专利名称:实现控制信道动态自适应跳变的方法
技术领域：
本发明涉及无线电通信中信道跳变的方法，特别涉及一种控制信道进行动态自适应跳变的方法。
背景技术：
现有技术的商用宏蜂窝/蜂窝无线通信系统中，采用跳频技术的主要是第二代无线蜂窝移动通信系统GSM和无线数字集群通信系统FHMA，它们均属于中低速跳频，其中GSM的跳速为217跳/秒；FHMA的跳速为150跳/秒。
在GSM和FHMA无线通信系统中，控制信道均不跳频，仅有业务信道跳频。在这里，“控制信道”就是指该信道上传输的信息为控制、管理信息等信息；与此相对应，“业务信道”就是指该信道上传输的信息为具体的话音等业务信息。
由于控制信道的信道质量对于整个无线通信系统的正常运行非常重要，因此现有技术中控制信道频率不跳变致使控制信道无法保证一直处于质量良好的信道，使得控制信道的抗干扰能力弱于业务信道，从而在极端情况下可能会出现控制信道严重受干扰致使业务信道的通信根本无法正常进行的情形。
发明内容为解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种实现控制信道动态自适应频率跳变的方法，改变以往控制信道不进行频率跳变、仅有业务信道进行频率跳变的通信方式，提高通信质量和抗干扰能力。本方法发明包括以下步骤a、在初始时刻，将系统所有信道按需要随机地分配成控制信道和业务信道；b、在初始时刻的下一周期，对步骤a中的所有信道的信道质量进行检测和评估，根据检测和评估的结果将所有信道按信道质量由好到差进行顺序排列；c、按照步骤b的方法排列好的信道序列，将排列在先信道质量好的信道确定为控制信道，排列在后信道质量较差的信道确定为业务信道，与步骤a中分配的控制信道相比，该步骤确定的控制信道中与步骤a中分配的控制信道有不同的信道时，将不同的信道进行替换，即将那些在步骤a中分配为控制信道的信道本次确定为业务信道的信道与那些在步骤a中分配为业务信道的信道这次确定为控制信道的信道进行替换；d、在每个控制信道动态自适应跳变周期内，按照步骤b的方法对所有信道的信道质量进行检测和评估，根据检测和评估的结果将所有信道按信道质量由好到差进行重新顺序排列，将排列在先信道质量好的信道确定为控制信道，排列在后信道质量较差的信道确定为业务信道，与上一个周期确定的控制信道相比，若本次确定的控制信道中的信道有些是上次确定为业务信道的，则将它们与那些上次被确定为控制信道而本次被确定为业务信道的信道进行替换。
我们知道，在无线移动通信中，无线信号的传输存在多径时延和多普勒频移现象，从而引起无线信道随时、随地而变。因此，对某一个信道来说，信道质量也是在时刻发生变化的。本发明将使控制信道实时适应于无线信道的变化情况，从而使得无线通信系统中的控制信道的信道质量始终保持最佳。
为了完成本发明各步骤，本发明还提供了一种检测和评估信道质量的方法和信道替换方法。
检测和评估信道质量的方法包括下列步骤a、基站利用帧结构中所包含的帧同步头或训练序列来检测上行信道平均误码率，利用平均误码率作为评估信道质量好或差的度量标准，误码率越小则信道质量越好；b、移动台利用帧结构中所包含的帧同步头或训练序列来检测下行信道平均误码率，利用平均误码率作为评估信道质量好或差的度量，误码率越小则信道质量越好，同时，移动站通过上行链路将该评估信息送基站下行信道质量接收模块；c、基站综合上行信道和下行信道的信道质量评估情况，在控制信道为双向信道(既有上行又有上行)时对各双向信道以下面方法计算其信道质量，一个双向信道(又称一个“信道对”)Cij是由一个上行信道Ci和一个下行信道Cj构成的，Ci、Cj的信道质量分别为Qi、Qj，则在选定某一加权系数w1的条件下，可以通过以下的加权方式来计算Cij的信道质量Qij值Qij＝w1Qi+(1-w1)Qj，(w1≥0.5)利用Qij值的大小衡量信道质量的好或差；d、若控制信道为单向信道(上行或者下行)，则利用Qi或Qj的大小来衡量信道质量的好或差。
