专利名称：用于无线通信系统中的跳频的一种方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信的领域，具体的是涉及在移动电信系统中跳频及在时分复用信道间跳跃。本发明包括一种方法，对不同的连接建立用于信道间跳跃的跳跃序列，因而提高了信道的利用率。信道干扰用于构造跳跃序列。本发明还涉及到实现该方法的一个具体方案。
无线通信系统中的跳频在技术界是广为人知的，并且已经被用在例如军事领域中躲避传输中被窃听。在这方面，在不同的频率间以规则的时间间隔跳跃实现通信。跳跃序列由只有发射机和接收机知道的伪衰落序列形成。
除了在不同的频率间跳跃，跳频也指在TDMA系统中不同的频率/时隙组合间跳跃。后一种实际上应该称为频率/时隙组合跳跃，但实际上为了方便下面将使用统一术语信道跳跃。
为了降低干扰，信道跳跃已经被用在无线通信系统中了。这方面带来的好处是系统中的能量被分散到不同的信道中。在这方面，给同一条连接分配多个信道。随着通信的进行，系统让各连接按照给定的跳跃规则如通过预先确定的伪衰落序列做媒介在一些信道间跳跃。当使用纯粹的跳频程序时，干扰被扩散到系统中，因为传输使用的中心频率每秒要改变多次。然而，当使用这种类型的跳频而不使用纯粹的频率时间表时，无线通信中的干扰电平变得更高。这是因为跳频的时候，不是以相关的方式选择频率，而是随机地选择。
美国专利4716573讲授了一个跳频系统，其中跳频是由随机数发生器协助决定的。不同的频率具有不同的测量状态值，它决定跳跃序列中是否应该包括一个伪随机选择的频率。
德国出版的说明书DE3415032A1讲授了一个跳频系统，其中跳频是伪随机实现的。监视所使用的频率，并且当它们不再具有可接受的干扰电平时，将不再让其使用。
美国专利4998290描述了一个使用跳频的无线通信系统。该系统包括一个中央控制站，用来为该站与几个本地无线台的通信分配频率。控制站有一个干扰矩阵，它表示各种无线站的容量要求及所有连接上的干扰。
英国专利应用GB2261141A讲授了一种在无线通信系统中采用跳频的方法。该方法涉及到监视跳跃序列中包括的信道并以新信道代替那些不满足质量标准的信道。
关于移动电信系统的一个一般性问题是基站和移动台间无需选择足够的信道就能实现双向连接的分配。仅注意一些参数，如当决定该连接是否满足时仅注意C/I值。这导致系统分配一个质量特性好的信道给一条连接。在整个通信期间，该连接继续使用分配的信道，而不用考虑分配的后果，例如它对其它连接或不同基站间的无线资源的不均匀分布的影响。这已经中止了对移动电信系统的优化，例如对无线资源和对其它连接的干扰影响。产生上述问题的无线通信系统的例子是使用频分复用(FDMA)、时分复用(TDMA)、码分复用(CDMA)及所谓的DECT系统的移动通信系统。
本发明概要本发明涉及改善无线通信系统的性能，该系统使用信道跳跃及解决选择无线信道的问题，连接在这些无线信道间以相关的方式跳跃。
本发明的一个目标是提供一个无线通信系统，它使用信道跳跃，这样对一条给定的连接，具有高信道质量的那些信道比对相同的连接具有低信道质量的信道使用得更多一些。干扰是信道质量的一个量度指标。根据本发明，也可以使用其它的信道质量量度指标如误比特率BER，或有用信号强度与干扰信号强度的商，所谓的C/I值。
本发明的另一个目标是优化使用跳频的无线通信系统的信道利用率。
本发明还有一个目标是使具有很高的信道质量的无线信道被几条连接使用。再一个目标是使具有很低的信道质量的无线信道在连接中仅偶尔使用一下。
本发明的再一个目标是给无线通信系统的基站提供正交性。这意味着同一个基站中的两条或多条不同的连接将不同时使用同一个无线信道。
本发明的另一个目标是在通信的过程中容许一条连接可以使用新的无线信道，从而改善上述连接质量，并且使其它的质量太低的无线信道不被使用。
按照诸信道各自的测量的信道质量，给不同的无线信道分配不同的权重值，用该方法达到这些目标。按照分配的权重值对不同的连接生成不同的跳跃序列。权重值用作决定哪个信道应该包括在跳跃序列中，以及它们出现的频度如何。按照各自生成的跳跃序列，连接在信道间跳跃。本发明也涉及到执行该方法的一种方案。
按照本发明的方法，在无线通信系统如移动电信系统中，对至少一个第一基站和多个移动台间的不同的连接，测量干扰或信道的某些其它质量量度。连接一般是双向的，具有移动台到基站的上行链路和基站到移动台的下行链路。对上行链路和下行链路连接测量信道质量如干扰。对无线通信系统中的每条连接，测量的干扰值然后存储在干扰表中。下行链路干扰在各自的移动台中测量，而上行链路的干扰在基站中测量。下行链路干扰值通过一个控制信道被发送到基站。
在基站中对上行链路和下行链路的每一条连接，干扰表被转换成相应的权重表。权重表最好是归一化，这样对一条连接权重表中所有权重的和等于1。然后在一个分配电路中分析权重表，按照权重表的内容，分配电路给每条上行链路和下行链路连接在跳跃序列表中分配信道。对一条给定的连接，具有高权重值的信道将在相应的跳跃序列表中比具有较低权重值的信道出现得频繁一些。借助于上述的表列通过一条控制信道从基站被复制到各自的移动台，基站和移动台都访问跳跃序列表。跳跃序列表最后在给各自的连接生成的跳跃序列表中的信道间被用作信道跳跃。
本发明提供的一个优点是，仅有低干扰的信道即高质量信道可以比干扰高的信道使用得更多一些。这使系统中的干扰扩散最小化，从而提高该信道的使用效率。另一个优点是，本发明的信道跳跃方法对系统中以对称的方式分别具有高和低干扰的信道扩展有帮助。再一个优点是，对于一个干扰等级高到使其不采用信道跳跃就无法被使用的信道来说，现在它就可以被用在一个跳跃序列中了，而且在其关联的连接中能维持可接受的质量。再一个优点是一条连接的持续期内可以包括或排除连接信道。
