专利名称：使用功率控制和移动站辅助切换测量分配信道的方法和系统的制作方法
背景本发明泛泛涉及基本无线通信系统，具体是在移动无线通信系统中与功率控制结合的信道分配技术。
频率再用的概念是蜂窝技术的核心。在传统意义上，频率再用是一种分配多组频率以在被称作“小区”的有限地理区域内使用的技术。包含相同频率组的小区在地理位置上被分隔开以允许不同小区中的呼叫用户同时使用同一频率而不会互相干扰。通过这种做法，一个仅包含几百个频率的系统就可以为成千上万的用户服务。在《IEEE移动技术学报》，卷VT29，第2期，1980年5月，PP.238～244，由Blecher所写的《高级移动电话业务》一文中描述了这种系统的设计和操作。联邦通信委员会(FCC)为这种通常称作AMPS的系统分配了一个特高频谱块(UHF)，它被进一步细分成称为信道的成对窄频带，频率成对是由于发射频率和接收频率相差45MHz的双工制设计。目前在美国有832个30KHz宽的信道分配给蜂窝移动通信。
图1所示为美国用于移动通信的频率表。此处值得指出的是在832个可用信道中，各有21个分别用于A-载波和B-载波的控制信道。这42个控制信道提供系统信息，不能用于电话业务。被称作语音或业务信道的其余790个信道传送语音通信的载体，在A-载波和B-载波之间等分。单个用户至少可以使用一半可用信道，也就是395个。对于TDMA系统，例如IS-54B标准所规定的，这些信道被进一步划分成3个时隙。在这种情况下，一特定用户能够寻址3×395，也就是1185个“信道”。
链路质量是衡量任何无线通信系统的基本标志。为了提供高质量的语音通信，在一个蜂窝系统中的有用信号必须保持一个高于其它所有干扰的最小信号强度。有用信号与干扰比被称作C/I。除了普遍存在的噪声以外，设计者还必须对付其它两种基本类型的干扰。第一种是来自同时使用同一信道的用户的干扰，它被称作同信道干扰。第二种干扰源来自使用相邻信道的用户，它被称为相邻信道干扰。通过在一个给定小区内选择由大的频率增量，例如200KHz分隔开的频率和在信道滤波器中使用锐截止来控制相邻信道干扰，以得到一个高相邻信道抑制。通过使用一个在地理位置上分离使用同一频率组的小区的频率再用模式来降低同信道干扰。一个理想的七小区频率再用模式的范例如图2(a)所示。
频率分配是为网络内的小区分配单个信道的过程。目前，大部分频率分配是先验技术进行的；这是通过每个蜂窝系统运营者在适当位置“硬布线连接”的固定频率分配。它被称作固定信道分配或FCA。但是，由于干扰和业务负载是随时间变化的，FCA并非最优。如图2(b)所示，平分蜂窝边界的公路随地理位置和一天内时间的不同会有差别很大的业务模式。有些道路可能早上车辆流量极大而下午则几乎没有。这样，大部分固定频率分配就不太有效；固定频率分配中的某些信道将会有比实现高质量语音通信所必需的好得多的链路质量，而同一系统中的其它一些信道链路质量将太差，可能迫使它们被下线或阻塞，通过某种使所有链路具有相等质量的信道分配方式可获得容量的增加。由于干扰随时间变化的特性，必须使用一个自适应系统。
自适应信道分配，也就是ACA，是一种在整个蜂窝系统内动态分配频率以使系统容量最大的方法。在一个ACA系统中，将从负载较轻的小区分配更多的频率给繁忙的小区。另外，信道分配使所有链路都有令人满意的质量。
对于本领域的技术人员来说，ACA的概念是众所周知的。许多文章说明过ACA的潜力，但都没有讨论具体的对策。例如，Hakan Eriksson写的《通过自适应信道分配提高容量》，IEEE全球通信会议，1988年11月28日～12月1日，PP1355～1359，说明了与一个蜂窝无线系统相联系的容量增益，这个系统中所有信道是一个由所有基站共享的公共资源。在上述参考文献中，移动站测量下行链路的信号质量，在选择有最高C/I值的信道的基础上进行信道分配。
G.Riva所写的《蜂窝移动无线系统的改进动态信道分配系统的性能分析)，第42届IEEE移动技术会议，Derwer，1992，PP.794～797，描述了另一种方法，此处是在获得接近或比所要求的C/I门限稍好一点的质量的基础上选择信道。Furaya等人所写的《信道分离、用于移动通信系统的一种分布或自适应信道分配系统》，第二届北欧数字地面移动无线通信会议，Stock holm，1986年10月14～16日，PP，311～315，描述了以链路质量的最新记录作为分配判决的一个因素考虑的ACA系统。另外还提出了几种ACA用于FCA系统上的一个小频率块的混合系统。Sullberg，K.等人所写的《蜂窝移动电话系统中的混合信道分配和再用分割》，IEEE移动技术会议′87论文集，1987，PP.405～411，给出了一个这样的范例。
所有这些ACA系统的一个共同特点是它们都是从满足某些预定质量标准的信道集中选取一个信道来分配。其彼此的差别是如何从该信道集中选取这个信道。除了系统容量的增长，自适应信道分配还不需要系统规划，规划由系统自身完成；当对系统进行变动或加入新的基站的时候，这一点很有吸引力。
自适应功率控制，即APC，是蜂窝系统中的一种已知技术。例如，请看Webb及其他人的美国专利4,485,486。通过功率控制(APC)，发射机功率随接收机的要求而变化。一般有两种类型的自适应功率控制系统基于C和基于C/I。在基于C的系统中，接收端的信号强度保持在一个预定电平值上。只要(平均)接收信号强度偏离了这个电平，接收机就命令发射机提高或降低它的发射功率基于C的APC只响应路径损耗的变化，而基于C/I的APC则力图在接收端保持一个预定的C/I电平。除了路径损耗的变化之外，干扰条件的变化也会导致发射功率的调整。
前面所述的传统分配算法将其判决建立在已知哪条信道由哪个基站使用的基础上，然后再力图优化每条链路的质量。但是，它们没有利用由移动站和基站发射机自适应功率控制所提供的可能性。
在一个TDMA环境中，分配判决不仅仅只包括选取一个基站和信道的组合。因为TDMA信道被分割成时隙，分配判决应将其也考虑在内。例如，Schaeffer的美国专利4,866,710描述了一种给移动站分配频率和时隙的方法，使得在另一频率的上分配时隙之前，某一给定频率的所有时隙均已占用。这种方法尽管看起来有效，但它没有考虑对干扰的影响，也没有考虑自适应功率控制的可能性。
概述本发明的目的就是提供一种在通信系统中动态分配信道的方法，它在使系统容量最大化的同时使移动无线电话的发射功率最小化。本发明的另一个目的是利用移动无线电话所作的测量来确定链路质量。本发明还有一个目的是通过降低发射功率，使电池供电无线电话的电池寿命得以延长。
这里提出的控制系统适应通信环境中当前业务和干扰的情况，以优化每条链路的质量和使系统总容量最大。当前业务状态和干扰情况从移动站和基站所作的测量中获取。信道分配周期性更新以确保平均在信道上使用的发射功率最小。一旦分配了一个信道，自适应功率控制系统就力图以最小发射功率保持一个令人满意的链路质量。既然自适应功率控制和自适应信道分配成为了一个统一的过程，在下文中采用术语自适应信道分配和功率控制，即ACAPC来描述本发明。本发明不局限于某种特定的接入系统，因此可以同样用于例如，FDMA、TDMA、CDMA或混合系统。
在本发明典型实施例中，系统与方法分配使平均发射功率最小的信道。在周期性进行的更新期间，检查是否平均发射功率的确低还是能够找到另一个发射功率更低的信道。在信道更新之间，APC力图保持接收机中所要求的C/I电平。系统确保发射功率最低，这不仅降低了对其它信道的干扰，还服务于延长手持移动无线电话电池寿命这一值得一提的目标。
