专利名称：检测基站无线信道的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用干扰测量来检测基站无线信道的方法。本发明还涉及一种通过测量接收信号的质量来检测基站无线信道的方法。
在诸如蜂窝移动电话系统的无线系统中，最重要的因素之一是基站与移动站之间的无线连接质量。这种无线连接的质量主要受基站无线部件(即天线和收发信机)的状态的影响。为此，采用了各种测量和测试手段来检测基站无线电部件的状态。影响无线连接质量的另一个因素是例如因其他无线电设备或基站在无线信道内造成的射频干扰。
据此，诸如泛欧GSM移动无线系统的规范要求基站在正常业务工作期间例如通过根据从基站接收机的输出所获的信号计算比特差错率(BER)检测接收信号的质量。还要求基站连续测量所有的无效(non—active)专用信道(即信令信道和业务信道)中无线信道的干扰电平。此时，在基站分别测量每个连接无线通路的干扰电平，随后，基站按照预定的时间间隔把每个空闲信令或业务连接的干扰电平的信息发送给系统的其他部件，例如基站控制器(BSC)。这种测量技术存在的问题是，即使在无线通路中的扰动作为频率的函数通常有很大的变化，但这种类型的测量方法仍不能提供任何有关在不同无线信道间这种“干扰分布”的信息，尤其是在基站采用了跳频的情况下。跳频是采用适当的频率个数和预定的跳频顺序使发送频率和接收端对应的接收频率连接期间连续变化的一种操作。跳频的应用提供了两个不同的优点，即频率分集和干扰分集。主要在发送机和接收机相互之间缓慢移动时频率分集改善无线连接的质量。如果一个时分多址(TDMA)系统中的无线连接频率足以从一个信道时隙改变到另一个时隙，则强加在不同时隙上的衰落情况是不相关的。干扰分集的效应是基于下述的事实，亦即，使用相同或相邻频率的各基站的跳频顺序不同、或至少彼此在相位上有关，因此，彼此的频率干扰在从一个时隙过渡到另一时隙时也变化，而强干扰源的作用分布在几个连接之间使得对一个连接的干扰作用减小。然而，这只是进一步强调上述问题，现有的干扰测量技术不能提供与不同无线信道之间的干扰分布有关的信息。
本发明的一个目的是消除上述的问题。这一目的是借助本发明的方法来实现的。本发明的方法其特征在于，在连接期间分别对每个所用的无线信道从一个无线信道跳到另一信道的控制或业务信道的干扰电平进行测量，并分别为每个无线信道存储测得的干扰电平；分析在预定时间周期中测得的每个无线信道的干扰电平；以及根据分析结果，检测出受干扰的无线信道。
按照本发明，基站测量每个无线信道的干扰电平，分析预定时间周期中测得的每个无线信道的干扰电平，确定在不同无线信道之间干扰的分布。根据分析能够检测强干扰的无线信道。在本发明的一个优选实施例中，这种分析包括对每个无线信道计算出在预定时间周期中测得的干扰电平值的平均值。基站把测量结果报告给例如该无线系统时操作和维修中心。根据每个无线信道测量结果，能够检测出受干扰的无线信道和干扰源，并能够利用这种信息来重新配置网络结构以消除干扰。
本发明的另一目的是要改善无线连接的质量。这个目的是借助本发明的方法来实现的，该方法其特征在于，在连接期间对每个所用的无线信道，分别测量从一个无线信道跳到另一信道的控制或业务信道的接收信号质量；为每个无线信道分别存储测量值；分别分析每个无线信道中在预定时间周期中测得的信号，以及根据分析检测出质量差的无线信道。
在本发明的一个优选实施例，在一个进行中的呼叫期间可以检测出使连接质量下降的无线信道，在此之后，基站可以采取必要的措施改善连接质量。
在本发明优选实施例中，被检测出的质量差的无线信道被放弃，最好是在跳频顺序当中用另一无线信道代替被放弃的信道。另外，因对于每个连接分别检测无线信道质量，利用本发明的方法改变所述连接中使用的跳频顺序可以改善单个连接的质量，从而在特定的连接中不再使用质量差的无线信道。
从所附的从属权利要求2至4和5至8中可以了解本发明最佳实施例的方法。
下面参照附图和示例性实施例更详细地描述本发明，其中；
图1示出本发明的一个基站的方框图，以及图2示出本发明的收发信机单元的方框图。
