專利名稱：在蜂窩通信系統(tǒng)中選擇頻率再用的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在使用相同頻率的至少兩個(gè)重疊系統(tǒng)中確定和選擇頻率的方法和設(shè)備。發(fā)明具體涉及用于通過同時(shí)避免兩個(gè)使用相同頻率的重疊通信系統(tǒng)之間發(fā)生干擾來為蜂窩通信系統(tǒng)分配頻率的方法和設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)提出了兩個(gè)重疊通信系統(tǒng)，一個(gè)所謂的室內(nèi)蜂窩系統(tǒng)和一個(gè)位于建筑物之外的外部蜂窩系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)使用相同的頻率。這種室內(nèi)蜂窩系統(tǒng)也被稱為一個(gè)寄生系統(tǒng)，因?yàn)樗ㄟ^使用外部系統(tǒng)的空閑頻率而獲益于該外部蜂窩系統(tǒng)。所述寄生系統(tǒng)預(yù)計(jì)在低場(chǎng)強(qiáng)下工作，以避免或減小對(duì)重疊系統(tǒng)的干擾。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，一個(gè)所謂的宏小區(qū)將計(jì)算哪一些信道即頻率可以在室內(nèi)系統(tǒng)中進(jìn)一步使用。所以，一個(gè)基本方面是確定這種寄生系統(tǒng)如何工作以及工作到何種狀況。而且，現(xiàn)有技術(shù)因此證明如果通信系統(tǒng)的容量足夠大，兩個(gè)使用相同頻率的重疊系統(tǒng)可以共存和一起工作(“對(duì)城市建筑物內(nèi)蜂窩頻率再用的模擬研究”，T.S.Rappaport，R.A.Brickhouse；IEEE個(gè)人通信，1997年2月，第19頁至第23頁)。
上述現(xiàn)有技術(shù)說明使用相同頻率的兩個(gè)重疊通信系統(tǒng)可以共存。通常假定當(dāng)提供這種系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)第一蜂窩通信網(wǎng)已存在，而且這個(gè)第一蜂窩通信網(wǎng)建立在一種特定的蜂窩頻率規(guī)劃基礎(chǔ)上。因此，本發(fā)明的目的是為一個(gè)附加在第一通信系統(tǒng)上的、并且是在第一通信系統(tǒng)的頻率規(guī)劃中沒有考慮的附加的通信系統(tǒng)確定和分配合適的頻率。同時(shí)，本發(fā)明的目的是提供對(duì)重疊蜂窩通信系統(tǒng)干擾很小的頻率。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的通過權(quán)利要求1和6的教導(dǎo)提供。從權(quán)利要求9和10中可以推導(dǎo)出優(yōu)選的應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，該方法和設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)，并能以良好和快速的方式適應(yīng)變化的環(huán)境條件。
發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是僅為附加的蜂窩通信系統(tǒng)提供那些不會(huì)對(duì)重疊通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾或消極影響、以及不用考慮所述系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾或影響的頻率。
根據(jù)權(quán)利要求2至5和7至8可以得到其它優(yōu)選實(shí)施例。
根據(jù)權(quán)利要求3，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在時(shí)間平均低于一個(gè)門限值時(shí)，減小兩次確定中值場(chǎng)強(qiáng)之間的時(shí)間間隔，從而增加反應(yīng)時(shí)間，因?yàn)橛凶銐虻木哂械蛨?chǎng)強(qiáng)的頻率可用，不需要快速反應(yīng)。在場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)間平均值高于一個(gè)門限值時(shí)，增加兩次確定中值場(chǎng)強(qiáng)之間的時(shí)間間隔，以便能對(duì)變化作出更快的反應(yīng)，從而提供足夠數(shù)目的合適頻率。