信道替换方法包括下列步骤a、若当前替换信道和被替换信道均未有移动站正在使用，则直接替换即可；b、若当前替换信道正在被使用、被替换信道未被使用，则通过如下通信协议来进行基站通过单播或组播的方式发送替换信道信息给正在使用替换信道的各相关移动站，各个移动站收到后给基站发送确认信息，然后基站通过发送组播控制信息通知相关的移动站替换时刻，该信息连续发送R(R≥3)次；同时，各移动站设定一个最大的替换时刻，若在该最大的替换时刻到来之前未收到基站发送的替换时刻，则在到达本地设定的最大替换时刻时自动替换信道；c、若当前替换信道未被使用、被替换信道正在被使用，则通过以下通信协议来进行基站通过单播或组播的方式发送替换信道信息给正在使用被替换信道的各相关移动站，各移动站收到后给基站发送确认信息，然后基站通过发送组播控制信息通知相关的移动站替换时刻，该信息连续发送R(R≥3)次；同时，移动站设定一个最大的替换时刻，若在该最大的替换时刻到来之前未收到基站发送的替换时刻，则在到达本地设定的最大替换时刻时自动替换信道；d、若当前替换信道和被替换信道均正在被使用，则通过以下通信协议来进行基站通过单播或组播的方式发送替换信道信息给正在使用替换信道和被替换信道的各相关移动站，各移动站收到后给基站发送确认信息，然后，基站通过发送组播控制信息通知相关的移动站替换时刻，该信息连续发送R(R≥3)次；同时，移动站设定一个最大的替换时刻，若在该最大的替换时刻到来之前未收到基站发送的替换时刻，则在到达本地设定的最大替换时刻时自动替换信道。
本发明提出的控制信道自适应频率跳变方法是建立在实时信道质量评估的基础上的，其跳变速率是与各信道在各时刻的信道质量密切相关的。和现有技术的商用宏蜂窝/蜂窝无线通信系统中的业务信道的固定频率跳变速率相比，本发明采用的跳变周期是不固定的，跳变周期由信道的平均误码率(pe=E×10-ne]]>)和帧长(T)及帧结构中所包含的帧同步头或训练序列长度(Bs)共同决定P=([10ne+2Bs]+1)×T]]>(秒)。
通过采用本发明，控制信道能够实时适应于无线信道的变化情况，从而使得控制信道的信道质量最佳，也就保证了整个无线通信系统不会因为控制信道的信道质量问题而导致崩溃。
图1基站和移动站示意图。
图2替换控制信道信道集合中的某个信道的替换过程示意图。
图3控制信道跳变方法中涉及的基站和移动站功能模块示意图。
图中MS1---MS6移动站 BS基站具体实施方式
本发明提供了一种控制信道动态自适应跳变的方法，包括以下步骤a、在初始时刻，将系统所有信道按需要随机地分配成控制信道和业务信道；b、在初始时刻的下一周期，对步骤a中的所有信道的信道质量进行检测和评估，根据检测和评估的结果将所有信道按信道质量由好到差进行顺序排列；c、按照步骤b的方法排列好的信道序列，将排列在先信道质量好的信道确定为控制信道，排列在后信道质量较差的信道确定为业务信道，与步骤a中分配的控制信道相比，该步骤确定的控制信道中与步骤a中分配的控制信道有不同的信道时，将不同的信道进行替换，即将那些在步骤a中分配为控制信道的信道本次确定为业务信道的信道与那些在步骤a中分配为业务信道的信道这次确定为控制信道的信道进行替换；d、在每个控制信道动态自适应跳变周期内，按照步骤b的方法对所有信道的信道质量进行检测和评估，根据检测和评估的结果将所有信道按信道质量由好到差进行重新顺序排列，将排列在先信道质量好的信道确定为控制信道，排列在后信道质量较差的信道确定为业务信道，与上一个周期确定的控制信道相比，若本次确定的控制信道中的信道有些是上次确定为业务信道的，则将它们与那些上次被确定为控制信道而本次被确定为业务信道的信道进行替换。
下面结合本发明在无线通信中的应用，图1为基站和移动站示意图，我们以下列参数为例来说明本发明的具体实施方式
。
●设备构成一个基站、多个移动站；●无线通信系统共有50对信道(其中控制信道仅用一对)，按照频率从低到高的方式将信道对依次编号f1、f2、。。。、f50；●系统工作于400MHz频段、信道平均误码率预估为5×10-2；●系统采用突发通信方式工作，不存在频率选择性衰落，因此，空中帧结构中不包含训练序列，但包含了帧同步头，帧同步头为32比特，帧长为20ms。
则基站和移动站分别实现如图3所示的各个功能模块，根据本发明中提出的方法可知，系统的工作过程如下1)系统启动后，基站任选一对信道作为控制信道2)系统正常工作后，基站根据空中帧的帧同步头的误码情况实时统计所有上行信道的误码率情况；