附图简述从后面结合附图的描述中，本领域的技术人员将逐步明显地看到本发明的上述及其它目的、特点和优越性。这些附图包括图1是对美国标准IS-54B频率频谱分配的说明；图2a是对用于固定分配蜂窝系统的频率再用模式的一个示范说明；图2b是对蜂窝系统负载时间相关特性的示范说明，它解释了根据本发明作自适应信道分配的必要性；图3是对上行链路和下行链路干扰的说明；图4是说明本发明一个典型实施例基本操作的流程图；图5是说明根据本发明的一个典型实施例的上行链路分配的流程图；图6是说明根据本发明的一个典型实施例的下行链路分配的流程图；图7是对IS-54B TDMA帧结构的说明；图8(a)是说明一个示范性发射信号功率谱的曲线；图9(b)是一个示范性接收机滤波器特性；图8(c)是说明图8(a)和图8(b)例子中相邻信道干扰的曲线；图8是对下行链路干扰预测的示范说明；图10是根据本发明一个示范性移动站的方框图11是根据本发明一个示范性基站的方框图；图12是根据本发明一个示范性基站控制器部分的方框图。
详细说明在以下描述中，为了说明而不是限制起见，指定了一些具体细节，例如特定的电路、电路元件、技术等等，这是为了提供对本发明的一个全面解释。但是对本领域的技术人员显而易见的是，本发明可以在脱离这些特定细节的其它实施例中实施。另外，略去了对熟知的方法器件和电路的详细说明，以不致于因为不必要的细节而混淆了对本发明的描述。
本发明的实现将随使用它的通信系统的特定要求而变化。例如在频率双工系统(比如AMPS，IS-54B)中，上行链路和下行链路信道是成对的，由固定的45MHz偏移隔离开。因此下行链路信道的分配自动确定了上行链路信道，反之亦然。但更常发生的情况是上行链路和下行链路能够被独立分配的时候。
因此首先给出的本发明的一个典型实施例将用于能够独立选择上行链路和下行链路信道，以及能够独立控制任何信道上的发射功率的情况，然后将描述用于以下系统的其它典型实施例上行链路和下行链路信道成对出现的系统、移动站测量能力受限的系统、下行链路中的APC工作在象当前IS-54B标准定义的TDMA系统中的一组信道上的系统。正如将要讨论的，每个实施例都将在一定程度上受到移动站操作状态的影响。
大多数情况下，移动站工作在三种可能状态之一中，第一种要考虑的状态发生在移动站处于通信活动中(也就是呼叫在进行中)的时候，而且移动站保持着无线环境的工作信息。要考虑的第二个状态是待命状态。当处于待命状态的时候，移动站通过周期性地搜索可用控制信道侦听寻呼，因此有关于无线环境的一部分有限信息。最后要考虑的是加电状态。在这个状态时，移动站已完全不能活动，在初次接通的时候没有任何关于其所处环境的先验信息。
本发明描述的信道分配系统利用一个或多个基站和/或一个或多个移动站进行的周期性测量，确定在当前无线环境下的最佳信道。注意这里采用的移动站这个术语表示任何远端站，例如车载无线电话和手持无线电话。在下面的描述中，假定每个基站发射一个已知频率和已知功率电平的导频信号(也就是说，一个建立或控制信道)。
正如将要详细讨论的那样，根据本发明的这个典型实施例所进行的分配过程可以分成三个一般阶段。如图4所示，它们为1)对反映本地环境当前状况的测量数据的探测410；2)对与在探测期间所作测量匹配的最佳信道的确定420；3)根据预定准则信道分配430。
探测阶段410由对从周围基站发射的导频信号功率的测量开始。这些测量由移动站进行，它通过后面将详细描述的一个程序，周期性地测量由周围基站发射的多个导频信号的接收信号强度(RSSI)。
信号的RSSI可以测量，例如象Paul W.Dent的美国专利5,048,059，题为《对数-极坐标信号处理》一文描述的那样，该文包括在这儿以作参考。此例中一个信道的RSSI仅是中心在一特定频率上、30KHz带宽信号功率值的大小。除了有意在信道上发射的信号外，信号功率还可以包括共信道信号功率、来自相邻信道的溢出信号、噪声以及带宽内存在的任意其它功率。在确定每单个下行链路信号的RSSI时，移动站对单个RSSI测量结果的总和取平均(例如，在1秒内)以消除快衰落现象。例如，带有工作在869MHz的移动无线电话并以40英里/小时运动的车辆，理想情况下应在7ms间隔内进行RSSI测量，以使这些测量结果与瑞利衰落不相关。因而常用无线接收机能够调谐到一个特定频率上，在3 ms量级时间内完成一次RSSI测量并返回到初始频率的几百Hz的范围内，这样的要求不难实现。为了适应变化的速度和频率，要进行许多这样的测量，然后取平均。
下面将根据图3所示移动无线通信结构的典型实例来描述探测过程。本领域的技术人员会知道一个典型系统能够，而且极可能包括比这个示范性图例所示多得多的基站和多得多的移动站。但是，为了避免使本发明杂乱不清，给出了图3中两个移动站、三个基站的结构。
探测活动，实际上是整个网络的活动，由移动电话交换局(MTSD)300控制，MTSO300直接或间接连接到每个基站控制器310、320和330。这里的描述将首先考虑呼叫正在进行时的探测过程。在本例中，移动站A(370号)目前连接到基站(350号)。
正如IS-54B标准中详细描述的那样，当呼叫在进行时，基站可以通过FACCH向移动站发命令。FACCH，即快速相关控制信道，是一个信息可以在语音信道上传送的“空白和脉冲”数据传输协议。FACCH信息表中包括“信道搜索信息”。该命令提示移动站根据信息中包含的频率清单进行RSSI测量。这份清单经常包括从周围基站发射的控制信道频率。关于FACCH信令和信道搜索信息的详情，有兴趣的读者可参考IS-54B文献。注意这种控制移动站的具体方法仅是出于说明的目的提出的。本领域的技术人员将懂得对本发明的实施也可以使用其它信令方法和格式。
响应MTSO 300产生的指令，移动站A监测周围基站发射的信号，包括它目前与之连接的那个基站。根据图3所示情况，移动站A所处位置使它不仅接收来自与之有连接的基站的信号(也就是从基站A发射的信号345)，还接收来自周围其它几个基站基站B(340号)发射的信号305和基站C(360)发射的信号315。根据本发明，移动站A周期性地接收由基站A发出的信道搜索信息。该信息包括搜索来自基站A附近地区基站的导频信号的命令。注意实际的基站位置和/或标志不需要发送给移动站。基站只需要通过从它那发射的导频信号频率来识别。
对这三个下行链路信号305、315和345进行RSSI测量(如上所述)之后，移动站A通过上行链路业务信道335的慢速组合控制信道(SACCH)向基站控制器A(标号320)报告结果。与FACCH一样，SACCH也是IS-54B指定的信令格式。
现在就可以使用前面提到的RSSI测量结果来计算信号被测量的基站和进行测量的移动站之间的路径损耗。RSSI测量结果和基站发射功率(它是固定的，或者网络300已知并告知了基站A的基站控制器)一起提供了为每个信号计算信号路径损耗(PL)所需要的全部信息。通过基站发射功率除以RSSI计算得到的路径损耗代表了信号在基站和移动站之间传播时将会受到的衰减。例如，假定移动站A已经测量了由基站C发射的信号315的RSSI为-125dBm，还知道信号315是以0dBm的功率电平发射的。因此，路径损耗的计算直接写为基站C的已知发射功率 0dBm移动站测量的基站C的RSSI ＝-125dBm移动站A和基站C之间的路径损耗 ＝125dB一般，序号为任意J的基站和进行测量的移动站之间的路径损耗将由PL(J)表示。因为假定导频RSSI测量结果与瑞利衰落无关，根据互易定理，对从基站到移动站的路径损耗可作与从移动站到基站的路径损耗相似的假定。因此，PL(J)代表与链路方向(也就是上行链路或下行链路)无关的链路路径损耗。这样，对移动站和周围基站之间路径损耗的计算完成了探测过程的第一阶段。
