專利名稱：在蜂窩通信網(wǎng)絡中分配信道的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在蜂窩通信網(wǎng)絡中分配信道的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
動態(tài)頻率和信道分配(DFCA)是現(xiàn)有蜂窩通信網(wǎng)絡的特征，其通常在基站控制器(BSC)的基站(BSS)中執(zhí)行。該特征通過在GSM網(wǎng)絡中動態(tài)地分配信道來提供容量增益和操作的簡易性。
它還提供空中接口資源管理，其中基于正在討論的連接所需的服務質量(QoS)而將資源用于每個連接。對于諸如呼叫、數(shù)據(jù)連接等等的服務，存在描述服務質量的參數(shù)(服務質量，QoS)，其可以被定義或已經(jīng)被預先定義并且其可以表示為載波干擾比(C/I)或表示為例如在一段時間內(nèi)在一個方向上運動的保證吞吐量。從可使用的信道中，選擇盡可能滿足所述服務設置的需要的信道。對于不同的服務，存在描述服務質量的不同級別的參數(shù)，因此例如具有較低C/I級別的信道能夠主要被為語音通信分配，例如具有較高C/I級別的信道相應地主要被為數(shù)據(jù)服務分配。
DFCA無線資源管理系統(tǒng)基于在每個連接建立過程中能夠被分配的所有可能的信道上(例如時隙和頻率結合)的連接質量(C/I級別)動態(tài)地維持一個矩陣。該矩陣提供分配具有最適合于用于所討論的連接的C/I級別的信道的可能性。例如，如果移動用戶進行一個預定理想服務級別是C/I＝12的VoIP呼叫，將選擇頻率和時隙的結合(例如在基站控制器中)，其提供一條C/I級別優(yōu)選地高于或等于所述服務的理想級別的信道。
這通過提供一種方法來實現(xiàn)，在該方法中信道被分配給正被建立的連接，其中通過顯示對移動分配列表的移動分配索引偏移量來使用移動分配列表的信道頻率。此外，使用單路或雙路干擾測量算法，或者小區(qū)內(nèi)部切換(HO)擴展雙路干擾測量算法，利用該算法，將要使用的信道將總是從滿足為所討論的服務連接設置的質量要求的C/I范圍內(nèi)被分配。特別地，雙路干擾測量方法的特征在于，如果該連接使用的信道位于期望的某些極限值之間的C/I范圍內(nèi)，其他隨后使用的信道并不以連接將移出期望的C/I范圍的方式改變所述連接的C/I級別。被小區(qū)內(nèi)部切換HO擴展的雙路干擾測量算法的特征尤其在于，如果在它的服務信道上試圖從期望的C/I范圍內(nèi)獲得信道的新連接沒有從任何空閑的時隙中發(fā)現(xiàn)合適的信道，那么在已經(jīng)被其他連接使用的連接中，在所述C/I范圍內(nèi)搜索用于新連接的信道。如果滿足為第二連接設置的質量需求的新信道能夠從所述C/I范圍內(nèi)被發(fā)現(xiàn)用于所述第二連接，那么基于C/I的HO算法將信道從第二連接變換成要建立的新連接。
基站的時隙被同步。這表示收發(fā)信機(TRX)的某個時隙(TS)只被相鄰小區(qū)的收發(fā)信機(TRX)的相應時隙干擾。循環(huán)頻率跳變被用來實現(xiàn)頻率分集，并且整個網(wǎng)絡只需要一個頻率跳變列表，但是也可以使用多個列表。
概括地說，使用一種方法實現(xiàn)DFCA，該方法在通信網(wǎng)絡中分配無線信道，該通信網(wǎng)絡包括至少一個基站(BTS)，其定義了一個小區(qū)；和在所述小區(qū)范圍內(nèi)的移動站，所述移動站與所述基站在無線信道上通信，在該方法中來自MS的相鄰小區(qū)信號電平測量值和實時相鄰小區(qū)信道占用信息被收集，這樣來自所述小區(qū)的最適合無線信道最終被分配。
存在著許多不同的動態(tài)信道分配方案，其中一些在整個網(wǎng)絡上以一種優(yōu)選方式依賴于基于干擾減少的選擇，其中一些考慮其他信道選擇的標準。