3)移动站根据空中帧的帧同步头的误码情况实时统计下行信道的误码率情况，并将该误码值通过上行信道发送至基站；4)基站每隔一段时间将根据各个信道的误码率情况进行信道质量排序(若有多个移动站上报某一相同的下行信道的误码率情况，则基站将对这些误码率进行统计平均作为该下行信道的平均误码率)，找出当前时刻最佳的信道对，然后比较该信道对是否和当前正在使用的控制信道的信道对相一致，若不一致，则根据信道替换协议，用计算出的最佳信道对来替换控制信道当前正在使用的信道对，从而实现了控制信道的动态自适应跳频。
图2描述了替换控制信道信道集合中的某个信道的替换过程。
对该替换过程描述如下a、若当前替换信道和被替换信道均未有移动站正在使用，则直接替换即可；b、若当前替换信道正在被使用、被替换信道未被使用，则通过如下通信协议来进行基站通过单播或组播的方式发送替换信道信息给正在使用替换信道的各相关移动站，各个移动站收到后给基站发送确认信息，然后基站通过发送组播控制信息通知相关的移动站替换时刻，该信息连续发送R(R≥3)次；同时，各移动站设定一个最大的替换时刻，若在该最大的替换时刻到来之前未收到基站发送的替换时刻，则在到达本地设定的最大替换时刻时自动替换信道；
c、若当前替换信道未被使用、被替换信道正在被使用，则通过以下通信协议来进行基站通过单播或组播的方式发送替换信道信息给正在使用被替换信道的各相关移动站，各移动站收到后给基站发送确认信息，然后基站通过发送组播控制信息通知相关的移动站替换时刻，该信息连续发送R(R≥3)次；同时，移动站设定一个最大的替换时刻，若在该最大的替换时刻到来之前未收到基站发送的替换时刻，则在到达本地设定的最大替换时刻时自动替换信道；d、若当前替换信道和被替换信道均正在被使用，则通过以下通信协议来进行基站通过单播或组播的方式发送替换信道信息给正在使用替换信道和被替换信道的各相关移动站，各移动站收到后给基站发送确认信息，然后，基站通过发送组播控制信息通知相关的移动站替换时刻，该信息连续发送R(R≥3)次；同时，移动站设定一个最大的替换时刻，若在该最大的替换时刻到来之前未收到基站发送的替换时刻，则在到达本地设定的最大替换时刻时自动替换信道。
本实施例中只有一个基站多个移动站并且只有一个公共控制信道。对于一个实用的通信系统来说，常常设有多个基站、多个控制信道，这时可在每个基站内分配一定数量的信道作为控制信道，然后，按上面的方法对控制信道所使用的频点进行控制。
通过实时地对各无线信道进行信道质量的检测评估和信道替换，控制信道就一直处于良好状态，与控制信道固定不变的现有技术相比，具有如下好处
a、控制信道一直使用无线通信系统所有信道中信道质量最好的信道，而现有技术中，控制信道有可能使用信道质量差的信道，从而避免了由于控制信道质量差而导致业务信道的通信无法正常进行的情况的发生。
b、控制信道的动态自适应频率跳变具有频率分集和干扰分集效果，从而大大增强了控制信道的抗干扰能力，这在电磁干扰恶劣的环境中具有积极意义。
权利要求
1.一种实现控制信道动态自适应跳变的方法，其特征在于该方法包括以下步骤a、在初始时刻，将系统所有信道按需要随机地分配成控制信道和业务信道；b、在初始时刻的下一周期，对步骤a中的所有信道的信道质量进行检测和评估，根据检测和评估的结果将所有信道按信道质量由好到差进行顺序排列；c、按照步骤b的方法排列好的信道序列，将排列在先信道质量好的信道确定为控制信道，排列在后信道质量较差的信道确定为业务信道，与步骤a中分配的控制信道相比，该步骤确定的控制信道中与步骤a中分配的控制信道有不同的信道时，将不同的信道进行替换，即将那些在步骤a中分配为控制信道的信道本次确定为业务信道的信道与那些在步骤a中分配为业务信道的信道这次确定为控制信道的信道进行替换；d、在每个控制信道动态自适应跳变周期内，按照步骤b的方法对所有信道的信道质量进行检测和评估，根据检测和评估的结果将所有信道按信道质量由好到差进行重新顺序排列，将排列在先信道质量好的信道确定为控制信道，排列在后信道质量较差的信道确定为业务信道，与上一个周期确定的控制信道相比，若本次确定的控制信道中的信道有些是上次确定为业务信道的，则将它们与那些上次被确定为控制信道而本次被确定为业务信道的信道进行替换。
