用於控制無線通信系統的方法與裝置的製作方法

2023-05-02 03:19:16 2

專利名稱：用於控制無線通信系統的方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及無線通信系統，尤其涉及此類無線通信系統的控制展望當前的碼分多址(CDMA)無線通信系統，其中在美國的蜂窩應用遵從TIA/EIA/IS-95A的《雙模寬帶擴頻蜂窩系統的移動臺-基站兼容性際準》(Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for DualMode Wideband Spread Spectrum Cellular System，1993年7月)之規定。與所有已有技術一樣，在新應用中實現和採用該已有技術時會帶來新問題。在無線通信系統(特別是移動無線電話系統和/或個人通信系統或PCS)中實現和採用擴頻技術(特別是直接序列CDMA)時也不例外。
在一個能服務的無線通信系統中實現和採用CDMA的過程中產生的與此類似的問題是在存在以前安裝的其它無線通信系統的條件下的CDMA無線通信系統設計。這種以前安裝的、給CDMA系統設計人員帶來問題的無線通信系統的特例之一是窄帶調頻(FM)無線通信系統，即所說的AMPS。對於CDMA系統設計人員而言，主要問題是由AMPS系統(包括AMPS基站位置及其所用頻率)帶來的。這是由於從一個AMPS基站發射機(下行鏈路)到一個CDMA移動臺時產生了明顯的幹擾。當該CDMA移動臺靠近相同系統(運行者)非局內AMPS基站，或靠近其它系統(運行者)AMPS基站發射機時，這種幹擾變得嚴重。
一個解決上述幹擾問題的簡單方法是在CDMA移動臺接收機中使用一個步進衰減器，以減小AMPS下行鏈路(基站到移動臺)幹擾的影響。然而，在CDMA移動臺接收機中使用可切換的衰減器，由於CDMA基站必需向那個特定的CDMA移動臺發射更大的功率，因此影響到下行鏈路服務區域和其它參數(例如發射功率)。由於CDMA是一種幹擾受限系統(也就是幹擾最小時容量最大)，僅給一個CDMA移動臺增加CDMA下行鏈路功率電平會影響到整個CDMA系統的工作。
CDMA系統設計人員面臨的另一挑戰是當設計一個CDMA系統時，必需解決潛在的AMPS幹擾的定位問題。這是因為在同一地理區域中兩種系統(CDMA和AMPS)並存時，可以預見存在兩種系統之間的相互幹擾。同樣地，當在同時存在AMPS基站的一個地理區域中設置新的CDMA基站時，CDMA基站的定位對於減小兩種系統之間的相互幹擾是很關鍵的。
當CDMA系統設計人員試圖在一個無線通信系統中實現和採用CDMA技術時，還存在其它的挑戰。如上所述，CDMA是一個幹擾受限系統。相應地，為實現用戶容量(從而使系統容量)達到最大，在CDMA無線通信系統的運行中必需採用精確的控制機制。然而，即使採用精確控制，其它有關控制機制的問題(例如施行控制所用的速度)可能在該CDMA無線通信系統中導致嚴重問題。這些問題例如包括漏呼、呼叫期間質量差，以及系統容量小。
因此，需要一種新的方法和裝置來設計和控制一個CDMA無線通信系統。


圖1以方框圖的形式，簡要描述了一個碼分多址(CDMA)無線通信系統，它有利地採用了根據本發明的仿真和控制。
圖2以方框圖的形式，簡要描述了一個CDMA移動臺發射機與一個CDMA基站接收機的通信。
圖3以方框圖的形式，簡要描述了一個CDMA基站發射機與一個CDMA移動臺接收機的通信。
圖4以方框圖的形式，簡要描述了一個AMPS幹擾仿真器計算器，它連接到一個根據本發明的CDMA系統仿真器上。
圖5以流程圖的形式，簡要描述了一種根據本發明的CDMA設計方法。
圖6簡要描述了一個用於根據本發明的圖1系統的示例仿真空間。
圖7簡要描述了一個用於根據本發明的天線交換/轉向調整的仿真和控制的例子。
圖8簡要描述了一個根據本發明的仿真器/控制器。
一個仿真器/控制器執行碼分多址(CDMA)無線通信系統中系統控制的實時仿真。該仿真器/控制器模擬幹擾AMPS無線通信系統的影響，幹擾AMPS無線通信系統與CDMA無線通信系統共存；而且，當已經存在AMPS基站時還輔助設置新的CDMA基站。當系統參數輸入到仿真器/控制器中時，該CDMA無線通信系統進行實時仿真，預測該CDMA無線通信系統可能發生問題的地區，並在問題發生以前控制該CD)MA無線通信系統以避免問題。儘管特定描述的是一個受到AMPS無線通信系統損害的CDMA無線通信系統，但本專業的熟練人員將懂得，因為在此描述的一般仿真和控制概念可應用到任何受到其它系統(例如CDMA受到TDMA系統)幹擾損害的系統中去。
概括地說，描述了一種無線通信系統的控制方法。該無線通信系統包括至少一個移動臺，它對多個基站響應。該方法包括在一個仿真器中仿真有關該無線通信系統參數的步驟。根據仿真輸入數據，生成關於該無線通信系統的關鍵參數以控制該無線通信系統的某些方面。
在本優選實施例中，數據是潛在幹擾源的位置信息、所有幹擾源的平均發射功率，有關該CDMA無線通信系統的參數有前向鏈路覆蓋、前向鏈路功率電平、幀刪除率(FER)、前向鏈路監控信號(EC/IO)的質量、根據切換狀態達到預定質量標準所需要的前向和反向功率電平、移動臺通信最需要的切換狀態和最需要的小區、由於其它類型無線系統帶來的幹擾存在及其電平。
還是在本優選實施例中，該無線通信系統是一個CDMA無線通信系統，該位置信息是關於一個潛在幹擾源的模擬無線通信系統(AMPS)的位置信息。當用該方法控制該無線通信系統的某些方面時，將關於該移動臺的位置信息與關於一個模擬無線通信系統(AMPS)的位置信息相比較，這個模擬無線通信系統是一個潛在幹擾源。關於該移動臺的位置信息要麼從移動臺發射給基站而僅由基站判定；要麼是兩者的結合。
另一種根據本發明的方法判定一個移動臺會產生幹擾，並控制相應的移動臺，在幹擾發生前就使該移動臺避免該幹擾。判定一個移動臺是否會導致幹擾的根據是該移動臺的地理位置和對幹擾的仿真。根據仿真結果，如果判定一個移動臺會導致幹擾，該仿真器/控制器指導一個基站向該移動臺發送一個消息，使該移動臺在幹擾發生前就啟動該移動臺中的接收機前端衰減器。同樣，根據仿真結果，如果判定一個移動臺會導致幹擾，該仿真器/控制器指導一個基站向該移動臺發送一個消息，強迫該移動臺在該幹擾發生之前進入軟切換。
在一個特定的軟切換實施例中，在一個擴頻無線通信系統中的一個仿真器/控制器仿真多個接收信號的特性，這些信號將由相應的多個基站發射，這些基站的某些子集將是軟切換的候選基站。然後，分析多個接收信號的仿真特性，根據分析結果，該控制器通知該多個基站中的某一個，由它去指導該移動臺進入另一基站的軟切換。在這個實施例中，該接收信號是接收監控信號。
圖1以方框圖的形式，簡要描述了一個無線通信系統100，它可以從採用根據本發明的仿真和控制中獲益。在本優選實施例中，該無線通信系統100是一個碼分多址(CI)MA)蜂窩無線電話系統。然而，令本技術的一般技術人員將懂得，根據本發明的仿真器/控制器可以應用到任何無線通信系統中，它們的系統級實時仿真可用於預測何時何地需要控制。
對照圖1，為了簡便而採用了縮寫。下面是圖1中用到的縮寫的定義列表BS基站CBSC 集中式基站控制器HLR 歸屬用戶位置寄存器ISDN 綜合業務數字網MS移動臺MSC 移動交換中心MM移動性管理OMCR 運行和維護中心-無線OMCS 運行和維護中心-交換PSTN 公用交換電話網TC碼變換器S/C 仿真器/控制器VLR 訪問者位置寄存器如圖1所示，多個基站101-103連接到一個CBSC 104上。每個基站101-103向一個移動臺105提供射頻(RF)通信。在本優選實施例中，在基站101-103和移動臺105中完成發射機/接收機(收發信機)硬體以實現RF通信資源的傳送，它本質上遵循題為《TIA/EIA/IS-95A，雙模寬帶擴頻蜂窩系統的移動臺-基站兼容性標準》(Mobile Station-BaseStatiOn COmpatibility Standard for Dual Mode Wideband SpreadSpectrum Cellular System，1993年7月)的文件之規定，它可從電信工業協會(TIA)得到，地址為Telecommunication Industry Association(TIA)，2001 Pennsylvania Ave.，Washington，D.C.，20006。其中，CBSC104通過TC 110負責呼叫處理，並通過MM109負責移動性管理。CBSC 104還包括一個仿真器/控制器(S/C)113，它為根據本發明的系統控制提供實時系統仿真。CBSC 104的任務還包括特徵控制和傳輸/網絡接口。關於CBSC 104的一般功能的更多信息，可參看同時轉讓於本發明受讓人的Bach等人的美國專利5,475,686，在此將它作為參考。