目前，還存在一些能夠提供重要鏈路電平增益的干擾消除技術，但是這些增益非常依賴于干擾的性質和其他因素。目前，動態(tài)信道分配方案并不完全考慮使用干擾消除技術所獲得的鏈路增益改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠從干擾消除技術中獲得好處的信道分配方案。
在本說明書中，使用(如在GSM系統(tǒng)中規(guī)定的)時隙和射頻的適當結合建立無線信道。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種在蜂窩通信網(wǎng)絡中信道分配的方法，其中無線信道被選擇來在具有潛在干擾信號的環(huán)境中建立連接，該方法包括建立候選無線信道；處理具有潛在干擾信號的候選無線信道并為被選擇的候選無線信道的載波頻率和潛在干擾信號計算載波干擾比(CIR)；計算主干擾比(DIR)，該主干擾比是最強的潛在干擾信號與其他潛在干擾信號的比；并在選擇過程中使用基于主干擾比和載波干擾比的至少一個的標準來為要被建立的連接選擇信道。
本發(fā)明尤其有利于在候選無線信道和潛在干擾信號已經(jīng)使用干擾消除技術處理的情況。在這種情況下，主干擾比被用來建立關于由干擾消除技術提供的增益的指示，該增益用來為信道選擇建立標準。
干擾消除增益能在使用載波干擾比作為信道選擇過程的標準基礎之前用來修改載波干擾比的估計值。在該選擇過程中使用的一條標準可以是被計算的載波干擾比和目標載波干擾比之間的最小差值的最大值。
在該選擇過程中使用的另一條標準可以是在要被建立的連接干擾的一組n個連接上取的平均主干擾比。
干擾消除技術提供的增益能夠使用預定函數(shù)從主干擾比中建立。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種系統(tǒng)，用于在蜂窩通信網(wǎng)絡中的信道分配，其中無線信道被選擇用于在具有潛在干擾信號的環(huán)境中建立連接，該系統(tǒng)包括建立候選無線信道的裝置；處理具有潛在干擾信號的候選無線信道并計算基于被選擇的候選無線信道的載波頻率和潛在干擾信號的載波干擾比(CIR)的裝置；計算主干擾比的裝置，該主干擾比是最強的潛在干擾信號與其他潛在干擾信號的比；該系統(tǒng)還包括使用基于主干擾比和載波干擾比的至少一個的標準來實現(xiàn)為要被建立的連接選擇信道的選擇過程的裝置。
如以下更全面的描述，本發(fā)明的實施例提供一種基于考慮由干擾消除技術提供的鏈路增益的標準來評價可用無線信道的方法。在優(yōu)選實施例中，討論其目標為最大化干擾消除增益并由此最大化網(wǎng)絡容量的信道選擇標準。本發(fā)明適用于任何信道分配方法，這些方法利用基于網(wǎng)絡中無線信道應用的實時或準實時知識的載波干擾比的估計值。其中一個實例就是上述的現(xiàn)有動態(tài)頻率和信道分配的網(wǎng)絡特征。
如下面實施例所述，在動態(tài)信道分配功能下為每個可用無線信道計算主干擾比和載波干擾比。然后以從在鏈路上使用的任何干擾消除技術中獲得最大利益的方式在動態(tài)信道分配的判決中使用DIR和CIR的知識。


為了更好地理解本發(fā)明并顯示如何實現(xiàn)本發(fā)明，通過示例的方式對附圖作出參考，其中圖1是顯示具有兩個移動站的兩個基站的示意圖；圖2是信道選擇方案的示意框圖；以及圖3是顯示從DIR確定IC增益的函數(shù)的圖。
具體實施例方式
圖1顯示蜂窩通信網(wǎng)絡的部分，其中2個移動站由2個不同基站(BSa，BSb)服務。當然，在實踐中，將有多個基站被組織來服務于蜂窩網(wǎng)絡中的多個小區(qū)并且許多移動站使用該網(wǎng)絡。圖1顯示了基站BSb通過一個已經(jīng)建立的通信信道2與第一移動站MS0通信。另一個通信信道4將被建立在基站BSa和第二移動站MS1之間。因為網(wǎng)絡中其他活動，基站BSa被許多其他潛在干擾信號影響，這些干擾信號在圖1中被標為l1，l2…li。相似地，移動基站被干擾信號影響。這表示來自網(wǎng)絡中其他移動用戶和/或基站的信號。也有來自網(wǎng)絡中噪聲的干擾。
