组控无线基站及其信道分配方法

专利名称：组控无线基站及其信道分配方法
技术领域：
本发明涉及组控无线基站及其信道分配方法，特别涉及确保、维持一定通话质量的组控无线基站及其信道分配方法。
背景技术：
作为采用TDMA/TDD(Time Division Multiple Access/TimeDivision Duplex)技术，在规定的时隙上对多个信道分时复用进行信息的发送接收的无线通信系统，有由社团法人电波产业界的“第二代无绳电话系统RCR STD-28”规定的个人手提电话系统(Personal Handyphone System以下简称为PHS)。PHS中TDMA复用数为4，将其中的1个时隙用于控制信道(Control Channel以下称为TCH)的发送接收中，而将其余的3个时隙用于通话信道(Traffic Channel以下称为TCH)的发送接收中。当控制信道由C表示，通话信道用T表示时，基本的PHS帧构成为1C3T。
对应于PHS加入者数量增加引起的业务量增加，需要增加信道数。作为业务量增加的对应措施，有的方法是增加每1个PHS基站机箱的信道数。在现有的PHS基站中，存在安装2个上述1C3T构成的、一机箱1C7T的帧构成的基站。为了对应于根据业务量状况而要求进一步增加通话信道，还要研究开发1C15T的帧构成基站。但是，当对每一机箱多信道化时，在业务量比较少的地域有时不能充分使用、发挥多信道基站的性能，对于顾客的用途不同有时会提高运行成本。
根据业务量的状况，灵活设置基站时，与采用1机箱1C15T的帧构成的基站相比，设置1机箱1C7T的帧构成基站两台共2C14T的性能的方法更为有效。另外，使用由电缆连接2台基站，在一机箱1C7T的帧构成的基站，通过2台共用控制信道C，整体可以发挥1C7T+8T性能的组控(GC)这种技术，对利用有限控制信道的发送定时更为有效。
在2台基站中，将发送控制信道的基站称为主基站，而将另一个称为从属基站。由这样的主基站和从属基站构成的组控无线基站，由于在从属基站的帧中也可以不分配控制信道C，所以可以增加能分配的通话信道数量。
在专利文献1及专利文献2中记载了连接多台基站时的基站控制方法。
(专利文献1)日本特开2004-297505号公报(专利文献2)日本特开2004-343538号公报在移动站对该组控无线基站进行呼叫时，主基站接收来自移动站的链接信道建立请求消息，对主基站或从属基站的帧分配通话信道T。
在组控无线基站中，当接收到来自移动站的链接信道建立请求消息时，选择分配哪个基站的时隙的方法，从向用户提供更好通话质量的观点看是很重要的技术。
在专利文献1或专利文献2所记载的发明中，通话信道分配容易集中在一方的基站，不可能进行跨基站间的通话信道(Tch)切换。因此，分配集中一侧的基站，信道切换失败的概率高，会发生维持通话质量困难的情况。为了提供服务(维持通话质量)，与初次分配时呼叫为最佳状态相比，需要确保、维持一定通话质量的技术。

发明内容
本发明的目的在于提供一种组控无线基站及其信道分配方法，在主基站和从属基站构成的组控无线基站中，通过将2台无线基站负荷大体均等地分配给从移动站呼叫的用户，可以提供更良好的通话质量。
为了解决上述课题，组控无线基站是由主基站、及用电缆连接的从属基站构成的无线基站，各基站在资源判断信息表中，存放空时隙数、各时隙使用或未使用、频率载波号、移动站接收电平状况。主基站接收来自移动站的链接信道建立请求消息，对从属基站发送新消息的资源确认请求。从属基站接收新消息的资源确认请求，并将各基站中存放的空时隙数、各时隙使用或未使用、频率载波号、移动站接收电平状况，存放在新消息的资源确认响应中发送给主基站。主基站接收来自从属基站的新消息的资源确认响应，实施资源判断处理。在资源判断处理中，选定适合于组控无线基站通话基站的无线基站。
发明的效果如下在由主基站和从属基站构成的组控无线基站中，对从移动站呼叫的用户，可以提供更良好的通话质量。


图1是表示组控无线基站系统的方框图。
