專利名稱：在蜂窩無線電系統(tǒng)中實現(xiàn)動態(tài)信道分配的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在蜂窩無線電系統(tǒng)中實現(xiàn)動態(tài)信道分配的方法，該系統(tǒng)包括在每個小區(qū)中，至少一個基站，它與位于它的區(qū)域內(nèi)部的用戶終端通信，至少在一個載波頻率廣播和在控制信道上傳送有關(guān)它本身的信息給用戶終端；在至少一個小區(qū)中，至少兩個子小區(qū)，該子小區(qū)包括一個天線單元，并且其中所有可用的頻率是動態(tài)地使用的；以及該系統(tǒng)的一個基站，通過每個天線單元測量所有可用的業(yè)務(wù)信道的干擾電平，根據(jù)該干擾電平在選擇用于連接的建立、具有最小干擾的天線單元中業(yè)務(wù)信道被選擇用于通信。
在蜂窩無線電系統(tǒng)中，在基站和用戶終端之間的用戶的語音和數(shù)據(jù)在業(yè)務(wù)信道上傳送。在基站和用戶終端之間也需要各個控制信息和系統(tǒng)信息，它們，在控制信道上傳送?？梢蕴峒暗目刂菩诺赖睦邮荁CCH信道，它用于從基站給用戶終端傳送連接建立信息的GSM系統(tǒng)。
在當(dāng)前的GSM系統(tǒng)中，包括BCCH信道的載波頻率既BCCH載波頻率以一個常數(shù)功率電平不間斷地傳送。用戶終端連續(xù)地測量由相鄰的基站傳送的BCCH載波頻率的功率電平和報告該測量結(jié)果給服務(wù)該用戶終端的基站。根據(jù)該測量結(jié)果，該系統(tǒng)決定用于轉(zhuǎn)移到另外一個基站的適當(dāng)?shù)乃查g。
在當(dāng)前GSM系統(tǒng)中BCCH載波頻率以一個常數(shù)功率電平連續(xù)地傳送的要求防止利用確定的方法，開發(fā)這些方法用于改進(jìn)在BCCH載波頻率的控制和業(yè)務(wù)信道上的連接質(zhì)量和系統(tǒng)容量。在蜂窩無線電系統(tǒng)中開發(fā)用于改進(jìn)連接質(zhì)量和系統(tǒng)容量的方法包括例如跳頻，斷續(xù)傳輸和傳輸功率的調(diào)整。
有效的利用頻譜是在蜂窩無線電系統(tǒng)中的一個主要的目的。大多數(shù)的信道分配方法是基于在超出一個給定的干擾距離外重新使用頻率。常規(guī)的GSM系統(tǒng)是使用固定的信道分配(FCA)實現(xiàn)的。在這種方法中，在該系統(tǒng)中可用的頻率被分成組和固定分配給不同的小區(qū)。該頻率組可以在彼此有足夠的距離的小區(qū)中重新使用。重新使用距離是由該系統(tǒng)忍受的同波道干擾電平確定的。
如果涉及每個小區(qū)的通信負(fù)載估計是正確的和該通信負(fù)載沒有很大的變化，在宏小區(qū)中，即在其尺寸是在一公里和幾十公里之間的小區(qū)中，固定信道分配起著相當(dāng)好的作用。固定信道分配的缺點(diǎn)是要求精確的和艱巨的頻率計劃一般允許同波道干擾極小。另外，固定信道分配不充分地調(diào)整通信負(fù)載變化。
固定信道分配的上面的缺點(diǎn)在具有小的小區(qū)尺寸的蜂窩無線電系統(tǒng)中諸如辦公室系統(tǒng)中加重了，在該辦公室系統(tǒng)中無線電通信負(fù)載變化通常比在宏小區(qū)系統(tǒng)中大，這使無線電網(wǎng)絡(luò)計劃變復(fù)雜了。無線電業(yè)務(wù)負(fù)荷在使用小小區(qū)的環(huán)境中的強(qiáng)勁地增長，并且該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)能夠容易地適應(yīng)業(yè)務(wù)的增加。然而應(yīng)用固定信道分配給網(wǎng)絡(luò)增加新的小區(qū)要求更新整個頻率計劃。
為了獲得對上述問題的解決方案，要求比由固定信道分配提供的信道分配方法更靈活和更可調(diào)整的信道分配方法。在最完全形式的動態(tài)的信道分配(DCA)中，所有的系統(tǒng)頻率在每個小區(qū)中都可使用。沒有頻率組是分配給特定的基站；代之以，在任何基站可以使用所有的信道。信道選擇可以在呼叫建立時根據(jù)在所關(guān)心的時間的干擾情形進(jìn)行。動態(tài)信道分配的主要優(yōu)點(diǎn)是它對于不同的通信負(fù)載的靈活性和頻譜利用的更大的效率。另外，不再需要頻率計劃。隨著小區(qū)尺寸減小，其優(yōu)點(diǎn)和動態(tài)信道分配的需要進(jìn)一步突出。