這里討論的系統(tǒng)的目的在于選擇一條信道作為通信信道4，盡可能地減小整個網(wǎng)絡上的干擾的影響。在以下討論中，單路干擾指的是由到候選無線信道的其他正在進行的連接產(chǎn)生的進入的干擾，所述候選無線信道是被考慮來選擇提供通信信道4的無線信道。在圖1的實例中，其是由其他信號l1，l2…li(和來自BSb的信號)組成的干擾。如果該特定候選無線信道用來建立新連接信道4的話，雙路干擾指的是影響正在進行的連接的、由新連接產(chǎn)生的流出的干擾。在這種情況下，新信道4將會對圖1的已建立信道2有影響。在圖1中只顯示下行鏈路干擾信源，因為這里討論的干擾消除技術適用于下行鏈路(從BS到MS)。上行鏈路干擾被考慮在CIR估計中，而不是在DIR計算中。
動態(tài)頻率和信道分配(DFCA)是基站控制器BSC內(nèi)的基站子系統(tǒng)BSS提供的現(xiàn)有網(wǎng)絡特征，該基站控制器BSC在GSM網(wǎng)絡中動態(tài)地分配信道。也就是說，基站控制器BSC以減小網(wǎng)絡中總干擾的方式分配信道到進入的移動站。此外，用于現(xiàn)有鏈路的信道可以被DFCA特征動態(tài)地改變，如果這能有助于減小總干擾的話。這里描述的系統(tǒng)在信道選擇過程中向現(xiàn)有DFCA功能加入使用主干擾比(DIR)的概念。該主干擾比被定義為最強干擾信號電平與其他干擾信號的信號電平和噪聲電平之和的比。其表示為下面的等式1DIR=IdomΣI-Idom+N...[1]]]>其中Idom為主干擾信號的信號電平，∑I是所有干擾信號電平之和，N是背景噪聲電平。
圖2是在根據(jù)MS能力選擇最合適無線信道的基站控制器BSC提供的信道選擇方案的框圖(即，如果MS正在使用一些IC技術，那么考慮IC增益使用DIR信息來執(zhí)行分配)。將理解，圖2所示的功能組件可以實現(xiàn)為功能塊或計算機程序或任何合適的軟件/硬件組合。
圖2的方案顯示了計算DIR的DIR計算塊12，和估計載波干擾比CIR的CIR計算塊14。IC增益塊16從DIR中計算干擾計算增益。這可以通過使用函數(shù)ICgain(DIR)來實現(xiàn)，該函數(shù)返回ICgain給某一DIR。為了考慮系統(tǒng)使用的IC技術提供的鏈路電平增強，該增益用來在CIR校正塊15校正CIR估計。將理解可以執(zhí)行任何已知類型的干擾計算技術，但是這并沒有顯示在圖2中。
在IC增益塊16中使用的函數(shù)的實例顯示在圖3中。為了選擇一條信道，通過依次將每一個候選無線信道應用到CIR估計塊14來依次評估多個候選無線信道。通過稍后討論的一些標準根據(jù)DIR和被校正的CIR來排序每條信道(圖2中的塊18)。當所有的信道已經(jīng)被評估(塊19)，那么最終根據(jù)上述指定的標準選擇最好的一個(塊20)。
如果干擾消除技術在移動站MS中執(zhí)行的話，使用上述方案，如塊13所確定的那樣。如果不是這樣，就執(zhí)行傳統(tǒng)CIR估計14和信道排序18。
現(xiàn)在將描述處理候選無線信道以用于選擇的方法。在下面的描述中，將理解提到的CIR估計在CIR估計塊14中執(zhí)行并在需要的時候沿著連接28返回到DIR估計塊12以計算DIR。但是，將理解圖2中的塊僅僅是解釋的目的，本發(fā)明可以以任何合適的方式執(zhí)行，尤其是塊12，14和16可以被結合在合適編程的處理器中。
單路DL CIR計算不考慮IC增益的單路下行鏈路(DL)CIR可以用下式計算CI1-wayDL=CΣi=1n(I1-wayDL1-PWR_reductionDL1)...[2]]]>其中C是服務小區(qū)最大下行鏈路信號電平，I是不考慮可能的干擾連接的下行鏈路TX功率縮減量的每條干擾連接的下行鏈路信號電平。PWR_reduction是干擾連接采用的目前下行鏈路TX功率縮減量。
如果忽略主干擾，那么單路DL CIR能夠計算為如下