2.根据权利要求
1所述的一种实现控制信道动态自适应跳变的方法，其特征在于该方法中所述信道质量是通过下列步骤进行检测和评估而确定的a、基站利用帧结构中所包含的帧同步头或训练序列来检测上行信道平均误码率，利用平均误码率作为评估信道质量好或差的度量标准，误码率越小则信道质量越好；b、移动台利用帧结构中所包含的帧同步头或训练序列来检测下行信道平均误码率，利用平均误码率作为评估信道质量好或差的度量，误码率越小则信道质量越好，同时，移动站通过上行链路将该评估信息送基站下行信道质量接收模块；c、基站综合上行信道和下行信道的信道质量评估情况，在控制信道为双向信道(既有上行又有上行)时对各双向信道以下面方法计算其信道质量，一个双向信道(又称一个“信道对”)Cij是由一个上行信道Ci和一个下行信道Cj构成的，Ci、Cj的信道质量分别为Qi、Qj，则在选定某一加权系数w1的条件下，可以通过以下的加权方式来计算Cij的信道质量Qij值Qij＝w1Qi+(1-w1)Qj，(w1≥0.5)利用Qij值的大小衡量信道质量的好或差；d、若控制信道为单向信道(上行或者下行)，则利用Qi或Qj的大小来衡量信道质量的好或差。
3.根据权利要求
1所述的一种实现控制信道动态自适应跳变的方法，其特征在于该方法所述业务信道与控制信道进行对应替换是按下列步骤进行的a、若当前替换信道和被替换信道均未有移动站正在使用，则直接替换即可；b、若当前替换信道正在被使用、被替换信道未被使用，则通过如下通信协议来进行基站通过单播或组播的方式发送替换信道信息给正在使用替换信道的各相关移动站，各个移动站收到后给基站发送确认信息，然后基站通过发送组播控制信息通知相关的移动站替换时刻，该信息连续发送R(R≥3)次；同时，各移动站设定一个最大的替换时刻，若在该最大的替换时刻到来之前未收到基站发送的替换时刻，则在到达本地设定的最大替换时刻时自动替换信道；c、若当前替换信道未被使用、被替换信道正在被使用，则通过以下通信协议来进行基站通过单播或组播的方式发送替换信道信息给正在使用被替换信道的各相关移动站，各移动站收到后给基站发送确认信息，然后基站通过发送组播控制信息通知相关的移动站替换时刻，该信息连续发送R(R≥3)次；同时，移动站设定一个最大的替换时刻，若在该最大的替换时刻到来之前未收到基站发送的替换时刻，则在到达本地设定的最大替换时刻时自动替换信道；d、若当前替换信道和被替换信道均正在被使用，则通过以下通信协议来进行基站通过单播或组播的方式发送替换信道信息给正在使用替换信道和被替换信道的各相关移动站，各移动站收到后给基站发送确认信息，然后，基站通过发送组播控制信息通知相关的移动站替换时刻，该信息连续发送R(R≥3)次；同时，移动站设定一个最大的替换时刻，若在该最大的替换时刻到来之前未收到基站发送的替换时刻，则在到达本地设定的最大替换时刻时自动替换信道。
4.根据权利要求
1所述的一种实现控制信道动态自适应跳变的方法，其特征在于所述控制信道动态自适应跳变周期由信道的平均误码率和帧长及帧结构中所包含的帧同步头或训练序列长度决定。
专利摘要
在无线通信中，无线信道是一个时变非线性系统，这导致通信过程中使用的每个信道的信道质量随时都在发生变化。控制信道的信道质量对于整个无线通信系统的正常运行非常重要，控制信道应该处于信道质量最好的信道，本发明就是提供一种使控制信道处于信道质量最好的信道的方法，该方法包括以下步骤首先对所有信道的信道质量进行检测和评估，然后按照由好到差的顺序进行排序，其次将信道质量好的几个信道分配给控制信道，其余分配给业务信道，下一周期进行同样的过程，如果原来分配给控制信道的信道质量变差则用变好的信道进行替换，这样就保证了控制信道总是处于良好信道上。
文档编号H04B1/713GK1996793SQ200610063540
公开日2007年7月11日 申请日期2006年11月9日
发明者姚忠邦 申请人:协同智讯通信技术(深圳)有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan