專利名稱：在用順序借用的無線通信網(wǎng)中動態(tài)資源分配的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及通信網(wǎng)絡(luò)，更具體地，涉及一個用于動態(tài)分配資源的設(shè)備和方法，以在這些網(wǎng)絡(luò)中提高資源利用的效率。
通信網(wǎng)絡(luò)向兩個或更多的終端用戶提供通信路徑，它通常具有的能力是在任何給定的情況下只能接通有限的通信業(yè)務(wù)量。而每次呼叫都要消耗總的可利用的通信資源的某些部分。關(guān)于這一點(diǎn)，可以觀查到在任何通信系統(tǒng)中都要使用兩種主要的通信資源，即平均發(fā)射功率和信道帶寬。
平均發(fā)射功率是所發(fā)射信號的平均功率。信道帶寬規(guī)定了信道能以滿意的保真度傳輸信號的頻率范圍?？偟南到y(tǒng)設(shè)計目標(biāo)就是盡可能有效地利用這兩個資源。在多數(shù)系統(tǒng)中，可認(rèn)為一個資源比另一個資源更為重要。因此，我們可以劃分通信信道為功率有限信道或頻帶有限信道。例如，電話線路是典型的頻帶有限信道，而太空通信鏈路或衛(wèi)星信道則是典型的功率有限信道。
發(fā)射功率是很重要的，因?yàn)閷τ诰哂幸?guī)定噪聲系數(shù)的接收機(jī)，它確定了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間所允許的距離。換句話說，對于具有規(guī)定噪聲系數(shù)的接收機(jī)以及規(guī)定的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的距離，可利用的發(fā)射機(jī)功率確定了接收機(jī)輸入端的信號噪聲比。接著也就確定了接收機(jī)的噪聲特性。如果特性沒有超過一定的設(shè)計水平，消息信號在信道上的傳輸就認(rèn)為是滿意的。另外，信道帶寬是很重要的，因?yàn)閷τ诒硎鞠⑿盘柼卣鞯囊?guī)定的頻帶，信道帶寬確定了能在信道上多路復(fù)用這種消息信號的數(shù)目。換句話說，對于必須享有共同信道的獨(dú)立消息信號的規(guī)定數(shù)目，信道帶寬確定了在沒有明顯失真的情況下，可分配給每個消息信號傳輸?shù)念l帶。
不論如何，應(yīng)該理解這里所使用的術(shù)語“資源”包括但不限于射頻信道(例如，在頻分多址(FDMA)中，時分多址(TDMA)中，以及它的混合中的一組頻率或時隙)，為改進(jìn)通信采用了與用戶相連系的編碼方法(例如，在直接順序碼分多址系統(tǒng)—CDMA中所使用的那樣)，以及一個跳躍序列(也就是一個確定次序的順序表，其中一組已知的實(shí)體，例如一組頻率為通信目的可被連續(xù)地存取)，如在跳頻擴(kuò)譜(FHSS)方案中所使用的那樣。
一個網(wǎng)絡(luò)可被認(rèn)為具有許多基地臺。每個基地臺接收來自幾個輸入端口的信道，并在幾個輸出端口分配這些信息。呼叫的接收方直接地和它們相應(yīng)的基地臺相連。在某些情況下，呼叫方和被呼叫方使用同一網(wǎng)絡(luò)的基地臺。然而，在其它情況下，通信路徑建立在不同的基地臺之間，或是通過中間的基地臺。
當(dāng)構(gòu)成一個通信網(wǎng)絡(luò)來提供給移動的終端用戶時，保存網(wǎng)絡(luò)資源的必要性就增加了。服務(wù)區(qū)被劃分為相連接的稱作單元的服務(wù)區(qū)域。在一個特定的單元內(nèi)，無線電話用戶通過無線電鏈路與服務(wù)于那個單元的基地臺(BS)通信，基地臺連接到該無線電網(wǎng)絡(luò)的其它基地臺。為了使用這個無線電網(wǎng)絡(luò)來通信，分配每個用戶一組分離的信道之一。當(dāng)包含有移動終端用戶時，射頻鏈路通常用來和這些終端用戶通信。這些射頻鏈路代表必須以最大可能程度來保存的稀有資源。由于終端用戶是移動的，被呼叫方的位置不能用檢查描述被叫方標(biāo)識的數(shù)據(jù)簡單地確定。所以，必須消耗附加的網(wǎng)絡(luò)資源并且必須將附加的信息引入網(wǎng)絡(luò)中來確定如何服務(wù)于一個位置變化的“漫游”用戶。