CI1-wayDL_non-dom=CΣi=1n(I1-wayDL1-PWR_reductionDL1)-(I1-wayDLdom-PWR_redctionDLdom)]]>這些CIR測量值被應用到DIR計算塊14，其中單路DL DIR能夠計算如下DIR1-wayDL=CI1-wayDL-CI1-wayDL_non-dom...[4]]]>所使用的IC技術的增益可以被確定為ICgain塊16中的DIR的函數(shù)，如上所述。當要被應用到被分配信道的可能初始功率縮減量如下面確定的話，就使用圖3的函數(shù)PWR_reductionDLnew_ch=min(CI1-wayDL+ICgain(DIR1-wayDL)-CItarget_DL,PWR_reductionmaxDL)...[5]]]>其中C/Itarget是被優(yōu)選用于新連接的CIR，PWR_reductionmax_DL是最大允許的DL TX功率縮減量。
在新信道(包括IC增益)上提供的CIR與優(yōu)選CIR(C/Itarget)的差值可以用下式計算CIDiff_1-way=CI1-wayDL+ICgain(DIR1-wayDL)-PWR_reductionDLnew_ch-CITarget_DL...[6]]]>該CIR差值顯示了新信道DL CIR相對于優(yōu)選CIR目標的差。CIR差值為0表示實現(xiàn)了目標CIR。正的CIR差值表示CIR高于CIR目標并且DL TX功率被減小到最小。負的CIR表示信道DL CIR小于CIR目標并使用最大DL TX功率。
雙路DL CIR計算(這些計算被實現(xiàn)于能夠被新連接干擾的每個正在進行的連接(n))該雙路DL CIR能夠計算如下CI2-wayDL_PWRn=CI2-wayDLn-PWR_reductionDLn+PWR_reductionDLnew_ch...[7]]]>其中如果信道分配使用目前正被檢查的無線信道來實現(xiàn)的話，C/I2-wayDL是被估計來影響正在進行的連接的CIR。C/I2-wayDL能夠從受干擾的連接或從背景干擾矩陣(BIM)的DL測量報告中獲得，其包括基于測量報告統(tǒng)計特性而統(tǒng)計確定的CIR。
在新連接分配之后被干擾的連接的DIR能夠計算如下 其中C/I2-way_old是在新信道分配之前的由被干擾連接經(jīng)歷的CIR，DIR2-way_old是在新信道分配之前的由被干擾連接經(jīng)歷的DIR。
相對于包括IC增益影響的CIR目標的CIR差值現(xiàn)在能夠計算如下CIDiff_2-wayn=min(CI2-way_PWRn,CI2-way_oldn)-CItarget_2-wayn+ICgain(DIR2-way_newn)...[9]]]>確定最限制的CIR差值和平均DIR在單路和雙路計算之后，最限制的(最小)CIR差值確定如下CIDiff_min=min(CIDiff_1-way,CIDiff_2-wayn)...[10]]]>平均DIR如接下來的塊(11)計算
aveDIR=DIR1-way+Σi=0nDIR2-way_newin+1...[11]]]>信道排序在對所有可用候選無線信道執(zhí)行單路和雙路計算之后，這些候選無線信道根據(jù)分配優(yōu)選順序在信道排序塊20中被排序。提出兩種可能的排序標準。
標準1通過使用可調整的加權因子a和b，該標準基于最小CIR差值和平均DIR的最大值。然而，如果對于所有候選信道的最小CIR差值是負的，表示CIR目標是不能實現(xiàn)的，那么這些信道只基于最小CIR差值被優(yōu)先化。
標準1可以表達為如下 標準2該標準目標在于當實現(xiàn)CIR目標的時候，網(wǎng)絡中平均DIR的最大化。如果CIR目標沒有被任何候選無線信道實現(xiàn)，那么這些信道只基于最小CIR差值被優(yōu)先化。標準2能夠被看成是標準1的特殊情況，就好象它相當于其參數(shù)a被設置為0、參數(shù)b被設置為1時的標準1。
作為采用排序標準的結果，信道排序表格顯示了所有可用的無線信道，并且對每一個信道被確定的排列可以被編輯。這樣一個排序的表格的實例，表格1，如下所示。對于信道分配要使用的信道可以從該表中選擇。最優(yōu)先的信道就是具有最低排序的那個信道。
表1

上述系統(tǒng)提供了很多優(yōu)點。