根據(jù)權(quán)利要求4，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在一個(gè)清單中列出合適的被選頻率，該清單很容易傳送給移動(dòng)臺(tái)，例如一臺(tái)移動(dòng)終端收發(fā)機(jī)。根據(jù)權(quán)利要求5，它因而還具有另一優(yōu)點(diǎn)只有當(dāng)清單中某個(gè)值與原先的值相差一個(gè)門限值時(shí)，才向移動(dòng)臺(tái)傳送完整的清單。
下文將根據(jù)實(shí)施例和附圖更詳細(xì)地解釋發(fā)明。
附圖顯示

圖1對(duì)設(shè)備中用于確定和選擇頻率的自適應(yīng)遞歸濾波器的說明。
舉例來說，一個(gè)第一蜂窩通信系統(tǒng)在特定的地理區(qū)域上提供。某些頻率的帶寬在所述系統(tǒng)中可用。在該地理區(qū)域內(nèi)至少提供另一個(gè)蜂窩通信系統(tǒng)，并且在相同頻率下工作。因此當(dāng)前的頻率帶寬同時(shí)由兩個(gè)系統(tǒng)使用。
舉例來說，第一蜂窩通信系統(tǒng)是符合GSM標(biāo)準(zhǔn)或AMPS標(biāo)準(zhǔn)的公共移動(dòng)無線系統(tǒng)。在第一蜂窩通信系統(tǒng)中采用根據(jù)已知方法所作的頻率規(guī)劃。因此，存在一個(gè)與該規(guī)劃對(duì)應(yīng)的特定頻率分配方案。附加的蜂窩通信系統(tǒng)(例如一個(gè)符合GSM標(biāo)準(zhǔn)或AMPS標(biāo)準(zhǔn)的附加的蜂窩通信網(wǎng)、或一個(gè)具有無繩通信系統(tǒng)特性例如符合DECT標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩通信網(wǎng))無法被綜合到該頻率規(guī)劃中去。一個(gè)原因可能是附加的蜂窩通信系統(tǒng)只是在其之后建立或是使用了其它頻率分配方法。因此，就不能在第一蜂窩通信系統(tǒng)的控制之下對(duì)附加的通信系統(tǒng)進(jìn)行頻率分配。為了為附加的通信系統(tǒng)選擇頻率，每達(dá)到一個(gè)時(shí)間間隔，就確定一次每個(gè)頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)f1，...，fi，其中i＝1，2，...，n等于所有可用頻率的數(shù)目。為了避免蜂窩通信系統(tǒng)之間的干擾，具有較低中值場(chǎng)強(qiáng)的頻率被認(rèn)為適合于附加的蜂窩通信系統(tǒng)。因此，中值場(chǎng)強(qiáng)就構(gòu)成了用于附加的通信系統(tǒng)的頻率i的質(zhì)量等級(jí)。根據(jù)頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)值，選擇N個(gè)頻率。在這種情況下，舉例來說，選擇具有最低中值場(chǎng)強(qiáng)的頻率。所選的頻率數(shù)N可以任意指定。
根據(jù)N個(gè)被選頻率i構(gòu)成一個(gè)平均值。根據(jù)這一平均值改變重新確定每個(gè)頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)間間隔。當(dāng)平均值在一個(gè)特定門限之上、即所選頻率的平均質(zhì)量較差時(shí)，就減小用于確定每個(gè)頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)間間隔。這使得對(duì)變化的反應(yīng)速度加快。當(dāng)該中值低于一個(gè)特定門限值、即所選頻率的平均質(zhì)量較好時(shí)，就增大用于確定每個(gè)頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)間間隔。這時(shí)不需要對(duì)變化進(jìn)行快速反應(yīng)，因?yàn)橛凶銐虻暮线m頻率可用。
舉例來說，與中值場(chǎng)強(qiáng)對(duì)應(yīng)的所選頻率可以編制成一個(gè)清單。移動(dòng)終端接收機(jī)可獲得這一清單，以用于指示可用的合適頻率。為了避免過于頻繁和不必要地在移動(dòng)終端接收機(jī)中重新提供清單，只有當(dāng)至少一個(gè)頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)的變化超出門限值的時(shí)候，才發(fā)送新的清單，這樣，只有當(dāng)發(fā)生顯著變化時(shí)，才會(huì)向移動(dòng)終端收發(fā)機(jī)傳送該清單。
下文將更詳細(xì)地解釋根據(jù)發(fā)明如何構(gòu)建一個(gè)用于確定和選擇頻率的設(shè)備(無圖)。
用于在兩個(gè)使用相同頻率的重疊蜂窩通信系統(tǒng)中為第一蜂窩通信系統(tǒng)內(nèi)的至少一個(gè)第二蜂窩通信系統(tǒng)確定和選擇頻率的設(shè)備包括用于確定中值場(chǎng)強(qiáng)f1′(τ)，f2′(τ)，...，fi′(τ)的裝置。對(duì)于每個(gè)頻率i＝1，2，...，n，分別在一定的時(shí)間間隔內(nèi)確定中值場(chǎng)強(qiáng)的值。
該設(shè)備包括用于選擇N個(gè)合適頻率的裝置。這N個(gè)合適的頻率根據(jù)中值場(chǎng)強(qiáng)值選出。在這方面，舉例來說，將具有最低的中值場(chǎng)強(qiáng)值的那些頻率被選出，因?yàn)樗鼈冞m合使用。所選頻率的數(shù)目N可以設(shè)定為任意值。
另外，該設(shè)備包括用于產(chǎn)生一個(gè)中值的裝置。這時(shí)，根據(jù)一些所選頻率的場(chǎng)強(qiáng)構(gòu)成一個(gè)中值，以掌握當(dāng)前所選頻率的狀況并確定所選頻率的質(zhì)量。這樣，如果所選頻率的場(chǎng)強(qiáng)中值低，就認(rèn)為質(zhì)量不好。因此，如果所選頻率場(chǎng)強(qiáng)的中值很高，就認(rèn)為質(zhì)量不好。為了進(jìn)行區(qū)分，定義一個(gè)門限值，并將其作為質(zhì)量好或差的指示。所述門限值不一定是一個(gè)離散值，倒更可能是一個(gè)函數(shù)。該設(shè)備還包括用于為確定每個(gè)頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)的裝置改變時(shí)間間隔的裝置。這時(shí)，如果質(zhì)量很高、即所選頻率的中值很低、也就是說它低于一個(gè)門限值時(shí)，則增加再次確定每個(gè)頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)間間隔。當(dāng)質(zhì)量很低、即中值很高時(shí)，就減小時(shí)間間隔以允許更快地響應(yīng)變化。
另外，該設(shè)備包括用于建立和提供一個(gè)所選頻率清單的裝置。在這方面，舉例來說，可以以清單的形式歸納、描述和傳送具有最低中值場(chǎng)強(qiáng)的頻率。在諸如GSM移動(dòng)無線網(wǎng)的蜂窩通信系統(tǒng)中使用時(shí)，這種清單在無線基站中建立并向移動(dòng)終端收發(fā)機(jī)傳送。例如，該清單可以包括按照所確定的最低場(chǎng)強(qiáng)值順序排列的頻率。該清單按有規(guī)律的時(shí)間間隔更新。不過，以下情況可能發(fā)生。當(dāng)頻率值只有細(xì)微變化時(shí)，清單內(nèi)的頻率序列會(huì)改變。但是在這種情況下，由于設(shè)備缺乏有關(guān)信息，不會(huì)向移動(dòng)終端收發(fā)機(jī)發(fā)送新的清單。只有當(dāng)出現(xiàn)大于固定門限值的變化時(shí)，才能向移動(dòng)終端收發(fā)機(jī)發(fā)送一個(gè)新的清單。
下文借助附圖更深入地解釋了發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
用于確定和選擇頻率的設(shè)備最好由一組自適應(yīng)遞歸濾波器F1，F(xiàn)2，...，F(xiàn)i組成，其中i＝1，2，...，n等于可用頻率數(shù)目。對(duì)于每個(gè)頻率i，應(yīng)用一個(gè)自適應(yīng)遞歸濾波器F1，F(xiàn)2，...，F(xiàn)i。每個(gè)頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)在濾波器的輸出端產(chǎn)生。該設(shè)備通過使用所謂的自適應(yīng)頻率分配(AFA)算法為附加的蜂窩通信系統(tǒng)分配頻率，該算法在下文簡(jiǎn)稱為AFA算法。將所確定的下行鏈路場(chǎng)強(qiáng)值fi，d和上行鏈路場(chǎng)強(qiáng)值fi，u作為AFA算法的基礎(chǔ)。下行鏈路值fi，d和上行鏈路值fi，u都是中值。為了更好地觀察，兩個(gè)值組合成一個(gè)值fi。測(cè)量所有頻率場(chǎng)強(qiáng)所需的時(shí)間由測(cè)量周期長(zhǎng)度Δτ表示。Δτ是一個(gè)常數(shù)值。τ代表測(cè)量完每個(gè)頻率場(chǎng)強(qiáng)值之后的時(shí)刻。
對(duì)應(yīng)的所測(cè)場(chǎng)強(qiáng)f1(τ)，f2(τ)，...，fi(τ)在時(shí)刻τ加至每個(gè)濾波器F1，F(xiàn)2，...，F(xiàn)i的輸入端。而且，每個(gè)濾波器有一個(gè)系數(shù)α(τ)。這個(gè)系數(shù)是一個(gè)所謂的事件驅(qū)動(dòng)的時(shí)間相關(guān)系數(shù)。
每個(gè)頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)f1′(τ)，f2′(τ)，...，fi′(τ)分別送至每個(gè)濾波器的輸出端。其中經(jīng)過濾波的中值場(chǎng)強(qiáng)f1′(τ)，f2′(τ)，...，fi′(τ)根據(jù)下式計(jì)算fi′(τ)＝αi(τ)*fi′(τ)+(1-αi(τ))*fi′(τ-Δτ)，其中i＝1，2，...，n(1)fi′(τ-Δτ)表示前一個(gè)時(shí)間周期確定的中值場(chǎng)強(qiáng)。
另外需要指出的是當(dāng)某個(gè)當(dāng)前所測(cè)的場(chǎng)強(qiáng)大于同一頻率前一次確定的中值場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，不進(jìn)行濾波。不過，這時(shí)濾波器的輸出值等于輸入值。
舉例來說，上述濾波器的作用和實(shí)現(xiàn)如下所示。如上所述，確定每個(gè)頻率中值場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)間間隔隨著所選頻率場(chǎng)強(qiáng)構(gòu)成的中值而變化。它是如下這樣實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)所選頻率中值場(chǎng)強(qiáng)的中值較低、即低于一個(gè)門限值時(shí)，就會(huì)認(rèn)為這些頻率的質(zhì)量較好。這時(shí)濾波器對(duì)變化具有較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間是足夠的，這就是為什么要將系數(shù)α設(shè)定為一個(gè)接近為0的值。反之，在質(zhì)量很差的時(shí)候，將系數(shù)α設(shè)定為一個(gè)接近為1的值。所有濾波器的系數(shù)α都調(diào)整為同一個(gè)值，使得所有濾波器在同一時(shí)間間隔內(nèi)工作。
在精確的定義下，系數(shù)α根據(jù)下式計(jì)算α(τ)=z(1NΣkNfk1(τ))----(2)]]>其中N等于所選頻率數(shù)，z是與質(zhì)量以及指示質(zhì)量好壞之間差別的門限值有關(guān)的一個(gè)值。z可以由任意函數(shù)構(gòu)成，即不一定是一個(gè)線性函數(shù)。因此，系數(shù)α的計(jì)算方式使得它具有了一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)和時(shí)間相關(guān)系數(shù)的特性。
根據(jù)權(quán)利要求5，它表明當(dāng)清單中某個(gè)所選頻率中值場(chǎng)強(qiáng)值的變化超出了門限值時(shí)才提供新的清單。如上所述，實(shí)際中存在著顯著的變化和沒有很大影響的次要變化。為了確定一種變化是否重要，必須比較前一值和當(dāng)前值，并定義一個(gè)門限值。
舉例來說，本發(fā)明的方法和設(shè)備應(yīng)用于兩種重疊蜂窩移動(dòng)無線網(wǎng)中，例如根據(jù)GSM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作的一個(gè)大范圍蜂窩移動(dòng)無線系統(tǒng)與一個(gè)附加的、在地理位置上有限的移動(dòng)無線網(wǎng)互相重疊。例如，當(dāng)一個(gè)專用移動(dòng)無線網(wǎng)與一個(gè)城市、區(qū)域或建筑物內(nèi)的公共GSM移動(dòng)無線網(wǎng)重疊時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種情況。
如果這種公共移動(dòng)無線網(wǎng)與一個(gè)根據(jù)無繩標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作、但是與公共移動(dòng)無線網(wǎng)使用相同頻率的通信系統(tǒng)重疊時(shí)，也可以使用該方法和設(shè)備。
權(quán)利要求
1.用于在使用相同頻率的兩個(gè)重疊蜂窩通信系統(tǒng)中為第一蜂窩通信系統(tǒng)內(nèi)的至少一個(gè)第二蜂窩通信系統(tǒng)確定和選擇頻率的方法，其中在一段時(shí)間間隔到達(dá)之后計(jì)算每個(gè)頻率(i＝1，2，...，n)的中值場(chǎng)強(qiáng)f1′(τ)，f2′(τ)，...，fi′(τ)根據(jù)中值場(chǎng)強(qiáng)選擇一組(N個(gè))頻率，根據(jù)所選頻率的場(chǎng)強(qiáng)產(chǎn)生一個(gè)中值，根據(jù)該中值改變計(jì)算每個(gè)頻率中值場(chǎng)強(qiáng)f1′(τ)，f2′(τ)，...，fi′(τ)時(shí)間間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中選擇具有最低中值場(chǎng)強(qiáng)的一組(N個(gè))頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中當(dāng)所選頻率場(chǎng)強(qiáng)的中值低于一個(gè)門限值時(shí)，增大時(shí)間間隔；當(dāng)該中值高于門限值時(shí)，減小時(shí)間間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)的方法，其中建立一個(gè)所選頻率的清單，并提供給通信系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中當(dāng)清單內(nèi)某個(gè)所選頻率的中值場(chǎng)強(qiáng)值與前一值的差別超出了一個(gè)門限值時(shí)，提供一個(gè)新的清單。
6.用于在使用相同頻率的兩個(gè)重疊蜂窩通信系統(tǒng)中為第一蜂窩通信系統(tǒng)內(nèi)的至少一個(gè)第二蜂窩通信系統(tǒng)確定和選擇頻率的設(shè)備，其特征在于用于在一段時(shí)間間隔內(nèi)確定每個(gè)頻率(i)的中值場(chǎng)強(qiáng)f1′(τ)，f2′(τ)，...，fi′(τ)的裝置，用于根據(jù)中值場(chǎng)強(qiáng)選擇一組(N個(gè))頻率的裝置，用于產(chǎn)生所選頻率中值場(chǎng)強(qiáng)f1′(τ)，f2′(τ)，...，fi′(τ)的一個(gè)中值的裝置，用于根據(jù)平均值選擇一組(N個(gè))頻率的裝置和用于改變計(jì)算每個(gè)頻率中值場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)間間隔的裝置(α)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中該裝置是用于每個(gè)頻率的一個(gè)自適應(yīng)遞歸濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的設(shè)備，包括建立和提供一個(gè)所選頻率清單的裝置。
9.使用根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，在符合GSM標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)重疊蜂窩通信系統(tǒng)中或在符合DECT標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)重疊蜂窩通信系統(tǒng)中進(jìn)行頻率分配。
10.使用根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，在符合GSM標(biāo)準(zhǔn)的重疊蜂窩通信系統(tǒng)中和在符合無繩標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩通信系統(tǒng)中進(jìn)行頻率分配。
全文摘要
在使用相同頻率的兩個(gè)重疊蜂窩通信系統(tǒng)中,在一個(gè)蜂窩通信系統(tǒng)的頻率規(guī)劃中沒有考慮附加的蜂窩通信系統(tǒng)時(shí),用一種方式為附加的蜂窩通信系統(tǒng)分配頻率,使它們不會(huì)干擾系統(tǒng),而只產(chǎn)生很小的擾動(dòng)。為了確定和選擇頻率,本發(fā)明提供了一種方法和設(shè)備,通過確定每個(gè)可能頻率(i=1,2,…,n)的中值場(chǎng)強(qiáng)f
文檔編號(hào)H04W16/18GK1256055SQ98805062
公開日2000年6月7日 申請(qǐng)日期1998年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月12日
發(fā)明者W·斯塔爾, G·齊默爾曼 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司