在至少有某些基地臺本身是移動的網(wǎng)絡(luò)中，要保存網(wǎng)絡(luò)資源變得特別困難。這種情況可能發(fā)生在，例如當(dāng)在運(yùn)行軌道上的衛(wèi)星用作網(wǎng)絡(luò)基地臺的時候。在這種情況下，選擇特殊的網(wǎng)絡(luò)基地臺用來建立通信路徑?jīng)Q定于哪顆衛(wèi)星在傳送通信時是處于最有利的位置。此外，通信路徑的定義隨著衛(wèi)星運(yùn)行軌道的變化而變化。這種隨時刻的改變會同時影響成千個或甚至百萬個通過該網(wǎng)絡(luò)的通信路徑。對于大量的通信路徑為了配合隨時刻變化所必須的網(wǎng)絡(luò)資源可能很大，足以使網(wǎng)絡(luò)的工作不能實(shí)際進(jìn)行。
在無線電的以地面為基礎(chǔ)的FDMA/TDMA通信系統(tǒng)的范圍內(nèi)，固定信道分配(FCA)是目前采用的接入單元內(nèi)信道的方法，實(shí)際上也是全世界所有系統(tǒng)推廣應(yīng)用的。使用FCA，給每個單元分配一組固定的信道，準(zhǔn)確地說，通過定義空間上相隔足夠距離的共用戶單元來達(dá)到可用資源的有效使用，使得由所有共同用戶單元所產(chǎn)生的組合干擾以及其它類型的系統(tǒng)干擾(如鄰道干擾)低于所容許的電平。通過允許更充分地使用信道，可以獲得中繼效率，因而減少了信道的空閑時間。然而這種固定的資源分配并不是最優(yōu)的，因?yàn)榧词惯@種使用沒有違反操作限制，單元也不能使用開始沒有分配給它的資源。因而，F(xiàn)CA是嚴(yán)格的，不能滿足多變的信道要求。由于蜂窩和個人電信網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)增加，信道要求分布能夠經(jīng)受快速的變化。FCA嚴(yán)格特性對于移動用戶在他需要的時刻提供一個通信信道來說是一個嚴(yán)重的障礙。這樣，當(dāng)前的頻率分配和網(wǎng)絡(luò)控制很快就變?yōu)椴粚?shí)際的和難于承受的。
動態(tài)信道分配(DCA)方案是解決呼叫容量增加所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)管理問題的一種可能的辦法。該方案使每個信道可為每個單元所利用。和FCA不同，DCA適應(yīng)本地干擾和業(yè)務(wù)條件?？墒牵诺蕾|(zhì)量可被附近單元中的信道和/或一個微弱信號強(qiáng)度所損害，而低于閾值的信道質(zhì)量水平將妨害信道立即由一入站用戶接入。
因此，本發(fā)明的目的就是要最優(yōu)地利用可得到的資源，例如射頻頻譜，本發(fā)明提供一個方案，它能在通信網(wǎng)絡(luò)的諸單元中，在考慮到它的工作限制的同時動態(tài)地分配資源。
上述目的以及其他的目的可用以下系統(tǒng)和方法來實(shí)現(xiàn)，這個系統(tǒng)和方法便于動態(tài)接入已被分成子集的全部的信道集合，信道集合的一個特殊的子集分配給該系統(tǒng)的每個單元。這里所使用的術(shù)語“信道”應(yīng)理解為僅是說明可以根據(jù)本發(fā)明的基于地面的蜂窩系統(tǒng)動態(tài)分配的資源的一個例子。此外，應(yīng)該理解術(shù)語“單元”不僅指的是利用固定位置的基地臺的一維和二維的陸地蜂窩系統(tǒng)，而且也是指基地臺在其服務(wù)范圍內(nèi)或相對于地面服務(wù)區(qū)域內(nèi)移動的三維系統(tǒng)。因此，熟悉本領(lǐng)域的工作人員應(yīng)很容易理解本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以使用在其它資源的分配上，這包括空間衛(wèi)星系統(tǒng)中的資源，(其中基地臺相對于用戶的位置是動態(tài)的)或是包括在建筑或其他結(jié)構(gòu)內(nèi)的個人通信系統(tǒng)中的資源。
