专利名称：多频分配系统的覆盖优化方法
技术领域：
本发明一般地涉及无线通信，特别是多频分配系统(multi-FA)的覆盖优化方法。
在码分多址(CDMA)无线通信系统中，利用扩频技术使相同的频谱能够支持多个通信信号。CDMA的使用产生了比使用其它多址接入技术获得的频谱效率高得多的频谱效率，从而使系统用户容量增加。
通常，CDMA基站仅使用单CDMA频带支持对小区内的用户台的通信。然而，在大电话话务容量存在的地理环境区域中，例如城市中心，使用容纳大量用户的多频分配(multi-FA)方法。由于使用多-FA方法，两个或多个射频(RF)信道同时工作，其每个RF信道经CDMA支持多通信信号。实际上，重要的是保持频率分配的近似相等的地理覆盖。以这种方式，每个频率分配的系统资源也被均匀地使用；因而，在分配的频带中均等地分布用户负载。
在典型的CDMA系统中，每个基站在导频信道上(使用与相关业务信道相同的频带)发射唯一的导频信号。导频信号是每个基站使用公共伪随机噪声(PN)扩展码连续发射的未调制的、直接序列的扩频信号。每个基站或基站扇区发射在时间上偏离其它基站或基站扇区的公共导频序列偏移。用户台可以根据从基站接收的导频信号的代码相位偏移来识别基站。导频信号还提供了相干解调的相位基准和在越区切换确定中使用的信号强度测量的基础。在多FA系统中，每个频带具有它自己的导频信道。实际上，确定相对于业务信道的导频信道的功率分配是必需的。
通常，执行下列的测试以在多FA系统中保持每个频率分配的覆盖1．前向链路(基站到用户台)-业务信道校准；-确定发射中频(TxIF)电平的输出特性；-频率准确度测试；-导频时间误差；-导频信道与代码信道间的时间误差；-寄生测量；-总功率测量；-导频功率测量。2．反向链路(用户台到基站)-接收(Rx)IF电平的输出特性；-自动增益控制(AGC)测量；-RxIF(接收中频)电缆检验。
如果上述测试满足预定的技术要求，则保持用于相关的频率分配的覆盖。
保持每个频率分配的均等覆盖一种方法如下(1)在基站，为当前操作中的每个扇区的第一频率分配FA#1确定发射衰耗器值“Tx_Atten”。(Tx_Atten的值控制发射功率电平的调整)；(2)测量每个当前操作扇区的FA#1的输出RF发射功率；(3)设置第二频率分配FA#2的Tx_Atten的值等于FA#1的值；(4)测量每个扇区的FA#2的输出RF发射功率，并通过调整FA#2的TxAtten的值使其与FA#1的RF输出相等；(5)使FA#2的Tx_Atten的最终值最佳；和(6)例如向管理基站管理器(BSM)的参数的操作人员输出FA#2的Tx_Atten的最佳值。
对于CDMA系统来说，上述传统优化方法仅局限于所有基站中有恒定数的RF信道的情况。
对于处理低业务量的基站来说，如对于位于城市外区的基站来说，不需要提供大量的频率分配。然而越区切换问题也许会发生在具有不同数量频率分配的邻近基站之间。例如，假定两个基站A和B相邻，FA#1和FA#2在基站A中使用，但只有FA#1在基站B中使用。当移动台调谐到基站A的FA#2时，移动台不能搜索基站B的导频。因此，当移动台朝基站B运动时，不能执行对基站B的越区切换(缺少处理这种情况的方法)，并且很可能因线路恶化而使呼叫中断。为了解决这一问题，像上述情况的处理低业务量的基站可以采用为越区切换利用导频信道而不是业务信道的方法。这种频率分配有时被称作伪频率分配。用于该越区切换的“伪导频信道”是伪频率分配内，它是低业务量基站不使用的频带(例如，在上述实例的FA#2内)。
美国专利第5,649,000号涉及相似的越区切换问题，它公开了一种在CDMA蜂窝电话系统中提供不同频率越区切换的方法。移动单元测量从周围基站发出的所有导频信号强度。当所有导频信号低于阈值时，由移动单元开始进行不同频率越区切换，或考虑给于周围基站的频带占用状况和从移动单元报告的强度信息由系统控制器开始进行不同频率越区切换。
本发明的目的是提供一种优化利用伪导频的多频分配无线通信系统的每个频率分配的地理覆盖的方法。即使当基站具有不同数量的频率分配时，也可以通过均衡用于邻近基站间的每个频率分配的越区切换边界优化覆盖。按照这种方式，频带中的用户负载被均等地分配，以便每个FA的系统资源以更均匀的方式被使用。对于多FA CDMA系统来说，该方法特别有利。
在本发明的说明性实施例中，提供了一种均匀使用利用伪导频信道的多FA无线通信系统的每个频率分配的系统资源的方法。该通信系统包括第一基站，它用于至少使用第一频率分配(FA#1)和第二频率分配(FA#2)向用户终端发射通信信号。第二基站使用比FA#2更频繁使用的FA#1向用户终端发射通信信号。第二基站具有用于FA#2的越区切换的FA#2的伪导频。通过发射具有比第二基站的FA#1处的导频信道的RF功率低的伪导频，该方法在FA#1和FA#2使第一基站的覆盖相等。在当FA#1的通信业务和相关干扰比FA#2的更多的环境中，该伪导频RF功率在FA#1和FA#2足以使第一与第二小区间的越区切换边界基本上相等。
为了更好地理解本发明，下面参照附图解释示范性的实施例，在附图中相同的参考标号代表相似或相等的特征，附图中
图1示出了无线通信系统的小区安排和相关的越区切换区域；图2示出了在功率分配对伪导频的比值为0.15的情况下的越区切换开始区域；图3示出了在功率分配对FA#2的伪导频的比值为0.1215的情况下的越区切换开始区域；和图4是根据本发明用于均衡多频率分配系统的不同频率的越区切换边界的示意性方法的流程图。
下面结合CDMA无线通信系统说明本发明的优选实施例。然而本发明也可以在其它类型的系统，如频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)系统中实施。
图1示出了CDMA无线通信系统的小区安排。每个基本六边形的小区如100、200内的移动用户台由相关的基站如BS0、BS1提供服务。小区间的重叠区域代表软越区切换区域，由实线确定的地理区域如101、102、103代表扩展的覆盖区域。在所示的实例中，除小区200的基站BS1外的所有基站都支持频率分配FA#1和FA2；基站BS1仅使用FA#1。基站BS1还包括在FA#2的伪导频信道，以使用FA#2支持从基站的越区切换。
如果相同量的功率被分配到基站BS0的FA#1和FA#2的导频信道上和分配到基站BS1的伪导频信道上，则与FA#1相比，FA#2的小区区域可以增加(到区域110)。这种增加的原因是由于在基站BS1中没有FA#2的业务信道(除伪导频信道外)，因此使用FA#2的干扰效应比使用FA#1的干扰效应低。所以，如图1所示，假定1)FA#2的越软区切换区域增加；2)移动台从小区100移动到小区200；和3)使用FA#1和FA#2的移动台使用相同的越区切换参数，则使用FA#2的移动台比使用FA#1的移动台更早地请求越区切换。也就是说，使用FA#2的移动台在边界线107上请求越区切换而不管FA#1是否正使用，越区切换请求出现在边界105上。因此，相对于FA#2的负载，基站BS0的FA#1的负载增加了。
根据本发明，可通过均衡FA#2的越区切换区域与FA#1的越区切换区域来避免这种不等负载。这可以由基站BS1(在FA#2上)发射比FA#1上的实际导频的RF功率低的伪导频来完成。另一方面，基站BS0用相同的RF功率在FA#1和FA#2上发射其导频。因此，在小区100中向小区200移动的用户将在相同的点开始越区切换，而不考虑用户正在使用哪个频率分配。
下面将说明确定伪导频功率分配比率的示意性方法。该方法需要为利用伪导频的基站计算代表FA#1和FA#2的服务区域的路径损耗。通过把这些计算的路径损耗设定为相互相等，确定伪导频功率分配比值的最佳值，以均衡越区切换开始边界。在图1中，假定在P点的移动台从小区100移动到小区200，在这里P是离基站BS0的距离r和离基站BS1的距离r｀，则到BS0的路径损耗被指定为L0(r)和到基站BS1的路径损耗被指定为L1(r｀)。
根据下列公式，FA#1的小区200(或201)中的基站BS1的前向链路服务区域以路径损耗L(r(FA1,1))的形式表示L(r(FA1,1))=(EcIt)NoWPtGcGm[ξpilot,(FA1,1)-(EcIt)(1F1-ξpilot,(FA1,1))]-----(4)]]>