图2是说明基站硬件构成的方框图。
图3A是说明通信过程中因移动造成质量变化的图。
图3B是说明通信过程中因移动造成质量变化的图。
图3C是说明通信过程中因移动造成质量变化的图。
图4A是说明接收来自移动站的链接信道建立请求的主基站和从属基站之间通信的序列图。
图4B是说明接收来自移动站的链接信道建立请求的主基站和从属基站之间通信的序列图。
图5是说明资源判断信息表的图。
图6是移动站分配时基站的时隙数据表。
图7是对应于频率的载波号、与在该载波号的频率上的接收电平的组。
图8是说明资源判断处理的流程图。
图9是说明时隙内最佳载波号表的图。
图10是说明最佳信道选择处理的流程图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1是表示组控无线基站系统的方框图。参照图1，该无线基站，包括主基站(MCSMaster Cell Station)101、及从属基站(SCSSlave Cell Station)102。在主基站101和从属基站102间由电缆103连接。这些基站101、102通过基站控制装置(CSCCell Station Controller)104，连接在网侧网络105上。主基站101和从属基站102具有大体共同的无线服务区域110。
在1机箱1C7T帧111构成的主基站101中，控制信道C分配1个时隙，其余7个时隙具有通话信道T。由于是组控，与主基站101电缆连接的从属基站102，与主基站共用控制信道，所以可以形成具有全部通话信道T的帧的8T帧112构成的基站。主基站101和从属基站102根据TDMA/TDD方式，进行分时处理。这些基站具有下行Tx发送用帧、上行Rx接收用帧，由8对时隙构成。1C7T帧111、8T帧112的各时隙中标记的C、t、T的标号，各表示被分配为与主基站101间经由无线电波108的移动站(PSPersonalStation)群106、被分配为与从属基站102间经由无线电波109的移动站群107的作为控制信道使用的时隙(C)、未使用的通话时隙(t)、使用的通话时隙(T)。
时隙分配有控制信道CCH或通话(信息)信道TCH。将分配有CCH的时隙称为控制时隙，而分配有TCH的时隙称为通话时隙。通过CCH发送CCH信息，通过TCH发送TCH信息。CCH信息用于启动TCH建立TCH。将时隙1至时隙4的定时(时隙5至时隙8的定时)称为绝对时隙。每个时隙中信号频率不同，但只有控制信道在网侧网络105上连接的各基站是共同的信号频率。
连接主基站101和从属基站102的电缆103，改变电缆两端的终端处理，使所连接的基站识别本身是主基站、还是从属基站。
图2是说明基站硬件构成的方框图。为了用电缆连接同一构成的基站，主基站和从属基站的硬件构成相同。基站101、102的构成包括发送系统无线装置202；接收系统无线装置203；由存储图中未画出的资源判断信息表的存储器2041、控制用微处理器2042和不易失性记录部中所存储的程序2043等构成的控制装置部204；包括测量接收电平的接收电平测量部2051的信号控制装置205；作为与基站控制装置间接口的有线线路控制装置206；以及控制与其他基站的组控的组控控制装置(GC控制装置)207。GC控制装置通过用电缆103连接作为构成相同的机箱的基站，识别主基站或从属基站，进行基站间的信息传递。另外，在发送系统无线装置202的输出部、接收系统无线装置203的输入部上，连接与移动站群进行通信用的天线210。
接收电平测量部2051，当时隙未使用时，在改变载波号的同时，对全部载波号测量接收电平，将其结果记载在资源判断信息表的频率数据表中。时隙未使用时的接收电平，是其他基站和移动站的通信，对该基站来说是干扰波的接收电平。
信号控制装置205在开始使用时隙时，更新资源判断信息表的时隙数据表。具体地说，建立使用的时隙的标志，使空的时隙数减1。同样，在停止时隙的使用时，更新资源判断信息表的时隙数据表。具体地说，使用的时隙标志位为“0”，使空的时隙数加1。