现在将参考一个较佳的示范性实现方案及参考相应的图，更详细地描述本发明。
图的简短描述
图1是一个蜂窝移动电信系统的透视图，该系统包括一些基站和移动台。
图2是TDMA原理的图解说明。
图3是业务状态下的基站和移动台透视图。
图4a是上行链路连接的透视图。
图4b是表示移动电信系统中的上行链路连接的不同的表列的方块图。
图4c是下行链路连接的透视说明。
图4d是表示移动电信系统中下行链路连接的不同表列的方块图。
图5a和5b分别是表示上行链路和下行链路情况的方块图。
图6a是包括表列和测量接收机的方块图。
图6b包括了把干扰转换成权重值的转换曲线，说明归一化电路的简明方块图，和把干扰转换成权重值的列表的简明方块图。
图6c表示说明三个不同的转换曲线的三个图。
图6d是说明图6a中的测量接收机的简明方块图。
图7是说明补偿电路的简明方块图。
图8是平均值生成器的简明方块图。
图9a是以方块的形式表示不同的干扰表。
图9b是以方块的形式表示被划分成两组的一个干扰表。
图9c和9d是一个跳跃时间表的各自的方块图。
图10是转换电路的方块图。
图11是说明一种信道跳跃方法的流程图。
图12是说明一种把信道分配给跳跃序列表的方法的流程图。
实现本发明的最优模式图1图解说明了一个移动电信系统PLMN，它包括多个基站，参考符号一般记作BS，和移动台，一般参考符号为MS。公用交换电话网络中的固定用户A如通过本地交换机LE、中央网关移动交换中心GMSC、移动交换中心MSC2、基站控制器BSC2以及最后通过基站控制器BSC2控制的基站BS1与移动台MS1建立一条双向连接。这条双向连接因此也包括基站BS1和移动台MS1间的无线连接，该连接通过为其分配合适的无线信道建立。图1也表示了另一个固定用户A2。
双向无线连接包括两条链路，从移动台到基站的上行链路和从基站到移动台的下行链路。
使用一个信道在其中一条链路中传送信息，该信道包括如TDMA系统中的频率/时隙组合。其它类型的信道也是可以想象的，如FDMA系统中的频率及CDMA系统中的码子。
图2表示具有3个不同时隙TS1、TS2和TS3的TDMA系统中的信道。3个不同的频率f1、f2和f3也在垂直方向表示，而时间T在水平轴上表示。每个信道使用一个特定的频率/时隙组合。如，信道K1使用频率/时隙组合f1/TS2，信道K5使用频率/时隙组合f1/S2。可用信道的数量等于频率的数量乘以时隙的数量。每个时隙具有固定的长度，在欧洲移动电信网络GSM中是T1＝？ms，在美国移动电信网络D-AMPS中是T1＝？？ms。图2也更详细地表示了频率/时隙组合f2/TS2。其中，时隙中的传输包括同步信号SYNC、信息信号INF，它是实际被发送的语言或数据信号，和控制信道SACCH。
图3图解说明了下行链路中典型的业务量情况。图3所示的业务量情况与图1所示的业务量情况相比略微有些改变。图3中，移动台MS2已经移动到小区CELL1并且两个移动台MS4和MS5已经到达小区CELL4。小区CELL1中的移动台MS1和MS2分别在信道K1和K2从发射基站BS1接收无线信号。这些信道在移动电信系统PLMN中要再被使用，这样小区CELL4中的移动台MS4和MS5从基站BS4分别在信道K1和K2上在给定的时间通过各自的连接接收无线信号。来自基站BS4的这些无线信号也到达小区CELL1中的移动台MS1和MS2，在移动台MS1和MS2的连接上是干扰I。移动台MS2受到的该干扰要略高于移动台MS1，因为移动台MS1比移动台MS2离基站BS4远。
根据本发明，为了降低干扰，采用信道跳跃程序，其中对不同的连接例如对于基站BS1和移动台MS1和MS2间的连接生成不同的跳跃序列表HL。简短地概述，这个信道跳跃程序的实现是通过首先在无线通信系统中所有信道上测量干扰I。然后，给每个具有测量的干扰值的信道分配一个权重值W，它依赖于测量的干扰值I。权重值W是对上行链路和下行链路的不同的连接生成跳跃序列表的基础。当通信进行的时候，跳跃序列表用于在各个信道间跳跃。通过系统中的所有基站BS，每条连接在上行链路和下行链路分别分配一个跳跃序列表。以这种方法，得到一个信道跳跃程序，其中对给定的连接具有最低干扰的信道比具有较高干扰电平的信道的使用次数多。应该注意到干扰仅是参数的一个例子，它将反映信道的质量。很明显，并且在本发明的范围内，也要使用反映信道质量的其它参数如误比特率BER、有用信号强度和无用信号强度之比C/I、或两者的组合。
图4a是3个移动台MS1、MS2和MS3的透视图，每个在上行链路发送信息到小区CELL1的基站BS1。在通信过程中使用信道跳跃，即把信息从各自的移动台按照各自的跳跃序列表交替地通过不同的信道发送。在TDMA系统中，这通过使用不同的频率和时隙组合来实现。
下面将参考图4b描述对不同的连接产生跳跃序列表的方法。
图4b中的方块图说明了图4a所示的小区CELL1中移动台MS1、MS2和MS3和基站BS1间的连接在上行链路上的3个不同的干扰表IL1upIL2up和IL3up。每个干扰表IL包括两列，第一列是信道号，第二列是同行的信道的干扰值。每行的信道与干扰值是互相对应的某信道上的干扰一般包括来自其它小区在相同或相邻的频率发射的其它移动台的干扰。不同信道上的干扰I以确定的方式在基站BS1中被测量，然后测量的值以及图4b所示的关联的信道号被发送到各自的干扰表。一个信道的干扰值越高，该信道被干扰得越厉害。干扰在基站BS1的接收机测量，然后各信道的干扰值被存储在它们各自的干扰表中。
