勻的C/I分布。
除BCCH之外，基本上沒有頻率規劃。頻率按要求進行分配，以便用於根據C/I所確定的信道分配和HO。TRX中的各TS可分配給不同的頻率，這與每一TRX都有固定頻率分配不同。沒有跳頻(FH)，即信道上所用的頻率一般不隨幀而變。
每一HO完成後各MS接收到的鄰近小區的列表如下所述。可以根據各種判據如C/I、速度、業務量、急劇欄位丟失(rapid field drop)等為MS提供專用鄰近表。這樣使得可以管理各種覆蓋網絡層(如宏和微層)，或要求報告各組鄰近小區的列表的地點，以便作出最優信道分配決定。
如果本地業務量超過了根據所安裝TRX的數量為各小區確定的本地硬容量限制，那麼只能強迫進行下行鏈路C/I擴展。
所有這種C/I擴展使得實際容量和質量提高。期望在不犧牲質量的情況下達到3到3.5之間的有效頻率重用。容量和質量根據實際業務量來權衡。
幹擾管理的焦點在於MS自身處的無線狀況而不是根據小區平均情況。鑑於此，網絡可以被認為是「單邏輯小區」，而MS沿著它自己通過網絡的軌道被監測。
本發明也可被認為是大有改進的無規劃的IUO，其中C/I測量此時表示MS處的實際情況。
在網絡中，由基站控制器BSC確定各移動臺MS的C/I比。在現有網絡中，計算下行鏈路載波強度C和幹擾I所需的大多數數據都已在BSC中。BSC知道哪個BTS以哪一頻率和以多大的發射功率發送。將這一信息與各MS的在服務信道上和BCCH頻率上的場強測量結果相結合足以計算出實際和潛在C/I比。
在標準GSM系統中(其中BTS各自工作並且它們的傳輸彼此不同步)，無法要求知道不同BTS的傳輸之間的相對時序。本發明可用來調整與同一BSC連接的各BTS的時隙。實際上，本發明提供了這種調整以實現時隙調整。
本發明還給出了以下一些優點，以便實現自動調節網絡
通常無需頻率規劃。AFP是不必要的，因為非BCCH頻率並未預先分配，而實際上以動態方式進行分配。利用本發明，其餘BCCH頻率規劃可以在適當位置很容易地自動進行，並且可能無需常規的AFP。
本發明不用IUO。因此，無需費力地為IUO進行相當複雜和耗時的規劃。
本發明工作時不用FH。因此，無需所有與FH或IFH(智能跳頻)有關的規劃，如跳頻序列和跳頻序列號的選擇。
HO和下行鏈路PC被大大簡化。所需參數較少，並且大多數參數都可以更容易地規劃和精選，因為它們與幹擾控制、網絡質量、業務量控制和硬容量緊密相關。常規HO和PC方法可能還需要處理BSC間的HO和一些特殊情況如上行鏈路問題，但由於它們很難得用到，因此減少了對精選參數的要求。
業務量控制(即通過業務切換在小區之間動態轉移容量)更容易地自動進行，因為軟容量與C/I目標之間成正比關係，這便於控制HO和PC過程。根據不同的載波/幹擾比，可以按不同的比率將用戶分類。
綜上所述，根據本發明的時隙調整和分配提供了實現自動調整網絡的主要步驟，其中大多數網絡參數不再需要或者根據有效網絡中得到的測量結果和統計自動地由網絡來調整。
圖1簡要示出了電信網絡，圖2示出了利用已知幀位移的時隙調整，圖3示出了在同步網絡中如何確定C/I，圖4示出了BTS傳輸功率值的BSC實時矩陣，圖5示出了BCCH與非BCCH功率之間的關係，圖6示出了BSC的圖解。
具體實施例方式
獨立的名稱為「Network Synchronisation and Method ofSynchronisation of a Network」的專利申請WO-A-9957826提出了一種方法，在這種方法中詳述了如何在空中接口中實現時隙調整。這一獨立的專利申請公開了基站控制器(BSC)如何處理來自若干個基站(BTS)的下行鏈路傳輸。於是，BSC確定必須對各基站的傳輸作出多少調整，以便將所有傳輸都調整到有意義的時間幀範圍內，從而使網絡同步。這一獨立的專利申請公開了如何檢測通過空中接口的基站之間的幀序號和時隙的差別。這樣使BSC知道各BTS在其8個時隙的每一時隙上的傳輸之間的時間差。
BTS傳輸的時隙調整提供了一些很明顯的好處，例如同步切換，它可消除聽得到的喀嚦聲。然而，時隙調整帶來了一些附加解決方法，這些方法通過降低頻率重用來提高網絡的容量。
圖1簡要示出了電信網絡。該網絡包括若干個基站(BTS)1、2、3等。每個基站BTS都有一個無線收發信機，它能向相應小區4、5、6的區域發送無線信號和接收來自相應小區的區域的無線信號。基站可通過這些信號與可能在相應小區中的移動臺9通信。該移動臺終端9本身也包括一個無線收發信機。各基站都通過基站控制器(BSC)7與移動交換中心(MSC)連接，MSC本身又與公用電話網(PSTN)10連結或與其他移動交換中心(未示出)連結。利用這種系統，移動臺的用戶可以建立對目的地的電話呼叫或相應連接，該目的地可以是PSTN中的用戶或是移動網中的另一個移動臺甚至是計算機網(未示出)中的終端。