無論如何，信道子集的分配是考慮到實(shí)際布置的各種限制而進(jìn)行的。這些限制的例子是同信道干擾和鄰信道干擾限制。不同大小的信道集合可分配給不同的基地臺。此外，在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的整個區(qū)域內(nèi)，分配無需以均勻的方式重復(fù)。
在一個單元內(nèi)始發(fā)的呼叫，按單元決定的順序首先分配到分給那個單元的基地臺的信道。一旦所分配的信道用盡，也就是說，處于忙狀態(tài)，呼叫就按規(guī)定的順序從那些分配給相鄰單元的基地臺的信道借用信道。對本發(fā)明來說，一個給定單元鄰域的集合，利用單元(1)作為例子可以定義如下。對于每個信道集C，除了單元(1)擁有這個信道集外，其它的單元例如單元(2)如果它擁有信道集C，并和單元(1)足夠靠近，以致單元(1)和單元(2)同時應(yīng)用信道集C時，就會引起干擾或妨害其它的工作準(zhǔn)則時，則可認(rèn)為它是一個相鄰的單元。如果擁有信道集C的單元多于一個，則僅有一個單元可認(rèn)為是鄰域。借用單元在返回到一個特殊單元去借另外的信道之前，從每個鄰域借用一個規(guī)定的信道集。從鄰域借用的信道以與擁有者單元使用時接入的順序相反的順序接入，對于每個單元規(guī)定了一個預(yù)定的順序，其中全部信道集合可被在該單元內(nèi)產(chǎn)生的呼叫接入。
為借用目的而被訪問單元的順序不必與單元的信道子集的分配相關(guān)。
如果尋求使用的信道已在使用中或是被擁有者單元或它的一個鄰域所保留，則下列動作中的一個就會發(fā)生。(i)當(dāng)它繼續(xù)在接入表中進(jìn)一步尋找信道時，由始發(fā)單元設(shè)置信道保留，或者(ii)如果始發(fā)單元中未完成的保留數(shù)超過了預(yù)定的極限，呼叫就受到阻塞。
當(dāng)呼叫終止時，所得到的最后的信道通過一個局內(nèi)單元越局切換(hand off)而釋放，所述呼叫就轉(zhuǎn)移到剛空出來的信道。也就是，進(jìn)行中的呼叫通過堆棧原則分配到可利用的信道。因此，如果在信道接入順序是a＝(a(1)，α(2)，…α(c))的給定的單元中，總共有C個信道，n個信道在使用，K個信道備用，那么，在使用或備用的信道是(α(1)，a(2)，…a(k＋n))，而另外的呼叫將以所述順序被分配到信道(a(k＋n＋1)，a(k＋n＋2)，…，α(c))。
如果在被其它單元保留的信道上傳輸?shù)暮艚薪K止，這些未完成的保留中的一個被許可。在保留請求得到許可的單元中，在該單元中所得到的最后信道通過一個局內(nèi)單元切換而被釋放，并且該呼叫轉(zhuǎn)移到最新被許可的備用信道。如果局內(nèi)單元的切換是通過遠(yuǎn)端無線電的再調(diào)諧來完成，則越局切換的質(zhì)量得到改善。
為了便于該方法的分布實(shí)現(xiàn)，并為了使位于不同單元的基地臺(控制和發(fā)射/接收中心)之間所要求的信息流最小，采用以下裝置。在信道接入順序上定義ψ運(yùn)算，即，為了說明這個例子，給出由標(biāo)為1和2的兩個單元所使用的一對接入順序α1，α2，則所產(chǎn)生的第三表α3＝ψ(α1，α2)具有以下特性如果在每個單元中占線或備用信道的數(shù)目分別為m1和m2，在并且僅僅在數(shù)值α3(m＋1)和m2之間存在一個特定的數(shù)值關(guān)系時，單元1才可以從單元2借用信道，(這將必定是標(biāo)為α1(m1＋1)的信道)。在單元2是單元1的鄰域的所有情況，這個條件都必須滿足。如果這個條件對某些鄰域不滿足，并且單元1在它可能有的備用信道的數(shù)目上沒有超過他的預(yù)定的極限，則m1加1，一個備用設(shè)置到標(biāo)記為α1(m＋1)的信道，并且重復(fù)該過程，否則呼叫試圖受到阻塞。
由于預(yù)計算的表ψ(α1，α2)可貯存在每個鄰域的每個基地臺中，所以這個過程減少了基地臺之間通信所需要的信息。當(dāng)呼叫建立時，在單元2和單元1之間所要求交換的信息僅是m1和m2，即單元1和2的狀態(tài)。
為了更好地理解本發(fā)明，它的工作優(yōu)點(diǎn)以及由于使用它所得到的具體目的，將結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和附圖加以描述，其中

圖1是具有陰影所示典型重用組的無線/蜂窩無線電話系統(tǒng)的規(guī)則的單元設(shè)計(重用因數(shù)7)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2示出具有使用全向天線或定向天線的基地臺的無線/蜂窩無線電話系統(tǒng)的框圖；圖3是一個無線/蜂窩無線電話系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，用于分配信道給無線/蜂窩無線電話系統(tǒng)中的呼叫請求；圖5是依照本發(fā)明的方法，把信道分配給呼叫如必要，還包括信道保留的流程圖；圖6是說明終端呼叫的信道釋放的流程圖；圖7描述一個19單元重用群的結(jié)構(gòu)框圖；以及圖8描述依據(jù)本發(fā)明所導(dǎo)出的示例性信道接入順序的表，用于圖7中描述的19個單元的重用群。
地面蜂窩無線電話系統(tǒng)的傳統(tǒng)的規(guī)則的六角形單元布局以圖解的形式示于圖1。依據(jù)一個六角形網(wǎng)格對地理上的服務(wù)區(qū)的描述建立了一個幾何模型，它使要分配的信道以一定的圖形排列，從而使這些信道以一個受控的可重復(fù)的規(guī)則的分配模型被重用。每個單元區(qū)有一組分配給它的特定的信道。每組信道包含許多用于單元區(qū)內(nèi)的單獨(dú)的發(fā)送和接收的無線電信道。在示于圖1的這個模型中，用0表示的單元是共用戶單元，全都使用同一組信道。符號0僅用作該組信道的標(biāo)識符或標(biāo)記，而不意味它特殊的結(jié)構(gòu)。同樣的說明也適用于用1—6表示的共用戶單元，每個單元有分配到那里的一組相應(yīng)的信道。偏離于圖1所描述的規(guī)則的結(jié)構(gòu)的不均勻的網(wǎng)格設(shè)計，使得上述所體現(xiàn)的基本原理能適應(yīng)于信道的可靠性，阻塞和干擾的限制。示于圖1的圍繞著一個標(biāo)為0的中心單元的陰影單元包含那個中心單元的各鄰域。這個單元和它的鄰域一起通常稱為復(fù)用群。
每個單元用一個天線系統(tǒng)發(fā)射，該系統(tǒng)與包含有無線電收發(fā)信機(jī)的基地臺相連。無線電收發(fā)信機(jī)又通過中繼線或合適的等效線路連接到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)。如圖2所示，天線可能是全向的，如天線201或202，也可能是定向的，如天線203，204和205。定向天線203，204和205用來將單元劃分或“分割”為更小的尖楔形的服務(wù)區(qū)206，如圖2所示。
一個典型的地面蜂窩系統(tǒng)在圖3的框圖中說明。每個基地臺300都有無線電接收/發(fā)射設(shè)備和用來覆蓋單元覆蓋區(qū)的輻射天線，它的邊界是和實(shí)際系統(tǒng)的典型情況一樣是不規(guī)則的。一個移動單元301建立和基地臺的通信，這個基地臺負(fù)責(zé)它所在地點(diǎn)的單元覆蓋區(qū)。許多移動交換中心(MSC)304將移動無線電話系統(tǒng)連接到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)302。許多基地臺通過MSC的交換相互連接。