圖8簡要描述了根據本發明的S/C 113。如圖8所示，S/C 113包括一個仿真器800，它用於仿真與無線通信系統方面有關的將來會帶來損害的事件。該S/C 113還包括一個控制該無線通信系統的控制器806用以避免這些將來會帶來損害的事件。一個微處理器(μP)根據仿真協調該無線通信系統的控制。在本優選實施例中，與該無線通信系統有關的方面包括，但又不僅局限於這些該無線通信系統是如何接到不同無線通信系統上的；該無線通信系統是如何接到一個相似的但層結構又不同的無線通信系統上的；該無線通信系統是如何執行功率控制的；該無線通信系統是如何實現天線交換/轉向調整的；以及該無線通信系統是如何實現通信切換的。令本技術的一般技術人員將懂得，該S/C 113可應用於任何系統，該系統首先能被仿真，以預測將來的事件，並能受控避免那些會對該無線通信系統的操作帶來損害的事件。
為了對系統有一個全面的了解，將進一步解釋圖1的餘下部分。同樣還畫在圖1中的是一個OMCR 112，它接到CBSC 104的MM109上。該OMCR 112用於通信系統100無線部分(CBSC 104和基站101-103的結合)的操作和一般性維護。CBSC 104接到一個MSC 115上，它提供在PSTN 120/ISDN 122和該CBSC 104之間的交換能力。OMCS 124負責該通信系統100交換部分(MSC 115)的操作和一般性維護。HLR 116和VLR 117向通信系統100提供主要用於計費目的的用戶信息。
CBSC 104、MSC 115、HLR116和VLR 117的機能如圖1所示，然而，令本技術的一般技術人員將懂得，這些功能同樣也可以集中到專用單元中。同樣，對於不同的配置，該TC 110既可以放置在MSC 115，也可以放置在基站101-103中。將MSC 115接到CBSC 104的鏈路126是一個T1/E1鏈路，在本技術中這廣為人知。通過將TC 110放置在CBSC中，利用TC 110對輸入信號(從T1/E1鏈路126輸入)的壓縮，鏈路預算可以實現4∶1的改進。壓縮信號被發送給某個特定的基站101-103以傳輸給某個特定的移動臺105。需要重點注意的是傳送給某個特定基站101-103的壓縮信號在基站101-103中，在傳輸之前還作了進一步的處理。傳送給移動臺105的最終信號在形式上與TC 110輸出的壓縮信號是不同的，但在本質上是一樣的。
當移動臺105接收到由某個基站101-103發送的信號時，該移動臺105將「還原」(通常稱為「解碼」)由系統100所作的大部分處理。當移動臺105向某個基站101-103回送一個信號時，該移動臺105同樣完成它自己的處理。經過處理的信號由移動臺105(對信號的處理是改變信號的形式但不改變信號的本質)發送給某個基站101-103後，基站101-103將「還原」對該信號所作的處理並傳送到位於系統100內的適當地點。最後，該信號會通過T1/E1鏈路126發送給某個終端用戶。
圖2以方框圖的形式，簡要地描述了一個CDMA移動臺105的發射機200與CDMA基站101-103中任何一個(或全部)的接收機203之間的通信。在該通信系統的編碼部分201中，諸業務信道數據比特202從一個微處理器(μP)205產生，並以某個特定比特率(例如每秒9.6千比特)輸入給一個編碼器204。該μP 205接到指定相關功能部件207上，這些功能包括呼叫處理、鏈路建立和其它有關無線通信的建立和維持的一般功能。這些業務信道數據比特202可以是由語音編碼器轉換為數據的語音、純數據或這兩種類型數據的結合。編碼器204用一定編碼算法以固定編碼速率(1/r)將業務信道數據比特202編碼成數據符號206，編碼算法易於後面用最大似然度將該數據符號解碼為數據比特(例如卷積或塊編碼算法)。例如，編碼器204對業務信道數據比特202(例如以每秒9.6千比特速率接收的192個比特)編碼，採用的速率是將一個數據比特變成三個數據符號的固定編碼速率(也就是1/3)，從而該編碼器204輸出數據符號206(例如以每秒28.8千符號速率輸出的576個數據符號)。
然後，該數據符號206被輸入到一個交織器208。交織器208將該數據符號206組織成塊(也就是幀)，並在符號層次上塊交織該輸入數據符號206。在交織器208中，該數據符號被逐個地輸入到一個數據符號塊大小預定的矩陣中去。該數據符號被輸入到該矩陣內的位置上，並按列填充。該數據符號被逐個地從該矩陣內的位置上輸出，並按行騰空。典型地，該矩陣是一個行數等於列數的正方矩陣；然而，也可以選擇其它矩陣形式以提高相繼的未交織數據符號之間的輸出交織距離。交織器208用與數據符號輸入時相同的速率(例如每秒28.8千符號)輸出交織後數據符號110。由該矩陣定義的數據符號塊的預定大小由預定長度的傳輸塊內、能以一定編碼比特速率發送的最大數據符號的數目得到。例如，如果數據符號206以每秒28.8千符號的速率從編碼器204輸出，同時如果傳輸塊的預定長度為20毫秒，則數據符號塊的預定大小為每秒28.8千符號乘上20毫秒等於576個數據符號，這定義了一個18乘32的矩陣。
編碼交織數據符號210從該通信系統的編碼部分201輸出並輸入給該通信系統的發射部分216。數據符號210由一個調製器217來準備在一個通信信道上傳輸。接著，調製信號提供給一個天線218以用於在數字無線信道108上傳輸。
調製器217在一個擴頻過程中，通過從編碼交織數據符號210來產生一個長度固定的碼字序列，以準備數據符號210用於直接序列CDMA傳輸。例如，位於一個參考編碼數據符號210流中的數據符號可能被擴展成一個特定的長度固定的碼字，從而六個一組的數據符號由64比特長的專用碼字來表示。表示這六個一組的數據符號的碼字通常被合併，以形成64比特長的專用碼字。該擴頻處理的結果是在以某固定速率(例如每秒28.8千符號)來接收編碼交織數據符號210的調製器217中，現在有一個碼字為64比特的擴展序列，碼字的固定符號速率更高(例如每秒307.2千符號)。令本技術的熟練技術人員將懂得，在編碼交織數據比特流210中的數據符號，還可以根據大量其它的算法來擴頻成一個碼字長度更長的序列。
通過用一個長擴頻碼(例如PN碼)對該序列的進一步擴頻，該擴展序列還可用於直接序列碼字分開的擴頻傳輸。該擴頻碼是一個用戶特定的符號序列或唯一用戶碼，它以固定碼元速率(例如每秒1.228兆碼元)輸出。除了發送用於確認是哪個用戶發送了數字無線信道108上的編碼業務信道數據比特202以外，通過對編碼業務信道數據比特202進行擾碼擾頻，該唯一用戶碼提高了通信信道中的通信安全性。另外，通過驅動一個正弦的相位控制，用戶碼擴頻編碼數據比特(也就是數據符號)被用於雙相調製該正弦。該正弦輸出信號經帶通濾波、RF頻率轉換、放大、濾波並由一個天線218傳播，完成業務信道數據比特202在一個數字無線信道108中的傳輸，所採用的是二進位相移鍵控(BPSK)調製。
基站接收機203的接收部分222通過天線224，從數字無線信道108上接收發送來的擴頻信號。接收信號被輸入到一個接收機前端221，它所包括的電路將數字無線信道108下變頻成一個適於採樣的信號。接收機前端221的輸出由解擴器和採樣器226採樣為數據樣本。接著，數據樣本242被輸出給通信系統的解碼部分254。
解擴器和採樣器226最好是用BPSK來採樣接收擴頻信號，通過濾波、解調、從RF頻率轉換、以及以某預定速率(例如每秒1.2288兆樣本)採樣。接著，該BPSK採樣信號通過用該長擴頻碼對接收採樣信號進行相關來實現解擴。得到的解擴採樣信號228以一個預定速率採樣，並被輸出給一個非相干檢測器240(例如每秒307.2千樣本，從而一個接收擴頻信號的四個樣本的序列被解擴，並/或由一個專用數據樣本來表示)以用於後來的數據樣本242的非相干檢測。
令本技術熟練人員將懂得，多個接收部分222到223和天線224到225可以分別用於實現空間分集。第N個接收部分可以採用與從數字無線信道108中的接收擴頻信號來接收數據樣本相同的方式，就跟上面描述的接收部分222一樣。這N個接收部分的輸出242到252最好被輸出給一個加法器250，它將這些輸入數據樣本分集合併成一個相干檢測數據樣本260的合成流。
然後，形成軟判決數據的專用數據樣本260被輸入給一個解碼部分254，它包括一個在逐個數據層次上給該輸入軟判決數據260去交織的去交織器262。在去交織器262中，該軟判決數據260逐個地輸入到一個矩陣中去，該矩陣定義了軟判決數據塊的預定大小。該軟判決數據被輸入到該矩陣中的位置上，並按行填充。去交織後的軟判決數據264被逐個地從該矩陣中的位置輸出，並按列騰空。去交織後的軟判決數據264由去交織器262用與它們輸入時相同的速率輸出(例如每秒28.8千符號)。
由該矩陣定義的軟判決數據塊的預定大小從最大數據樣本採樣速率得到，數據樣本由在預定長度傳輸塊中接收到的擴頻信號得到。
去交織軟判決數據264輸入給一個解碼器266，它用最大似然解碼技術來生成估計業務信道數據比特268。該最大似然解碼技術可以通過本質上與Viterbi解碼算法類似的算法得到改進。解碼器266用一組逐個的軟判決數據264來生成一組軟判決轉移矩陣，供在每個特定時間狀態下的最大似然序列估計解碼器266使用。生成每組軟判決轉移矩陣時所用的軟判決數據264的數目與卷積解碼器204輸出的數據符號206的數目相對應，卷積解碼器204的輸出從其每個輸入數據比特202得到。每一組中的軟判決轉移矩陣的數目等於二的每組中的軟判決數據264的數目次方。例如，當在發射機中採用一個1/3卷積解碼器時，從每個輸入數據比特202生成三個數據符號105。因此，解碼器266用這有三個個別的軟判決數據264的組來生成八個軟判決轉移矩陣，供在每個特定時間狀態下的該最大似然序列估計解碼器266使用。估計業務信道數據比特268的生成速率與軟判決數據264輸入到解碼器266的速率以及用於對輸入的諸數據比特進行初始編碼的固定速率均有關(例如，如果軟判決數據以每秒28.8千矩陣的速率輸入，並且最初編碼速率是1/3，則估計業務信道數據比特268以每秒9600比特的速率輸出)。
該估計業務信道數據比特268輸入到一個μP 270中，它與μP 207類似。同μP 207的情形一樣，該μP 270是接到一個指定相干功能部件272上，該部件執行包括呼叫處理、鏈路建立和其它有關無線通信建立和維護的一般功能。該μP 270還接到一個接口274上，它允許基站103的接收機203與CBSC 113通信。
圖3簡要地描述了CDMA基站101-103中的任何一個的發射機300與一個CDMA移動臺105的接收機303的通信。在該通信系統的編碼部分301中，業務信道數據比特302從一個μP 305輸出，並以一個特定速率輸入給一個編碼器304(例如每秒9.6千比特)。該μP 305接到一個指定相干功能部件307上，該部件執行同圖2的部件207和272類似的有關無線功能。該μP 305還接到一個接口309上，它允許基站102的發射機300與CBSC 114通信。
該業務信道數據比特302可以是由語音編碼器轉換為數據的語音、純數據，或是這兩種數據類型的結合。編碼器304以一固定的編碼速率(1/r)將該業務信道數據比特302編碼成數據符號306，採用的編碼算法要便於下一步用最大似然解碼法將該數據符號解碼成數據比特(例如卷積或塊編碼算法)。例如，編碼器304對業務信道數據比特302編碼(例如以每秒9.6千比特速率接收到的192個輸入數據比特)，所用的固定編碼速率為一個數據比特編碼成兩個數據符號(也就是1/2)，從而該編碼器304輸出數據符號306(例如以每秒19.2千符號的速率輸出384個數據符號)。
然後，該數據符號306被輸入到一個交織器308中。交織器308將該數據符號306組織成多個塊(也就是幀)，並在該符號層次上對該輸入數據符號306進行塊交織。在交織器308中，該數據符號被逐個地輸入到一個定義了一個預定數據符號塊大小的矩陣中。該數據符號被輸入到該矩陣中的位置上，從而該矩陣按列的方式填充。該數據符號被逐個地從該矩陣中的位置輸出，從而該矩陣按行的方式騰空。典型地，該矩陣是一個行的數目等於列的數目的正方矩陣；然而，也可以選擇其它形式的矩陣以提高相繼的未交織數據符號之間的輸出交織距離。該交織數據符號310以與數據符號輸入速率相同的速率由交織器308來輸出(例如每秒19.2千符號)。由該矩陣定義的數據符號塊的預定大小從在一個預定長度傳輸塊中可以傳送的數據符號的最大數目來得到。例如，如果數據符號306從該編碼器304以每秒19.2千符號的速率輸出，同時，如果傳輸塊的預定長度為20毫秒，那麼數據符號的塊的預定大小為每秒19.2千符號乘上20毫秒(ms)，它等於384個數據符號，定義了一個18乘32的矩陣。
編碼交織數據符號310從該通信系統的編碼部分301中輸出，並輸入給該通信系統的發射部分316。該數據符號310由調製器317準備以便在一個通信信道上傳送。接著，該調製信號被送給一個天線318，用於在數字無線信道108上傳輸。
調製器317通過對編碼交織數據符號310進行數據擾碼，為直接序列碼分擴頻傳輸準備好數據符號310。數據擾碼用一個長碼字偽噪聲PN碼元的二進位值對交織器輸出符號310執行模2加法得到，偽噪聲PN碼元在那個符號的傳輸周期的開始處就有了。這個偽噪聲PN序列相當於一個工作在1.2288MHz時鐘頻率的長碼字，其中，只有每隔64個的第一個用於數據擾碼(也就是說，所用的速率是每秒19200採樣)。
擾碼以後，在擴頻處理中，從該擾碼數據符號得到一系列的長度固定的碼字。例如，在擾碼數據符號流中，最好每個數據符號都可以被擴展成一個唯一的長度固定的碼字，從而每個數據符號由一個單獨的64比特長的碼字來表示。這一擴頻處理的結果是，以固定速率(如每秒19.2千符號)來接收編碼交織數據符號310的調製器317現在有一個長度為64比特的碼字擴展序列，其固定符號速率更高(如每秒1228.8千符號)。令本技術的熟練技術人員將懂得，在編碼交織數據比特310流中的數據符號可以根據大量其它的算法來擴展成碼字長度更長的序列，但又不脫離本發明的範圍和精神。
通過用一個長擴展碼字(例如PN碼字)對該擴展序列的進一步擴展，該擴展序列還準備用於直接序列碼分擴頻傳輸。該擴展碼字是一個用戶特定符號序列或唯一的用戶碼字，它以固定的碼元速率輸出(例如每秒1.2288兆碼元)。除了提供關於用戶在數字無線信道308上向誰發送了編碼業務信道數據比特302的標識以外，通過對該編碼業務信道數據比特302進行擾碼，該唯一的用戶碼字提高了通信信道的通信安全。另外，用戶碼字擴展編碼數據比特(即數據符號)通過驅動一個正弦的相位控制，來雙相調製該正弦。該正弦輸出信號經帶通濾波、RF頻率轉換、放大、濾波並由一個天線318傳播，以完成業務信道數據比特302以BPSK調製方式在一個數字無線信道108中的傳輸。
當設計一個CDMA無線通信系統去覆蓋已有無線通信系統(例如一個AMPS無線通信系統)時，必須對由於該系統的加入所導致的所有系統間的幹擾進行估計並使其最小化。有多種潛在的系統間幹擾機制，但是主要的問題是混合在CDMA移動臺105的前端中的強AMPS基站傳輸所導致的幹擾，它在CDMA移動臺105的通帶中生成了不需要的信號。
還是參看圖3，移動臺接收機303的接收部分322通過天線324，從數字無線信道108來接收發射的擴頻信號。在本優選實施例中，接收機303是一個分集接收機，本技術中它廣為人知。接收信號被輸入給接收機前端321，它包括將數字無線信道108下變頻成一個適於採樣的信號的電路。接收機前端321還包括一個天線327(沒有畫出)，它用於減輕上述的AMPS幹擾影響。如同在本技術中為人熟知的一樣，天線327位於接收機303的前端321時會由於一定的衰減而減弱了所需的(CDMA)信號，但會以該衰減的(三)倍去減弱在接收機200中產生的不需要的IM結果。同樣，通過選擇性地使衰減器有效和無效，幹擾AMPS信號的影響被減弱，呼叫質量得到提高，漏呼的可能性明顯減小。
還是參看圖3，接收機前端321的輸出由解擴器和採樣器326採樣為數據樣本。接著，數據樣本342輸出到該通信系統的解碼部分354中。解擴器和採樣器326最好是通過濾波、解調、從RF頻率轉換、以及用預定速率採樣(例如每秒1.2288兆樣本)，用BPSK來時該接收擴頻信號進行採樣。接著，通過用長擴展碼字對該接收採樣信號進行相關來解擴該BPSK採樣信號。結果得到的解擴採樣信號328是以一個預定速率來採樣的，並被輸出給一個非相關檢測器340(例如每秒19.2千樣本，從而接收擴頻信號的一個64個樣本序列被解擴和/或由一個單個數據樣本來表示)用於數據樣本342的非相干檢測。
令本技術熟練技術人員將懂得，多個接收部分322到323以及天線324到325分別能實現空間分集。第N個接收部分的運作方式是與上述的接收部分322從數字無線信道320中的接收擴頻信號來取出數據樣本的方式一樣的。該N個接收部分的輸出342到352最好輸入給一個加法器350，它將輸入數據樣本分集合併為一個相干檢測數據樣本360的合成流。
然後，形成軟判決數據的特定數據樣本360被輸入到一個解碼部分354中，該解碼部分354包括一個去交織器362，由去交織器362在該特定數據層次上對輸入軟判決數據360進行去交織。在去交織器362中，軟判決數據360被逐個輸入到一個定義了軟判決數據塊預定大小的矩陣中。軟判決數據被輸入到該矩陣的位置上，並按行填充。去交織軟判決數據364從該矩陣中的位置逐個地輸出，並按列騰空。該去交織軟判決數據364由去交織器362以與它們輸入時相同的速率輸出(例如每秒19.2千符號)。
由該矩陣定義的軟判決數據的塊的預定大小從採樣輸入樣本的最大速率推得，數據樣本來自於預定傳輸塊長度內接收到的擴頻信號。
去交織軟判決數據364輸入到一個解碼器366中，它用最大似然解碼技術來生成估計業務信道數據比特368。最大似然解碼技術可以通過採用一種本質上與Viterbi解碼算法相似的算法得到提高。解碼器366利用一組特定軟判決數據364，生成一組軟判決轉移矩陣，供最大似然序列估計解碼器366的每個特定時間狀態使用。該組中，用於生成每組軟判決轉移矩陣的所用的軟判決數據364的數目與卷積編碼器304從每個輸入數據比特302而生成的輸出中的數據符號306的數目相等。每組中的軟判決轉移矩陣的數目等於二的每組中的軟判決數據364的數目次方。例如，當在發射機中使用一個1/2卷積編碼器時，從每個輸入數據比特302生成兩個數據符號306。因此，解碼器366用多個兩個特定軟判決數據塊364來生成兩個軟判決轉移矩陣，供最大似然序列估計解碼器366的每個特定時間狀態使用。估計業務信道數據比特368用一定速率來生成，速率與軟判別數據364被輸入到解碼器366所用的速率以及最初對該輸入數據比特302進行編碼時所用的固定速率有關(例如，如果該軟判別數據以每秒19.2千矩陣輸入，以及最初編碼速率為1/2，則估計業務信道數據比特368以每秒9600比特輸出)。估計業務信道數據比特368輸入到一個μP 370，它解釋估計業務信道數據比特368以及其它欄位。μP 370還通過控制線路接到前端321上。根據基站102來的命令，μP 370根據本發明激活/中止衰減器327。μP370還接到相關功能部件372上，它執行與那些由部件207、272和307所執行的功能類似的相關無線功能。
如上所述，一個CDMA無線通信系統是動態的，因為允許小區邊界移動時，一個CDMA系統的小區邊界相對於固定CDMA基站而言始終在移動，該CDMA無線通信系統能在其它參數，如前向鏈路功率電平變化時保持幹擾電平的相對穩定。因此，為獲得一個CDMA無線通信系統的精確仿真，要儘可能多地解釋系統參數和相應的影響。
同樣如上所述，某些其它無線通信系統給CDMA無線通信系統帶來了幹擾問題。CDMA無線通信系統因其傳輸和接收的寬帶特性而變得特別脆弱。例如，一個安裝在移動臺105中的CDMA接收機303能在1.25MHz的頻率範圍內接收CDMA信號。另外，從一個CDMA基站103到CDMA移動臺105的傳輸，典型地是一個大約集中在880MHz頻率附近的射頻(RF)載波(或個人通信系統PCS所用的1960MHz)。由於RF載波頻率與其它無線通信系統(例如AMPS無線通信系統)的RF載波頻率十分接近，所以從AMPS無線通信系統來的強信號會出現在CDMA移動臺105的頻率範圍內，給CDMA移動臺105帶來互調(IM)影響。這些在CDMA移動臺105中產生的IM影響會使通往CDMA移動臺105的CDMA通信質量變差，或者使通往CDMA移動臺105的CDMA通信完全丟失。
如上所述，對一個給CDMA移動臺105帶來幹擾的圖1中的AMPS基站107的最簡單解決辦法是激活CDMA移動臺105的前端中的衰減器。因此完全可以理解在CDMA移動臺105中激活/中止該衰減器的效用，在該CDMA無線通信系統的仿真中，有必要包括對幹擾AMPS無線通信系統的仿真。通過將這兩種仿真疊加在一起，可以完全理解對CDMA無線通信系統起幹擾作用的AMPS無線通信系統的影響。
將起幹擾作用的AMPS無線通信系統和CDMA無線通信系統的仿真合併起來的基本方法是所有類型的AMPS對CDMA的幹擾作為單個數據「平面」被包括到CDMA系統仿真器中去。當從CDMA移動臺105的後端(即衰減器327以後)來觀察時，這個數據平面表示所有AMPS幹擾噪聲源的疊加。當執行仿真時，這個噪聲被看作是在CDMA移動臺105的Eb/No方程中的一個額外項。如果衰減器327被激活了，它被看作是在CDMA移動臺105的Eb/No方程中的一個額外項，還被看作CDMA移動臺105的一個修正的噪聲指數。
本技術一般技術人員熟知的CDMA移動臺105的Eb/No方程在沒有任何AMPS幹擾時為Eb/No=i=1M((W/R)(B(i))Ix(i)Nth+Ioc+j=iIx(j))]]>Ix(i)＝Ior(B(i))β(i，B(i))其中M是瑞克接收機中的支路的數目；(W/R)是處理增益(例如，對於一個兼容於IS-95的CDMA系統為128)；B(i)是表示接收基站的索引，接收基站在分集接收機的第i個支路中接收到CDMA信號；IOR(B(i))是前向CDMA信道(導頻、頁面、同步以及所有正交業務信道)從服務基站B(i)發射的平均接收功率；Ix(i)是前向CDMA信道的平均接收功率，它從該服務基站B(i)發射，從該瑞克接收機的第i個支路中接收；β(i，B(i))是在該瑞克接收機的第i個支路中接收的IOR(B(i))的一部分；例如，M＝3，B(1)＝n，B(2)＝n，B(3)＝m，β(1，B(1))＝β(1，n)＝0.677，β(2，B(2))＝β(2，n)＝0.333，β(3，B(3))＝β(3，n)＝1.0，意味著在用於分集合併的移動臺105的接收機303中，有三個接收部分(支路)。CDMA移動臺105與基站n和m是雙向軟切換的。在瑞克支路1中的信號從基站n接收，在瑞克支路2中的信號從基站n接收，在瑞克支路3中的信號從基站m接收。由於時延擴展，基站n的發射信號的功率被分裂成兩個分集支路(兩個路徑或兩條射線)，該功率的0.667倍在瑞克支路1中接收，該功率的0.333倍在瑞克支路2中接收。(B(i))是分配給基站B(i)中的業務信道的功率部分，即，(10log(B(i))＝Tch Ec/IOR(Bi)))，其中Tch Ec/IOR(B(i))是用於前向業務信道的每個PN碼元的平均發射能量與總發射功率頻譜密度之比；Nth是在CDMA移動臺105中產生的熱噪聲；以及IOC是除了服務基站以外的由CDMA單元產生的幹擾。當包括AMPS幹擾噪聲源時，關於CDMA移動臺105的這個Eb/No方程變為Eb/No=i=1M((W/R)(B(i))Ix(i)Nth+Ioc+IAMPS+j=iIx(j))]]>其中IAMPS是AMPS下行鏈路的IM幹擾。
已經看到，在上面的Eb/No方程中唯一的區別是AMPS幹擾項IAMPS。接下來，我們假定是單向軟切換和平坦衰落環境(沒有時延擴展)以簡化分析。實際上，AMPS幹擾是如此嚴重，以致於用軟切換時的性能與沒用軟切換時的性能沒有明顯的差別。令本技術的一般技術人員將懂得，簡化情形的分析可以擴展應用到上述的Eb/No方程所描述的一般情形中去。對於簡化情形而言(單向軟切換)，CIMA移動臺105的Eb/No方程在沒有任何AMPS幹擾時為Eb/No=(W/R)IorNth+Ioc]]>(方程1)當包括AMPS幹擾噪聲源時，CDMA移動臺105的Eb/No方程變為Eb/No=(W/R)IorNth+Ioc+IAMPS]]>(方程2)有步進衰減器時，CDMA移動臺105的Eb/No方程變為Eb/No=(W/R)Ior(Nth/)+Ioc+2IAMPS]]>(方程3)其中α是衰減器327的線性增益(例如，對於20dB衰減時α＝0.01)。
在實際中，AMPS幹擾噪聲量與CDMA移動臺105到導致該幹擾的AMPS基站之間的距離的關係十分緊密。這是由於靠近那個AMPS基站的路徑損耗是天線位置、增益、下斜和其它因素的函數，它變化很快。這樣一來，即使對於一個單獨小區中的不同天線，也不得不通過天線的基礎部分對一個天線進行建模。為簡化模型，假定直接圍繞在該幹擾AMPS天線周圍的只有一個單位面積。這已經足以在幹擾AMPS天線附近，使CDMA移動臺受到該AMPS幹擾的影響，根據功率控制來產生響應；以及以一個很好的近似，來產生由於AMPS幹擾對該CDMA無線通信系統的餘下部分的影響。
在此必須注意到，存在設計CDMA無線通信系統的系統設計工具。其中的一種這樣的系統設計工具如「CDMA網絡工程手冊」(The CDMA NetworkEngineering Handbook)，(Qualcomm 1992年11月23日)所述。然而，在那本手冊中，沒有提到在此討論的AMPS幹擾問題。
圖4以方框圖的形式，簡要描述了一個AMPS幹擾仿真器403，它被連接到一個根據本發明的CDMA系統仿真器406上。如圖4中所示，AMPS幹擾仿真器403接到CDMA系統仿真器406上，CDMA系統仿真器406有一個包含AMPS幹擾的CDMA無線通信系統的仿真輸出。通過將AMPS幹擾的貢獻包括進CDMA系統仿真中，從而在仿真過程中生成CDMA無線通信系統的更為精確的表示。
為將一個起幹擾作用的AMPS無線通信系統與一個CDMA無線通信系統的仿真結合起來，使用一個AMPS幹擾仿真器403，生成一個關於幹擾AMPS無線通信系統的網孔文件，該AMPS幹擾仿真器403在邏輯上與CDMA系統仿真器是分離的，但在物理上位於S/C113中。在此所用的網孔文件是一個表示運行仿真的仿真空間([x，y]地理坐標)的文件。要著重注意的是CDMA無線通信系統的仿真空間和AMPS無線通信系統的仿真空間必須高精確度地重疊。這可以通過採用相同仿真空間大小/坐標方案以及相同的緯度和經度參考點來實現。
為開始AMPS幹擾仿真，AMPS幹擾仿真器403從存儲器409讀取數據，數據包括無線通信系統內的所有AMPS基站的[x，y]坐標位置信息(這包括屬於CDMA基站101-103的同一運行者的AMPS基站，以及那些屬於其他運行者的AMPS基站)。這個數據表示為圖4中的amps-system-same和amps-system-other。從存儲器409中讀取的另一數據是圖4所示的amps-sim-space，它代表該AMPS仿真空間、標稱的AMPS信號強度以及其它幹擾參數(諸如在起幹擾作用的AMPS單元周圍的幹擾單位面積的半徑或一個由指數衰減函數定義的面積)。在AMPS幹擾仿真器403的程序塊412中，確定仿真空間內所有的AMPS基站。程序塊412的輸出是仿真空間內的同一系統的AMPS基站(以amps-grid-same表示)，以及仿真空間內的其它系統的AMPS基站(以amps-grid-other表示)。數據amps-grid-same和ampa-grid-other還包括在仿真空間內與特定AMPS基站相對應的幹擾參數(頻率、功率電平等)。
數據amps-grid-same和amps-grid-other輸入到程序塊415中，它為特定的AMPS基站編輯和修正幹擾參數。幹擾參數要求在仿真的這一階段進行編輯和修正，這是因為有些幹擾AMPS的位置比其它的位置更為重要(例如一個靠近主高速公路的位置)，從而幹擾信號強度以及它們周圍的幹擾區域半徑不同。程序塊415的輸出是amps-grid-same-mod和amps-grid-other-mod。
在這一點，圖4的程序塊418以所需的網孔解析度(即x和y方向上孔的尺寸)來生成一個AMPS幹擾網孔文件。該AMPS幹擾網孔文件代表在給定的仿真空間中，AMPS無線通信系統所產生的幹擾數量。如果仿真空間貫穿了整個AMPS無線通信系統，那麼該AMPS幹擾網孔文件將表示由整個AMPS無線通信系統所產生的幹擾。
在本優選實施例中，在程序塊418中生成的這個AMPS幹擾網孔文件是用一個預定的幹擾模型來生成的。AMPS幹擾包括三部分發射IM、移動產生的IM以及邊帶噪聲。三者之中，移動產生的IM對AMPS幹擾的貢獻最為明顯。AMPS IM幹擾用以下模型表示IAMPS(dBm)＝3SA(dBm)-2IP3(dBm)+Kavg(dB) (方程4)其中IAMPS是AMPS下行鏈路互調幹擾；SA是以接收機303天線連接器為參考的每個信道的AMPS載波接收信號強度；IP3是CDMA移動臺105的三階截接點。Kavg是一個依賴於AMPS載波數目及其頻率的常數。
為計算Kavg，首先要計算多音頻三階IM功率。多音頻IM是由於兩個頻率和/或三個頻率的組合所導致的，分別稱之為二音頻IM和三音頻IM。假定幹擾信號由M個功率為S1(dBm)到SM(dBm)和頻率為f1到fM的信號構成。二音頻IM的計算如下。在M個可能頻率中，考察兩個頻率fi和fj(i＞＝1，j＜＝M)，使2fi-fj和2fj-fi落在CDMA頻帶中的所有可能組合。在這種情形下，這兩個頻率產生一個落在CDMA頻帶中的IM音頻，它的平均功率在2fi-fj落在頻帶中時等於2Si+Sj-2IP3，或者在2fj-fi落在頻帶中時等於2Sj+Si-2IP3。三音頻IM的計算如下。在M個可能頻率中，考察三個頻率fi、fj和fk(i＞＝1，j，k＜＝M)，使fi+fj-fk、fi+fK-fj和fj+fk-fi落在CDMA頻帶中的所有可能組合。在這種情形下，這三個頻率產生一個落在CDMA頻帶中的IM音頻，它的平均功率為Si+Sj+Sk-2IP3+6。多音頻IM是所有可能的二音頻和三音頻IM功率的和。根據方程(4)立刻可以從多音頻IM的計算得到Kavg。
如果已知AMPS載波的頻率，可以算得Kavg的精確值，否則，根據起幹擾作用的AMPS位置中所採用的頻率分配以及為預定業務量而激活的載波數量所作的假定，求得一個概率值。例如，在7個小區、3個扇區以及21個信道間隔頻率分配的假定下，CDMA移動臺105從每個AMPS扇區接收一個AMPS信道「梳」。這個梳由帶21個信道間隔(630kHz)的AMPS信道構成。梳中的AMPS信號的數目依賴於頻率分配組合以及16和19之間的範圍。在上述假定下，Kavg大約為24dB。
可以看出，本優選實施例中所完成的幹擾模型是互調(IM)計算的一個精確或概率函數。測試421判決AMPS頻率分配與路徑損耗是否已知。如果這些參數未知，IM參數(包括CDMA移動臺105的IP3以及前面提到的Kavg值)用於在程序塊424中計算概率的IM。然而，如果測試421判定AMPS頻率分配和路徑損耗為已知，則利用這些參數和IM參數在程序塊427中計算IM的精確值。
在這一點上，AMPS幹擾的影響可以被包括到CDMA系統仿真器406中。作為CDMA系統仿真器406的額外輸入，提供指導CDMA系統仿真器406如何處理和分析AMPS幹擾的參數。可能輸入到CDMA系統仿真器406中的參數如下「0」沒有幹擾。該CDMA系統仿真器406忽略AMPS幹擾，從而不對它進行考慮。「1」AMPS幹擾存在。CDMA系統仿真器406執行計算，並生成考慮了AMPS幹擾的性能結果。「2」AMPS幹擾存在，並且CDMA移動臺105有一個可切換的衰減器。
在這個選項中，CDMA系統仿真器406讀取一個關於移動臺105的接收信號強度指示(RSSI)閾值(以dBm表示)，用於移動臺105前端的衰減器的切換。「3」AMPS幹擾存在，並且CDMA移動臺有一個可切換的衰減器。在這個選項中，CDMA系統仿真器406讀取移動臺105的Ec/Io閾值(以dB表示)，用於衰減器的切換。「4」AMPS幹擾存在，並且CDMA移動臺有一個可切換的衰減器。在這個選項中，CDMA系統仿真器406讀取移動臺105的AMPS幹擾功率閾值(以dBm表示)，用於衰減器的切換。在這個選項中，衰減器的插入是在對AMPS幹擾的充分認識基礎上進行的(理想的)。「5」AMPS幹擾存在，並且CDMA移動臺有一個可切換的衰減器。在這個選項中，CDMA系統仿真器406讀取幀刪除率(FER)以及移動臺105的RSSI，用於衰減器的切換。
需要著重注意的是，為什麼需要將AMPS幹擾包括到CDMA系統仿真器406中去的原因。當一個CDMA移動臺105靠近一個帶來大量幹擾的AMPS基站時，CDMA移動臺105實質上變得無法對CDMA基站101-103進行接收。同樣，即使其中一個CDMA基站101-103可以完成切換，移動臺105也將無法從服務CDMA基站接收切換指令。這對發送給受到這個疊加功率幹擾的移動臺105的下行鏈路業務信道功率產生了影響，該疊加功率被看作是系統餘下部分的噪聲；這還在一定程度上影響到了所有的下行鏈路信道。即使這個切換狀態沒有受到影響，發送的下行鏈路功率由於幹擾而改變了，從而在一定程度上影響了其它下行鏈路CDMA信道。
通過在CDMA系統仿真器406中考慮AMPS幹擾和衰減器的影響，實現了CDMA系統覆蓋和性能更精確的預測。得到了提高的CDMA參數包括，但不局限於此，幾乎所有的前向鏈路性能參數，如Ec/Io、移動臺Eb/No、移動臺FER以及最佳伺服器所需要的前向功率。CDMA系統設計者對所有這些參數的每一個都十分熟悉，不需要作進一步的定義或討論。CDMA系統仿真器406包括了AMPS幹擾，它還能分析在CDMA移動臺105的前端使用固定衰減器與可變衰減器的影響，以及分析使用不同標準來激活/中止該衰減器的影響。這些能力的每一個都能在該CDMA無線通信系統的實際採用前，提供一個更為精確的CDMA無線通信系統特徵。
CDMA系統仿真器406能說明AMPS幹擾，這一能力給CDMA系統設計者提供了許多優勢。例如，優勢之一是現在能精確地設計同時含有CDMA和AMPS基站的系統，牢記一點當在同一地理區域中同時存在CDMA和AMPS系統時，預料會有兩者之間的相互幹擾存在。對某些區域，最初的CDMA系統是通過一個逐步的方案來實現的，其中只是有效AMPS基站的一個子集換成了CDMA基站。這個方案對於互調幹擾比CDMA與AMPS一對一的方案更為脆弱。這是因為，在AMPS基站附近，某個CDMA移動臺105接收機中產生的互調噪聲影響不能通過一個遠處的CDMA服務基站來加以克服。在CDMA業務信道上的大FER會導致呼叫質量變差或甚至是漏呼。利用包括AMPS幹擾影響的CDMA系統仿真器406，可以開發一個精確的CDMA無線通信系統方案，減小上面提到的呼叫質量差或者漏呼的問題。
利用CDMA仿真器406，可以開發出一種簡單的方法，在系統設計階段就確定哪個AMPS基站可能會導致系統間的幹擾問題。採用相同的方法，描述了一種自動方法，它能使上面提到的問題最小化或得到消除。該方法通過一階近似，以判定一個圍繞特定AMPS基站(不與CDMA基站放置在一起)的周圍地區是否會由於AMPS幹擾而使CDMA系統中的漏呼猛增。這也是一種「篩選」技術，可通過在某個特定地區中，用一個附加的CDMA基站來考慮所有已經存在的AMPS基站。在某個特定系統設計中應用本方法以後，可以對導致問題的AMPS基站進行附近的附加測量和附加仿真，以精確地描述AMPS幹擾對該CDMA系統的影響。
接下來是一組用於簡化AMPS和CDMA系統間相互作用的假定，它們同樣用於導出在存在潛在的AMPS幹擾時CDMA系統設計的一般準則。如果假定是平坦衰落傳播(單個射線或者沒有時延擴展)和單向切換，包括AMPS幹擾的CDMA前向鏈路信道的比特能量-噪聲密度比(Eb/No)，對於未修改的CDMA移動臺105，由方程(2)給出；對於採用步進衰減器327的CDMA移動臺105，由方程(3)給出。AMPS下行鏈路IM幹擾由方程(4)描述。當CDMA移動臺105靠近一個不存在一起放置的AMPS位置時，方程(2)或(3)的分母受由AMPS幹擾項支配，因此(為達到可以接受的性能)，在CDMA移動臺105中的AMPS和CDMA接收信號的比值必須滿足3SA(dBm)-SC(dBm)＜21-Kavg-Eb/Noth+2IP3+2α(dB)(方程5)其中SC是服務CDMA基站的業務信號的接收功率，即SC(dBm)＝Pt(dBm)-XCDMA(dB)+GCDMA(dB)(方程6)在方程(6)中，Pt是從服務CDMA基站，如基站101，發射給CDMA移動臺105的業務信道發射功率。Pt(dBm)＝10log(Ior)。XCDMA是CDMA傳輸路徑損耗，它可以消除或測量到，GCDMA是CDMA基站天線增益。
參看方程(5)，Eb/Noth是一個為維持一定可接受性能而設定的Eb/No閾值。可接受性能曲線是一條根據多個變量而作的統計曲線。在假定有7個單元、3個扇區和21個信道間隔頻率分配(與上面的一樣)時，Kavg大約等於24dB。還假定一個未修正的移動臺105的截接點是-8dBm(這是在IS-98中規定的，同樣也可以從TIA/EIA獲得)。還可以進一步假定Eb/Noth對於漏呼電平時為0dB，對於1％的幀刪除率(FER)時為8dB。要注意的是由於Eb/Noth實際值依賴於移動臺的速度，因此這些值只是近似值。漏呼電平比1％FER電平更為精確，這是因為0dB閾值意味著100％的FER，最終對應一個漏呼。因此，「安全區」的曲線(對於漏呼電平以及衰減器327提供20dB的衰減)由下式給定3SA(dBm)-SC(dBm)＜21(方程7)假定向任何CDMA業務信道提供的功率不大於Ptmax瓦特。在本優選實施例中，Ptmax的值等於1.5瓦特，但令本技術一般技術人員將懂得，Ptmax的精確值不是決定性的。給定這些參數，如果上面的不等式不成立，則可能存在漏呼問題。
在服務CDMA基站101和CDMA移動臺105之間的路徑損耗的上界(因此是沒有一起放置AMPS基站的近似)，可以利用方程(7)，在Pt＝Ptmax＝32dBm＝1.5W和GCDMA＝16dB時得到。
XCDMA(dB)＜69-3SA(dBm)(方程8)這個路徑損耗可以轉換成AMPS基站和挨得最近的服務CIMA基站之間運行的距離，服務CDMA基站使用場測量路徑損耗數據，並假定(為了簡化)它在仿真空間內提供給該區域的所有部分。
SA項同樣必須近似。假定可以得到測量數據，根據測量數據可以估計路徑損耗的一個範圍。例如，最小路徑損耗範圍可以取為70dB到95dB。要著重注意的是，在AMPS基站附近的AMPS路徑損耗是一個距離和水平以及垂直角度的陡函數，這使它應用到任何特定位置時作這樣的近似變得十分危險。由於這個原因，很重要的一點是，在AMPS基站附近，CDMA系統不應該根據一個單獨位置上的最強接收AMPS信號來設計。接下來將假定接收AMPS信號為-30dBm(50瓦特發射功率以及77dB路徑損耗)。
項XCDMA也必須作近似，表1根據從五個不同的CDMA基站來的實際測量路徑損耗給出了路徑損耗值與距離列表。
表1
>由表1，很明顯，在一給定距離處的實際路徑損耗可能遠大於或小於平均值。為決定路徑損耗與距離如何相互映射，在1公裡到3.5公裡之間的距離被分成了10部分，並為每個部分計算總體統計特性。還有，在表1中還可以看到路徑損耗在平均值、中間值、90％的值之間的大偏差。在本優選實施例中，在第90％處的路徑損耗值被選定作為第一近似。
在這一點上，如果使用了一個-30dBm的AMPS信號強度，那麼由方程(8)，應該滿足不等式XCDMA＜159dB。注意到在距離小於2.5公裡時，第90％處的路徑損耗是始終小於159dB的。還注意到在距離大於2.75公裡時，第90％處的路徑損耗是始終大於159dB的。換句話說，如果一個CDMA基站和一個AMPS基站之間的距離小於2.5公裡，那麼很可能滿足方程(8)所給定的不等式，而不太可能發生質量差或漏呼。另一方面，如果一個CDMA基站和一個AMPS基站之間的距離大於2.75公裡，那麼方程(8)所給的不等式不滿足CDMA基站和AMPS基站之間的距離在2.5到2.75公裡之間則存在疑問。
根據上面的近似，開發了一種存在AMPS基站時的CDMA系統設計方法。這種進行CDMA系統設計的方法從步驟503開始，接著是步驟506，在該步驟，在仿真空間中獲得所有AMPS和CDMA基站的位置信息。系統然後分別在步驟509和512測量從所有CDMA基站開始的第一半徑R1和第二半徑R2。在本優選實施例中，該第一半徑R1為2.5公裡，而第二半徑R2為2.75公裡。
要著重注意的是，在設計不同的蜂窩區域時表1可能會改變。即使一個特定區域的不同部分，也可能需要使用不同的表格來說明路徑損耗特性之間的區別。例如，一個服務區域可能由丘陵和平原地形構成。
通過知道所有AMPS基站位置、第一半徑R1以及第二半徑R2，CDMA系統仿真器406在步驟515執行一個測試，以判定是否有AMPS基站位於第一半徑R1之內。如果有任何一個AMPS基站符合這個標準，由於它帶給該CDMA系統運行的影響是可忽略的，因此在步驟518給這些AMPS基站指定最低的優先級。它們對該CDMA系統的運行的影響是可忽略的，這是因為即使存在AMPS幹擾，該CDMA移動臺105距離服務CDMA基站101足夠近而能接收到指定的CDMA通信。
然而，如果步驟515的測試結果是否定的，在步驟521執行另外一個測試，以判定是否有AMPS基站落在第一半徑R1以外，又在第二半徑R2以內。如果有任何AMPS基站符合這個標準，由於它們會給該CDMA系統的運行帶來稍微的/有疑問的影響，因此在步驟524給這些AMPS基站指定中等的優先級。如果在步驟521的測試結果是否定的，那麼這些AMPS基站是在第二半徑R2以外的。剩下的符合這個標準的AMPS基站被指定為最高的優先級，這是因為它們的幹擾會明顯地惡化該CDMA系統的運行。這是正確的，因為，如上所述，一個CDMA移動臺105會因為AMPS幹擾和離開服務CDMA基站101距離過遠時變得無法響應CDMA通信。當該CDMA移動臺無法響應CDMA通信時，呼叫質量變差，甚至更糟，變成完全地漏呼。
在對會導致最嚴重幹擾的AMPS基站進行了確定和優先級區分以後，CDMA系統仿真器406將搜索已經存在的被指定為高優先級的AMPS基站，以判定能否利用新的CDMA基站來消除/取代那些高風險的AMPS基站。同樣，如果新的CDMA基站被加入進來了，從而與AMPS基站共存，設置這些新的CDMA基站時，可以使圍繞該新的CDMA基站的半徑R1儘可能地包圍高優先級的AMPS基站。這一設置會導致那些AMPS基站的優先級重新區分，在這個新的CDMA系統設計中從高風險的變為低風險的，從而減小AMPS幹擾對根據本發明的該CDMA系統運行的影響。
要著重注意的是，儘管上面的討論是圍繞仿真CDMA無線通信系統來優化在存在AMPS下行鏈路幹擾時的性能的，也可以應用相同的原理來控制實際的CDMA無線通信系統。例如，其中的參數導頻Ec/Io、移動臺Ec/Io、移動臺FER以及最佳伺服器所需要的前向功率，不僅對存在AMPS幹擾的CDMA無線通信系統的運行仿真有用，還可以實時地輸入給S/C 113，以在系統級執行實時仿真，它然後可以用於預測何時和何地需要施行系統控制。這種與本發明相對應的控制方案克服了許多與目前CDMA無線通信系統所採用的控制方案有關的問題。
另外，在某些示例中，可能要求系統控制的快速變化或參數化，此時，常規的信號處理/控制技術和無線通信系統消息傳送太慢，以致於不能識別或控制。在這一點上，對目前CDMA無線通信系統所採用的這些控制方案作一次快速回顧是有指導意義的。參看圖6，如果移動臺105要進入到虛線603所表示的區域中時，從AMPS基站107來的幹擾惡化(或甚至中斷)某個CDMA基站101-103的CDMA通信的可能性很大。有關這一點的原因在上面已經作了很好地描述。目前減輕CDMA通信惡化/中斷問題的控制方案是監測(在CDMA移動臺105)該CDMA移動臺105所受到的AMPS幹擾量，並且當該AMPS幹擾量超過某個閾值時激活衰減器327。由於這種控制方案是響應式的，衰減器327的激活沒有快到足以使該CDMA移動臺105的用戶避免AMPS基站107在衰減器327激活前帶來的幹擾的快速「轟炸」。因此該CDMA移動臺105依舊會受到該AMPS基站107的幹擾，隨之而來的是惡化/中斷問題。
在無線通信系統的實時仿真的模式中，本發明充當一個預測「濾波器」，在事件發生前預測嚴重的事件，以及調整參數和發送控制消息以避免差的呼叫質量。在任何一種情形下，如果所預測的問題沒有實際發生，則由實時仿真所指令的動作會顛倒過來。不必要的動作可能會導致系統資源的暫時丟失，在大多數情形下不會對系統的整體運行有實際有害的影響，但這會明顯減小用戶感覺質量惡化的影響範圍。
在一個IS-95型CDMA系統中，或任何由信噪比決定連接(與僅由信號強度決定的相反)的無線電系統中，小區連接中的波動會伴隨著業務分配的波動而出現。這是由於系統中的所有移動臺的業務信道連接產生了噪聲，任何用到信噪比的值的地方都會引起其中噪聲項的波動。這樣，甚至移動臺與基站之間是理想連接也會變成時間的函數。即使移動臺保持靜止，它的通信連接和最佳參數的組合也可能發生變化(有時是根本地改變)，使它在某個時刻有一個良好的連接，而在下一時刻即使沒有移動也變成了一個差的連接。因此，本發明試圖仿真這些變化、在它們發生前(並且在移動臺或基站對它們進行可能的測量前)對它們進行預測，以及通過適當的控制或參數化動作來採取正確的動作來減小潛在的問題。
當根據本發明來實現CDMA系統控制的實時仿真時，CDMA移動臺105所受到的並與AMPS幹擾的快速「轟炸」有關的CDMA通信惡化/中斷問題得到了解決。原因解釋最好參看圖6。如圖6所示，在x從0到xs、y從0到ys所限定的一個仿真空間中，畫出了CDMA基站101-103以及一個AMPS基站107。令本技術一般技術人員將懂得，xs和ys可以是參考單位的任意數目，因此它包括了任意數目的CDMA和AMPS基站。圖6中基站的數目保持在最小是為了簡化解釋。
從AMPS幹擾仿真器403可以回想到，CBSC 104中的S/C 113知道仿真空間內AMPS基站107的地理位置。當然，如果在0，xs和0，ys所限定的仿真空間中包括更多個AMPS基站，那麼S/C 113同樣也知道這些AMPS基站的地理位置。S/C 113還知道CDMA基站101-103的地理位置。
還應該回想到，在該仿真中還用到了圖4中以「amps-sim-space」表示的某些信息與AMPS基站107有關的信息；與AMPS仿真空間有關的信息；標稱AMPS信號強度以及其它幹擾參數(諸如在AMPS基站中可能用到的頻率)。所有以「amps-sim-space」表示的信息在當前系統的AMPS基站107中都可以獲得，並通過交換106、PSTN 120和MSC115從AMPS基站107傳送給S/C 113。萬一競爭者不合作，那它們系統同樣的信息不得不靠猜測了。同樣，有關CDMA基站101-103的參數，包括可用於計算區域內Ec/Io的導頻功率、所有業務信道的業務信道功率、所有單元的預定路徑損耗、指示移動臺當前誤碼率水平的接收導頻測量報告消息(PMRM)計算的計數，這些參數都可以在CDMA基站101-103獲得，它們通過CDMA基站101-103被址接傳送到S/C 113。由於這些參數表示在系統運行過程中生成的實際參數，所以該S/C 113可以預測實時的CDMA系統運行，包括AMPS下行鏈路幹擾的影響。因此，當該S/C 113執行一個如圖6所示的仿真空間的實時仿真時，就可以知道由於AMPS基站107所產生的幹擾對該CDMA無線通信系統(它包括CDMA基站101-103以及CDMA移動臺105)的影響。
例如，經實時仿真後可能知道的一個影響是AMPS基站107對CDMA基站101-103的影響。根據實時仿真，S/C113將指明虛線603所表示的地區將是CDMA移動臺105受到幹擾的地區。由於AMPS基站107和CDMA基站101-103的位置已知，實時仿真將生成關於虛線603所表示地區的位置信息。也就是說，S/C 113會知道CDMA移動臺105可能受到幹擾的地理信息，並能在呼叫質量下降或產生完全漏呼之前啟動補救措施。
當CDMA移動臺105穿越仿真空間時，它的位置始終由CDMA基站101-103監測。有多種不同的方法去確定CDMA移動臺105的位置。在本優選實施例中，採用的是熟知的三角測量。在這個方法中，CDMA基站101-103將各自進行信號強度和信號方向測量，根據這三個CDMA基站101-103的各自測量，確定該CDMA移動臺105在該仿真空間中的地理位置的估計。在一個備選實施例中，採用在CDMA移動臺105中放置一個全球定位系統(GPS)接收機。在這種實施例中，CDMA移動臺105向一個或所有CDMA基站101-103報告它的位置。由於GPS在建築物內、地下停車場等地方有效性有限，這兩種熟知技術的結合將成為第三種實施例。
CDMA移動臺105的地理位置信息不斷地輸入給S/C113。利用這一地理位置信息，如果S/C113判定該CDMA移動臺105正朝虛線603所表示的地區移動(因此向AMPS幹擾地區移動)，S/C113通過服務中的CDMA基站(例如CDMA基站101)指示CDMA移動臺105激活衰減器327。然後當CDMA移動臺105進入到虛線603所表示的AMPS幹擾地區中時，衰減器327已經被激活，從而CDMA移動臺105不會受到AMPS幹擾的快速轟炸。通過首先仿真CDMA移動臺105將受到的幹擾，以及控制該CDMA移動臺105使它在幹擾發生前就避開AMPS幹擾，根據本發明，該CDMA移動臺105所遭受的、與AMPS幹擾的快速「轟炸」有關的CDMA通信惡化/中斷問題得到了消除。
顯然，根據本發明的系統控制用的實時系統仿真，在目前所採用的存有缺陷的控制方案的地方，可以用多種不同的方案來實現。另一種類似的方案是軟切換。簡要地說，軟切換是在與服務中的CDMA基站的通信中斷前與第二個(或第n個)CDMA基站(例如CDMA基站102)建立通信。目前的軟切換控制方案是CDMA移動臺105測量周圍CDMA基站101-103所發射的導頻信號，並且，當某個特定CDMA基站101-103的導頻信號超過一個預定閾值時，該CDMA移動臺105將藉助那個特定的CDMA基站101-103進入軟切換。同樣，目前的控制方案只使用了「反作用」閾值處理，而不考慮整個CDMA系統在實時基礎上可能發生的任何變化。
在這種情形中，S/C113根據本發明通過仿真和分析地區的接收導頻質量，為系統控制提供實時系統仿真，在該地區中，移動臺進入到CDMA基站101-103發射的導頻信號特徵中。路徑損耗特徵預先測量，並且被CDMA基站101-103知道，計算所得的導頻質量報告給S/C113。根據分析，CDMA系統中的軟切換可以根據本發明得到控制。例如，根據導頻質量特徵分析，S/C113將指明某個CDMA移動臺105(或者很快將)受到另外一個基站的幹擾，從而會「強迫」CDMA移動臺105進入到這個CDMA基站的軟切換，從而避免了呼叫質量的變差。如果不進行這個預定過程其他的基站會導致與前面描述的AMPS幹擾很類似的前向鏈路幹擾而中斷通信。然後已有的控制結構會失效，因為控制與產生幹擾的單元建立連接的下行鏈路消息不會被移動臺正確解碼並丟失。本發明預測這個員失，並生成一個消息(去連接到產生幹擾的基站)以在此之前發送出去。這個判決根據移動臺位置與系統中諸基站的導頻質量分析的某種結合來作出。
使用S/C113的系統控制的實時仿真也可以在這樣一個通信系統中實現，它的天線選擇或轉向調整是用於控制或幹擾弱化。回想到位置中和物理地域中，包括建築物內和建築物外的天線間的路徑損耗是預先知道的。這類似於軟切換情形，在某種幹擾環境中，可以有利地選擇不同的天線與移動臺105通信。
例如，參看圖7，為扇區706服務的窄波束天線703定向接受大量幹擾，在這個例子中是來自AMPS基站107的幹擾。另一個天線，如為扇區712服務的天線709定向於一個不同的角度，但由於移動臺105位於扇區706和712之間，所以它能以相同的天線增益「看見」移動臺105。由於天線709定向於與天線703不同的方向，天線709所受到的幹擾明顯小於天線703所受到的幹擾。在這個場合中，S/C113提供扇區706和扇區712在何處產生重疊的位置信息。藉助於這一信息和移動臺105的位置，S/C113能預測到幹擾出現的位置，並強迫該通信進行一個「小區內」切換，從為扇區706服務的窄波束天線703切換到為扇區712服務的天線709。使用這一系統控制實時系統仿真技術，上面提到的幹擾問題在通信鏈路惡化前得到了避免。
系統控制的實時仿真器能在無線通信系統中實現，這個系統為系統控制完成移動臺測量。例如，在帶有根據測量和從移動臺(諸如CDMA)接力接收報文信息來進行功率控制的無線通信系統中，收集和接力接收測量信息的處理太慢了，以致於當要求功率電平變化十分迅速時它不能影響參數變化。在這種場合中，根據本發明的系統控制的實時系統仿真，會以比常規方法更快的速度來預測功率電平增加/減小的需要，並指令服務於移動臺的基站在需求實際產生前，從而是在有關功率電平問題產生前，增加/減小它的功率電平。
還存在用於系統控制的實時系統仿真其它應用。另外一個這樣的應用是一個實際上由不同通信鏈路設計組合的系統，例如，一個IS-95(CDMA)無線通信系統、一個TDMA無線通信系統(例如兼容於DECT或GSM的TDMA系統)和一個模擬無線通信系統。在這種場合中，系統控制的實時仿真器預測從一種系統類型轉移到另外一種系統類型的需求。例如，一個S/C113連接到所有這些類型的系統上並監測所有這些系統，當它判定該服務系統的資源不足以提供預定服務質量時，S/C113將對其它(剩下的)系統按預期的呼叫質量為特定移動臺進行仿真。可以通過系統切換來克服的問題包括由於街道覆蓋不良所導致的系統覆蓋不足、由於進入到建築物內部所導致的覆蓋不良或者由於在某個特定環境中僅僅因系統類型所導致的覆蓋不良。由S/C113完成的從一個系統到另外一個系統的改變在當前服務於該移動臺的系統的通信丟失之前完成。
令本技術技術人員將懂得，根據本發明的系統控制的實時系統仿真可以在「多級」系統或提供不同服務等級的系統中有利地實現。一個多級系統的例子是個人通信系統(PCS)與蜂窩通信系統的集成。在這個例子中，S/C113預測什麼時候移動臺的控制和通信從一層(例如PCS)改變到另一層(例如蜂窩)。在該不同系統方案中開始改變的一個原因是當服務層的資源不能再提供能接受的服務時。在那種時候，S/C113能指令正在服務的該層向移動臺發送控制命令，以使該移動臺轉換到根據本發明的系統的另一層上。
儘管參考特定實施例對本發明作了特定的描述和說明，本技術熟練技術人員可以理解，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下，在形式上和細節上可以有不同的變化。在接下來的權利要求書中，相應的結構、材料、行為和所有裝置或步驟加上諸功能元件的等價物將試圖包括任何結構、材料或用於履行與其他要求權利的要素相結合的功能的行為。
權利要求
1.一種控制無線通信系統的方法，該無線通信系統包括一個響應於多個基站的移動臺，該方法包括下列諸步驟在一個仿真器中仿真與該無線通信系統有關的諸參數；根據仿真生成與該無線通信系統有關的數據；利用生成的數據控制該無線通信系統的某些方面。
2.權利要求1的方法，其中控制步驟還包括在一個基站中，將與該移動臺有關的位置信息與一個模擬無線通信系統有關的位置信息進行比較的步驟，該模擬無線通信系統是一個潛在的幹擾源。
3.一種在無線通信系統中減輕幹擾的方法，該無線通信系統包括一個響應於多個基站中的任何一個的移動臺，該方法包括下列諸步驟判定該移動臺會受到幹擾；以及控制該移動臺使該移動臺在幹擾產生之前避免該幹擾。
4.權利要求3的方法，其中仿真步驟還包括根據地理位置，仿真一個CDMA移動臺將在何處受到來自一個模擬無線通信系統的幹擾。
5.權利要求3的方法，其中控制步驟還包括發送一段消息給一個CDMA移動臺，以在來自該模擬無線通信系統的幹擾產生前，激活該CDMA移動臺中的接收機前端衰減器；發送一個消息給一個CDMA移動臺，以在來自該模擬無線通信系統的幹擾產生前，強迫該CDMA移動臺進入軟切換；或調整有關該CDMA無線通信系統的前向鏈路的參數。
6.一種在一個擴頻無線通信系統中執行軟切換的方法，該擴頻無線通信系統包括一個響應於多個兼容於擴頻無線通信系統的基站中的任何一個的移動臺，該方法包括下列諸步驟仿真多個將由相應多個基站發射的接收信號的特徵，這些基站將作為用於軟切換的候選者；分析這多個接收信號的仿真特徵；以及根據分析，指令這多個基站中的一個進入到連接該移動臺的軟切換。
7.一種用於控制一個無線通信系統的裝置，該無線通信系統包括一個響應於多個基站的移動臺，該裝置包括用於在一個仿真器中仿真有關該無線通信系統諸參數的裝置；用於根據該仿真生成有關該無線通信系統的數據的裝置；用於利用生成的數據來控制該無線通信系統的某些方面的裝置。
8.權利要求7的裝置，其中有關該無線通信系統諸參數包括關於前向鏈路覆蓋、前向鏈路功率電平、幀刪除率(FER)、反向鏈路覆蓋、反向鏈路功率電平、反向鏈路FER以及前向鏈路控制信號質量等參數。
9.一個用於一個無線通信系統的仿真器/控制器，該仿真器/控制器包括一個用於仿真與該無線通信系統的某些方面有關的對將來有害事件的仿真器；一個用於控制該無線通信系統以避免該對將來有害事件的控制器；以及一個根據該仿真來協調該控制的微處理器。
10.權利要求9的仿真器/控制器，其中該無線通信系統的某些方面還包括該無線通信系統是如何連接到不同無線通信系統上的；該無線通信系統是如何連接到一個類似的、有不同層次結構的無線通信系統上的；該無線通信系統是如何執行功率控制的；該無線通信系統是如何執行天線交換/轉向調整的；以及該無線通信系統是如何執行通信切換的。
全文摘要
一個在碼分多址(CDMA)無線通信系統(100)中執行用於系統控制的實時仿真的仿真器/控制器(113)。該仿真器/控制器(113)仿真與CDMA無線通信系統共存的、導致幹擾的AMPS無線通信系統的影響,還在現有AMPS基站存在時幫助設置新的CDMA基站。當系統參數輸入給該仿真器/控制器(113)時,該CDMA無線通信系統(100)的實時仿真預測該CDMA無線通信系統(100)存在潛在問題的地區,並控制該CDMA無線通信系統(100)在這些問題產生前就避免這些問題。
文檔編號H04W36/18GK1189944SQ97190443
公開日1998年8月5日 申請日期1997年2月7日 優先權日1996年4月26日
發明者傑拉爾德·保羅·拉貝茲, 卡裡德·阿布達爾－阿齊茲·哈米德 申請人:摩託羅拉公司