其中，F1是在离FA#1的基站的距离r处的频率重用效率，Pt是总的基站发射功率，Gc是包含馈线电缆损耗的基站天线增益，Gm是包含馈线电缆损耗的移动台天线增益，Ec是每片码(chip code)的能量，It是作为公共小区干扰、其它小区干扰和背景噪声的总和的总干扰，No是热噪声密度，W是信道带宽，ξpilot,(FA1,1)是分配给基站BS1中FA#1的导频信道的功率与总的基站发射功率Pt之间的比值，和Ec/It是由导频信道功率分配比值为ξpilot,(FA1,1)的移动台接收的导频信道信号(用于由基站BS1发射的FA#1)的强度。
根据下列公式，用于FA#2的基站BS1的前向链路的服务区域以路径损耗L(r(FA2,1))的形式表示L(r(FA2,1))=(EcIt)NoWPtGcGm[ξpilot,(FA2,1)-(EcIt)(ξpilot,(FA2,1)+ξpaging+ξsync)(1F2)+(EcIt)ξpilot,(FA2,1)]]]>其中，F2是在离FA#2的基站BS1的距离r处的频率重用效率，ξpaging是分配给寻呼信道的功率比值，ξsync是分配给同步信道的功率比值，ξpilot,(FA2,1)是分配给基站BS1中FA#2的导频信道的功率与总的基站发射功率Pt之间的比值，和Ec/It是由导频信道功率分配比值为ξpilot,(FA2,1)的移动台接收的导频信道信号(即，伪导频信号，用于基站BS1发射的FA#2)的强度，和其它参数参照上述公式(1)确定。
因此，满足L(r(FA1,1))=L(r(FA2,1))条件的ξpilot,(FA2,1)的值可以由下列公式展开ξpilot,(FA2,1)=(1+EcIt)ξpilot,(FA1,1)-(EcIt)(1F1-1F2(ξpaging+ξsync))1+EcIt-EcIt·1F2--(3)]]>(3)其中，Ec/It是伪导频信道信号的强度，其它参数同上。
因此，伪导频的功率分配比值由Ec/It的阈值和F1及F2的值确定，它足以使使用伪导频的FA#2的越区切换开始区域与FA#1的相等。
ξpilot,(FA2,1)的值可以通过在FA#1的值为阈值T_ADD的位置上替换公式(3)中的F1和F2的值来推导出。(在CDMA系统中，当移动台接收的RF通信信号功率低于阈值T_ADD时，该移动台被称作越区切换候选台。)F2的值根据ξpilot,(FA2,1)值的变化而改变，所以F2的值通过替换ξpilot,(FA2,1)的值而得出。然后，重复计算以找出ξpilot,(FA2,1)的值，以推导出收敛值。从上述计算导出的ξpilot,(FA2,1)的收敛值是0.121475(用于由以下参数值确定的特定情况)。
计算上述状态的FA#2的伪导频的功率分配比值的系统环境实例如下(1)小区半径3000m(2)基站的最大发射功率25W(3) FA#1的导频功率分配比值0.15(4)FA#1和FA#2的伪寻呼功率分配比值0.63×ξpilot,(FA1,1)=0.0945(5)FA#1和FA#2的同步功率分配比值0.20×ξpilot,(FA1,1)=0.30(6)T_ADD=-15dB(7)满负载条件。
图2示出了在伪导频的功率分配比值为0.15的情况下的越区切换开始区域；图3示出了在伪导频的功率分配比值为0.1215的情况下的越区切换开始区域。从图中可以看出在这个例子中，对于0.1215的伪导频比值来说，越区切换开始区域FA#1(HSFA#1)与越区切换开始区域FA#2(HSFA#2)更接近一致。
如上所述，如果就标准导频信号而言把相同功率分配给伪导频，则FA#2的越区切换区域就增加到超过了FA#1的越区切换区域。然而，根据本发明，如果使用以上导出的伪导频功率比值，则可以知道FA#2的越区切换开始区域与FA#1的越区切换开始区域一致。
通过使用上述建立的伪导频功率分配比值，多FA环境的覆盖优化可以根据图4所示的以下步骤来执行在步骤S2中，以传统方式确定前向和反向链路的路径损耗，但使用根据上述公式(1)-(3)建立的伪导频的功率分配比值。然后，在步骤S4中测量FA#1和FA#2输出的RF功率(当用户未占用它时)。如果FA#1和FA#2的功率输出相等，则该输出可以通过改变FA#1和/或FA#2的Tx_Atten来调整(步骤S6)。这里应注意的是，“Tx_Atten”代表基站的发射衰减器的值。不同的发射衰减器被用于每个频率分配。对于该示意性实施例的基站BS1来说，FA#2的Tx_ten的值确定伪导频的RF输出功率，而FA#1的Tx_Atten确定FA#1的业务信道和导频信道的RF输出功率。
在步骤S8中，确认在当前操作中的每个扇区的FA#2的Tx_Aeetn值。然后，在步骤S10中根据伪导频功率分配比值用预定量(例如约1dB)调整FA#2的Tx_Atten值，使得伪频率分配(在FA#2)的输出小于FA#1的输出。
从上述说明中可以看出在多FA环境特别是在两个FA系统环境中，通过确定足以使公共FA的覆盖与伪FA的覆盖相等的伪导频的功率分配比值，本发明能够均匀地使用现有的公共频率分配的系统资源。
本发明可采用各种变形和其它形式，这里已经用附图和详细说明的示例方式示出了特定的实施例。但是，应理解的是本发明不局限于公开的特定形式，相反，本发明覆盖了落入由所附权利要求书限定的本发明精神和范围内的所有变形、等同物和替代。
权利要求
1．一种在至少具有分配给相应地区小区的第一和第二基站的多频率分配通信系统中均衡在第一频率分配(FA#1)和第二频率分配(FA#2)的所述第一基站中的覆盖的方法，所述第一基站至少使用FA#1和FA#2向用户终端发射通信信号，所述第二基站使用比FA#2更频繁使用的FA#1向用户终端发射通信信号，所述第二基站具有用于在FA#2处越区切换的FA#2的伪导频，所述方法包括用比所述第二基站在FA#1的导频信道低的射频功率发射所述伪导频，并且在当FA#1的通信业务和相关干扰比FA#2的更多的环境中，所述伪导频足以使在FA#1和FA#2处的第一与第二小区间的越区切换边界基本上相等。
2．根据权利要求1所述的方法，其中所述通信系统是码分多址(CDMA)系统。
3．根据权利要求1所述的方法，其中用实质上相等的RF功率在FA#1和FA#2发射所述第一基站的导频信道信号。
4．根据权利要求1所述的方法，其中根据伪导频功率分配比值确定所述伪导频的所述RF功率，所述伪导频功率分配基于下列的FA#1的所述第二基站服务区域的路径损耗L(r(FA1,1))的计算L(r(FA1,1))=(EcIt)NoWPtGcGm[ξpilot,(FA1,1)-(EcIt)(1F1-ξpilot,(FA1,1))]]]>其中，F1是在离FA#1的所述第二基站的距离r处的频率重用效率，Pt是基站发射功率，Gc是包含馈线电缆损耗的基站天线增益，Gm是包含馈线电缆损耗的移动台天线增益，Ec是每个片码(chip code)的能量，It是作为小区干扰、其它小区干扰和背景噪声的总和的总干扰，No是热噪声密度，W是信道带宽，ξpilot,(FA1,1)是在所述第二基站中分配给FA#1的导频信道的功率比值，和Ec/It是从移动台接收的导频信道信号的强度。
5．根据权利要求4所述的方法，其中FA#2的所述第二基站前向链路的服务区域的路径损耗由下式确定L(r(FA2,1))=(EcIt)NoWPtGcGm[ξpilot,(FA2,1)-(EcIt)(ξpilot,(FA2,1)+ξpaging+ξsync)(1F2)+(EcIt)ξpilot,(FA2,1)]]]>其中，F2是在离FA#2的所述第二基站的距离r处的频率重用效率，ξpilot,(FA2,1)是分配给第二基站中的FA#2的导频信道的功率比值，ξpaging是分配给寻呼信道的功率比值，ξsync是分配给同步信道的功率比值，和Ec/It从移动台接收的导频信道信号的强度。
6．根据权利要求5所述的方法，其中均衡所述覆盖的伪导频功率分配比值ξpilot,(FA2,1)的值由以下公式确定ξpilot,(FA2,1)=(1+EcIt)ξpilot,(FA1,1)-(EcIt)(1F1-1F2(ξpaging+ξsync))1+EcIt-EcIt·1F2]]>
7．一种优化无线通信系统的多频率分配系统覆盖的方法，用于均衡每个频率分配的覆盖，所述无线通信系统至少包括分配给相应地区小区的第一和第二基站，所述第一基站至少使用第一频率分配(FA#1)和第二频率分配(FA#2)向用户终端发射通信信号，所述第二基站使用基本上比所述FA#2更频繁使用的所述FA#1向用户终端发射通信信号，所述方法包括以下步骤(a)使用由所述第二基站发射的在FA#2的伪导频功率分配比值来检验前向和反向链路的路径，所述伪导频功率分配比值足以使用于在所述FA#1和FA#2处越区切换的所述第一与第二小区之间的越区切换边界基本上相等；(b)确认用于FA#1的发射衰耗值(Tx Atten)；(c)相对于FA#1的所述Tx_Atten值将FA#2的Tx_Atten值减少预定量；(d)测量FA#2的射频(RF)输出；(e)把FA#1的RF输出值与FA#2的所述RF测量输出值相比较；(f)用基于所述伪功率分配比值的量调整FA#2的Tx_Atten的值，以便根据所述伪导频分配比值使得所述伪导频的RF输出功率小于所述第二基站的FA#1的导频信道的RF输出功率，从而在FA#1的通信业务和干扰比FA#2更多的环境中使所述越区切换边界基本上相等。
8．根据权利要求7所述的方法，其中所述通信系统是CDMA系统。
9．根据权利要求7所述的方法，其中伪导频功率分配比值基于导频信号强度EC/IT的阈值和用于FA#1和FA#2的频率重用效率的值。
10．根据权利要求7所述的方法，其中FA#1的所述第二基站的服务区域的路径损耗由下式确定L(r(FA1,1))=(EcIt)NoWPtGcGm[ξpilot,(FA1,1)-(EcIt)(1F1-ξpilot,(FA1,1))]]]>其中，F1是在离FA#1的所述第二基站的距离r处的频率重用效率，Pt是基站发射功率，Gc是包含馈线电缆损耗的基站天线增益，Gm是包含馈线电缆损耗的移动台天线增益，Ec是每个片码的能量，It是作为小区干扰、其它小区干扰和背景噪声的总和的总干扰，No是热噪声密度，W是信道带宽，ξpilot,(FA1,1)是在所述第二基站中分配给FA#1的导频信道的功率比值，和Ec/It是从移动台接收的导频信道信号的强度。
11．根据权利要求10所述的方法，其中用于FA#2的所述第二基站前向链路的服务区域路径损耗由下式确定；L(r(FA2,1))=(EcIt)NoWPtGcGm[ξpilot,(FA2,1)-(EcIt)(ξpilot,(FA2,1)+ξpaging+ξsync)(1F2)+(EcIt)ξpilot,(FA2,1)]]]>其中，F2是在离FA#2的所述第二基站的距离r处的频率重用效率，ξpilot,(FA2,1)是在第二基站中分配给FA#2的导频信道的功率比值，和Ec/It是从移动台接收的导频信道信号的强度。
12．根据权利要求11所述的方法，其中均衡所述覆盖的伪导频功率分配比值ξpilot,(FA2,1)的值由以下公式确定ξpilot,(FA2,1)=(1+EcIt)ξpilot,(FA1,1)-(EcIt)(1F1-1F2(ξpaging+ξsync))1+EcIt-EcIt·1F2]]>
13．根据权利要求12所述的方法，其中计算所述FA#2的导频功率分配比值的环境包括3000m的小区半径，25W的最大基站发射功率，0.15的FA#1的导频功率分配比值，0.63×ξpilot,(FA1,1)=0.0945的FA#1和FA#2的伪寻呼功率分配比值，0.20×ξpilot,(FA1,1)=0.30的FA#1和FA#2的同步功率分配的比值，T_ADD=-15dB，和全负载条件。
全文摘要
一种利用伪导频信道的多频率分配通信系统的覆盖优化方法。第一基站至少使用第一和第二频率分配(FA＃1,FA＃2)向用户终端发射通信信号。第二基站使用FA＃1发射通信信号。第二基站具有FA＃2的伪导频。通过用比第二基站在FA＃1的导频信道低的射频功率发射伪导频而均衡FA＃1和FA＃2处的第一基站中的覆盖,在当FA＃1的通信业务和相关干扰比FA＃2的更多的环境中,该伪导频足以使在FA＃1和FA＃2处的第一与第二小区间的越区切换边界基本相等。
文档编号H04B1/69GK1233141SQ98127188
公开日1999年10月27日 申请日期1998年12月30日 优先权日1997年12月30日
发明者林永植, 魏平焕 申请人:三星电子株式会社