探测的第二阶段涉及空闲业务信道(也就是可被分配的可用语音信道)上RSSI的测量，以获得对干扰电平的一个预测。如果对信道的选择不作限制，而且移动站和基站有相同的搜索能力，根据本发明，对上行链路信道和下行链路信道的操作是独立进行的。首先讨论上行链路过程。
在MTSO300发出的命令下，基站A连续监测其上行链路和下行链路信道上的干扰电平。首先描述上行链路的过程。
在MTSO300发出的命令下，基站A连续监测其空闲业务信道(也就是未使用的语音信道)上的干扰电平。基站搜索所有空闲信道，进行RSSI测量抽样并和前面一样对抽样值取平均(例如在10秒的期间内)以使抽样与瑞利衰落无关。注意和导频信号测量结果一样，这些RSSI测量结果包括进入测量带宽内的任何干扰功率-不管干扰来自何方。例如，它们可以来自噪声(这是普遍存在的)、共信道用户、相邻信道用户的溢出信号、碰巧进入测量带宽的互调产物和非蜂窝发射(许可和未经许可的)。根据图3，这个过程由基站B和基站C重复进行(相继或同时)。
在基站J信道K上的平均上行链路干扰电平用Iup(J，K)表示。现在，基站J所有空闲信道K的Iup值通过基站J的基站控制器被送到当前与被考虑的移动站连接的基站的基站控制器上。对于图4所示例子，这意味着基站A、B和C对空闲信道的测量值(也就是分别为Iup(A，K)、Iup(B，K)和Iup(C，K)被送到基站A的基站控制器320，当然，序号K是代表语音信道，在本例中可以是从1到395的任意数。
在探测过程中，由移动站发送的导频信号测量结果计算得到的路径损耗信息和由周围基站发送的干扰信息为基站控制器提供了计算所有能被分配信道上所要求的功率电平的必要信息。这样探测阶段410就结束了，下一步是确定要分配的最佳信道。
确定阶段420包括，找到为了保持链路上令人满意的质量要求的移动站发射功率最小的最佳基站J和信道K组合。对每个基站J和信道K，要求的移动站发射功率PMS，req(J，K)可计算为PMS,req(J,K)=(CI)0+PL(J)+Iup(J,K)dB---(1)]]>如上所述，现在计算等式(1)要求的所有信息保存在基站控制器320中。(C/I)0是系统力图在链路上保持的C/I目标值，可以由网络运营者定义。例如，如果假定所讨论的移动站和基站J之间的路径损耗PL(J)按前面一样计算为125dB，在基站J信道K上的上行链路干扰为-150 dBm，所需C/I为25dB，那么要求的发射功率可以计算为PMS，req(J，K)＝25dB＋125dB－150dBm＝0dBm(1.0毫瓦特)如果要求的目的是使移动站发射功率最小，那么选择具有最低PMS，req的基站J上的信道K作为最佳基站信道组合。注意，既然根据本发明的这个示范性过程考虑了干扰，它不一定需要选择信号最强的基站(也就是在地理位置上离移动站最近，或路径损耗最低)作为与之建立链路的那一个。如果更远(在本文中也就是对应更高路径损耗)的基站上一条可用语音信道的干扰电平明显低于更近的基站中任何空闲信道的干扰电平，与更远的基站连接所要求的PMS实际上可能更低。
例如，假定从基站A到移动站A的下行链路345上的路径损耗PL为80dB，并且从基站B到移动站A的下行链路305上的路径损耗为90dB。再假定基站A测量的最低干扰电平是信道32(825.96MHz)上的-100dBm。还要假定基站B测量的最低干扰电平是信道245(832.35MHz)上的-120dBm。如果目标(C/I)0是25dB，那么根据等式(1)计算的到基站A信道32上的链路所要求的最小PMS为PMS，req(A，32)＝25dB＋80dB－100dBm＝+5dBm到基站B的信道245上的链接所要求的最小发射功率为PMS，req(B，245)＝25dB＋90dB－120dBm＝-5dBm如果两个基站发射功率电平相同，移动站从基站B接收的下行链路信号更弱(也就是路径损耗更高，表面上离得更远)。假定互易性成立，在基站B接收的来自移动站的信号比在基站A接收的更弱。但是由于考虑到干扰，即使多了10dB的路径损耗，移动站建立一条到基站B的理想链接所要求的发射功率也更小。因此，对于上行链路，移动站应该切换到基站B的信道245上，这与前面所述移动站连接到信号最强的基站上的系统有明显差别。
除了备用信道要求的功率电平以外，向基站控制器提供的还有当前业务信道上使用的发射功率。例如，移动站可以将该信息通过SACCH送到与之连接的基站。然后该信息被直接送到基站A的基站控制器。
如果最佳信道和基站组合与当前信道和基站组合不同，就要考虑再分配。但是，为了避免信道跳动和乒乓效应(移动站在信道A和B之间反复再分配)，设定了滞后。只有在新信道的要求发射功率至少比当前信道上的发射功率低xdB时才分配新信道。滞后值x被称作切换容限，可以自由选择。根据典型实施例，x通常位于3到6dB的范围内。如果新的功率电平和当前功率电平之差小于切换容限，不进行再分配保持当前链路。
以上讨论考虑了呼叫已经进行，并在此期间MAHO，即移动站辅助切换，测量结果经当前业务信道的SACCH(或FACCH)传送时的分配判决。在呼叫建立的情况下，没有已经分配的业务信道，MAHO通过移动站被锁定在其上的基站的控制/呼叫信道传送。这是因为，即使移动站处于空闲(也就是睡眠状态)中，在被叫醒的瞬间进行对导频信号强度的测量和寻呼监听时，仍保持着与周围基站的连接。从这个信息中，可以如上所述确定最佳信道和基站的组合，计算这个新信道要求的发射功率。但是，由于没有当前链接存在，也就没有当前发射功率可作比较；也就是说没有切换容限。取而代之的是，新信道上的PMS，req与功率控制范围(由移动站能够发射的最小和最大功率确定)或作为在呼叫建立时允许的最大发射功率的建立门限进行比较。如果最佳信道的PMS，req在预定的最大允许发射功率之下，可以立刻分配这条信道。如果不是，必须中断呼叫。可能比最大可能输出功率低的建立门限将阻止需要功率太多(因此会产生高的干扰电平)的用户进入网络而为此牺牲要求发射功率更低的用户。
在第三种操作状态(也就是加电)下，根本没有任何MAHO测量数据存在。在加电时，移动站首先搜索基站的所有呼叫/控制信道并锁定在信号最强的一个上。然后对应的基站将把需要测量的周围基站的信道号下载到移动站。从这以后的过程则如上所述。总结所有这三种操作状态上行链路信道分配过程的流程图由图5给出。
在图5中，大模块500表示确定移动站当前工作在三种模式中的哪一种的第一一般步骤。如果在模块501中，移动站工作的加电状态，流程前进到移动站搜索控制信道以接收搜索码的模块504。否则，移动站工作在空闲状态502或呼叫进行状态503，进程转到510的探测阶段。探测阶段510由511让移动站对从周围基站发射的导频信号进行RSSI测量的步骤开始。然后在模块512，这些RSSI测量结果被送回到与移动站有有效合链接的基站上。在模块513，基站对空闲业务信道作自身RSSI测量。在520的下一步骤涉及确定为与移动站的这次连接分配哪一条信道。因此，进程转到521模块，基站控制器在这里计算移动站和其信号在模块511被测量过的每个基站之间的路径损耗。然后在模块522，基站控制器例如使用等式(1)为每种基站和业务信道组合计算要求移动站的发射功率，确定给出最小的要求移动站发射功率最小的组合。