下面，利用图3，说明对2台无线基站均衡分配，可以维持通信过程中质量的情况。图3是说明通信过程中因移动造成质量变化的图。图3表示在组控无线基站上连接6台移动站(PS)的情况。图3A，对主基站分配了6台移动站，对从属基站未分配1台移动站。即，分配集中在组控的2个基站中一方的情况。图3B，对主基站分配3台移动站，对从属基站也分配3台移动站。即，表示对组控的2个基站均衡分配的情况。
下面，采用图3C，说明由于通话环境变化造成无线质量劣化的状况。在此，说明在主基站的时隙4通话中的信道301质量劣化，需要进行通话信道切换的情况。移动站PS1从地点A向地点B移动。地点B是与分配了移动站PS1的无线基站101、102以外的无线基站301提供的无线服务区域重叠的区域。
移动站PS7分配给无线基站401。这时，移动站PS7被分配给无线基站401，在时隙4使用与信道301相近的频率区域的通话信道。这时向地点B移动的移动站PS1，受到对无线基站401对移动站PS7的无线电波影响，与在地点A的通话环境相比，由于受到干扰波，所以无线质量劣化。
当通话中的信道301质量劣化时，为了维持通话中的质量，对当前分配的无线基站的空时隙进行信道切换。切换在图3A的主基站101的时隙4通话中的移动站PS1的信道301时，备选的时隙是主基站101中未使用的时隙(t)，只有1个。切换在图4B的主基站101的时隙4通话中的移动站PS1的信道301时，备选的时隙是主基站101未使用的时隙(t)，有4个。
信道是定时(时隙)和频率(载波号)的组合，载波号的数量很多，但绝对时隙只有4个，所以时隙的选择分支多，则可以选择质量好的信道。从而，为了维持无线质量，如图3B所示，最好将移动站均衡分配给组控的2个基站。
在移动通信系统中，由于移动站或障碍物移动的原因，开始分配的信道质量时时刻刻在变化。通话信道切换是在质量劣化时切换使用的信道的必要功能，进行均衡分配对确保通话质量是有效的。
下面利用图4，说明站间的通话。图4是说明接收来自移动站的链接信道建立请求的主基站和从属基站之间通信的序列图。
图4A表示对主基站101分配移动站时的序列图。当接收来自移动站401的链接信道(Link channelLCH)建立请求消息(S801)时，主基站101对从属基站102发送资源确认请求消息(S802)。从属基站102接收资源确认请求消息802，将各基站中存放的资源判断信息表内的时隙数据信息(空时隙、各时隙使用/未使用)和频率信息(频率载波号、移动站接收电平状况)，存放在资源确认响应消息中发送给主基站101(S803)。
主基站101接收来自从属基站102的资源确认响应消息后，进行基站间的资源判断处理(S402)。该资源判断，决定将移动站401分配给哪个基站。资源判断处理的详细内容将在以后利用图8进行说明。
这时，由于分配给主基站101，所以主基站101判断实际是否可对作为分配备选的信道分配呼叫(S403)。这时，由于可以分配，所以主基站101为了与移动站401进行通信，对移动站401发送链接信道(LCH)分配消息(S806)。在步骤403，当不可分配时(NG)，拒绝分配，切断呼叫。这时，也可以进行图4B中说明的分配给从属基站102的处理。
图4B表示将移动站分配给从属基站102时的序列图。资源判断步骤402之前的序列与分配给主基站101时相同。
资源判断的结果，当分配给从属基站102时，主基站101对从属基站102，发送链接信道分配请求消息(S804)。从属基站102接收链接信道分配请求消息，并判断实际是否可对作为分配备选的信道分配呼叫(S804)。这时，由于可以分配(OK)，所以从属基站102向主基站101发送链接信道分配响应消息(S805)，主基站101为了与移动站401进行通信，向移动站401发送链接信道分配消息(S806)。当在步骤404不能分配时(NG)，则拒绝分配，切断呼叫。这时，也可以不切断呼叫，而是从属基站102向主基站101发送链接信道拒绝分配响应消息，在主基站101尝试分配。
图5是说明资源判断信息表的图。资源判断信息表还可以由时隙数据表和频率数据表构成。其中，图5(a)是说明时隙数据表的图。图5(b)是说明频率数据表的图。
在图5(a)中，时隙数据表存放基站内空的时隙数和表示时隙1至时隙8是正在使用还是未使用的时隙使用/未使用标志ON/OFF。
在图5(b)中，频率数据表，是依次存放频率载波号和接收电平(干扰波电平)的表。频率数据表是时隙数量(这时为8面)的表。
具体的时隙数据表、频率数据表采用图6及图7进行说明。图6是说明主基站和从属基站的时隙数据表的图。而图7是说明主基站的频率数据表(时隙5)的图。
图6是图3B的移动站分配时的基站的时隙数据表。在图6中，用时隙电平，数据“1”表示正在使用(ON)，数据“0”表示未使用(空/OFF)。图6(a)是主基地的时隙数据表。图6(b)是从属基地的时隙数据表。在图6(a)中，由于时隙1是控制时隙，时隙2～4作为通话时隙使用，所以空时隙数为4。同样，在图6(b)中，由于时隙1～2、时隙4作为通话时隙使用，所以空时隙数为5。
图7是对应于频率的载波号、与该载波号的频率上的接收电平的组。图7只记载了代表性的接收电平，从载波号1到83中，接收电平最低、即干扰信号电平最低的载波号3成为时隙5的采用备选。
下面，利用图8说明从移动站401接收到LCH建立请求的主基站101进行的资源判断处理。图8是说明资源判断处理的流程图。该流程图是组控无线基站用软件执行的通话基站选定操作步骤。无线基站可以从外部安装这些程序。执行流程图的程序从存储器中读出后执行。
在图8中，主基站101接收新消息的资源确认响应，开始资源判断处理402。首先，在资源判断处理中，进行选择主基站的最佳信道的选择处理(S602)。关于最佳信道选择处理，将在以后用图10进行说明。同样，进行选择从属基站的最佳信道选择处理(S603)。步骤603的处理内容与主基站的情况相同，选择从属基站的最佳信道，结束处理。准确地说，步骤603是从属基站的动作，如图4中所示，主基站对从属基站发送资源确认请求，接收资源确认响应。
通过上述处理，取得主及从属基站的最佳数据后，在主基站101和从属基站102构成的组控无线基站内，执行从空的时隙中决定干扰波低的最佳绝对时隙(S604)。决定的最佳绝对时隙有主基站101和从属基站102双方都为空的时隙状态的情况，以及只有一方无线基站为空时隙的情况。当只有主基站为空时隙时，将主基站作为通话基站(S607)。而当只有从属基站为空时隙时，将从属基站作为通话基站(S608)。
当两个无线基站都变为空时隙状态时，从时隙数据表内的空时隙数开始与各基站剩余的空时隙数比较(S606)。当主基站的空时隙数≥从属基站的空时隙数时，将通话基站决定为主基站(S607)。当不满足该条件时，将通话基站决定为从属基站(S608)。如图8中所述，与分配时呼叫变为最佳状态相比，两个无线基站进行大体相等的移动站分配，更可以确保、维持一定的通话质量。另外，采用绝对时隙是因为如果时隙1的特定载波通话质量好，则作为绝对时隙1以外的时隙的时隙5的通话质量也良好的缘故。
下面参照图9及图10，说明基站进行的最佳信道选择处理。图9是说明时隙内最佳载波号表的图。图10是说明最佳信道选择处理的流程图。图9是说明图10的辅助图。图10是对主基站及从属基站在图8的步骤602或步骤603实施的最佳信道选择处理的详细说明图。
图9(a)是根据具有图6(a)的时隙数据表的主基站的频率数据表，各空时隙中接收电平最小的载波号和接收电平汇总的表。如图7中说明的那样，时隙5的最佳载波号3ch接收电平为8dBμV。同样，在时隙6为3ch的7dBμV，在时隙7为7ch的5dBμV，在时隙8为25ch的8dBμV。从该表可知最佳信道为时隙7的7ch。图9(b)是说明将图10用于主基站时的最终最佳信道及此时的接收电平的图。关于图9(b)将在图10中进行说明。关于图9(b)的最佳信道检测算法，采用图10进行说明。