操作和管理中心(OMC)305連接到MSC304來控制他們的系統(tǒng)操作和與之有關(guān)的基地臺300。OMC305是一個中央控制站，它包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備、輸入/輸出硬件、用于接收/發(fā)送、來自/到數(shù)據(jù)存貯器的輸入/輸出數(shù)據(jù)、以及實(shí)時控制設(shè)備。這個數(shù)據(jù)處理裝置和位于基地臺的可遠(yuǎn)端調(diào)諧的無線電收發(fā)信機(jī)結(jié)合一起可用來完成信道分配。在帶有分布式控制的系統(tǒng)中，一部分或全部的OMC功能可由基地臺完成，基地臺相互間可直接通信或通過一個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
包括在OMC內(nèi)或單個基地臺內(nèi)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的示例性實(shí)施例以框圖形式示于圖4，它是用來分配和調(diào)諧基地臺的無線電收發(fā)信機(jī)。通用計算機(jī)400有一個存貯的程序，它包含在它的存儲器或其它數(shù)據(jù)存貯器401裝置中。這個程序包括用來根據(jù)天線系統(tǒng)的工作狀態(tài)對呼叫進(jìn)行無線電信道分配的指令。輸入數(shù)據(jù)通過計算機(jī)的輸入電路402提供給該程序。輸入包括呼叫請求，對于每個單元的基地臺的信道接入順序，進(jìn)行中的呼叫數(shù)，可利用的信道和在每個單元中已被保留的信道。輸入還包括干擾信息，通常它是以單元到單元的干擾矩陣形式，它限定了從每個另外的單元到這里每個單元的干擾。輸入也包括信道分配所必需的系統(tǒng)限制。系統(tǒng)限制包括關(guān)于阻塞概率的要求，信道毗鄰的限制和信道可用性限制。業(yè)務(wù)量使用的圖形也作為輸入提供，并用來確定各單元信道的初始分配。業(yè)務(wù)量可以實(shí)時測量。
為了討論目的，初始分配給一個單元的諸信道被認(rèn)為是該單元所擁有，該單元將被認(rèn)為是這些信道的擁有者。在本發(fā)明的說明性的實(shí)施例里，分配過程依據(jù)包含在存貯器401里的指令在計算機(jī)400中完成。對被接受的呼叫請求的信道分配的結(jié)果以及每個單元的信道保留是通過輸出電路403輸出到MSC404，并且依次傳遞到基地臺。包括在每個基地臺內(nèi)的單獨(dú)的可調(diào)諧無線電臺406根據(jù)分配過程所確定的無線電信道的分配被調(diào)諧到合適的信道，附加的輸出引線使OMC上的圖形和數(shù)據(jù)打印輸出，并連接到其它網(wǎng)絡(luò)用于監(jiān)督和網(wǎng)絡(luò)控制。
為了用代數(shù)的方法來說明以上的分配過程，利用以下的概念。令j＝1，…，J不同邏輯單元的指數(shù)(一個邏輯單元是一個由基地臺服務(wù)的單元覆蓋區(qū)域的一部分，例如一個由方向性天線服務(wù)的扇形區(qū))。
i＝1，…，J如同j一樣(組合(i，j)表示一對邏輯單元)c可利用的信道數(shù)αj可接入邏輯單元j的信道的最大數(shù)目nj邏輯單元j中進(jìn)行的呼叫數(shù)kj邏輯單元j中未完成(outstanding)的信道保留數(shù)cj與低于阻塞要求的rj一起選擇的分配給邏輯單元j的信道數(shù)
rj邏輯單元中未完成的信道保留的最大數(shù)目，和高于阻塞要求的cj一起選擇Nj邏輯單元j的鄰域集，它由干擾標(biāo)準(zhǔn)確定Rj邏輯單元j中有效信道保留的集合分配一個呼叫請求給單元j中一個信道的過程在圖5中說明。每個單元中信道接入順序可當(dāng)作排列來處理。他的數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)方法之一就是整數(shù)集{1，…，c}和他本身一一對應(yīng)。使用功能配合所采用的代數(shù)結(jié)構(gòu)，定義了與通常的數(shù)學(xué)慣例相一致的“乘法”和“反演”的運(yùn)算，它使得這個目標(biāo)集合成為一個有限集。