使用干擾消除技術提供的增益能夠考慮一條候選無線信道的最終CIR估計值。這表示信道選擇能夠基于被調整的CIR，其中IC增益已經(jīng)被考慮了。因此，信道選擇基于逼真的CIR估計值，這就產(chǎn)生更加精確的信道選擇和更好的網(wǎng)絡質量和/或更高的網(wǎng)絡容量。
對于特定無線信道的被估計的DIR能夠被用在選擇標準中，該標準用于在動態(tài)信道分配功能的分配過程中。這允許定義目標為最大化整個網(wǎng)絡的IC增益的選擇標準，從而使干擾消除的優(yōu)點被最大程度地利用。這同時產(chǎn)生更好的網(wǎng)絡質量和/或更高的網(wǎng)絡容量。
權利要求
1.一種在蜂窩通信網(wǎng)絡中的信道分配方法，其中無線信道要被選擇來在具有潛在干擾信號的環(huán)境中建立連接，該方法包括建立候選無線信道；處理具有潛在干擾信號的候選無線信道并為被選擇的候選無線信道的載波頻率和潛在干擾信號計算載波干擾比(CIR)；計算主干擾比(DIR)，該主干擾比是最強的潛在干擾信號與其他潛在干擾信號的比；以及在選擇過程中使用基于主干擾比和載波干擾比的至少一個的標準來為要被建立的連接選擇信道。
2.如權利要求1所述的方法，其中候選無線信道和潛在干擾信號使用干擾消除技術處理。
3.如權利要求2所述的方法，其中主干擾比被用來建立關于由干擾消除技術提供的增益的指示，該增益用來為信道選擇建立標準。
4.如權利要求3所述的方法，其中干擾消除增益能在使用載波干擾比作為信道選擇過程的標準基礎之前用來修改載波干擾比的估計值。
5.如上述任何一個權利要求所述的方法，其中在該選擇過程中使用的一條標準是被計算的載波干擾比和目標載波干擾比之間的最小差值的最大值。
6.如上述任何一個權利要求所述的方法，其中在該選擇過程中使用的一條標準是在被要建立的連接干擾的一組n個連接上取的平均主干擾比。
7.如權利要求3所述的方法，其中干擾消除技術提供的增益能夠使用預定函數(shù)從主干擾比中建立。
8.一種在蜂窩通信網(wǎng)絡中的信道分配系統(tǒng)，其中無線信道要被選擇用于在具有潛在干擾信號的環(huán)境中建立連接，該系統(tǒng)包括建立候選無線信道的裝置；處理具有潛在干擾信號的候選無線信道并計算基于被選擇的候選無線信道的載波頻率和潛在干擾信號的載波干擾比(CIR)的裝置；及計算主干擾比(DIR)的裝置，該主干擾比是最強的潛在干擾信號與其他潛在干擾信號的比；該系統(tǒng)還包括使用基于主干擾比和載波干擾比的至少一個的標準來實現(xiàn)為要被建立的連接選擇信道的選擇過程的裝置。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括將干擾消除技術應用到候選無線信道和潛在干擾信號的裝置。
10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括使用主干擾比來建立關于由干擾消除技術提供的增益的指示的裝置，該增益用來為信道選擇建立標準。
11.一種在蜂窩通信網(wǎng)絡中的基站控制器，其包括根據(jù)權利要求8，9或10的系統(tǒng)。
12.一種蜂窩通信網(wǎng)絡，包括多個基站，至少其中一些基站包括根據(jù)權利要求8，9或10的系統(tǒng)。
全文摘要
一種在蜂窩通信網(wǎng)絡中的信道分配方法，其中無線信道被選擇來在具有潛在干擾信號的環(huán)境中建立連接，該方法包括建立候選無線信道；處理具有潛在干擾信號的候選無線信道并為被選擇的候選無線信道的載波頻率和潛在干擾信號計算載波干擾比(CIR)；計算主干擾比(DIR)，該主干擾比是最強的潛在干擾信號與其他潛在干擾信號的比；以及在選擇過程中使用基于主干擾比和載波干擾比的至少一個的標準來為要被建立的連接選擇信道。
文檔編號H04B17/00GK1714592SQ02830079
公開日2005年12月28日 申請日期2002年12月20日 優(yōu)先權日2002年12月20日
發(fā)明者麥迪·薩爾蒙卡塔, 約瑟·吉梅內(nèi)茲, 帕布洛·塔比亞 申請人:諾基亞公司