固定和動態(tài)信道分配的一個中間形式是一種這樣的信道分配方法一些信道是固定分配的，而其它的信道是動態(tài)地可用的。而且在這樣的方法中，可以利用動態(tài)信道分配提供的優(yōu)點(diǎn)。
因此本發(fā)明的一個目的是提供在蜂窩無線電系統(tǒng)中動態(tài)的信道分配。
這是以在前言中描述的方法實現(xiàn)的，其特征在于所有的天線單元收聽由用戶終端用于呼叫建立的控制信道，和一個基站通過天線單元測量控制信道的功率電平，根據(jù)該功率電平選擇提供最強(qiáng)信號的天線單元被選擇用于連接建立；和其特征在于公用控制信道通過所有的天線單元傳送；和其特征在于業(yè)務(wù)信道是通過一個天線單元傳送，其中從一個用戶終端收到的信號是最強(qiáng)的；和其特征在于在另外一個子小區(qū)中重新使用業(yè)務(wù)信道。
與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的方法提供顯著的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明允許在蜂窩無線電系統(tǒng)中執(zhí)行動態(tài)的信道分配。這改進(jìn)了對于不同的話務(wù)負(fù)載的系統(tǒng)靈活性和提高頻譜的利用率。而且基本上不需要頻率計劃。因此本發(fā)明的方法允許在一個小區(qū)內(nèi)的不同的子小區(qū)中重新使用業(yè)務(wù)信道。動態(tài)信道分配的優(yōu)點(diǎn)特別地是在具有小的小區(qū)尺寸的網(wǎng)絡(luò)中。
在下面將參見附圖的例子更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1說明本發(fā)明的方法可以適用的一個蜂窩無線電系統(tǒng)；圖2說明在當(dāng)前GSM系統(tǒng)中時分幀的結(jié)構(gòu)；和圖3說明應(yīng)用本發(fā)明方法的一個小區(qū)的結(jié)構(gòu)。
圖1說明一個蜂窩無線電系統(tǒng)，本發(fā)明的方法可以應(yīng)用到該蜂窩無線電系統(tǒng)。小區(qū)Cd表示應(yīng)用動態(tài)信道分配的小區(qū)。在蜂窩無線電系統(tǒng)中，每個小區(qū)最少有一個基站BTS，它與位于它的區(qū)域內(nèi)的用戶終端MS通信。一個基站控制器BSC，該基站控制器又控制一個或者多個基站BTS的操作。在蜂窩無線電系統(tǒng)中，在基站和用戶終端之間的用戶語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是在業(yè)務(wù)信道上傳送。在基站和用戶終端之間也需要各種的控制信息和系統(tǒng)信息，這些信息在控制信道上傳送。本發(fā)明的方法可以適用于利用FDMA多址系統(tǒng)或者時分多址系統(tǒng)TDMA的任何蜂窩無線電系統(tǒng)。雖然在下面的描述中本發(fā)明的方法適用于GSM系統(tǒng)，但是它不是限制于該系統(tǒng)。
圖2說明當(dāng)前GSM系統(tǒng)的一個BCCH載波頻率幀的結(jié)構(gòu)。一個BCCH載波頻率幀包括八個時隙，編號從0到7?？刂菩诺赖湫偷卦谠搸牡谝粫r隙發(fā)送，該時隙由號碼0指示。然而控制信道也可以在其它時隙發(fā)送?？刂菩诺赖睦影ㄒ粋€BCCH信道，在GSM系統(tǒng)中用于傳送從基站到用戶終端的連接建立信息，和一個SDCCH信道，在分配業(yè)務(wù)信道之前，用于在基站和用戶終端之間傳送連接建立信息。在圖2的例子中，BCCH載波頻率的1到7時隙被用于傳送業(yè)務(wù)信道TCH。
圖3說明應(yīng)用本發(fā)明的方法的一個小區(qū)Cd的結(jié)構(gòu)。該小區(qū)Cd包括一個基站集線器HUB，和該小區(qū)Cd被分成包括天線單元RF1-RF4的子小區(qū)SC1-SC4。實際實現(xiàn)的一個例子可以是一個辦公樓，作為一個整體形成單個小區(qū)，大樓的每個樓層形成一個子小區(qū)。BCCH載波頻率通過所有的天線單元傳送，以致使得呼叫建立和轉(zhuǎn)移是可能的。在其它載波頻率，業(yè)務(wù)信道是動態(tài)地分配給不同的子小區(qū)和可用的頻率，以及在該業(yè)務(wù)信道還可以使用跳頻。
對于天線單元選擇，所有的天線單元偵聽由用戶終端用于呼叫建立的控制信道RACH和SDCCH，而基站通過天線單元測量該控制信道的功率電平。根據(jù)該測量，選擇提供最強(qiáng)信號的天線單元用于連接建立。與呼叫建立有關(guān)的信令可以在通過所有的天線單元傳送的SDCCH信道或者在一次僅僅通過一個天線單元傳送的業(yè)務(wù)信道上進(jìn)行。在基站一個天線單元的標(biāo)識可以以多種方式實現(xiàn)。一個替代方案是傳送每個天線單元的信號給在基站集線器的不同的基本頻率部分，然后基本頻率部分識別有關(guān)的天線單元。另外一個方式是在每個天線單元和該基站集線器之間加上不同長度的延遲。在第三個替代方案中，每個天線單元在特定的控制信道上發(fā)送一個單獨(dú)的標(biāo)識符。
由基站通過天線單元測量所有可用業(yè)務(wù)信道的干擾電平選擇業(yè)務(wù)信道。根據(jù)該測量，選擇具有最小干擾、用于連接建立的天線單元的業(yè)務(wù)信道用于通信。
如果由基站測量的在業(yè)務(wù)信道的連接的質(zhì)量降低但是該服務(wù)天線單元仍然提供最強(qiáng)的信號，則在該系統(tǒng)中執(zhí)行子小區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)移。根據(jù)該測量，選擇具有最小干擾的業(yè)務(wù)信道用于該轉(zhuǎn)移。
如果由基站測量的用戶終端信號的功率電平降低，則在該系統(tǒng)中執(zhí)行子小區(qū)間轉(zhuǎn)移。所有的天線單元測量具有話務(wù)連接的所有的用戶終端的信號功率電平。做為選擇，僅僅最靠近每個用戶終端的天線單元測量所討論的用戶終端的信號功率電平。根據(jù)該測量，選擇提供最強(qiáng)的用戶終端信號的天線單元，和首先通過新的天線單元開始傳輸，在此之后通過舊的天線單元的傳輸完成。如果從一個天線單元到另外一個天線單元連接可以十分迅速地執(zhí)行，做為選擇，首先可能通過舊的天線單元完成傳輸，然后通過新的天線單元傳輸。
通過首先執(zhí)行到BCCH載波頻率的業(yè)務(wù)信道的轉(zhuǎn)移實現(xiàn)應(yīng)用本發(fā)明方法從外部的小區(qū)到一個小區(qū)的轉(zhuǎn)移，所述業(yè)務(wù)信道通過所有的天線單元發(fā)送。然后選擇最適合的天線單元和業(yè)務(wù)信道并且僅僅通過選擇的天線單元繼續(xù)傳輸。應(yīng)用本發(fā)明的方法從一個小區(qū)到一個外部的小區(qū)的轉(zhuǎn)移以在GSM系統(tǒng)中常規(guī)的方式執(zhí)行。
在本發(fā)明的方法中，位置是一個重要的因素，除了頻率和時隙之外，確定信道的使用。在常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)中位置起著通過該小區(qū)確定因素的作用，應(yīng)用本發(fā)明的方法的網(wǎng)絡(luò)中，位置可以利用子小區(qū)在小區(qū)內(nèi)度量。
雖然本發(fā)明在上面參見一個例子根據(jù)附圖描述了，很明顯本發(fā)明不限制在該例子，但是它可以在所附的權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明想法內(nèi)在許多方面進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.在蜂窩無線電系統(tǒng)中實現(xiàn)動態(tài)信道分配的方法，該系統(tǒng)包括在每個小區(qū)中，至少一個基站(BTS)，它與位于它的區(qū)域內(nèi)部的用戶終端(MS)通信，至少在一個載波頻率傳送和在控制信道上廣播有關(guān)它本身的信息給用戶終端；和在至少一個小區(qū)(Cd)中，至少兩個子小區(qū)(SC1-SC4)，該子小區(qū)包括一個天線單元(RF1-RF4)和其中所有可用的頻率是動態(tài)地使用的；以及該系統(tǒng)的一個基站(BTS)，通過每個天線單元(RF1-RF4)測量所有可用的業(yè)務(wù)信道的干擾電平，根據(jù)該干擾電平選擇用于連接建立、具有最小干擾的天線單元中的業(yè)務(wù)信道用于通信，其特征在于所有的天線單元(RF1-RF4)偵聽由用戶終端(MS)用于呼叫建立的控制信道，和該基站(BTS)通過該天線單元測量控制信道的功率電平，根據(jù)該功率電平選擇提供最強(qiáng)信號的一個天線單元用于連接建立公共控制信道通過所有的天線單元(RF1-RF4)傳送；業(yè)務(wù)信道通過該天線單元(RF1-RF4)傳送，其中從用戶終端(MS)收到的信號是最強(qiáng)的，和在子小區(qū)(SC1-SC4)之一中重新使用業(yè)務(wù)信道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于如果由該基站(BTS)測量的在業(yè)務(wù)信道上的連接的質(zhì)量降低但是該服務(wù)天線單元(RF1-RF4)仍然提供最強(qiáng)的信號，則根據(jù)該測量結(jié)果選擇具有最小干擾的業(yè)務(wù)信道用于轉(zhuǎn)移，執(zhí)行子小區(qū)內(nèi)(SC1-SC4)轉(zhuǎn)移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于如果由該基站(BTS)測量的信號功率電平降低，根據(jù)該測量結(jié)果通過選擇提供最強(qiáng)的信號的一個天線單元(RF1-RF4)和首先開始通過新的天線單元傳輸然后完成通過舊的天線單元的傳輸，執(zhí)行子小區(qū)間(SC1-SC4)轉(zhuǎn)移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于如果由該基站(BTS)測量的信號功率電平降低，則根據(jù)該測量結(jié)果通過選擇提供最強(qiáng)的信號的一個天線單元(RF1-RF4)和首先完成通過舊的天線單元的傳輸然后開始通過新的天線單元的傳輸，執(zhí)行子小區(qū)間(SC1-SC4)轉(zhuǎn)移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在每個頻率，被傳送的信號在時分的基礎(chǔ)上分開為幀，該幀包括多個時隙，并且一個BCCH載波頻率通過所有的天線單元(RF1-RF4)傳送。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或者4的任何一個權(quán)利要求的方法，其特征在于該基站(BTS)通過該天線單元(RF1-RF4)測量具有話務(wù)連接的用戶終端(MS)的信號功率電平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于專用的控制信道或者通過所有的天線單元(RF1-RF4)或者僅僅通過該天線單元(RF1-RF4)傳送，其中從該用戶終端(MS)收到的信號是最強(qiáng)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及在蜂窩無線電系統(tǒng)中實現(xiàn)動態(tài)的信道分配的一種方法。該蜂窩無線電系統(tǒng)包括,在每個小區(qū)中,與在它的區(qū)域內(nèi)部的用戶終端(MS)通信的至少一個基站(BTS)。該系統(tǒng)包括,在一個小區(qū)(Cd)中至少有兩個子小區(qū),該子小區(qū)包括一個天線單元和其中所有可用的頻率是動態(tài)地使用的。所有的天線單元偵聽用戶終端用于連接建立的控制信道和一個基站通過該天線單元測量控制信道的功率電平,根據(jù)該功率電平選擇提供最強(qiáng)的信號的天線單元用于連接建立。該基站通過該天線單元測量所有可用的業(yè)務(wù)信道的干擾電平,根據(jù)該干擾電平選擇具有最小干擾、用于連接建立的天線單元中的業(yè)務(wù)信道用于通信。該基站通過該天線單元測量具有話務(wù)連接的用戶終端的信號的功率電平。
文檔編號H04W16/10GK1247677SQ98802503
公開日2000年3月15日 申請日期1998年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月27日
發(fā)明者哈里·泊斯蒂 申請人:諾基亞電信公司