已经确定了对与移动站的这次链接分配哪条信道之后，然后进程转到由大模块530表示的切换阶段。在判决模块531，确定移动站当前是否有进行中的呼叫，如果有，进程就转到模块532，在那儿确定模块522中计算的最小要求发射功率是否超过了当前发射功率减去切换容限之差。如果这次判决的结果是没有，则进程转到模块533，进行到所确定的信道/基站的转接。否则进程返回到探测阶段510的起点，且这时没有进行切换。
回过头再来看判决模块531，如果判决结果相反，没有呼叫在进行，则进程转到模块535，确定最小要求发射功率是否超过了前面讨论过的最大允许功率。如果没有，进程转到模块534，呼叫建立在模块522确定的信道/基站组合上。如果最小要求发射功率超过了预定的最大允许功率，则在536中断呼叫。
假定上行链路信道和下行链路信道能够独立分配，分配下行链路的过程与上面所述分配上行链路的过程是类似的。路径损耗值用与前面同样的方法通过使用移动站对导频RSSI测量结果求得。实际上，它们可以直接得到而不用有上行链路预测时必需的互易性假定。但是，现在在移动站进行空闲信道上干扰的测量。这假定了移动站和基站有相同的能力搜索语音信道的整个频域。因为不涉及具体的基站，干扰电平只取决于信道号KIdown(K)。这些测量结果被送回到与移动站连接的基站上，再送往其基站控制器。基站(J)的要求发射功率按下式计算PBS,req(J,K)=(CI)0+PL(J)+IDown(K)dB---(2)]]>为了减小计算量，只考虑基站J上那些空闲、可以使用的信道K。在进行实际的再分配之前，可以进行最佳信道上新PBS和当前信道上平均PBS之间的比较。如果其差值小于切换容限就不会进行再分配。现在将参考图6根据这个典型实施例描述下行链路分配过程。
在图6中，大模块600表示确定移动站当前操作状态的步骤。如果移动站处于加电状态601，进程就转到模块604，移动站搜索被探测的控制信道以接收搜索码。否则，在备用状态602或呼叫进行状态603，进程转到探测阶段开始的模块610。在模块611，移动站对从周围基站发射的导频信号进行RSSI测量。然后在模块612，移动站进行空闲业务信道的RSSI测量。在模块613，这些RSSI测量结果被送回与移动站有有效连接的基站上。确定阶段620由在模块621。基站控制器计算该基站与移动站之间的路径损耗开始。然后在模块622，基站控制器使用前面的等式(2)对每种基站和业务信道组合计算基站的要求发射功率电平，再确定基站的最小要求发射功率。
接着，在切换阶段630中，在模块631有一个关于移动站是否有呼叫进行的初始判决。如果判决的结果是肯定，进程下一步转到判决模块632，在此确定模块622中计算的发射功率是否超过了当前发射功率减去切换容限之差，如果没有，就在模块633进行到要求最低基站发射功率的信道基站组合上的转接。否则不进行转接，进程返回到探测阶段610。回过头再看模块631，如果没有呼叫进行，就在模块635确定最小要求发射功率是否超过了预定的最大允许功率。如果没有，在模块634中，呼叫在要求最低基站功率的信道/基站组合上建立。否则，在636中断呼叫，进程返回探测阶段610。
上面根据一个上行链路和下行链路信道能够独立选择，并为每个信道提供了自己的APC的典型实施例讨论了本发明。现在给出本发明的另一个典型实施例，其中上行链路和下行链路信道以具有固定偏差(例如IS-54B标准中为45MHz)的方式配对。在这种情况下，上行链路和下行链路信息是组合的。人们选择同时使上行链路和下行链路发射功率最小的最佳信道对，而不是选择最佳的上行链路或下行链路信道。这样，由下式给出了使PMS，req和PBS，req加权和最小的一种方法min{b(PMS，req)＋(1-b)(PBS，req)}参数b可以根据系统条件和运营者的要求选取。例如，如果重点放在使移动站电池寿命最长(也就是使移动站发射功率最小)上，对最小化PBS，req应给予更多的加权，因此b应该趋近于1。但是，假如容量受下行链路限制(例如当基站采用两个接收天线进行分集接收或采取其它手段在保持令人满意的链路质量的同时降低其C/I的时候)，大部分加权应放在PBS，req上，因此b应该趋近于0。应当注意的是，如果上行链路和下行链路的干扰状况是强相关的，那么最小化加权和近似于单独最小化PMS或PBS。在其它所有方面，影响PMS或PBS的路径损耗PL和干扰测量结果Inp、IDOWN所起作用与先前描述的典型实施例中的讨论一样。
上面假定了移动站和基站有相同的能力搜索语音信道频域。为了搜索，移动站锁定在一个频率上，固定，然后进行测量。显然对于有一千多个业务信道的蜂窝系统，例如IS-54B标准定义的系统，让移动站监测每个信道是不切实际的。除了移动站庞大的搜索负荷以外，TDMA协议使搜索问题进一步严重，因为不可能确定每单个时隙上的下行链路干扰。这是基站连续发射的结果。众所周知，TDMA系统将AMPS中使用的30KHz宽信道划分成了时隙。例如，IS-54B将信道划分成三个时隙，使业务容量增长为原来的三倍。由于超出本发明之外的原因，即使只有一个时隙工作，基站也要在所有的三个下行逻路时隙上发射。因此，即使只使用了一个时隙，同一载波上的所有三个时隙也都携带有相同的发射功率(空闲时隙上有填充信息)。对IS-54B时隙结构的说明如图7所示。注意，尽管表示了六个时隙，本系统每帧只给每个信道分配两个时隙(也就是说，TS0＝TS3，TS1＝TS4，TS2＝TS5)。为了更清楚地说明本发明在TD MA系统中的作用，给出了对TDMA系统中测量下行链路干扰问题的讲解。
根据图7，假定基站使用载波1上的时隙TS0与用户A通信。假定载波1上的时隙TS1和TS2空闲。现在用户B也在该基站附近并想使用载波1上假定均为可用的TS1或TS2启动或切换一次呼叫。因此，移动站将要确定TS1上的下行链路干扰。在我们的表示方法中，基站J、信道K和时隙TSx的下行链路干扰应写为IDOWN(J，K，TSx)。因此根据这种表示方法，移动站对从基站A、信道1、时隙1上发出的下行链路干扰的测量结果就是IDOWN(A，1，TS1)。由于基站A在TS0之后没有中断其功率，而是在TS1和TS2上继续发射(以TS0使用的相同功率)，用户B测得一个大RSSI(它实际上是选择TS1时的载波强度)。这个大信号完全淹没了很可能比载波弱得多的干扰信号。在这种情况下，不可能测量TS 1上的下行链路干扰强度。(注意如果用户B选择另一个基站载波1上的TS1，TS1中的空闲发射功率对它来说只能是干扰。)请观察在前面的典型实施例中，下行链路干扰测量是在空闲信道上进行的。也就是说，移动站只能测量当前没有被它正考虑与之连接的基站所使用的下行链路信道RSSI。
如果可以依靠上行链路和下行链路干扰状况之间的强相关性，下行链路干扰的测量完全可以省去。在这种情况下，通过使用由等式(1)总结的方法选择最佳上行链路信道，对应的下行链路信道(偏移45MHz)也是可以接受的。使用TDMA进行上行链路干扰测量是可以进行的，因为移动站不同于基站，例如在IS-54B中，它只在三个时隙的一个中发射1。因此对未占用时隙的测量结果只包括干扰。如果相关性很弱，这正是最经常出现的，就必须对下行链路干扰进行预测。因此，根据本发明的另一个典型实施例，一种预测下行链路干扰电平的方法包括在处理不能直接测量的情况中。
为了预测下行链路干扰，应该识别在移动站周围一个广阔的区域内在同一信道上发射的基站。这些基站的位置以及它们当前在所考察的信道上使用的功率电平必须被送到进行ACAPC处理的基站控制器(例如，在图3的例子中就是基站控制器320)。例如，这可以通过MTSO300直接完成。如果用相邻信道抑制系数校正，还可以得到相邻信道干扰。
相邻信道干扰是由于发射机和接收机的非理想滤波作用导致的。参见图8(a)，发射信号功率谱在相邻带宽内非零，而是作为频率偏移的函数递减。而另一方面，参见图8(b)，接收滤波器特性不是矩形，接收带宽外的一部分功率也被接收了。用户A引入用户B的总相邻信道干扰可以在图8(c)中看到，它由以下因素确定，例如(a)用户A的发射功率谱形状，例如图8(a)中的曲线；(b)用户A发射功率的绝对值，例如图8(a)中曲线下面的面积。
(c)用户B的接收机的滤波器特性，例如图8(b)中的曲线；以及(d)用户和干扰源之间的频率偏移。(a)项和(c)项可以从系统说明书(或发射机和接收机设备的说明书)中得到。(b)项是A使用的发射功率，其信息可传递给系统，(d)项也是已知的。相邻信道抑制系数可以使用(a)、(c)和(d)项确定。这样，加上相邻干扰源的绝对发射功率，相邻信道干扰就确定了。如果不能确切知道(a)项所示频谱形状和(c)项的滤波器特性，至少还有给出了允许频谱形状和滤波器响应最坏状况的系统说明书。利用这些信息，可以计算最坏情况相邻信道干扰。
和前面根据导频信号数据计算路径损耗的情况不同，从每个这种基站到移动站的路径损耗是预测的。由于对控制信道采用的频率分配，只有最近的(也就是最近的21个)基站可以被测量。对于这些包含在测量清单表中的邻近基站，可以如前面讨论的那样，根据包含在基站的信息和移动站进行的测量结果精确地确定路径损耗。
但是，干扰信号更可能来自远处的基站。来自这些基站的控制信道不能被直接测量，因为它们的信号被那些邻近范围内已经被测量过的基站盖过了。因此只能使用已知的传输损耗模型或可以从与基站控制器相连的数据库中查到的本地地理环境数据对来自这些基站的干扰作粗略的估计。已知传输损耗模型的例子可以找到，例如Y.Okumura等人的《UHF和VHF地面-移动无线业务中的场强及其变化》，电子通信实验室评论，VOL，16，1968，9-10月，PP.825-837和M.Hata的《地面移动无线业务中传输损耗的经验公式》，IEEE移动技术学报，VOL，VT-29，no.3，1980年8月，PP.317-325。这些数据可以在安装期间通过在拟用基站使用可移动测试发射机或专门为在局部地区测量RSSI所配备的车辆而得到。只要知道发射功率和路径损耗，就可以计算移动站接收到的来自每个基站的信号。通过将所有这些功率电平加在一起，就得到对干扰电平的一个预测。另外，在系统安装时可以测量所有基站之间的路径损耗，并存贮在网络数据库中。这些数据可以随地形特点的变化周期性更新。
现在将根据图9描述干扰预测的一个例子。其中移动站A在基站A附近，并想经基站A上的信道K始发一次呼叫。网络在基站A附近地区搜索使用信道K的其它基站。它找到三个基站L、M和N。在大多数情况下，这三个基站通常不被基站A附近的移动站搜索到，因为它们离得太远(移动站通常搜索处于附近的基站，例如B到G)。已知基站L、M、和N在信道K上使用的发射功率分别为0dBm、10dBm和15dBm。用我们的表示方法就是PTx(L，K)＝0dBm，PTx(M，K)＝10dBm和PTx(N，K)＝15dBm。
这些数字和基站L、M和N的位置一起被送到基站A的基站控制器。网络事先知道基站A和基站L、M及N之间的距离。另外，网络可能还有关于基站A和其它基站之间地形的辅助信息(例如山脉、小丘、高的建筑物)。根据这些信息可以确定基站A和干扰基站之间的路径损耗。尽管没有确切知道移动站的位置(除非系统有确定小区内移动站位置的定位特性)，如果距离很大，可以放心地认为从干扰基站到移动站的路径损耗和到基站A的路径损耗不会相差太远。
还有一种方法是，可以使用所谓的信标直接得到这些路径损耗。从可用语音信道总数中，可以选择一个信道作为无线信标使用。也就是说可以选择一个特定的频率由远处的几个基站依次发射。为了得到任何给定的移动站和一个远方基站之间的路径损耗，可以命令移动站搜索信标频率。然后，每个基站依次在这个频率上发射识别该特定基站和功率电平的信息。移动站能够测量这个信号的RSSI，并根据已知的方法解调识别信息。然后就可以象前面描述的那样确定路径损耗。实际上，移动站可以简单地把原始RSSI数据返回给基站控制器。因为每次只能有一个基站发射信标，网络能够把原始RSSI数据和一个单独的基站联系到一起。
假定从基站L、M和N到移动站的路径损耗(预测或测量的)分别是160dB、155dB和170dB。再使用我们的表示方法表示移动站和基站J、M和N之间的路径损耗，我们有PL(L)＝160dB，PL(M)＝155dB和PL(N)＝170dB。使用基站L、M和N的已知发射功率(也就是PTx(L，K)＝0dBm，PTx(M，K)＝10dBm和PTx(N，K)＝15dBm)和路径损耗，在移动站接收的预测RSSI可按下式计算IDOWN(J，K)＝PTx(J，K)－PL(J)把本例所选值带入该等式，来自每个基站的干扰为IDOWN(L，K)＝0dBm－160dB＝-160dBmIDOWN(M，K)＝10dBm－155dB＝-145dBmIDOWN(N，K)＝15dBm－170dB＝-155dBm信道K上总预测干扰IDOWN(K)从这些数值的累加求得，总计约-144.5dBm。注意，由于电压是不相关的，功率必须相加。然后就可以如前面描述的那样使用预测的IDOWN(K)。无论是由于信令格式还是搜索能力有限而使移动站不能直接测量干扰值，采用这种方法可以预测它。
在到目前所给出的所有实施例中，假定了APC在每个信道上独立控制功率电平。并不是所有的系统都提供这种能力。例如在IS-54B系统中，这只能在上行链路上实现移动站只能在它占有的载波上占有的时隙中发射和自由调整其功率电平。在下行链路上不是这样的。因为信令格式中没有保护时间，功率不能在时隙之间上下跳变。因此，共用同一载波的所有时隙在下行链路中都使用相同的功率电平。正如我们前面所看到的，即使有一个时隙空闲也是这样的。只有所有的三个时隙空闲时，基站才会停止那条信道上的发射功率。同样显而易见的是，为了避免功率浪费(和降低总干扰)，应该避免工作载波上的空闲时隙。这意味着分配系统应该力图在尽可能少的信道上使呼叫次数最多。这种所谓的时隙密填适合于IS-54B，可以成为分配过程的一个部分，其中第一优先考虑把呼叫放置在那些带有空闲时隙的工作载波上。
现在讨论本发明用于上述带有下行链路发射功率限制系统的一个典型实施例。为了将载波和它的连续时隙区分开(一个信道由一个载波频率和一个时隙组成)，我们用F表示载波号，TS表示时隙号。假定本实施例下行链路中的APC仅限于载波功率的变化。如果假定功率受C/I最低的用户控制，那么使用同一载波的所有其它用户在下行链路上将有盈余质量(也就是一个比需要值更好的C/I)。为了使发射功率最小，分配过程安排时隙时应该使那些需要相似PBS，req的移动站放在同一载波上。
探测过程与前面相同。路径损耗值从移动站的测量结果中得到，下行链路干扰IDOWN(F)可以是测量或预测的。注意在下行链路中，共用同一载波F的所有时隙上的干扰电平相同。根据前面采用的表示方法IDOWN(F，TS1)＝IDOWN(F，TS2)＝IDOWN(F，TS3)＝IDOWN(F)这样基站J，载波F上的要求基站发射功率PBS，req(J，F)可以使用下面重复的等式(2)计算用F代替变量K。PBS,req(J,F)=(CI)0+PL(J)+IDown(F)dB---(3)]]>只考虑那些测量清单中有的基站J和至少有一个空闲时隙的载波F。
下行链路的分配过程首先考虑已经工作、但至少还有一个空闲时隙的载波。这些载波当前以受C/I最低用户控制的发射功率进行发射。根据本发明的这个典型实施例，所有时隙空闲的载波是非工作的，同时又作为带有空闲时隙的工作载波考虑。当前使用的载波也应被包括在内，如果只有一个时隙被占用(也就是被讨论的用户)，记为非工作的；否则记为工作的(那就有x个其它用户共用这个载波)，它不包括被讨论的用户时有x个时隙被占用。然后ACAPC过程计算工作载波上要求功率PBS，req和实际功率PBS之间的dp差值dp(J，F)＝PBS，req(J，F)－PBS(J，F)根据这些信息可以生成三个有序表一个是关于有一个空闲时隙的信道，一个是关于有两个空闲时隙的信道，还有一个是关于非工作载波的。对于每个表，程序将dp值从最强的到最弱的(最大的正值到最小的负值)排序。然后程序单独搜索每个表的dp值，首先从最强的(最大的正值)开始，直到dp首次变为负(也就是dp＜0)或搜索到表中的最后一个元素(所有dp＞0的时候)。这样就得到了三个表的每一个中对应第一个负dp值或最小正dp值的PBS，req对应的载波在以下意义上最佳，它们当前的发射功率正好足够(最大的dp＜0)或要求的增加量最小(最小的dp＞0)以满足所讨论的用户的C/I要求。三个表的PBS，req值对应一个时隙空闲、两个时隙空闲和所有三个时隙都空闲的信道分别记为PBS，req(2)，PBS，req(1)和PBS，req(0)。注意，标号代表被占用的，而不是空闲的时隙数。然后根据绝对功率电平和占用情况比较这三个值。
尽管一般要优先分配被占用时隙尽可能多的载波，但如果会导致发射功率电平趋近最大值的话，将不会这么做。为便于判决，确定了滞后值。具体地说，Hys2，1是选择带有一个被占用时隙的载波分配给移动站和选择带有两个被占用时隙的载波之间所要求的，以dB为单位的差值。同样，Hys1，0是选择带有一个被占用时隙的载波分配给移动站和选择一个非工作载波(也就是没有时隙被占用)之间所要求的dB差值，而Hys2，0则是选择带有两个被占用时隙的载波分配给移动站和选择一个非工作载波之间所要求的dB差值。如果Hys2，1小于Hys2，0时，以下两个不等式成立，则选择带有一个空闲时隙的载波PBS，req(2)＜PBS，req(1)＋Hys2，1和PBS，req(2)＜PBS，req(0)＋Hys2，0不然的话，假如PBS，req(1)＜PBS，req(0)＋Hys1，0则选择带有两个空闲时隙的载波。如果这个选择条件仍然不能满足，就选择要求发射功率最低的非工作载波。
从上面可以发现，滞后值越大，时隙填密程度也越大。还可以观察到在时隙填密最大化和选取带有最低要求发射功率的信道之间有一个折衷。根据一个典型实施例，Hys2，1等于3dB，Hys2，0等于9dB，Hys1，0等于6dB。换句话说，为了激活一个非工作载波，所要求的功率电平必须至少比带两个空闲时隙的工作载波上所要求的低6dB，至少比带一个空闲时隙的工作载波上所要求的低9dB。同样，如果带一个空闲时隙的载波并不要求比带两个空闲时隙的载波所要求的功率电平多3dB，那么带一个空闲时隙的载波就优于带两个空闲时隙的载波。注意这些数值是出于说明的目的而不是为限制而提供的。
对于这个示范性系统，下行链路中共用同一载波的所有时隙上的C/I比相同，因此，如果有多于一个的空闲时隙，究竟选择哪一个时隙是无关紧要的。所以可以进行随机选择，或根据下面谈到的上行链路特性来确定。
同样被选择的基站不一定需要有最小的路径损耗(也就是表面上最近)，因为路径损耗更高(也就是表面上离得更远)的另一个基站可能会提供更好的时隙填密。在以上描述中，为说明起见，TDMA帧中的时隙数被选为3。本领域的技术人员将会观察到本发明可以很容易地扩展到采用多于三个(或小于三个)时隙的其它TDMA系统中去。例如，将会有相同数量的有序表和时隙。
下面为上行链路ACAPC过程的一个典型实施例。由于移动站只在它自己的时隙内发射，在其它时隙上则停止发射，所以在上行链路中没有遇到下行链路中确定干扰的困难。另外，移动站自身确定上行链路上的APC，因此，上行链路C/I通常要比下行链路的好，系统性能受下行链路限制。当能够独立选择上行链路和下行链路的时候，可以通过使用下面重复的，用Iup(J，F，TS)代替了Iup(J，K)的等式(1)选择给出最低PMS，req(J，F，TS)的基站/载波/时隙组合的信道找到最佳上行链路。PMS,req(J,F,TS)=(CT)0+PL(J)+Iup(J,F,TS)dB---(4)]]>当上行链路和下行链路成对出现(例如有45MHz偏移)时，那么上行链路应该接受由如前所述下行链路分配过程所找到的基站/载波组合(因为这是对于制约系统性能的下行链路来说的最佳组合)。如果在这个基站/载波组合上存在多于一个的空闲时隙，就可以通过选择以最低PMS，req(J，F，TS)，给出了最佳上行链路性能的时隙来优化上行链路。下面将分别结合图10和图11描述实现上述示范性信道分配系统的移动站和基站的典型实施例。
在图10中，移动站900带有天线902。发射机904与天线902相连并受发射机控制器906的控制，906的其它功能之一是它能够和控制逻辑916一起影响信道分配。发射机还和信号处理器908相连。接收机910也与天线相连，和发射机904一起分时复用。接收机910还和信号处理单元908相连。用于调制、解调和均衡目的的无线装置包括在模块904和910中。信号处理单元908包括诸如信道编码、信道解码、来话去话语音信号处理的电路。信号处理单元908还和模块914的麦克风和扬声器以及控制逻辑916相连。而控制逻辑916又与发射机控制单元906和处理来自键盘(未示出)及到显示器的I/O信号的I/O模块918相连。
图11是说明一个示范性基站的方框图。尽管图11的方框图是以一整个系统描述的。本领域的技术人员将逐步认识到图11所示硬件也可以分散到几个单元上，例如分布于一个基站和一个基站控制器。
一般由代码号1000代表的基站有三根天线，其中的两根，1002和1004用于接收信号，而只有一根天线1006用于发射信号。发射机1008与天线1006相连并受发射机控制单元1010控制。发射机1008还与信号处理单元1012相连。接收机1014也与天线1002和1004以及信号处理单元1012相连。用于调制、解调和均衡目的的无线装置包括在模块1008和1014中。信号处理单元1012用于进行信道编码、解码和处理来话和去话方向的语音。信号处理单元1012还与PCM一链路转接器模块1016和控制逻辑1018相连。而控制逻辑1018又与发射机控制单元1010相连。
图12是说明根据本发明的控制ACAPC过程的示范性基站控制器部分的方框图。CPU1100将接收测量数据、取平均、生成有序表和进行上述与信道分配有关的其它判决。存储器1101除了存贮当前信道分配结果以外，还可以包括一个含有关于周围地区地形特性的信息的数据库。这些信息可用于进行预测。另外，这样的一个数据库也可以放置在MTSO。I/O单元1102可以将这个基站控制器连接到其它BSC、MTSO和它所控制的基站上。
本领域的技术人员将会认识到上述关于示范性移动站和基站的描述仅仅是为了说明能用于实现本发明信道分配系统的装置，也可以使用其它任何类型的基站和移动站。例如Ghisler等人题为《在蜂窝移动无线电话系统中提高传信可靠度的方法和装置》的美国专利第5,230,082号和Uddenfeldt题为《移动无线系统的切换方法))的美国专利第5,109,528号中提出的那些系统也可以使用，此处这些专利成果作为参考被包括在内了。
从各个方面来说，上述典型实施例都是对本发明的说明，而不是限制。因此在具体实施中，可以对本发明进行一个本领域的技术人员能够从此处包含的描述中获得的许多变动。正如后面的权利要求定义的那样，所有这些变动和调整都被认为是在本发明的范畴和思想之内的。
权利要求
1.在一个无线通信系统中分配上行链路无线信道的方法由以下步骤组成(a)在移动站测量至少从一个基站发射的控制信号的RSSI；(b)使用RSSI测量结果确定移动站和至少一个基站之间的路径损耗；(c)至少在一个基站测量一组可用业务信道上干扰信号的RSSI；(d)确定为了在至少一个基站的该组每个可用业务信道上产生一个信号所要求的移动站发射功率，其中所述信号的强度是考虑了路径损耗时高于在该业务信道上测量的对应RSSI干扰电平的一个预定电平；(e)根据所述确定的发射功率分配上行链路信道。
2.权利要求1的方法，其中所述分配步骤还包括分配一个将使一组移动站中发射功率最小的上行链路信道。
3.在一个无线通信系统中分配下行链路无线信道的方法由以下步骤组成(a)在移动站测量至少从一个基站发射的控制信号的RSSI；(b)使用RSSI测量结果确定移动站和至少一个基站之间的路径损耗；(c)在移动站测量一组可用业务信道上干扰信号的RSSI；(d)确定为了在移动站该组每个可用业务信道上产生一个信号而要求至少一个基站中每一个的发射功率，该信号的强度是考虑了路径损耗时高于在该业务信道上测量的对应RSSI干扰电平的一个预定电平；(e)根据所述确定的发射功率分配下行链路信道。
4.权利要求3的方法，其中所述分配步骤还包括分配一个将使一组基站发射功率最小的下行链路信道。
5.在一个上行链路信道和下行链路信道被预定的频率偏移分隔的无线通信系统中，分配无线信道的方法包括以下步骤(a)在移动站测量至少从一个基站发射的控制信号的RSSI；(b)使用RSSI测量结果确定移动站和至少一个基站之间的路径损耗；(c)至少在一个基站测量一组可用业务信道上干扰信号的第一RSSI；(d)确定为了在至少一个基站的该组每个可用业务信道上产生一个信号所要求的移动站发射功率，其中所述信号的强度是考虑了路径损耗时高于在该业务信道上测量的对应第一RSSI干扰电平的一个预定电平；(e)在移动站测量该组每个可用业务信道上干扰信号的第二RSSI；(f)确定为了在移动站该组每个可用业务信道上产生一个信号而要求至少一个基站中每一个的发射功率，该信号的强度是考虑了路径损耗时高于在该业务信道上测量的对应第二RSSI干扰电平的一个预定电平；以及(g)根据至少一个所确定的要求移动站发射功率和所述确定的要求至少一个基站的发射功率分配无线信道。
6.权利要求5的方法，其中所述分配步骤还包括分配将使所述确定的移动站的要求发射功率和所确定的至少一个基站的要求发射功率的加权和最小的无线信道。
7.权利要求5的方法，其中，所述分配步骤还包括分配将使上行链路发射功率最小的无线信道。
8.权利要求5的方法中，其中，所述分配步骤还包括分配将使下行链路发射功率最小的无线信道。
9.在一个无线通信系统中分配下行链路无线信道的方法包括以下步骤(a)在移动站测量至少从一个基站发射的控制信号的RSSI；(b)使用RSSI测量结果确定移动站和至少一个基站之间的路径损耗；(c)预测从上述至少一个基站发出的、一组可用业务信道的每一个上的干扰信号的RSSI；(d)确定为了在移动站该组每个可用业务信道上产生一个信号而要求至少一个基站中每一个的发射功率，该信号的强度是考虑了路径损耗时高于在该业务信道上预测的对应RSSI干扰电平的一个预定电平；(e)根据所述确定的发射功率分配信道。
10.权利要求9的方法，其中所述分配步骤还包括分配将使发射功率最小的信道。
11.在一个无线通信系统中分配下行链路无线信道的方法包括以下步骤(a)在移动站测量从第一个基站发射的控制信号的第一RSSI；(b)使用第一RSSI测量结果确定移动站和第一个基站之间的第一路径损耗；(c)测量从第二个基站发射的导频信号的第二RSSI；(d)确定进行第二RSSI测量的移动站和发射导频信号的第二个基站之间的第二路径损耗；(e)使用第一和第二路径损耗值预测在一组业务信道的每一个上的干扰电平；(f)确定为了在移动站该组每个可用业务信道上产生一个信号而要求第一个基站的发射功率，该信号的强度是考虑了第一和第二路径损耗值时，高于该业务信道上预测的干扰电平的一个预定电平；(g)根据所述确定的发射功率分配信道。
12.权利要求11的方法，其中，所述分配步骤还包括分配将使发射功率最小的信道作为所求信道。
13.在一个TDMA无线通信系统中分配下行链路无线信道的方法包括以下步骤(a)在移动站测量从第一个基站发射的控制信号的RSSI；(b)使用RSSI测量结果确定移动站和第一个基站之间的路径损耗；(c)预测由第二个基站发出的一组可用业务信道上的干扰信号的RSSI；(d)确定为了在移动站该组可用业务信道上产生一个信号时每个基站在每个带一个空闲时隙的载波上所需要的发射功率，该信号的强度是高于在该业务信道上测量的对应干扰电平的一个预定电平；(e)确定为了在移动站该组可用业务信道上产生一个信号时每个基站在每个带两个空闲时隙的载波上所需要的发射功率，该信号的强度是高于在该业务信道上测量的对应干扰电平的一个预定电平；(f)确定为了在移动站该组可用业务信道上产生一个信号时每个基站在每个空闲载波上所需要的发射功率，该信号的强度是高于在该业务信道上测量的对应干扰电平的一个预定电平；(g)根据所确定的发射功率分配信道。
14.权利要求13的方法，其中，所述分配步骤还包括(a)以增加的发射功率为序，对带一个空闲时隙载波上的发射功率、带两个空闲时隙载波上的发射功率和空闲载波上的发射功率进行列表；(b)比较所列的表和第一个基站的当前发射功率电平，以找到一个所要求功率比当前发射功率电平低并带一个空闲时隙的载波；(c)比较所述列表和第一个基站的当前发射功率电平，以找到一个所要求的功率比当前发射功率电平低并带两个空闲时隙的载波；(d)比较所列的表和第一个基站当前的发射功率电平，以找到一个要求发射功率最小的空闲载波；(e)选择所述带一个空闲时隙的载波，它所要求的功率小于上述带两个空闲时隙的载波加上第一预定电平，并且小于上述空闲载波加上第二预定电平。
15.权利要求14的方法，其中所述选择步骤还包括为所述第一预定电平分配一个小于上述第二电平的值。