以下段落描述了本發明對各個不同的網絡單元的要求。所有要求都符合眾所周知的GSM系統並且還可與其他移動通信系統如CDMA一起使用，但這裡只結合GSM來舉例說明。
圖2示出了利用已知幀位移的時隙調整。網絡要求要同步，這意味著，這裡BTS脈衝串傳輸是同時的，即所有BTS的時隙都要互相協調。TDMA幀分界和幀序號不必同步，但BSC必須知道所有這些BTS之間的幀分界和幀序號之間的差別(圖2)。
如何達到這一同步的解決方案如以上作為參考的專利申請WO-A-9957826中所詳述。針對本發明的大多數情況，假定由同一BSC控制的所有BTS都是按這種方法同步的。
為了充分發揮本發明的作用，應避免在網絡中的任何時候出現同信道幹擾。同信道幹擾是由以同一頻率但在相鄰TS中發送的脈衝串所產生的。這取決於時隙調整所達到的精度，還取決於同信道幹擾有效時所經過的距離，這本身又取決於BTS傳輸功率。距離和傳輸功率這樣選擇最近的鄰近場地被認為是潛在強幹擾，而次最近的鄰近場地被認為是潛在弱幹擾。因此，可通過適當的網絡規劃來避免有效的同信道幹擾，這一點對熟練技術人員而言是已知的。在所引用方法中，時隙調整的目標精度是5μs。根據GSM技術要求，連續TS中的兩個脈衝串之間的間隔在低於標稱發射功率的功率下降6dB的兩點之間必須是至少14μs。因此，如果足夠近時可能干擾的BTS相距至少約1.5km，那麼完全可以假定以同一頻率但在相鄰TS中發送的脈衝串之間沒有幹擾。(注意，1.5km相當於5μs的傳播延時)。
這一同步精度對應於每km2約0.5個場地的最小值(只要最近的鄰近場地可能是幹擾)，或對應於每km2約2個場地的最小值(如果次最近的鄰近場地也是潛在幹擾)(應當理解，這兩個數與矩形網有關)。在高度密集的市區，已用宏層來滿足這一要求，為此，一般最大的密度為每km2約3個場地。
相鄰的BCCH頻帶以稀疏重用方式進行使用。
基本上，所有其他的頻率與任一TRX都無關。因此，無需為非BCCH頻率進行頻率規劃。
BSC邊界是個例外。沿著各BSC邊界的每一邊，不相交的頻率組與靠近邊界的小區有關，因此，跨過每個BSC邊界時的幹擾對本發明而言可忽略。這類似於沿著國界的頻率規劃，在此使用同一頻帶的不同網絡不允許相互幹擾太大。
既不使用FH又不使用IUO或IFH。本發明超越了這些現用容量解決方案，因此它還有一些重要優點。
總的來說，不同的層(如宏和微層)需要各自的BCCH和非BCCH頻帶。然而，在不同的層中共享BCCH和非BCCH頻率通常不會使本發明的方案無效。也就是說，本發明在不同的網絡層(即宏、微和微微小區層)使用相同的頻率的情況下也能起作用。
由於BCCH頻率上的信道也可用於初始信道分配，因此，每個小區的一個「安全的」即稀疏重用的頻率可能不足以滿足很高容量的小區。如果出現這種情況，那麼從一個單獨的頻帶中分配一個固定的稀疏重用的頻率給某個附加的TRX。這相當於將一個以上的TRX分配給IUO中的正規層。
BTS(更精確地說，BTS的收發信機)必須能改變每個TS上的頻率。同步FH的TRX通常只能改變其每TDMA幀(即每8個TS)的頻率。然而，新BTS可規定用於每個TS上的獨立FH序列，因此在不對BTS作任何硬體修改的情況下應滿足本發明的要求。
BTS必須根據BSC的命令獨立地為每個TS分配和不分配頻率。
下面，將描述除了所要求的基本同步方案之外在基站控制器BSC中還要求進行的某種改進。再者，在實現根據本發明的BSC時，在BSC中還需要有效的實時處理能力和存儲器。下面，將描述動態估計載波強度和幹擾的方法。
由於有了同步網絡，使得BSC可以估計MS在服務信道上所受到的C/I。同樣，如果MS由同步網絡中的任何其他信道所服務，那麼BSC也可以估計該MS可能受到的潛在C/I(圖3)。這一過程如何實現參照圖3來說明。
下面，將描述如何估計鄰近小區中的最大潛在載波強度。
由於這些BCCH頻率是稀疏重用的，因此，來自其他BCCH頻率的對MS的最強鄰近小區的BCCH頻率的幹擾很小。由於BCCH頻率取自連續的頻帶，因此，只存在來自非BCCH頻率的可忽略的鄰信道幹擾。
因此，MS針對任何強鄰近小區c所報告的場強(FS)測量結果SBCCH(c)(用dBm表示)近似於這一MS可能受到的最大載波強度CBCCH(c)，如果該MS由這一特定小區所服務的話。由於在BCCH頻率上沒有功率控制(PC)，因此CBCCH(c)正好近似於BCCH頻率上每個TS的潛在載波強度。對於每個非BCCG信道，CBCCH(c)是當BTS以最大功率發射時所預期的最大載波強度。
下面，將描述如何估計幹擾強度。
圖4中，BSC為所有小區的所有頻率和所有時隙建立了一個BTS傳輸功率值的實時矩陣。將所測量的BCCH載波附近的場強與BTS傳輸功率值一起用於計算來自鄰近小區的同信道幹擾的成分。
以比圖4中更詳細地來描述，BSC識別與知道BCCH頻率和基站識別碼BSIC的MS所報告的每一BCCH的FS測量結果相應的小區。儘管BSIC和BCCH頻率一般不能唯一地識別小區，然而BSC可以通過其他方式識別小區。例如，如果BSC預編程有所有BTS的地理位置，那麼它可以利用正確的BSIC和BCCH頻率從所有這些小區中選出某個其BTS在地理位置上與服務BTS最近的小區。
識別出所報告的小區c之後，此時BSC可以識別在這一小區c中的所有分配信道(圖4)。對於頻率為f時隙為s的各個信道，BSC得知所用的BTS傳輸功率電平PWR(c，f，s)。具有MS的服務頻率和具有與MS的服務TS同時發送的TS的信道是真正的同信道幹擾並對影響MS的C/I中的總幹擾I有影響。在以下公式中，無論BTS還是MS處，同時的TS都用s表示，儘管它們實際上在其各自的TDMA幀域中可能具有不同的TS序號，這是因為幀分界不是同步的(但BSC知道)。
任何其他信道也是潛在幹擾並對MS可能受到的C/I中的總幹擾I有影響，如果該MS由其服務小區的相應信道所服務的話。同樣，也可以識別實際和潛在的鄰信道幹擾。在MS處的來自鄰近小區c的頻率為f和TS為s中的同信道幹擾Ic(c，f，s)直接由MS針對小區的BCCH頻率所報告的FS測量結果即CBCCH(c)給出，如果在BCCH上使用最大BTS功率即功率PWR(c，fBCCH)的話。這是因為，實際傳輸特徵在整個頻帶上非常類似，而與頻率(例如是GSM 900、GSM 1800還是GSM 1900)無關。對於雙頻帶、單BCCH網絡，必須考慮兩個頻帶中不同的信號衰減。這一關係是已知的和目前在覆蓋規劃中所用的。
如果幹擾BTS傳輸功率(由於PC)被減小，那麼必須將BCCH頻率上的FS測量結果CBCCH(c)修正到較低的值，以免過高估計MS處的幹擾。在合理的近似中，將所測量的FS減去滿額與實際BTS傳輸功率之間的差(以dBm為單位)(圖5)，即Ic(c，f，s)＝CBCCH(c)-(PWR(c，fBCCH)-PWR(c，f，s)).
這一近似也可用於標準GSM功率預算計算，以便功率預算切換和HO候選評估。此外(但未必)，還可以採用更完善的考慮到非線性傳播特徵的修正方法。
下面描述幹擾計算的進一步改進可用以下兩種方法中的任一方法來處理鄰信道幹擾。
在一種方案中，只不過是對MS處的幹擾進行修正(這可能適用於同信道幹擾)。這一修正的量值可以根據GSM要求(例如-30dB)、一般的典型值(例如-40dB)或為各BTS指定的預編程到BSC中的專用值得出。在這一方案中，對於合成的同信道和鄰信道幹擾，每一頻率、TS和MS只有一個幹擾值(和一個C/I)。
在更完善的方案中，BSC針對每一頻率、TS和MS計算出同信道和鄰信道幹擾的各自幹擾值(和各自C/I)。不是採用修正方法，而是利用C/I評估的下限閾值和切換決定。例如，這種閾值可以是鄰信道C/I比同信道C/I低18dB。
通過應用另一種對幹擾的修正，還可考慮到下行鏈路不連續傳輸(DTX)。最普通的修正是以dB所表示的傳輸所用的幀的相對量。可以根據實際業務量來計算傳輸所用的幀的相對量，或者只要因DTX發送了約一半脈衝串就使用典型值例如-3dB。同樣，對於並非所有的幀都用於傳輸(例如半費率話音、專用信令)的幹擾信道，可以計算出相應的幹擾減少量。
為了分配並不連續使用各TDMA幀(例如半費率話音或專用信令)的信道，可以針對每一潛在信道分配計算出幹擾成分。另一種簡單得多的方案是利用針對全信道計算出的幹擾成分作為統計近似。此時，BSC知道每一MS處的來自小區s的頻率為f和TS為s中的所有幹擾成分Ic(c，f，s)。
對於各MS，此時BSC將來自不同小區的各頻率f和TS的所有這些幹擾成分Ic(c，f，s)「相加」。這樣可以得出這些最強鄰近小區中針對8個TS(包括服務TS)的每一TS所用的每一頻率f上的總幹擾I的合理估計。
I(f，s)＝Ic(c1，f，s)Ic(c2，f，s)...
這一「相加」實際上無法按嚴格的方法進行，因為這可能要求知道所有幹擾信號的實際時間序列。然而，在第一種近似中，按信號幅度域來求幹擾的和，即所有幹擾成分在用√W(而不用dBm)表示後進行算術相加，然後將用√W表示的結果再用dBm來表示。因此，將「」運算定義為I1I2＝20log(10^(I1/20)+10^(I2/20))還應理解，可以採用根據無線傳播預測模型已知的更完善的算法。針對在任一所報告的鄰近小區中都不用的那些非BCCH頻率f，所有TS為s的幹擾估計I(f，s)都被設定為最小值。針對服務小區在TS為s中所用的那些非BCCH頻率f，幹擾估計I(f，s)被設定為最小值，當然服務TS除外。
下面，將描述如何估計服務小區中的載波強度服務信道(頻率為f0和TS為s0)上的MS的FS測量結果S0表示實際載波信號C0與實際幹擾I0的合成結果，即S0＝C0I0。實際幹擾I0前面已計算出I0＝I(f0，s0)。因此，按信號幅度域將S0減去I0就可以計算出實際載波強度C0。為了便於小區內的HO，估計服務小區c0中的最大潛在載波強度CBCCH(c0)是有用的。儘管CBCCH(c0)不是由MS所測量，但它可以根據服務小區中的實際傳輸功率PWR(c0，f0，s0)和BCCH傳輸功率(這兩者BSC均知道)推斷出來CBCCH(c0)＝C0+(PWR(c0，fBCCH)-PWR(c0，f0，s0))總之，對於BSC所服務的每一MS(即對於在BSC控制的BTS的區域中的每一MS)，BSC都知道服務信道上的實際載波強度和幹擾，並且還知道最強小區中針對MS的8個TS的每一TS所用的每一頻率的潛在最大載波強度和潛在幹擾。C/I比簡單地由C-I給出，但BSC獨立跟蹤C和I。無論BSC何時接收到MS的測量報告(即通常每480ms和至少每960ms)，都要針對每一MS對這些C和I進行計算。
BSC一直對所有這些估計進行連續平均，以便消除統計發散。平均窗的大小是一個固定參數，或者由測量結果本身或由其他判據來確定。平均窗的大小應該在2-10個測量報告的範圍內，這取決於業務負載、MS的速度、小區的大小等。
測量結果由MS在單個測量報告中報告回來，並且是在480ms的時間段中進行的。這一測量報告在測量周期結束後約420ms才到達BTS(對全費率信道而言)。由於這一延時，BSC實際上必須保留估計C/I所需的信道配置數據的歷史記錄，即信道分配、BTS傳輸功率和可能的DTX使用情況。信道配置的變化通常發生在測量周期內。C和I的估計是針對單個測量周期內出現的每一信道配置來計算的，並用測量周期內不同信道配置的有效期所佔時間的比例來加權。
測量報告到達BTS所用的正確延時量無法由BSC來確定，因為時隙調整方案只提供了空中接口中BTS之間的同步而沒有提供Abis接口中BSC與BTS之間的同步。如果信道配置數據的變化不太經常(即每一測量周期內有多次)發生，那麼這無關緊要。然而，確實可能得到比假定例如420ms的固定延時更好的近似。BTS知道MS的測量周期在它自己的時域內何時發生，因為它必須根據GSM的技術要求調整它自己的上行鏈路測量的測量周期以與MS下行鏈路測量周期同時發生。因此，BTS可以利用測量周期結束時的時刻的指示來標記它發送給BSC的測量結果。時間可以用例如幀序號來表示。這種時間標記符合現有GSM技術要求，因為「測量結果」Abis消息包括作為與特定運營者相關的數據的可選數據欄位「補充信息」。
此時，BSC可以利用與幀序號(它與最後的測量報告一起被接收)有關的BSC內部時間標記來保存信道配置數據的歷史記錄。此時，唯一未知的剩餘延時由通過Abis接口的延時給出，這一延時與480ms的測量周期相比較短。
對C和I的連續平均不受HO的影響，因為它們與特定MS有關而與小區區域無關。因此，不必在HO後重新啟動平均過程。HO不會對連續的C/I評估過程造成任何附加的等待時間。
下面，將描述在動態信道分配中如何利用上述C/I估計。
首先，描述初始信道分配對於初始信道分配，BSC還沒有接收到來自MS的任何測量數據，因此無法評估任何信道的潛在C/I。將非BCCH信道分配給MS可能帶來在所討論MS處或在其他MS處產生強幹擾的風險。一種簡單的方案是，無論何時BSC不能可靠地估計MS處的潛在C/I，都始終分配BCCH頻率上的信道。為了可靠地估計MS處的潛在C/I，一旦足夠的測量結果已從MS到達BSC，BSC就應命令切換到非BCCH信道(在同一小區中或在另一小區中)。總之，最好在非BCCH信道上有業務，因為下行鏈路PC在BCCH信道上無效。
如果當需要BCCH信道時沒有可用的BCCH信道，那麼，不管有多大的幹擾風險，BSC都可分配一個非BCCH信道。應當通過用最小潛在幹擾(這是通過將小區中的所有MS的所有潛在幹擾進行平均所確定的)選擇信道的方法，來最大限度地減小這種風險。
在沒有空閒BCCH信道的情況下，也可以採用解決接入擁塞問題的傳統方法，即排隊、定向重試或高優先級HO，以便釋放BCCH信道。
然後，描述基於C/I的切換下面說明本發明使得可將HO決定建立在C/I判據基礎上的原理。在基於連續平均和閾值的文本中描述了某些C/I狀況的檢測，正如標準GSM HO和PC算法中那樣。然而，根據本發明的方法並不需要常規閾值。
實際和潛在C/I估計的連續監測使得BSC不僅可以檢測HO的要求而且還可以允許評估小區中和整個BSC區域中的當前總C/I分布。最終目的是要在小區上和在BSC區域上(根據覆蓋和硬容量限制允許情況)均勻地擴展實際C/I。BSC利用C/I目標範圍來達到這一最終目的。有多種方法可以選擇C/I目標範圍。例如1.運營者為網絡或為各小區選定固定C/I目標範圍，以便保持某一質量。BSC按要求應用業務量的軟分塊來維持這一目標。用戶可以分類成用戶組(例如商業用戶或私人用戶)，而用戶得到的質量取決於此。
2.運營者確定C/I目標範圍與本地業務負載的關係，以便半自動地以容量換取質量。
3.BSC自行地將C/I目標範圍設為小區或BSC區域中的當前平均實際C/I。這樣，針對給定的當前業務負載可以最大限度地提高質量。
然而，軟容量受硬容量的限制，硬容量由各小區所安裝TRX的數量決定。因此，硬容量決定了最小C/I目標。切換與功率控制之間的關係描述如下利用本發明，PC和HO可更嚴密地處理網際網路而PC的作用更有效。通過監測實際C/I估計，BSC可以針對各MS檢測PC或HO的必要性。如果C/I越過了下限C/I閾值，就觸發BTS傳輸功率的提高(如果可行)或HO。如果C/I越過了上限C/I閾值，這表明MS具有不必要的高C/I，於是就觸發BTS傳輸功率的降低(如果可行)或HO。是選擇BTS傳輸功率的改變還是選擇HO通過計算這兩種可能性對所討論MS和對其他MS的潛在影響來確定。BSC執行HO候選和PC的評估過程。
利用本發明，可以有許多比通常更可行的HO候選。HO候選由候選小區、候選頻率和候選TS確定。這些候選對象的任意組合在HO時都可以改變。原則上，可以HO到MS已報告了具有有效BSIC的任何鄰近小區、整組非BCCH頻率中的任何頻率和任何TS。為了節省BSC的處理時間，不可能用同樣完善的方法對所有HO候選都進行評估，因為HO候選的總數可能相當大。例如，在具有20個非BCCH頻率和6個所報告的鄰近小區的系統中，每個MS都有20×6×8-1＝959個HO候選。因此，可根據簡單的閾值情況立刻廢棄整組HO候選。例如，如果MS處的針對頻率和TS的某一特定組合的潛在幹擾大於某一閾值，那麼可認為不HO到這一頻率和TS，而與HO候選小區無關。總而言之，根據其潛在C/I來評估HO候選。對於各MS和對於各HO候選，BSC可以估計HO決定是如何影響所討論MS的實際C/I和BSC控制下的其他MS的實際C/I的。正如這一過程所確定，HO候選可以被廢棄或者被指定優先級。
具體地說，考慮當前由頻率為f0和TS為s0的小區c0服務的MSm0，而HO候選小區為c1、候選頻率為f1和候選TS為s1(注意，HO包括小區內HO，因為c1可以等於c0)。HO後這一MS的最大潛在C/I由載波強度CBCCH(c1)和幹擾I(f1，s1)確定。如果認為這一最大潛在C/I太低，例如小於下限C/I目標閾值，則廢棄這一HO候選。如果認為這一最大潛在C/I太高，例如大於上限C/I目標閾值，那麼利用與較早前所述同樣的方法考慮HO後PC對MS m0的潛在影響。計算候選BTS傳輸功率PWRHO(c1，f1)＜PWR(c1，fBCCH)，使得相應的潛在(小於最大值)C/I落在C/I目標範圍內，最好接近於上限C/I目標閾值。這一潛在C/I由同一幹擾I(f1，s1)和這一過程中所計算出的候選載波強度CHO(c1)＜CBCCH(c1)確定。
如果計算出的候選BTS傳輸功率PWRHO(c1，f1)小於最小允許BTS傳輸功率，那麼必須將它復位到這一最小值。因此，得到的潛在C/I大於上限C/I目標閾值，於是該HO候選被廢棄或保持較低的優先級。
這一HO候選對其他MS(在其他小區中)的潛在影響是雙重的。首先，在很強地接收到服務小區c0並且還由頻率f0在同時的TS為s0中所服務的各MS m1處的幹擾I(f0，s0)將減少Ic(c0，f0，s0)。如果潛在受影響的MS m1的相應潛在C/I大於上限C/I目標閾值，那麼降低HO候選的優先級。針對m1的BTS傳輸功率相對於服務BTS的最大傳輸功率越高，優先級降得越低。
另一個影響是，在很強地接收到服務小區c1並且已由候選頻率f1在同時的TS為s1中所服務的各MS m1處將幹擾I(f1，s1)增加。這一增加的幅度由BSC根據潛在受影響的MS所接收到的BCCH載波強度以及MSm0的BCCH功率與候選功率之間的差PWR(c1，fBCCH)-PWRHO(c1，f1)來計算。如果根據這一潛在幹擾和根據其實際載波強度所計算出的MSm1的潛在C/I小於上限C/I目標閾值，那麼該HO候選保持較高的優先級。如果根據同一潛在幹擾及其最大潛在載波強度(在其服務BTS上)而非其實際載波強度所計算出的MSm1的潛在C/I小於上限C/I目標，那麼該HO候選保持較低的優先級或被廢棄。MSm1的載波強度必須提高越多以保持其潛在C/I小於上限C/I目標閾值，優先級降得越低。
下面描述了在根據本發明的方法中可用的一種功率控制方法傳輸功率的潛在變化對MSm0的服務信道的影響由BSC按照與HO候選評估類似的方式來估計。計算MSm0的服務信道的候選BTS傳輸功率，使得m0處的相應潛在C/I落在C/I目標範圍內。如果候選BTS傳輸功率落在服務小區的BTS傳輸功率的允許範圍之外，則可不進行PC。
BTS傳輸功率的潛在減小始終是有好處的。因此認為PC具有高優先級。如果BTS傳輸功率潛在增加，那么正如針對HO所討論的那樣來估計對其他MS的附加幹擾。如果受影響的MS不滿足C/I目標，則降低PC的優先級。根據得到的PC的優先級和具有最高優先級的HO候選的HO優先級，BSC判斷是通過改變BTS傳輸功率還是通過執行HO來進行總C/I評估。
下面將描述考慮到C/I值的切換BSC根據HO候選評估過程中所確定的優先級從HO候選中選出HO目標。由於這些優先級基於HO對受影響的MS的C/I的潛在影響，因此，這一HO目標選擇將使總C/I分布均勻化。BSC根據標準GSM過程來命令同步HO。
BSC將前面計算出的候選BTS傳輸功率選為新信道上的初始BTS傳輸功率。
BSC甚至可以選定新信道上儘可能低的初始MS傳輸功率。這一新信道上的初始MS傳輸功率近似地由原信道上MS傳輸功率給出，由新信道和原信道之間的BTS傳輸功率的差來修改。如果上行鏈路與下行鏈路傳輸特性之間的關係就是原服務BTS與新服務BTS之間的差別，那麼安全餘量可能是必要的。例如，新服務BTS可能沒有接收天線分集增益。如果由於HO的影響和正如HO候選評估期間所述，任何別的MS在其服務信道上需要較高的傳輸功率，那麼BSC發出相應的PC命令。當順利地執行了小區間的HO後，MS接收新鄰近表；在小區內的HO後也可以發送新鄰近表。這一鄰近表最好不是針對空閒方式過程以BCCH廣播的通用鄰近小區的列表，而最好是基於每一MS的本地環境的專用鄰近小區的列表。在BSC內的HO時，BSC按要求將專用鄰近小區的列表發送給MS，這基於已為該MS所確定的不同特性。這些特性是針對特定鄰近小區的C和I估計、MS的位置、MS的速度、MS的速度的變化率、本地業務負載、或層關係、或者是它們的任何綜合情況。
上述關於發送專用鄰近表本質上是指針對快移動MS發送宏鄰近表和針對慢移動MS發送微鄰近表。這些特定鄰近表根據特定網絡狀況(例如在因急劇欄位丟失而導致呼叫潛在掉線的情況下)被發送。
BSC間切換(HO)如現有GSM系統中那樣進行處理。基於C/I的HO取代因功率預算、低下行鏈路質量和低下行鏈路FS的現有BSC內的HO。不再需要基於下行鏈路FS和質量目標範圍的功率控制。儘管基於下行鏈路C/I的HO也可能了解上行鏈路中的大多數HO狀況，然而仍需要保留上行鏈路HO判據，以適應成問題的上行鏈路無線傳播狀況，這些狀況沒有在下行鏈路C/I評估中表現出來。上行鏈路PC保持不變。
利用基於C/I的HO，從幹擾角度而言BSC最大限度地減小網絡，還最大限度地提高軟容量。在軟容量與質量之間，存在著一種平衡，它由C/I目標來控制。較高的C/I目標導致較高的質量但容量下降，反之亦然。根據C/I目標執行業務HO以適應本地業務負載，而C/I目標本身又可根據本地業務負載重新評估。
下面，根據舉例說明的實現方式來討論鄰近小區數相應地，在一種優選實施方式中，每一C/I估計都只考慮來自6個最強鄰近小區的幹擾。BSC選定鄰近表以便充分利用這6個最強鄰近小區。
如果確實存在6個以上重要鄰近小區，那麼相對次序隨時間而變也是完全可能的。例如，強度差不多的不同小區可作為不同時刻的當前第6強鄰近小區被報告。這樣，BSC可以確定在MS處來自6個以上的鄰近小區的幹擾，但只取6強中不斷報告的小區中相比較小的統計。
目前，移動輔助頻率分配(MAFA)正在被標準化。它使得可以暫緩鄰近小區的列表中的小區的測量，而是測量其他頻率點的FS，儘管在此無需BSIC報告。這也允許鄰近小區的技術要求只用於C/I估計，而所有HO候選小區必須都在標準GSM鄰近表中。
專用鄰近表特性為MAFA提供了一種臨時方案，從而無需對MS作任何修改。
這裡，只考慮了下行鏈路C/I。上行鏈路測量也一定可以根據C/I進行評估。總之，這裡所提出的全面C/I估計也完全可以實現上行鏈路方向上的合理幹擾管理。不過，需要至少一些處理上行鏈路的通用過程，以便處理本身只在上行鏈路方向上才出現的特殊問題。
如上所述，正確地將幹擾成分相加並不能直接進行，同樣，PC、DTX等的影響也只能近似計算。通過提高BCCH重用係數，可以減小因忽略BCCH間幹擾而造成的載波強度和潛在幹擾估計的不精確性。可利用較多的BCCH頻率和較少的非BCCH頻率進行傳輸決定較高的總容量或質量，如果這可大大地提高C/I估計的精確性的話。
儘管這種實現同步的方法是容錯的，然而總是存在時隙調整暫時失敗的可能性。在這種情況下，無法評估出入非同步小區的幹擾。這類似於初始信道分配的情況因此應進行類似的處理，例如最好應先分配BCCH信道，直到恢復同步。
根據本發明的方法理論上不只是可適用於一個BSC，而可適用於整個網絡。然而，實際上，由於現有GSM技術要求不允許在BSC之間直接通信，因此只能在單個BSC區域內實現本發明。對於同步，情況也一樣。不過，本方法當然可在每個BSC區域中實現，從而可以涉及整個移動網。
將來，利用開發中的任何基站子系統(BSS)的基於新IP的互連，就可以消除這一限制。然而，計算實際和潛在C/I估計所要求的在BSC之間不斷交換信道分配數據將要求高實時容量，這可能達不到。
此外，將本方法用於整個網絡還要求在BSC邊界處進行頻率規劃。再者，可能還要求網絡管理系統(NMS)負責BSC間的某些協調。例如，NMS可從不同的BSC得到的C/I統計以評估網絡很廣的C/I分布和選定各BSC或各小區的C/I目標。
不支持本發明的基站(BTS)未必要從網絡中排除。不允許為各TS分配頻率的BTS仍可以按一定的方式使用，只要頻率能隨時重新分配給非BCCH傳輸且不要求使BTS暫時脫機。C/I的確定仍可以按同樣的方式進行，但遠幹擾信息可能適用於少得多的頻率，因為每一測量的BCCH頻率只涉及TRX的數量所確定的少數其他頻率。HO候選中的選擇大大減少，因為只有當TRX上至多有一個所分配的頻率時才能將頻率重新分配給TRX。信道分配包括將無線信道分配給固定收發信機與無線電臺站之間的連接，並且該無線信道由時隙確定而在FDMA(頻分多址)系統中該無線信道由載頻確定。
在另一種實施方式中，本發明提供了這樣一種方法，它除了估計各MS處的載波/幹擾強度比(C/I)之外還處理移動臺(MS)所報告的所有場強測量結果。可通過在BSC中分析BTS傳輸之間的時間和發射功率的差別的信息來實現這種方法。C/I估計包括影響各MS的實際C/I和可能影響各MS的潛在C/I(如果在特殊BTS處將特殊信道分配給特殊MS，即特殊頻率和特殊時隙的分配)。這些C/I估計用於控制切換和功率控制過程，即用於判斷特殊MS何時切換到哪個BTS的特殊信道和為各MS選定儘可能低的BTS傳輸功率。
頻率不是根據「TRX」而是根據「TRX和時隙」(除BCCH外)進行分配的。再者，所分配的頻率不隨幀而變，即不出現跳頻。由於沒有將頻率固定地分配給小區並且由於切換是同步的，因此，小區內或小區間的切換非常相似並且信道分配實際上是動態的，這隻取決於C/I評估和當前業務負載。
這些特性可以充分發揮因時隙調整所帶來的容量好處，因為它們使得可以進行比現有容量方案緊密得多的頻率重用。根據特定網絡配置，可能達到3到3.5之間的有效重用。切換無論何時需要都可以進行，以便使網絡的C/I量值均勻化。這種擴展過程受安裝在各BTS中的TRX的數量的限制。這非常接近於頻率規劃和信道分配的最終目的(該目的是為將C/I均勻地分布到所有MS中)。
圖6示出了根據本發明的基站控制器BSC的一種可行的實現方式。BSC包括用於估計信號-幹擾估計的裝置(CALC)20，和用於執行信道分配的裝置(ALLOC)21。實際上，這些計算(CALC)和分配(ALLOC)功能可以實現成存儲在存儲器(MEM)22中的執行根據本發明的方法的軟體，和控制BSC的功能並運行存儲器22中的程序的微處理器。用於分配信道的裝置(ALLOC)控制發向BTS和MSC(例如經復用器(MX)23到BTS)的信號。
應當理解，本發明並不局限於以上所述及其舉例說明的實施方式，而可以在附屬權利要求書和熟練技術人員的知識的範圍內進行修改。
權利要求
1.一種在電信網絡中基於至少一個信號-幹擾判據來分配無線電信道的微處理器，所述電信網絡包括至少一個固定收發信機，所述收發信機具有與移動無線電臺站的多個連接，其特徵在於，所述微處理器被設置成為與所述電信網絡相連接的至少兩個移動無線電臺站計算第一信號-幹擾估計，其中所述至少兩個移動無線電臺站包括在第一信道上與所述電信網絡相連接的第一移動無線電臺站以及至少一個第二移動無線電臺站；為所述第一移動無線電臺站計算第二信號-幹擾估計，所述第二信號-幹擾估計用以估計所述第一移動無線電臺站由第二信道所服務的可選項；為所述至少一個第二移動無線電臺站計算第三信號-幹擾估計，所述第三信號-幹擾估計用以估計所述第一移動無線電臺站由所述第二信道所服務的可選項；將所述第二、第三信號-幹擾估計與所述至少一個信號-幹擾判據相比較；基於所述比較，控制所述第一移動無線電臺站的信道分配。
2.根據權利要求1所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成為所有與所述電信網絡相連接的移動臺站計算第一信號-幹擾估計，從而計算出第一信號-幹擾估計。
3.根據權利要求1所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成基於無線電臺站中的測量結果，計算所述第一、第二和/或第三信號-幹擾估計。
4.根據權利要求3所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成基於在所述無線電臺站中對於在傳輸功率電平已知的信道上的接收功率電平的測量，和由同一固定收發信機傳送的任何無線信道的功率電平的信息，計算所述第一、第二和/或第三信號-幹擾估計。
5.根據權利要求4所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成對於所述無線電臺站與所述無線電臺站向其報告測量結果的所述固定收發信機之間的每個可能的無線電信道，計算信號-幹擾估計。
6.根據權利要求1所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成將傳輸功率電平分配給所述固定收發信機與所述無線電臺站之間的連接。
7.根據權利要求1所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成將無線信道分配給所述固定收發信機與所述無線電臺站之間的連接。
8.根據權利要求7所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成在所述固定收發信機與所述無線電臺站之間的傳輸中採用時分多址，並且利用時隙來定義無線信道。
9.根據權利要求7所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成在所述固定收發信機與所述無線電臺站之間的傳輸中採用頻分多址，並且利用載頻來定義無線信道。
10.根據上述權利要求6-8任一所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被這樣設置，即在有效無線電連接期間，分配過程使連接從所述第一信道切換到所述第二信道。
11.根據權利要求10所述的微處理器，其特徵在於，所述第一信道是第一基站與所述無線電臺站之間的無線信道，所述第二信道是第二基站與所述無線電臺站之間的無線信道。
12.根據權利要求10所述的微處理器，其特徵在於，所述第一和第二信道是所述基站與所述無線電臺站之間的無線信道。
13.根據權利要求1所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成測量在多個無線電臺站上形成的信號-幹擾分布，並將測量結果用作所述判據。
14.根據權利要求13所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成設定所述測量的目標範圍。
15.根據權利要求14所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器被設置成在設定所述目標範圍時考慮所述電信網絡中的業務負載情況。
16.根據權利要求1所述的微處理器，其特徵在於，所述微處理器還被設置成將鄰近小區的列表發送到所述無線電臺站，所述列表用以指示所述無線電臺站執行測量所應該採用的頻率。
17.一種電信網絡中的基站控制器，其特徵在於，所述基站控制器包括根據上述任何一個權利要求所述的微處理器。
全文摘要
本發明公開了一種在電信網絡中基於信號－幹擾判據來分配無線電信道的微處理器，電信網絡包括固定收發信機，收發信機具有與移動無線電臺站的多個連接，微處理器被設置成為與電信網絡相連接的至少兩個移動無線電臺站計算第一信號－幹擾估計，至少兩個移動無線電臺站包括在第一信道上與電信網絡相連接的第一移動無線電臺站以及第二移動無線電臺站；為第一移動無線電臺站計算第二信號－幹擾估計，第二信號－幹擾估計用以估計第一移動無線電臺站由第二信道所服務的可選項；為第二移動無線電臺站計算第三信號－幹擾估計，第三信號－幹擾估計用以估計第一移動無線電臺站由第二信道所服務的可選項；將第二、第三信號－幹擾估計與信號－幹擾判據相比較；基於比較，控制第一移動無線電臺站的信道分配。
文檔編號H04J3/00GK1777320SQ20051012856
公開日2006年5月24日 申請日期1999年10月21日 優先權日1998年10月21日
發明者菲利普·韋斯拜, 亞歷山大·埃瑟, 馬蒂·馬尼南, 哈努·馬蒂麥基 申請人:諾基亞網絡有限公司