在图10中，当基站开始最佳信道选择处理时，首先，将初始值设定为判断用的接收电平fm(S702)。然后，实施基站的时隙数据表的时隙号1是否是空(OFF)的检查(S703)。当为“是”时，判断频率数据表的载波号1的接收电平是否比fm小(S705)。当在步骤703是“否”时，转到步骤710。在步骤703，当为“是”时，将fm的值作为接收电平(S706)。
在步骤705，当为“是”时，将接收电平fm的值置换成接收电平(S706)。将最佳信道的时隙号和载波号的值，置换成得到接收电平的时隙号和载波号(S707)。然后将载波号增加(S708)。在步骤705，当是“否”时，转移到步骤708。在步骤708之后，判断是否全部检索了载波号(S709)，如果是“否”，则返回步骤705。在步骤709，如果为“是”，则将时隙号增加(S710)，判断各时隙的检索是否已结束(S711)。如果是“否”，则返回步骤703，如果为“是”，则处理结束。
再对图10具体进行说明。此处，其前提是图6(a)所示的主基站的时隙数据、及从图7所示的主基站的频率数据表中得出的图9(a)的时隙内最佳接收电平。在图6(a)中，由于从时隙1至时隙4是正在使用中，所以图10的步骤703都判断为“否”，并转到步骤710、步骤711、步骤703。在时隙5，在步骤703首次变为“是”。返复执行步骤705到步骤709，在最佳信道暂且输入接收电平8dBμV、时隙号5、载波号3ch。然后，由于从时隙6到时隙8都是空时隙，所以再返复执行步骤703到步骤711。结果，最佳信道的最终值变成图9(b)。
根据本实施例，在由主基站和从属基站构成的组控无线基站中，通过对从移动站呼叫的用户均衡地分配2台无线基站的负荷，可以得到能提供更好通话质量的组控无线基站、及该信道的分配方法。
权利要求
1.一种组控无线基站，连接对控制信道进行收发的主基站、与不对控制信道进行收发的从属基站，其中，上述主基站接收来自移动站的链接信道建立请求消息，进行上述主基站和上述从属基站的资源判断，向上述移动站发送链接信道分配消息。
2.如权利要求1所述的组控无线基站，其特征在于上述主基站向上述从属基站发送资源确认请求消息；接收到上述资源确认请求消息的上述从属基站，向上述主基站发送资源确认响应消息。
3.如权利要求2所述的组控无线基站，其特征在于在上述资源确认响应消息中，包含时隙数据信息和频率信息。
4.一种组控无线基站的信道分配方法，该组控无线基站连接对控制信道进行收发的主基站、与不对控制信道进行收发的从属基站，其特征在于，包括选择上述主基站的第1最佳信道的步骤；选择上述从属基站的第2最佳信道的步骤；由上述第1最佳信道和上述第2最佳信道决定最佳绝对时隙的步骤；以及当上述最佳绝对时隙可以分配给上述主基站和上述从属基站时，进行上述主基站的第1空时隙数和上述从属基站的第2空时隙数的比较的步骤。
5.如权利要求4所述的组控无线基站的信道分配方法，其特征在于，还包括当上述第1空时隙数和上述第2空时隙数相等时，分配通话给上述主基站的步骤。
全文摘要
提供组控无线基站及其信道分配方法。在由主基站和从属基站构成的组控无线基站中，当移动站的分配集中在一个上时，分配集中一侧的基站的信道切换失败的概率高，会发生维持通话质量困难的情况。各基站在资源判断信息表中，存放空时隙数、各时隙使用或未使用、频率载波号、移动站接收电平状况。主基站接收来自移动站的链接信道建立请求消息，对从属基站发送新消息的资源确认请求。从属基站接收新消息的资源确认请求，并将存放的信息存放在资源确认响应中发送给主基站。主基站接收来自从属基站的新消息的资源确认响应，实施资源判断处理。在资源判断处理中，选定适合于组控无线基站通话基站的无线基站。
文档编号H04W88/08GK1942006SQ200610101469
公开日2007年4月4日 申请日期2006年7月10日 优先权日2005年7月11日
发明者清野伸治, 高谷健次郎, 铃木拓马, 佐藤博文, 笹山司 申请人:日立通讯技术株式会社