不同信道的干扰值I在第一个转换电路I/Wup中被转换成相应的权重值W。这种转换按照一种算法实现，该算法将参考图6a-c更详细地描述。然后把权重值插入到权重值表WL中，就可以对每条连接要得到一个权重表。前面所说的三个连接的权重表WL1up、WL2up和WL3up如图4b所示。每个权重表包括两列，第一列是信道号，第二列是权重值W。这种情况下，每行的信道号和权重值也是互相对应的。这种实现方案中，对于一个给定信道的高干扰值表示，相对较低的权重值WO分配给该信道。权值也被归一化，这样每个权重表中的所有权重值的和将等于1，正如下面参考图6a-c所描述的。在这种方案中，干扰表IL和权重表WL的行数与无线通信系统具有的信道数，如100相同，尽管可以使用包含任何需要的行数的表列。
各自连接的权重值W在分配电路W/Hup被分析，分配电路把信道对每条连接分配给各自的跳跃序列表。这样分配之后，在跳跃序列表HL1upHL1up、HL1up中具有高权重值的信道将比具有低权重值的信道出现得多一些。
把跳跃序列表配置成一个信道将不出现在两个或多个不同的跳跃序列表的同一行。这确保两个或多个连接将不同时使用同一个基站中的相同的信道。跳跃序列表被发送到相应的移动台，这样相应的移动台获得关于被那个基站使用的跳跃序列表的信息。跳跃序列表从基站通过控制信道被发送到相应的移动台。一个信道可能出现在同一个跳跃序列表中的几个位置。跳跃序列表比干扰序列和权重序列要长得多。例如，跳跃序列表可能包括1000行。
图4b表示信道K1-K4，对移动台MS1和基站BS1间的连接在上行链路上关联的测量的干扰值I1-I4在干扰表IL1up中。表列中剩下的信道在图4b中没有表示出。在权重表WL1up中，干扰值已经转换成相应的权重值0.1、0.3、0.2和0。在跳跃序列表HL1up中，信道K1-K4包括在一个依赖于它们的权重值的数字中。因为在该例中，信道K2具有最高的权重值，它比其它的信道出现得多。在该例中，信道K4具有权重值0，根本不出现在跳跃序列表HL1up中。
应该注意到由基站测量的干扰I对上行链路的连接是相同的，尽管对相应的下行链路不是这样。
图4c说明了图4a的移动台，当从基站BS1发送到相应的移动台MS1-MS3时，即下行链路的传输。基站BS1发送信息到相应的移动台MS1、MS2和MS3。每条连接使用其各自的跳跃序列表。
图4d是一个简明的方块图，包括基站BS1和相应的移动台MS1、MS2和MS3间的3个不同连接的下行链路的干扰表IL1down、IL2down和IL3down。在该情况下，在相应的移动台MS1-MS3中测量干扰，并且测量的值存储在相应的干扰表中。下行链路的干扰包括相应的移动台在相应的信道上知道的干扰。干扰源于在与基站BS1相同的频率上或相邻的频率上发射的其它小区中的基站。表列IL1down中具有低干扰的信道可能在例如表列IL2down中具有较高的干扰值。然后干扰表被发送到基站BS1，这样基站就可以访问下行链路的每条连接的干扰表。该表列通过控制信道SACCH发送，正如移动台中的干扰表和基站BS1中的干扰表间的虚线所表示的。
对移动电信系统中的移动台的一个一般要求是具有小的尺寸和低能耗。当这些计算和测量可以在例如基站或系统中的某些中央单元进行时，努力避免要求移动台执行需要高容量的计算和测量。由于该原因，干扰表IL1down-IL1down被发送到基站BS1，因为该基站更适合把表列转换成权重表并且适合分配跳跃序列。然而，应该明白，转换成权重表及分配跳跃序列可以在相应的移动台MS1-MS3中执行。
与已经描述的参考上行链路的情况相似，干扰值在基站BS1中的第二个转换电路I/Wdown中被转换成权重值W。然后，将权植插入到权值表WL中。这样就获得对每条相应的连接的权重表WL1down、WL2down、WL3down。相应的连接的权重值然后在第二个分配电路中W/Hdown分析，该电路把信道分配给相应连接的相应的跳跃序列表HL1down、HL2down、HL3down。跳跃序列表最后也在下行链路的情况被发送到相应的移动台，这样相应的移动台将获得关于它们应该使用的跳跃序列表的信息。从基站把跳跃序列表发送到相应的移动台是通过一个控制信道，如GSM系统中的慢相关控制信道SACCH实现的。
图4d表示对基站和移动台MS1在下行链路中的连接的干扰序列IL1down中的信道K1-K4和相关的测量干扰值I1-I4。该图表示出了移动台MS1中的干扰序列IL1down中的信道和基站BS1中的干扰序列IL1down中的信道。如前面所提到的，移动台MS1中的干扰序列IL1down通过控制信道被传递到基站BS1。表列中剩下的信道在图4b中没有表示出来。权重表WL1down中的干扰值I1-I4已经被转换成相应的权重值0.2、0、0.3和0.1。跳跃序列表HL1down中所示的信道K1-K4的数量依赖于权重值。因为在该例中，信道K3具有最高的权重值，所以该信道将出现得更多。信道K2在该例中具有权重0，所以它在跳跃序列表HL1down中根本就不出现。信道K1比信道K4出现得更多一些，但不如信道K3出现得多。
转换电路I/W和分配电路W/H可以对上行链路和下行链路是公用的。
另一种方法，干扰序列中干扰I的测量值可以按它们的强度的顺序排序，这样具有最低干扰值的信道将在干扰表的顶端。在这种实现方案的情况下，干扰表划分为两个部分。
信道以依赖于分配给信道的权重值的重复频率存储在跳跃序列表HL中，即一个信道出现在表列中的次数将依赖于分配给该信道的权重值。