16.权利要求13的方法，其中所述分配步骤还包括以下步骤(a)以增加的发射功率为序，对带一个空闲时隙载波上的发射功率、带两个空闲时隙载波上的发射功率和空闲载波上的发射功率进行列表；(b)比较所列的表和第一个基站当前的发射功率电平，以找到一个所要求的功率比所述当前发射功率电平低并带两个空闲时隙的载波；(c)找到一个要求发射功率最小的空闲载波；(d)选择上述带两个空闲时隙的载波，它所要求的功率小于上述第一空闲信道加上第一预定功率电平。
17.一个无线通信系统包括配置在移动站、测量至少从一个基站发射的控制信号RSSI的装置；使用RSSI测量结果确定移动站和至少一个基站之间的路径损耗的装置；配置在至少一个基站，测量一组可用业务信道上干扰信号RSSI的装置；确定为了在至少一个基站的该组每个可用业务信道上产生一个信号所要求的移动站发射功率的装置，其中所述信号的强度是考虑了路径损耗时，高于在该业务信道上测量的对应RSSI干扰电平的一个预定电平；以及根据所确定的发射功率和预定准则分配上行链路信道的装置。
18.权利要求17的系统，其中所述分配装置还包括分配将使一组移动站发射功率最小的上行链路信道的装置。
19.一个无线通信系统包括配置在移动站，测量至少从一个基站发射的控制信号RSSI的装置；使用RSSI测量结果确定移动站和至少一个基站之间的路径损耗的装置；配置在移动站，测量一组可用业务信道上干扰信号RSSI的装置；确定为了在移动站该组每个可用业务信道上产生一个信号而要求至少一个基站中每一个的发射功率的装置，该信号的强度是考虑了路径损耗时，高于在该业务信道上测量的对应RSSI干扰电平的一个预定电平；根据所述确定的发射功率，分配下行链路信道的装置。
20.权利要求19的系统，其中所述分配装置还包括分配将使一组移动站发射功率最小的下行链路信道的装置。
21.一个无线通信系统包括被预定的频率偏移分隔的上行链路信道和下行链路信道；配置在移动站、测量至少从一个基站发射的控制信号RSSI的装置；使用RSSI测量结果确定移动站和至少一个基站之间的路径损耗的装置；配置在至少一个基站、测量一组可用业务信道上干扰信号第一RSSI的装置；确定为了在至少一个基站的该组每个可用业务信道上产生一个信号所要求的移动站发射功率的装置，其中所述信号的强度是考虑了路径损耗时，高于在该业务信道上测量的对应第一RSSI干扰电平的一个预定电平；配置在移动站、测量在该组每个可用业务信道上干扰信号第二RSSI的装置；确定为了在移动站该组每个可用业务信道上产生一个信号而要求至少一个基站中每一个的发射功率的设备，该信号的强度是考虑了路径损耗时高于在该业务信道上测量的对应第二RSSI干扰电平的一个预定电平；根据至少一个所确定的要求移动站发射功率和所述确定的要求至少一个基站的发射功率分配无线信道的装置。
22.权利要求21的系统，其中所述分配装置还包括分配将使所确定的要求移动站发射功率和所确定的要求至少一个基站的发射功率的加权和最小的无线信道的设备。
23.权利要求21的系统，其中，所述分配装置还包括分配将使上行链路发射功率最小的无线信道的装置。
24.权利要求21的系统，其中，所述分配装置还包括分配将使下行链路发射功率最小的无线信道的装置。
25.一个无线通信系统包括配置在移动站、测量至少从一个基站发射的控制信号RSSI的装置；使用RSSI测量结果确定移动站和至少一个基站之间路径损耗的装置；预测从上述至少一个基站发出的、一组可用业务信道的每一个上干扰信号RSSI的装置；确定为了在移动站该组每个可用业务信道上产生一个信号而要求至少一个基站中每一个的发射功率的装置，该信号的强度是考虑了路径损耗时，高于在该业务信道上预测的对应RSSI干扰电平的一个预定电平；根据所确定的发射功率分配信道的装置。
26.权利要求25的系统，其中，所述分配装置还包括分配将使发射功率最小的信道的装置。
27.一个无线通信系统包括配置在移动站、测量从第一个基站发射的控制信号第一RSSI的装置；使用第一RSSI测量结果确定移动站和第一基站之间的第一路径损耗的装置；测量从第二个基站发射的导频信号第二RSSI的装置；确定进行第二RSSI测量的移动站和发射导频信号的第二个基站之间的第二路径损耗的装置；使用第一和第二路径损耗值预测在一组业务信道的每一个上的干扰电平的装置；确定为了在移动站该组每个可用业务信道上产生一个信号而要求第一个基站的发射功率的设备，该信号的强度是考虑了第一和第二路径损耗值时，高于该业务信道上预测的干扰电平的一个预定电平；以及根据所确定的发射功率分配信道的装置。
28.权利要求27的方法，其中所述分配装置还包括分配将使发射功率最小的信道作为所求信道的装置。
29.一个TDMA无线通信系统包括配置在移动站、测量从第一个基站发射的控制信号RSSI的装置；使用RSSI测量结果确定移动站和第一个基站之间路径损耗的装置；预测由第二个基站发出的一组可用业务信道上干扰信号RSSI的装置；确定为了在移动站该组可用业务信道上产生一个信号时，每个基站在每个带一个空闲时隙的载波上所需要的发射功率的装置，该信号的强度是高于在该业务信道上测量的对应干扰电平的一个预定电平；确定为了在移动站该组可用业务信道上产生一个信号时每个基站在每个带两个空闲时隙的载波上所需要的发射功率的装置，该信号的强度是高于在该业务信道上测量的对应干扰电平的一个预定电平；确定为了在移动站该组可用业务信道上产生一个信号时每个基站在每个空闲载波上所需要的发射功率的装置，该信号的强度是高于在该业务信道上测量的对应干扰电平的一个预定电平；根据所述确定的发射功率分配信道的装置。
30.权利要求29的系统，其中所述分配装置还包括以增加的发射功率为序，对带一个空闲时隙载波上的发射功率、带两个空闲时隙载波上的发射功率和空闲载波上的发射功率进行列表的装置；比较所列的表和第一个基站当前的发射功率电平，以找到一个所要求功率比当前发射功率电平低并带一个空闲时隙的载波的装置；比较所列的表和第一个基站当前的发射功率电平，以找到一个所要求的功率比当前发射功率电平低并带两个空闲时隙的载波的装置；比较所列的表和第一个基站当前的发射功率电平，以找到一个要求发射功率最小的空闲载波的装置；选择上述带一个空闲时隙的载波的装置，该载波所要求的功率小于上述带两个空闲时隙的载波加上第一预定电平，也小于上述空闲载波加上第二预定电平。
31.权利要求30的系统，其中所述选择装置还包括为上述第一预定电平提供一个小于上述第二预定电平的值的装置。
32.权利要求29的系统，其中所述分配装置还包括以增加的发射功率为序，对带一个空闲时隙载波上的发射功率，带两个空闲时隙载波上的发射功率和空闲载波上的发射功率进行列表的装置；比较所列的表和第一个基站当前的发射功率电平，以找到一个所要求的功率比当前发射功率电平低并带两个空闲时隙的载波的装置；寻找一个要求发射功率更小的空闲载波的装置；选择上述带两个空闲时隙的载波的装置，它所要求的功率小于上述第一空闲信道加上第一预定功率电平。
全文摘要
本发明给出了在无线通信系统，特别是蜂窝网络中自适应分配信道的方法和系统。这种分配方法利用移动无线电话所作的测量结果，以载波干扰比为基础分配信道。使用自适应功率控制，在使发射功率最小化的同时考虑了保持一个可接受的载波干扰比。典型实施例考虑了独立分配上行链路和下行链路以及独立确定上行链路和下行链路功率电平。其它典型实施例还研究了在TDMA通信系统中进行时隙分配的有效方法。
文档编号H04B7/005GK1127059SQ95190321
公开日1996年7月17日 申请日期1995年3月6日 优先权日1994年3月7日
发明者J·C·哈特森 申请人:艾利森公司