本发明的方法和收发信机单元至少可以应用于所有的时分多址(TDMA)系统，其中包括泛欧移动通信系统GSM及其直接的改型，例如数字通信系统DCS1800，下文以GSM系统为例。为了更详细地说明GSM系统，要涉及到ETSI/GSM建议和GSM移动通信系统(M.Mouly and M-B.Pautet.Palaiseau，France，1992，ISBN2—9507190—0—7)。
GSM系统采用的是频分多址(FDMA)原理，在系统中采用了大量无线信道(载频)。另一方面，在无线信道中应用了基于TDMA原理的时分多路复用，因此每个无线信道包括若干个(通常为8个)TDMA时隙。这些时隙主要被用于发送控制信道(CCH)和业务信道(TCH)。在业务信道中发送话音和数据。基站与移动用户站之间的信令出现在控制信道中。
图1示出本发明的一个基站的方框图。该基站最好包括至少两个收发信机单元6a、6b和6c。在GSM系统中的每个收发信机都是全双工型的，并且收发信机的发送和接收频率之间的双工间隔为45MHz。系统使用的频率范围最好在800至1000MHz之间变化。收发信机6a至6c具有彼此不同的固定发送和接收频率。收发信机6a至6c的输入10a至10c被连接到射频合并及分路单元1，该单元把收发信机6a至6c的发射机连接到公共发射天线2(通过合并滤波器)，并把接收机连接到公共接收天线3(利用分路设备)。如果采用分集接收，此处可以改为两个接收天线。射频合并单元1包括用于各单元6a的发射机的带通发射滤波器。该滤波器采用人工或自动调谐到发射机的发射频率。与此相应，合并单元1还包括一个接收滤波器，它把来自天线的信号限制在接收频带内，以及一个分隔放大器将信号放大并分配给所有接收机。
图1中的基站进一步包括多个载频帧单元7a、7b和7c，它为收发信机单元6a至6c产生载频调制信号并且处理由收发信机接收并已转换到载频的信号。在帧单元7中，待发射的用户数据和控制数据被置入TDMA帧中，再经过信道编码和交错处理，在此之后，在发射单元中再将这种TDMA短脉冲串调制到所需的发射载波上。与此对应，帧单元7还对接收信号执行解调，去交错，信道解码及拆帧处理。
在收发信机单元6a至6c与帧单元7a至7c之间是一个交叉点式开关阵列5，它按照预定的跳频顺序把帧单元7中产生的出站载频信号按顺序连接到各个收发信机6a至6c，从而使特定的一个帧单元7的信号从一个发射频率跳到另一个频率。与此对应，开关阵列5按照预定的跳频顺序把收发信机接收并已经转换成载频的信号连接到帧单元7a至7c。另一种方式是把每个帧单元直接连接到一个指定的收发信机，并按照跳频顺序改变其频率，由此来实现跳频(参见图2)。
基站的操作由基站的操作和维修单元20(OMU)来控制。OMU20还被用做测量单元，它从分路设备接收射频信号并且测量被接收信号的电平。另一种方式是把测量设备包括在接收机RX中，由测量设备测量被接收信号电平并将测量结果提供给OMU20。基站中还可设置辅助的专用测试装置STM，它被用于模拟用户设备，在图中用标号11表示STM。MS/STM11可以直接受基站的控制(虚线13)，从而用OMU20控制测试操作。MS/STM11可通过无线通路发射一种公知的测试信号，在基站测量该信号的电平。
在图上所示情况下，基站在空闲和无效的业务及控制信道中测量干扰电平。空闲和无效信道的意思是，基站在这种特定信道上没有发送或接收任何有效负载信号。因此，在该信道上测得的所有射频能量就是干扰能量。按照本发明，设在OMU20或信道单元6中的测量单元对每个无线信道分别测量从该信道的无线上接收到的射频干扰信号或短脉冲串的干扰电平。OMU20根据在预定时间周期中测得的干扰电平值计算特定无线信道的平均值，然后把算出的平均值从基站发送给例如该无线系统的操作和维修中心(OMC)。举例来说，如果基站使用的是无线信道O、12、22和38，它就按照预定的间隔发送测量报告，可表示为信道0上的干扰电平＝X信道12上的干扰电平＝Y信道22上的干扰电平＝Z信道38上的干扰电平＝N根据在每个无线信道上测得的平均干扰电平，有可能检测出受干扰的信道，其平均干扰电平明显高于其他无线信道。此后可以在必要时放弃这个具有高干扰电平的信道，其做法是改变开关阵列所用的跳频顺序，例如，在跳频顺序中用另一个调谐到另一频率信道的先前未使用的信道单元代替调谐到受干扰信道的信道单元。
图2示出了按照本发明的一个收发信机单元的框图。该单元是一个设在GSM系统基站中的并且利用组合的发射和接收天线26与移动天线装置进行通信的收发信机单元。合并和分路单元1把发射机21和接收机22连接到天线26。基站中的其他收发信机单元(图2中未示出)也通过合并单元，连接到天线26。
图2中所示的收发信机单元与图1所示收发信机单元的区别在于实现跳频的方式不同。图2中的发射机21和接收机22不是被固定地调谐到一个特定频率的信道上，而在图1中则是依靠开关阵列5来实现跳频的。在图2的情况下，发射机21和接收机22被直接连接到帧单元7上，并且利用控制单元23来实现跳频，因此，控制单元在每个出站短脉冲串之前就按照预定的跳频顺序改变发射机21的接收机22的无线信道。
测量单元24在帧单元7拆开了帧单元之后根据从接收机22的输入获得的信号分别对一个特定连接所使用的每个频率信道，也就是对每个频率信道和每个连接的接收射频信号的比特差错率进行测量和计算。根据在预定时间周期中计算出的某个连接的比特差错率，测量单元24计算出的特定频率信道的平均比特差错率，然后分别针对收发信机单元的每个频率信道和每个连接把计算出的平均值提供给控制单元23。
当控制单元23按照上述方法检测出一个特定连接的受干扰频率信道时，就通知无线单元25取消一或多个信道，并且/或是用从一个给定帧开始的另一频率信道代替这些信道。如果受干扰的信道被取消，收发信机单元与无线单元25之间的连接就在剩余的频率信道上延续。可以利用GSM系统的快速辅助控制信道(FACCH)把改变跳频顺序的指示发送给无线单元25。
控制单元使被放弃的频率信道处于检测情况下。按照本发明的方案，是由无线单元25在GSM规范中所述的空帧期间在被放弃的频率信道，也就是被检查的频率信道上发送测试短脉冲串。根据由测试短脉冲串所获的测量结要，被放弃的频率信道可以被重新投入使用，即采用在除去该信道时所用的相同方法将其加到收发信机的跳频顺序中。
应该看到，上述的说明和附图仅是为了说明本发明而提供的。本领域中的熟练人员在不脱离附加权利要求书所述的本发明的范围和精神的条件下完全可以对本发明做出各种变更和修改。
权利要求
1.一种利用干扰测量来检测基站无线信道的方法，其特征在于对在连接期间从一个无线信道跳频到另一信道的控制业务信道中的干扰电平进行测量，分别对每个使用的无线信道进行测量，并为每个无线信道分别存储测得的干扰电平，对在预定时间周期中测得的每个无线信道的干扰电平进行分析；以及在分析的基础上检测出受干扰的无线信道。
2.按照权利要求1的方法，其特征是，上述分析包括根据在上述预定时间周期中测得的干扰电平对每个无线信道计算平均干扰电平，并且根据计算出的平均干扰电平检测出受干扰的无线信道。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征是，放弃被检测出的受干扰的无线信道，最好是在跳频顺序中用另一个无干扰的无线信道代替被放弃的信道。
4.按照权利要求3的方法，其特征是，当被放弃的无线信道中的平均干扰电平下落到预定的限制值以下时，将其重新投入使用。
5.一种通过测量接收信号的质量来检查基站无线信道的方法，其特征是对在连接期间从一个无线信道跳频到另一信道的控制或业务信道的接收信号质量进行测量，对每个使用的无线信道分别进行测量，并且为每个无线信道分别存储测得的值，分别对在预定时间周期中测得的每个无线信道中的信号进行分析，以及在分析的基础上检测出质量差的无线信道。
6.按照权利要求5的方法，其特征是，通过分别对每个使用的无线信道计算比特差错率来测量信号质量，上述分析包括计算出每个无线信道在上述预定时间周期中的平均比特差错率，并且根据计算出的平均比特差错率来检测质量差的无线信道。
7.按照权利要求5或6的方法，其特征是放弃被检测出质量差的无线信道，最好是在跳频顺序中用另一个无线信道代替被放弃的信道。
8.按照权利要求5至7中任何一项所述的方法，其特征是分别对每个连接的无线信道质量进行测量和分析。
全文摘要
本发明涉及一种检测基站无线信道的方法，用于检测受到干扰和/或质量差的信道。本发明的方法是通过分别对每个无线信道的连接进行测量和分析来实现的。在跳频顺序中可以检测到质量和/或受到干扰的无线信道。
文档编号H04B7/26GK1114519SQ94190684
公开日1996年1月3日 申请日期1994年9月12日 优先权日1993年9月14日
发明者威萨·科伊夫 申请人:诺基亚电信公司