可以这样总结，在上行链路和下行链路对每条连接测量信道干扰。在上行链路和下行链路对每条连接中都可以发现有干扰表IL、权重表WL和跳跃序列表HL。基站BS1和相应的移动台MS1、MS2和MS3都可以访问一条连接的上行链路和下行链路的跳跃序列表，正如下面将要详细描述的。
在上行链路和下行链路，在基站BS1和相应的移动台MS1-MS3间的通信通过在相应的跳跃序列表中的信道间跳跃实现。
图5a是一个简明的功能方块图，它说明了一种上行链路的情况，其中移动台MS1、MS2和MS3发送信息到基站BS1。简明方块图包括干扰表ILup，权重表列WLup，跳跃序列表HLup以及来自于图4a的转换电路I/Wup和分配电路W/Hup。图5a也表示了移动台MS1-MS3的无线发射机S11-S3M、基站BS1中的接收机单元MEB和序列发生器TG1-TG3，TGB。基站BS1能访问无线通信系统中的所有的信道。为了清楚地表示移动台MS1-MS3及基站BS1中分别包括什么，图5a被点划线划分为两个部分。
信息信号C1M-C3M，例如分别来自移动台MS1-MS3的语言或数据信号，被传递到相应的信道复用器F1M-F3M，它们属于相应的无线发射机S1M-S3M。信道复用器连续从移动台中相应的跳跃序列表HLup中指出的连接的信道，并把信息传递到发射机S1M-S3M。信息信号C1M-C3M已经被放在相应的信道中。调制的无线信号R1M-R3M被传递到相应的发射机S1M-S3M的输出并被发送到基站的接收机单元MEB。应该注意跳跃序列表包括时间离散信息，即信道，而信息信号C1M-C3M可以是连续的。
基站BS1的接收机单元MEB中的接收机MB接收无线信号。然后信号从接收机MB被转送并在相应的连接信道选择器D1B-D3B中被调制。信道选择器在基站中的的跳跃序列表HL中指出相应的信道，如应该频率/时间组合，并且包含关于哪个信道该被调制及该信道属于哪条连接的信息。信息信号C11-C3M在来自信道选择器的输出中再生，然后这些信号被传递到系统中的应该接收的用户。系统用户间的连接以这种方式维持，这样如图1中的固定用户A1接收源于移动台MS1的信息信号C11。
随着信息信号C11-C3M通过无线信号R1up-R3up被传递，按照跳跃序列表HL1down、HL2down、HL3down在不同的信道间连接进行跳跃。基站BS1中的信道选择器D1B-D3B和移动台中的信道复用器F11-F3M从头到尾扫描相应的跳跃序列表HL1up-HL3up，然后再重复该过程。这给基站和移动台都提供了关于相应的连接应该属于哪个信道的信息。
相应的移动台具有基站中的跳跃序列表的复制备份，并且移动台以同样的起点扫描相应的跳跃序列表。应该注意到由于移动台和基站间的传播时间，在扫描的起始点之间可能有时延。
通过一个控制信道如GSM系统中的控制信道SACCH，移动台接收关于跳跃序列表的信息。对于从基站BS1把跳跃序列表传送到相应的移动台，在图5a中用基站BSI中的跳跃序列表和移动台MS1-MS3中的跳跃序列表间的虚线简要表示。
基站中的序列发生器TGB把关于何时跳跃序列开始的信息发送到序列发生器TG1-TG3，保证跳跃序列表可以被同步地扫描。该发送是通过控制信道SACCH实现的，如图5a中用基站BS1中的序列发生器TGB和相应的移动台MS1-MS3中的序列发生器TG1-TG3间的虚线简要地表示的。
基站BS1中的接收机单元MEB也包括一个测量接收机MIB，它测量各个信道上的干扰值，并把测量的干扰值传递到相应的干扰序列。干扰序列以短促的间隔定期被更新。权重表的更新是通过规律地扫描被更新的干扰序列及由转换电路I/Wup这个中间媒体把序列转换为权重表而实现的。通过读出或扫描权重序列，跳跃序列表依次被定期更新，分配电路W/Hup又更新跳跃序列表。当跳跃序列表已经被更新后，通过控制信道SACCH发送表列的内容把表列的复制发送到相应的移动台。
图5b是一个功能方块图，它说明了下行链路的情况。原则上，图5b与图5a是一致的，但差别在于业务量是在下行链路，即信息从基站BS1被发送到相应的移动台MS1-MS3。与图5a的说明相似，图5b由点划线划分为两个部分，这样就把基站BS1与移动台MS1-MS3分开了。如图5b所示，信息信号C1B-C3B从基站BS1被发送到包含在发射机单元SEB中的相应的信道复用器F1B-F3B。信道复用器按照顺序从相应的跳跃序列表HL1down-HL3down指出信道，其中信息信号连续地叠加到相应的跳跃序列表中指出的信道上。然后被调制的信息信号被转送到发射机SB，然后它发射被调制的无线信号R1down-R3down，这些无线信号被发送到相应的移动台MS1-MS3中相应的接收机M1M-M3M。接收的无线信号从这儿被转送到相应的信道选择器D1M-D3M。每个信道选择器同时从相应的跳跃序列表HL1down-HL3down中指出一个信道，这些表列的复制备份在相应的移动台中也可以找到。然后按照指明的信道，相应的无线信号被解调。信息信号C1B-C3B在信道选择器的输出端再生，之后到达相应的移动台MS1-MS3的用户。应该明白，所有的无线信号R1down-R3down都可以到达所有的接收机M1M-M3M，但仅那些属于给定移动台的跳跃序列表的信道被该移动台解调。这将在下面更详细地描述。
每个接收机M1M-M3M也包括一个测量接收机，它对相应的连接测量各个信道上的干扰。这些测量接收机在图5b中没有表示出来，但原则上与图5a所示的测量接收机MIB是一致的。通过周期地在测量接收机中测量干扰值并把新的干扰值发送到相应的干扰序列IL1down-IL3down，移动台中的干扰表IL被更新。移动台中的干扰序列的备份通过控制信道如控制信道SACCH被发送到基站。这在图5b中以在相应的移动台MS1-MS3中的干扰表与基站BS1中的干扰表之间的虚线表示。
在基站BS1和移动台MS1-MS3中的一个之间的下行链路中的连接上的通信是通过使用属于该连接的跳跃序列表来实现的。移动台和基站从开始到结束相互同步地读出该连接的跳跃序列表，该过程循环重复。移动台的序列发生器TG1-TG3和基站BS1的序列发生器TGB保证跳跃序列表被同步扫描。当应该开始扫描相应的跳跃序列表时，基站的序列发生器TGB在控制信道SACCH上把信息发送到移动台的序列发生器TG1-TG3。
图6a表示转换电路I/WNup和来自图4b的上行链路IL1up-IL3up中的干扰表及权重表WL1up-WL3up。对移动台MS1-MS3与基站BS1间3个不同的连接中的每一个，把从测量接收机MIB接收的干扰值I1up-I3up存储在不同的干扰表中。上行链路上，对每条连接测量无线通信系统的所有信道的干扰值。这样干扰表的行数就与无线通信系统的信道数相同。按照下面将结合图6b描述的算法，转换电路I/Wup扫描各自的干扰表IL1up-IL3up并把干扰值转换成相应的权重值W。权重值存储在相应的权重表WL1up-WL3up，这些表列的行数也与无线通信系统的信道数相同。应该注意，干扰表和权重表的行数不需要与无线通信系统PLMN的信道数相同。
图6b表示把干扰值转换或变换为权重值的一个算法。权重值也被归一化，这样这些值将在0和1之间。根据图中说明的转换曲线61，所选择的干扰值Ij被转换为相应的非归一化的权重值Uj。在本例的情况中，曲线61是单调下降的，虽然它可能是其它形状，如图6c所示的3个曲线64、65、66。按照曲线61，干扰值Ij的强度越大，干扰值Ij就被划分成越低的非归一化权重值Uj。按照图6b，曲线61可以按具有多个行的离散值存储在存储寄存器62中。寄存器中的每一行放一个干扰值Ij和一个相应的非归一化的权重值Uj。然后在包含在转换电路I/Wup的归一化电路中，非归一化的权重值Uj被归一化成归一化的权重值Wj。对一条连接每个非归一化的权重值Uj在归一化电路63中被所有非归一化的权重值的和相除。例如，在上行链路上，对移动台MS1和基站BS1间的连接，不同的信道上的干扰值I1up通过使用曲线61和寄存器62被转换成相应的非归一化权重值。非归一化的权重值依次被转换或变换为归一化的权重值Wj。权重归一化算法具有形式Wj=UjΣj=1NUj----(1)]]>其中N是系统中不同的信道的数量。
干扰表IL1down-IL3down在下行链路中以相应的方式被变换为权重值表WL1down-WL3down。区别在于干扰是在包含在相应的移动台MS1-MS3中的接收机M1M-M3M中的干扰接收机中测量。下行链路干扰表建立在每个移动台MS1-MS3中被建立，通过在控制信道SACCH上发送干扰值，这些表列的备份被发送到基站BS1。转换到权重值按照与上面参考图6a和6b描述的相同的方式实现把干扰值转换为权重值。
图6c表示3个不同的转换曲线64-66。曲线64是一条具有负斜率的直线，其中干扰值Ij和非归一化的权重值Uj是成反比例的。曲线65是一种阶梯形曲线，其中干扰值被分成不同的间隔。不同的间隔与不同的权重值关联。在给定的间隔内分配相同的权重值给干扰值。曲线66原则上是一个四分之一圆曲线。
干扰表被周期性地更新，例如每20毫秒。由信道上的暂时扰动引起的干扰值的暂时改变会导致干扰表中的比较大的改变。当暂时扰动x消失后，干扰值回到更正常的电平，其中干扰表中又会发生比较大的改变。如图8中所示，平均值电路可以用作避免会对干扰表产生过多影响的暂时扰动。干扰值I被在第一个乘法器81中乘以反馈常数α。信号I×α被转送到乘法器81的输出端，并被加法器82接收，它又产生应该干扰的平均值Im。该平均值通过时延电路84和第二个乘法器83被反馈到加法器82。第二乘法器83把延迟的干扰的平均值乘以一个因子1-α。干扰的平均值成为所有的前面测量的干扰值的滑动平均值。当反馈常数α比较小时，如1/1000，在暂时测量的干扰值将仅以因子1/1000影响平均值之处得到一个滑动平均值。原则上，平均值电路80可以被认为是专用滤波器，它滤掉干扰。新的干扰值I以频率fm输入，fm与反馈常数α成反比例。
通过把干扰值输入到转换电路I/W，然后转换电路转送相应的权重值，这样权重值WL被周期性地更新。更新与被输入干扰的频率即频率fm以相同的频率实现。
通过把权重值从权重表WL输入到分配电路W/H，按照更新的权重值，分配电路把信道号转送到跳跃序列表，这样跳跃序列表就以相应的方式被更新，下面将更详细地描述。
干扰表IL和权重表WL的行数与无线通信系统中的信道数，如100相同。
跳跃序列表有多得多的位置，如1000个位置。分配电路W/H将信道放入跳跃序列表中的某个位置。信道可以出现在同一个跳跃序列表的几个位置。一个信道出现在一个跳跃序列表中的次数归根到底将依赖于该信道的记录权重值。高权重值表示该信道将在跳跃序列表中出现得多一些。例如，如果对一条给定的连接，一个信道已经被分配了一个归一化的权重值1/2，平均来说，该信道将在相应的跳跃序列表中每隔一个位置重复出现。当跳跃序列表包含1000个位置，这将意味着该信道在这1000位置中的500个位置出现。0权重值将意味着该信道在跳跃序列表中将找不到。
图11是流程图，它说明了本发明中对上行链路中的信道跳跃的一个方法，它在原则上与说明参考图5a描述的方法是是一致的。图11中所示的流程图在阶段100开始，并且在阶段102继续，在阶段102在测量接收机MIB中测量干扰值I。在移动台MS1-MS3与基站BS1间的不同连接上对所有的信道测量干扰。在阶段。104，测量的干扰值I被存储在干扰表IL1up-IL3up中。不同的连接具有不同的干扰表。在阶段106，干扰值在转换电路I/Wup中被转换成相应的权重值W，这些权重值W在下面的阶段108中被存储在权重表WL1up-WL3up中。在阶段110，权重值被读进分配电路W/Hup，它把信道分配给移动台MS1-MS3与基站BS1间的相应的连接，这些分配的信道在下面的流程图中的阶段112被存储在跳跃序列表HL1up-HL3up中。然后，该方法在阶段114继续，其中按照生成的跳跃序列表实现信道跳跃。该方法在阶段116终止，然后周期性地重复。图11描述了上行链路中的一种方法。下行链路这种方法以相似的方式实现，因此将不再详细描述。
分配电路W/H安排信道，以使同一个信道不会出现在一个或多个跳跃序列表中的同一个位置。这避免了信道碰撞，即在同一个小区中的两条或多条连接同时使用同一个信道。
图10更详细地说明了图4b中的分配电路W/Hup。跳跃序列表中的归一化的权重值依次输入到一个乘法器91中，它把权重值乘以一个对应于跳跃序列表HL1up的行数的因子M。在该实现方案的情况下，跳跃序列表HL1up包括1000行。乘积被舍入成一个偶数，并且被转送到一个随机数发生器92，它产生1-M间互相不同的随机数，随机数的个数同插入的权重值与M的乘积相同。然后产生的随机数被存储在存储电路93中，它又把属于插入的权重值的信道放入跳跃序列表中由随机数所标记的那些行。然后对权重表WL1up中的相关信道的所有的权重值重复这一过程。例如，信道K1的权重值0.1被读入乘法器M，然后乘法器把因子0.1×1000＝100传递到随机数发生器92，然后随机数发生器产生100个1-1000间的随机数。然后产生的随机数被插入到存储电路93，它把信道K1放入跳跃序列表的1000个位置中的100个。该过程对信道K2重复，对K2产生300个不同的随机数。这些随机数也是与前面产生的随机数不同的，这样就不会两个信道被分配到跳跃序列表HL1up中的相同的位置。
对权重表WL2up和WL3up以相应的方式分别生成跳跃序列表。相同的信道号有时会重复出现在各个跳跃序列表的某些位置。例如，信道K1可能都放在跳跃序列表HL1up和跳跃序列表HL2up的位置15。然而，发生这种情况的风险是非常小的，而且如果发生，则通信中几乎察觉不到这一干扰。
另一种方法是，对信道排序，这样信道K1被放在100个首位置，信道K2被放在下面的300个位置等等。为了避免不同跳跃序列表中的信道间的碰撞，不同跳跃序列表的各个信道组在位置上要错开，这样同一个信道组将不与另一个跳跃序列表中的相同的信道组重叠。
图12是说明了本发明中把上行链路中的信道分配到跳跃序列表中的方法的流程图。该方法对应于图10的描述，图10描述了分配电路W/Hup及其功能。该方法在阶段200开始，直到阶段202，在这儿权重表WL1up-WL3up中的权重值W被插入复用器91。在阶段204，被插入的权重值逐个乘以因子M，M是一个整数并且等于跳跃序列表中的行数。在下面的阶段206，因子M和不同的权重值间的乘积M×W被逐个插入到随机数发生器32。该方法继续到阶段208，这儿产生1到M间的随机数。随机数是整数并且产生的随机数的个数与因子M×W一致。然后对不同的信道产生的随机数在阶段210被存储在存储电路93中。存储在存储电路93的随机数然后用在阶段212把跳跃序列表HL1up-HL3up中的信道存储在由生成的随机数给出的位置。该方法在阶段214终止，但周期性地重复。下行链路的方法是差不多的，将不再详细地描述。
图6d说明了上行链路中干扰值I如何在测量接收机MIB中测量的。测量接收机MIB包含在基站BS1的接收机单元MEB中。测量接收机从各个移动台接收干扰值并且在电路67中对来自各个移动台的干扰IL1up-IL3up进行排序。然后测量值被发送到各个干扰表，并存储在那儿。
当所有的连接在上行链路和下行链路都要分配唯一的跳跃序列表，则需要比较复杂的计算和信号处理。通过引入下面将更详细描述的公用表列，可以简化这些计算。下面将描述一个简化的实现方案。
在基站BS1中，对无线通信系统PLMN访问的所有的信道测量并寄存上行链路的干扰，正如前面参考图5a描述的。因为上行链路的干扰对小区CELL1中所有的连接是相同的，就可以按照图9a在上行链路对这些连接使用公用的干扰表IL4up。例如，基站BS1和移动台MS1间在上行链路的连接与基站BS1和移动台MS2间在上行链路的连接具有相同的干扰。基站BS1能访问系统中所有的信道，在公用的干扰表IL4up中寄存及放置上行链路的干扰。
按照下面的简化实现方案寄存下行链路的干扰。对于基站BS1和移动台MS1-MS3间在下行链路的连接测量干扰，并按与参考图5b所描述的相同的方式被存储在干扰表IL1down-IL3down中。然后产生一个干扰表IL4down作为下行链路中所有干扰值的平均值。对每个信道产生一个平均值，这样如干扰序列IL4down中的信道K1的干扰值就成为干扰表IL1down-IL3down中该信道干扰值之和的三分之一。因此，对于上行链路IL4up有一个干扰表，对下行链路IL4down有一个干扰表。按照图9a，从这些表列形成一个公用的干扰表IL4max，对来自上行链路IL4up和下行链路IL4down中的一个干扰表的每个信道，干扰表IL4max包括最高的干扰值。因此，就产生了单个干扰表ILmax，它包含小区CELL1中，对于上行链路和下行链路的所有连接的各个信道的干扰值。
从表列ILmax中选择最好的即那些具有最低干扰值的信道。所选择的信道的数量等于小区CELL1中连接的数量。该例子包括三条连接，因而选择3个信道。分配同样的大权重值给被选择的信道，并且权重值的和等于1。因此，在本例中，这些信道每个被分配了一个权重值1/3。现在，对3个不同的连接实行信道跳跃，这样每条连接将以相同的大概率在所有的被选择的信道间跳跃，例如按照图9d中所示的跳跃时间表。跳跃时间表将循环重复，这样第一条连接将使用跳跃序列1，2，3，1，2，3…，第二条连接将使用跳跃序列3，1，2，3，1，2…，并且第三条连接将使用跳跃序列2，3，1，2，3，1…，从图9d中可以看得很清楚。
图9d所示的跳跃时间表HS1包括干扰已经在上行链路或下行链路信道被测量的信道。例如当一个信道的干扰在上行链路测量之后，下行链路的连接的信道通过使用所谓的双工间隔获得。当知道了上行链路的信道，系统就可以知道相应的下行链路的信道，因为上行链路和下行链路的信道被隔开了一个系统所知道的间隔。在FDMA系统中，该间隔等于一个无线信道间隔，而TDMA系统中的间隔可能包括一个无线信道间隔、一个时隙间隔或它们的组合。
另一种实现方案，当干扰被寄存后，基站BS1决定一信道是否在小区CELL1中被使用。下面要对此进行解释。
按照下面参考图9d的描述，寄存下行链路中连接的干扰。基站信道被划分为两组，A和B。第一个组A包括小区中使用的信道而另一个组B包括小区中不使用的信道。第一组中，对每条连接，不同信道上的干扰以周期性的时间间隔寄存在移动台，这些寄存的干扰值通过一个控制信道被发送到基站。在基站中未使用的第二组信道上测量干扰/信号强度SS。第二组B中的信道上的干扰没有第一个组A中的信道上的干扰测量的次数多。
在分布在小区中并连接到基站的测量设备的辅助下，可以用另一种方法记录下行链路的干扰。这能够在给定的区域绘出下行链路的干扰状况，即使在该区域没有活动的移动台。
仅当移动台本身使用第一个组A的信道时，移动台才测量下行链路的该信道上的干扰。剩余的时隙测量另一个组B的信道中的信号强度。以这种方式，对于测量或确定一个小区中的干扰状况，需要较少的容量。
每个移动台建立一个干扰序列并通过控制信道把C/I值和基站所使用的下行链路的那些信道上的信号强度SS，即第一个组A中的信道和基站没有使用的那些信道即第二组B的信号强度，报告给基站BS1。
图7表示在上行链路的测量接收机MIB中干扰值I是如何测量的。测量接收机MIB包括在基站BS1中的接收机单元MEB中。当一个信道被占用并且该信道上的干扰同时被记录后，希望通过该信道被发送的实际的语音信号也被认为是干扰信号。然后测量接收机补偿语音信号所导致的干扰，这样仅记录了无用的干扰。假设，信道K1用在移动台MS1和基站BS1间的上行链路。而且假设上行链路方向移动台MS2和基站BS1间的连接在信道K1上的干扰是应该记录的。测量接收机将从总的记录的干扰值中减去信号强度SS，它来自从移动台MS2发送到基站BS1的语音信号。该补偿可以按照图7实现。测量接收机MIB包括一个第一记录电路71，它记录如信道K1的误比特率BER，并把该值转换为一个相应的C/I值。第二记录电路72记录从第一记录电路71得到的C/I值，并且记录信号强度SS。然后第二记录电路72的输出转送信道的干扰值Ij。当进行记录的时候，如果该信道被占用，则对信号强度SS进行补偿，而当该信道未被占用时，信号强度是0。
当更新干扰值时，属于第二组B的信道上的干扰没有属于第一组A的信道上的干扰测量的次数多，考虑上述事实，按照图8改正反馈常数α。
从公用的干扰表ILmax选择最好的信道，并且以上述方式产生一个跳跃时间表。
上面的例子包括小区CELL1中的3个连接。很自然，实际上，连接的数量可能会更多。跳跃时间表可以被扩展以被用于更多条连接，例如7条连接。选择的信道数将等于属于所考虑的基站BS1的小区中的连接数，即7条连接。
按照简化的实现方案，给所选择的信道每个分配相同大小的权重值，并且安排在权重表中。权重值被归一化，这样权重值的和将是1，并且给每个选择的信道分配权重1/7。
现在，对7条不同的连接使用信道跳跃，这样每条连接在所有选择的信道间以相同的概率跳跃，例如按照图9c所示的一个跳跃时间表HS2。按照对应参考图9d的跳跃时间表HS1描述的方式，跳跃时间表HS2循环重复。
在本发明的另一个实现方案中，仅使用测量的干扰值低于一个给定的阈值的那些信道。这可能导致某些信道被阻塞并从跳跃序列表中被排除。
传统的移动无线系统的基站是永久的或固定的。然而，本发明也可以应用在基站可以移动的移动无线系统中。当需要在不同的地方暂时提高通信容量，这是适用的。
应该明白，本发明不仅限于在前面描述和说明的示范性的实现方案，还可以在下面的权利要求的范围内进行变动。
权利要求
1.无线通信系统(PLMN)中信道跳跃的一种方法，其中该系统(PLMN)至少包括一个主站(BS1)和一个从站(MS1)，通过无线信道(K1-K4)媒介在它们之间可以建立无线连接，其特征在于采用的步骤为-对不同的无线信道测量信道质量参数(I，C/I，BER)；-生成跳跃序列表，这样这些信道将在相应的跳跃序列表中重复出现一些次数，这些次数依赖于相应信道的测量的质量参数(I，BER，C/I)；-按照对在主无线站(BS1)和上述的至少一个从站(MS1)间通信的每条连接生成的跳跃序列表，在这些信道间跳跃。
2.优化无线通信系统(PLMN)中信道的利用率的一种方法，其中该系统(PLMN)至少包括一个主无线站(BS1)和一个从无线站(MS1)，通过无线信道(K1-K4)媒介在它们之间可以建立无线连接，其特征在于采用的步骤为-对单个无线信道测量信道质量参数(I，C/I，BER)；-生成跳跃序列表，这样这些信道将在相应的跳跃序列表中重复出现一些次数，这些次数依赖于相应信道的测量的质量参数(I，BER，C/I)；-按照对在主无线站(BS1)和上述的至少一个从无线站(MS1)间通信的每条连接生成的跳跃序列表，在这些信道间跳跃，这样使信道利用率得到优化。
3.降低无线通信系统(PLMN)中无线连接上的干扰的一种方法，其中该无线系统(PLMN)至少包括一个主无线站(BS1)和一个从无线站(MS1)，通过无线信道(K1-K4)媒介在它们之间可以建立无线连接，其特征在于采用的步骤为-对单个无线信道测量信道质量参数(I，C/I，BER)；-生成跳跃序列，这样这些信道将在相应的跳跃序列中重复出现一些次数，这些次数依赖于相应信道的测量的质量参数(I，BER，C/I)；-按照对在主无线站(BS1)和上述的至少一个从无线站(MS1)间通信的每条连接生成的跳跃序列，在这些信道间跳跃，这样可以减小无线连接上的干扰。
4.在无线通信系统(PLMN)中切换信道的一种方法，其中该无线系统(PLMN)至少包括一个主无线站(BS1)和一个从无线站(MS1)，通过无线信道(K1-K4)媒介在它们之间可以建立无线连接，其特征在于采用的步骤为-对单个无线信道测量信道质量参数(I，C/I，BER)；-以一种方法生成跳跃序列表，这样这些信道将在相应的跳跃序列中重复出现一些次数，这些次数依赖于相应信道的测量的质量参数(I，C/I，BER)；-按照对在主无线站(BS1)和上述的至少一个从无线站(MS1)间通信的每条连接生成的跳跃序列表，在这些信道间跳跃，使信道得到切换。
5.按照权利要求1，2，3或4的一种方法，其特征在于，产生跳跃序列表是通过-按照测量的信道质量参数(I，BER，C/I)分配单个信道的权重值(W)；而且-按照分配的权重值(W)，产生上述的跳跃序列表(HL)。
6.按照权利要求5的一种方法，其特征在于，在权重值表列(WL)中按强度的下降次序安排分配的权重值(W)。
7.按照权利要求5或6的一种方法，其特征在于，权重值(W)决定一个信道在跳跃序列表(HL)中出现的次数。
8.按照权利要求5、6或7的一种方法，其特征在于，把权重值(W)归一化，这样权重表(WL)中的权重值(W)之和将是1。
9.按照权利要求1-8中任一个的一种方法，其特征在于，用测量接收机(MIB)测量信道质量参数(I，BER，C/I)。
10.按照权利要求1-9中任一个的一种方法，其特征在于，信道质量参数(I，BER，C/I)是有用信号强度和干扰信号强度(C/I)的比率。
11.按照权利要求1-9中任一个的一种方法，其特征在于，信道质量参数(I，BER，C/I)的要素是干扰(I)。
12.按照权利要求1-9中任一个的一种方法，其特征在于，信道质量参数(I，BER，C/I)的要素是误比特率(BER)。
13.在无线通信系统(PLMN)中信道跳跃的一种装置，其中该无线系统(PLMN)至少包括一个主无线站(BS1)和一个从无线站(MS1)，通过无线信道(K1-K4)媒介在它们之间可以建立无线连接，其特征在于-该系统包括用以测量单个无线信道(K1-K4)的信道质量参数(I，BER，C/I)的测量接收机(MIB)；-系统包括转换电路(I/W)和分配电路(W/H)，用于生成跳跃序列表，这样这些信道(K1-K4)将在相应的跳跃序列中重复出现一些次数，这些次数依赖于相应信道的测量的质量参数(I，BER，C/I)；-调整系统，使其按照对在主无线站(BS1)和上述的至少一个从无线站(MS1)间通信的每条连接生成的跳跃序列表，在这些信道(K1-K4)间跳跃。
14.按照权利要求13的一种装置，其特征在于使转换电路(I/W)和分配电路(W/H)按照测量的信道质量参数(I，BER，C/I)给单个信道分配权重值(W)并且按照分配的权重值(W)产生上述跳跃序列表(HL)。
15.按照权利要求14的一种装置，其特征在于，按强度的降序将分配的权重值(W)安排到权重表(WL)中。
16.按照权利要求14或15的一种装置，其特征在于，权重值(W)决定一个信道在跳跃序列表(HL)中将出现多少次。
17.按照权利要求14、15或16中任一个的一种装置，其特征在于，通过归一化电路(63)使权重值(W)归一化，这样权重表(WL)中的权重值的和等于1。
18.按照权利要求13-17中任一个的一种装置，其特征在于，信道质量参数(I，C/I，BER)的要素是有用信号强度和干扰信号强度(C/I)的比率。
19.按照权利要求13-17中任一个的一种装置，其特征在于，信道质量参数(I，C/I，BER)的要素是干扰(I)。
20.按照权利要求13-17中任一个的一种装置，其特征在于，信道质量参数(I，C/I，BER)的要素是误比特率(BER)。
全文摘要
在移动电信系统中实现跳频及在时分复用信道(K1，K2，...)间跳跃。为在信道间跳跃，对每条连接建立跳跃序列，因此提高了系统中信道的利用率。对于一个基站(BS1)与多个移动台间的每条连接在信道(K1，K2，...)上测量干扰(I)。这些连接是双向的，具有一条上行链路与一条下行链路。对每条连接，测量的上行链路和下行链路的干扰值分别被存储在一个干扰表(IL)中。该图表示出了上行链路的3个干扰表(IL文档编号H04B1/69GK1164303SQ9519416
公开日1997年11月5日 申请日期1995年7月13日 优先权日1995年7月13日
发明者C·H·安德森, K·M·阿尔姆格雷 申请人:艾利森电话股份有限公司