關(guān)于這個目標(biāo)有許多具體的實(shí)現(xiàn)方法和說明，比如利用矩陣。然而，對實(shí)現(xiàn)下述過程，它們都是等效的，即任何一個可以用任何另一個代替。運(yùn)用上面具體的數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)方法，如果α和β是信道接入順序(表)，則接入順序aβ被定義為這樣的表，它的第i個元素是表α的元素，α的位置由表β的第i個元素給出。用符號表示，為αβ(i)＝α(β(i))。這個相乘的關(guān)系是不可交換的，即對于任何排列α和β，αβ不一定等于觸。這里用ε表示的相同元素包括了其第i個元素等于i的表。它滿足了條件αε＝εa＝ε。每個排列a有一個相反的排列β，規(guī)定為唯一的表，即αβ＝βα＝ε。而且，依照數(shù)學(xué)慣例，排列，例如a，其它通常表示為α-1。
假如給定兩個表α，β，用ψ(α，β)＝β-1α規(guī)定的代數(shù)運(yùn)算就產(chǎn)生了第三表。為了證明初始部分(αj(1)，…，αj(mj))和(αi(1)，…，αi(mi))，也就是表αj的第一個mj元素和表αi的第一個mi元素，不包含相同的元素，必要而充分的條件是表αi-1αj(1)，…，αi-1αj(mj)的最小元素嚴(yán)格地大于mj，這個條件對于i和j來說是對稱的。如果給出沒有重疊的表的兩個初始部分，也就是沒有共同元素，來確認(rèn)由一個元素(比如說，αj的初始如擴(kuò)展到(αj(1)，…，αj(mj＋1))對這些初始部分之一的擴(kuò)展而并不引起重疊狀態(tài)，則只要證明條件(αi-1αj(mj＋1))＞mi就足夠了。
本發(fā)明的原理還允許對排列集限定不同的代數(shù)結(jié)構(gòu)，并允許用于進(jìn)行矛盾檢測的二進(jìn)制運(yùn)算中以減少計算成本。特別是，信道集可被劃分為r級H1，…，Hr，這使得任何單元所擁有的信道集整個地落在給定的劃分區(qū)域之中，而且允許單元僅從處于同一劃分區(qū)域中的擁有信道集的其它單元借用。使用在給定劃分區(qū)域Ht中與一組相等基數(shù)(所有的選擇在數(shù)學(xué)上是等效于選擇{1，…h(huán)l}，hl表示Ht的基數(shù))的信道的一一對應(yīng)，就可以將信道接入順序看作是這個集的排列并相應(yīng)實(shí)現(xiàn)代數(shù)運(yùn)算ψ。另外，任何單元j的信道接入順序可以任意地擴(kuò)展，超出第一αj項(xiàng)，達(dá)到在一組充足基數(shù)上的任何排列，使得對于任何單元i的二進(jìn)制運(yùn)算ψ(αi，αj)能夠?qū)崿F(xiàn)，這里i是j的鄰域。
根據(jù)這個發(fā)明的原理，信道分配給呼叫或按照一個堆棧原則被保留，這樣，如果總共有C個信道，nj信道在使用中，而kj個信道在單元j中備用，它的信道接入順序是αj＝(αj(1)，αj(2)，…，αj(c))，于是使用或備用的信道就精確地是(αj(1)，αj(2)，…，αj(k＋n))，而另外的呼叫將以那個順序分配到信道(αj(k＋n＋1)，αj(n＋2)，…，αj(c))。
在步驟502初始確定分配在單元j中的信道數(shù)沒有超過規(guī)定的最大值αj之后，單元j的每個鄰域被輪詢來檢查可能的矛盾，也就是檢查在一個單元和在一個鄰域中同時使用的信道。這在步驟503到508中被說明。在506步的測試完成了對前面提出的檢查這些矛盾的條件的證實(shí)，如果通過測試檢測出一個矛盾，則尋求接入的信道就加到單元j的未完成的備用表內(nèi)，如步驟507和508所示，(如果這是允許的，也就是如果沒有超過保留的最大數(shù)目的話)。如果不允許進(jìn)一步的保留，則呼叫請求在509步被拒絕。假如該信道的保留是允許的，則該信道作為備用，而且對一個信道以請求單元的接入順序進(jìn)一步開始輪詢鄰域的一個新的周期。
在輪詢周期中，如果對任何鄰域都沒有發(fā)生矛盾，則呼叫請求在510步被接受，且那個信道分配給該呼叫，如果呼叫最終被拒絕，則呼叫拒絕過程的部分可任選地包括刪除在發(fā)出該呼叫的試圖中保留的信道。然而，這些保留也可被保留下來以減小下一個信道接入企圖的呼叫接入時間。但這會增加相鄰的單元阻塞的概率。采用哪個過程的判定由阻塞的概率和/或呼叫建立要求或其它的工作標(biāo)準(zhǔn)來確定，該過程在步驟511終止。
圖6是一個說明性的實(shí)施例，它說明了呼叫終止時所采用的過程。該過程的目的是對于使用的或備用的信道保持堆棧原則。步驟601和602確定帶有終端呼叫的單元及其參量。在步驟603，由終端呼叫所使用的信道被重新分配給堆棧頂部的信道，也就是使用信道αj(nj＋kj)的呼叫。當(dāng)然，本領(lǐng)域的熟練人員很容易確定這個判定可被延遲并在與系統(tǒng)處理限制或與需要相一致的預(yù)定的時間間隔內(nèi)執(zhí)行。實(shí)際上，對那個單元來說，與實(shí)際無線電臺間傳送呼叫相反，重新分配可由基地臺中無線電收發(fā)信機(jī)的遠(yuǎn)端再調(diào)諧來完成。有效呼叫數(shù)被更新。在步驟604，在信道αj(nj＋kj)之前的備用信道被釋放，并且相應(yīng)地更新kj。
參考圖7和圖8，現(xiàn)在將詳細(xì)地描述水平和垂直信道借用的概念。以下的說明應(yīng)用于總數(shù)為N＝M×C，每個單元M個信道的信道到大小為C的復(fù)用群的分配，在圖7和圖8的情況下，M＝2，C＝19，和N＝38。圖7示出了19個單元復(fù)用群的例子。依照本發(fā)明，標(biāo)為i的信道在示于圖8的38個信道的系統(tǒng)中，被起始分配的信道接入順序，例如為αi。
含αi表示分配給單元j的排列，這里-∞＜j＜∞。于是αj＝αjα0，這里-∞＜j＜∞。我們可以選擇以下排列 α1(i)＝α0(i)＋M mod N(2)于是α＝α1a0-1有順序Ca(i)＝M＋i mod N(3)我們稱這后一個方案為水平借用，因?yàn)閱卧?借用了分配給單元2，其次是單元3等等的最高標(biāo)稱(nominal)的信道。在頂部信道表也就是{3M，4M，…，CM，M}已經(jīng)用完后，它就借用次高標(biāo)稱的信道，也就是{3M－1,4M－1，…，CM－1，M－1}。借用信道所用的順序與“擁有”單元取得他們的順序相反。
另一方案，我們稱為垂直借用，方案如下 排列α1和α分別由(2)和(3)再次給出。
我們注意到，上面給出的α0是α02＝ε，所以α-1＝α0。
標(biāo)稱上分配給起點(diǎn)的信道是{1，…，M}，在位置1的單元，{M＋1，…，2M}等等信道以表中所列的順序接入。于是，每次“借用”最好從其右邊位置“借用”，其次是從到它右邊兩步遠(yuǎn)的單元“借用”等等。我們稱這個方案為垂直借用，因?yàn)閱卧?借用分配到單元2的標(biāo)稱信道，也就是{2M＋1，…，3M}，其借用順序是以與單元2得到時的順序相反，然后當(dāng)那些來自單元2的信道用完時，就從單元3借用，等等?？墒亲⒁馊绻麃碜詥卧?的信道由于他們在使用中因而是不可用的時，單元1就不會試圖從單元3來借用。
本發(fā)明不局限于上述的實(shí)施例，實(shí)施例僅作為例子出現(xiàn)，它能夠在附加的專利的權(quán)利要求書所規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)以各種方式修改。
權(quán)利要求
1.在通信網(wǎng)絡(luò)中，其中服務(wù)區(qū)被劃分為許多大體上鄰接的包含有基地臺的單元，在單元之間動態(tài)分配信道的方法，該方法包括以下步驟依照滿足預(yù)期的信道的有效性，阻塞和干擾限制等條件的初始信道分配方案，給每個基地臺分配信道供相應(yīng)單元中的呼叫方使用；為每個基地臺建立一個初始順序，在上述的分配步驟所分配的信道將被加入；以及將呼叫重新分配給信道，使得在實(shí)際使用中的全部信道和由一個給定的基地臺保持在保留狀態(tài)的任何信道都包含一個為該基地臺建立的信道順序的起始部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括為每個基地臺確定一組相鄰的基地臺，其中每個基地臺的初始信道表還包括那些分配到一組相應(yīng)鄰接的基地臺的信道，從而，規(guī)定一個預(yù)定的順序，其中信道的全集可以由一個給定單元發(fā)出的呼叫來選取。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中每個基地臺的初始信道表規(guī)定了一個順序，依照這個順序，在從任何上述相鄰基地臺借用其它的信道之前，一組預(yù)定的信道從每個相鄰的基地臺借用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中依照給定基地臺的初始表，以與上述相鄰基地臺的初始表所規(guī)定的順序基本相反的順序從該相鄰的基地臺借用信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中每組相鄰的單元包含基地臺，那里，信道的共同使用將引起大于預(yù)定閾值的干擾。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中上述預(yù)定的閾值是信號/噪聲比。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中上述預(yù)定的閾值是比特/幀誤差率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基地臺是固定的基地臺。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基地臺是移動臺。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括將一個單元中的呼叫從那個單元中使用的一個信道轉(zhuǎn)移到分配給那個單元的另一個信道。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中上述轉(zhuǎn)移步驟通過遠(yuǎn)端無線電的再調(diào)諧來完成。
12.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，運(yùn)用堆棧原則將進(jìn)行中的呼叫分配給可利用的信道，那里使用的和備用的信道精確地是(a(1)，a(2)，…，α(k＋n))，而另外的呼叫以該順序分配給信道(α(k＋n＋1)，a(n＋2)，…，α(c))，這里c是信道總數(shù)，n是使用中的信道數(shù)，k是備用信道數(shù)，在給定的單元中，它的信道進(jìn)出順序是α＝α(a(1)，α(2)，…，α(c))。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括利用在該組信道接入表上的代數(shù)結(jié)構(gòu)來檢測信道分配矛盾。
全文摘要
一個通信系統(tǒng)和順序借用的方法，它有利于動態(tài)接入已經(jīng)劃分為子集的全部信道集。在一個單元內(nèi)產(chǎn)生的呼叫，以該單元所確定的順序，首先分配到已分配給該單元基地臺的信道。一旦所分配的信道用完，則該單元試圖以規(guī)定的順序，從已分配到相鄰單元的基地臺那里來借用信道。在返回特殊單元來借用另外的信道之前，借用單元從每個鄰域借用規(guī)定的信道數(shù)量。從鄰域所借用的信道以實(shí)際上和擁有者單元決定的接入順序相反的順序接入。
文檔編號H04B7/26GK1116380SQ9510536
公開日1996年2月7日 申請日期1995年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月4日
發(fā)明者馬歇爾德·本維尼斯特, 阿爾伯特·戈登·格林伯格, 弗蘭克·匡明·黃, 波利斯·德米特里維奇·魯巴喬斯基, 保爾·愛默森·萊特 申請人:美國電報電話公司